Современные информационные технологи/1.Компьютерная инженерия

к.т.н. Чешун В.М., Чешун Т.І., Чорна Т.В.

Хмельницький національний університет

Навчальний стенд “Комп’ютерна схемотехніка”

Задача підготовки висококваліфікованих кадрів, озброєних сучасними знаннями, практичними навичками, є однією з найважливіших задач на етапі науково-технічної революції. Тому зараз, як ніколи гостро, відчувається необхідність прикладання максимальних зусиль для вдосконалення змісту навчання, засобів і методів підготовки фахівців. Виконання студентами лабораторних робіт є важливим засобом глибшого засвоєння і вивчення учбового матеріалу, освоєння учнями базових знань і навиків в області електроніки і схемотехніки цифрових пристроїв, а також придбання практичних навиків по експериментальному дослідженню мікросхем.

Прототипом розробленого пристрою послужили вже існуючі учбові стенди. Ідея приладів прекрасна, але реалізація залишає бажати кращого і в плані зручності використовування (великі габарити), і в плані ціни (всі вони достатньо дорогі). Тому виникла ідея створити прилад, що виконує аналогічні функції, але з урахуванням всіх недоліків, властивих його аналогам. В результаті у нас повинен вийти недорогий пристрій в якому немає необхідності міняти плати для зміни номера лабораторної роботи. Сам прилад повинен бути компактним для того, щоб легко можна було умістити на робочому столі як сам стенд, так і, окрім нього, все необхідне обладнання для проведення лабораторного практикуму. В конструкції передбачається використовувати мікроконтролер, що дасть можливість, не міняючи електричної схеми і конструкції приладу, додавати нові лабораторні роботи в практикум. Вибір недорогої елементної бази значно здешевлює вартість самого пристрою, що є важливим, оскільки ми прагнемо створити недорогий пристрій.

Стенд по своїх функціональних можливостях забезпечує проведення 8 лабораторних робіт, для чого передбачений перемикач роду робіт. Мінімальна кількість зовнішніх сполучних провідників повинна визначатися кількістю і складністю збираних схем. Також до приладу повинен додаватися набір провідників про запас з урахуванням можливості їх втрати.

Зовнішній вигляд приладу представлений на рисунку 1. На рисунку 2 представлено зовнішній вигляд пристрою з накладеною технологічною картою.

Рисунок 1 – Учбовий стенд для вивчення комп’ютерної схемотехніки

Це малогабаритний пристрій, живлення якого проводиться від мережі або акумуляторної батареї, зовні представляє собою пластмасовий корпус з металізованими отворами, які є уявними контактами елементів мікросхем. До пристрою додається набір технологічних карт, що представляють собою листи з зображеною на них схемою, яку надалі необхідно буде зібрати. Карти мають отвори під світлодіоди і контакти елементів мікросхем, що вивчаються. В натуральному вигляді роботу логічних елементів імітує мікроконтролер, завдяки використанню якого є можливість не міняючи електричної схеми і конструкції приладу додавати нові лабораторні роботи. Для цього буде необхідно тільки внести зміни в програму ініціалізації мікроконтролера. Також вживання в конструкції приладу мікроконтролера значно скорочує кількість мікросхем, що використовуються на платі, завдяки чому пристрій матиме невеликі габарити. За рахунок того що живлення пристрою може проводиться або від мережі 220 В або від акумуляторної батареї, є можливість проведення лабораторних робіт навіть при відключенні електроенергії. Перемикання на живлення від батареї здійснюється автоматично при падінні мережної напруги. На передній панелі приладу встановлений перемикач номерів лабораторних робіт. Сам номер лабораторної роботи відображатиметься на семисегментному індикаторі АЛС324А.

Кожна лабораторна робота складається з двох частин. Як перемикач номера частини лабораторної роботи можна використовувати тумблер або кнопковий перемикач. Кнопкові перемикачі також будуть використовуватися і для зміни логічних рівнів нуля і одиниці при подачі їх на досліджувану в лабораторній роботі схему. До пристрою повинен додаватися набір дротів, з їх допомогою здійснюватиметься з'єднання контактів мікросхем збираної схеми.

Стенд матиме можливість з'єднання з комп'ютером через послідовний порт USB, що дасть можливість студенту повідомити викладача про закінчення виконання лабораторної роботи не встаючи з місця за допомогою натиснення кнопки сигналу викладачу, яка буде знаходиться безпосередньо на лицьовій панелі стенду.

Стенд розрахований на студентів спеціальності “Комп'ютерна інженерія”, а також на тих хто бажає самостійно розібратися в азах схемотехніки. Також лабораторний стенд може бути використаний для навчання студентів різних спеціальностей середніх спеціальних і вищих учбових закладів, учнів професійно-технічних училищ, що вивчають дисципліни «Схемотехніка», «Цифрова електроніка».

Література

1. Шило В.Л. Популярні цифрові мікросхеми. Довідник. – М., 1987. – С.74.

2. Зубчук В.І. Довідник по цифровій схемотехніці. – К., 1990. С.153.