BME VIK - Mikrokontroller laboratórium

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Nagy Ákos,

A tantárgy tanszéki weboldala https://www.aut.bme.hu/Course/VIAUAC13

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, intézet:
Szabó Zoltán	mestertanár	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Dr. Nagy Ákos	egyetemi adjunktus	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Kiss Domokos	egyetemi tanársegéd	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Kovács Viktor	egyetemi tanársegéd	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Mikrokontroller alapú rendszerek c. tantárgyban elhangzott ismeretek

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:
Mikrokontroller alapú rendszerek c. tantárgy megszerzett kredit

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:
-

7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célja, hogy bemutassa a korszerű mikrokontrollerekkel történő hardvertervezési és hardverközeli programozási lépéseit, és a folyamatszabályozás alkalmazási lehetőségeit.

8. A tantárgy részletes tematikája

A laboratóriumi mérések a következők:

1. Kapcsolási rajz tervezése CAD támogatással
Ezen a vezetett mérésen a hallgatók megismerkednek egy hardvertervezést támogató CAD rendszerrel (Altium Designer), és egyszerűbb példákon elsajátítják a kapcsolási rajz fejlesztés és az áramkör szimuláció lépéseit.
2. Nyomtatott áramkör tervezése CAD támogatással
Ezen a vezetett mérésen a hallgatók folytatják az ismerkedést a hardver tervezést támogató CAD rendszerrel (Altium Designer). Ebben az esetben a nyomtatott áramkör tervezés lépéseit ismerik meg a mérés során.
3. Hardver áramkör építése és felélesztése
Ezen a mérésen a hallgatók megismerik az első fejlesztési mintapéldányok fizikai megépítésének eszközeit, és felületszerelt alkatrészekből összeforrasztanak, majd felélesztenek egy egyszerűbb áramköri kapcsolást.
4. Mikrokontrollerek programozása assembly szinten
A mérésen a hallgatók a mikrokontrollerek assembly szintű programozását sajátítják el egyszerűbb feladatok (digitális és analóg be- és kimenetek kezelése, megszakításkezelés, hardver időzítés, egyszerűbb algoritmusok) megoldásával.
5. Mikrokontrollerek programozása C nyelven
A beágyazott mikrokontrolleres rendszerek irányító programjait a kényelmesebb fejlesztés és a programok hordozhatósága érdekében C nyelven fejlesztik a leggyakrabban. A hallgatók a mérésen ennek a fejlesztői platformnak a tulajdonságait és specialitásait sajátítják el egyszerű valós idejű irányítási/vezérlési és megjelenítési feladatok megoldásán keresztül.
6-7. Mikrokontrollerek kommunikációjának vizsgálata
A méréseken a hallgatók egyszerű programozási feladatok megoldásával vizsgálatokat végeznek a mikrokontrolleres alkalmazások tipikus belső (SPI, I2C) és külső (RS232, RS485, CAN) kommunikációs csatornáinak vizsgálatára.
8. Illesztési feladatok mikrokontrollerekre
A mérés célja egyrészt gyakorlati tapasztalatok szerzése az inkrementális szöghelyzet adó és hídkapcsolású DC/DC átalakító mikrokontrollerhez való illesztésével kapcsolatban. Másrészt a hallgatók megismertetése az állandó mágneses egyenáramú motor fordulatszám változatási és pozicionálási módszereivel.
9. PLC programozási alapismeretek
A technológiai folyamatok felügyelete, vezérlése napjainkra szinte kivétel nélkül PLC-k alkalmazásával történik. A mérés célja a PLC-k működésének és programozási lehetőségeinek megismertetése a hallgatókkal egyszerű feladatokon keresztül.
10. Desztillációs oszlop irányítása PLC-vel
A technológiai folyamatok irányítására ma már elsősorban számítógépes rendszereket alkalmaznak. A mérés során a hallgatók megismerkednek egy gyakran alkalmazott ipari technológia laboratóriumban megépített félüzemi modelljével és annak korszerű irányítási rendszerével. Tanulmányozzák az ipari folyamatok irányítására alkalmazott legfontosabb érzékelőket, az intelligens távadókat, az irányítást végző, hálózatban működő PLC-ket. Megismerik egy modern kezelői felület használatát. Az ipari gyakorlatban jól alkalmazható közelítő módszerekkel elvégzik a rendszer legfontosabb szabályozási köreinek behangolását.
11. Önálló tervezési feladat
A félév elején a hallgatók egy STM32Nucleo mikrokontrolleres kitet és ehhez egy önálló tervezési feladatot kapnak, amely során egy adott illesztési/irányítási feladatot kell megoldaniuk. Ezen a mérésen az általuk elkészített hardver-szoftver megoldást mutatják be a mérésvezetőnek, és átadják a munkához tartozó tervezési dokumentációt.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy anyaga 11 db 4 órás laboratóriumi mérésből, ill. a házi feladathoz kacsolódó 2 órás tájékoztatóból áll, melyet az Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék szakirány laboratóriumában kell elvégezni.

10. Követelmények

Szorgalmi időszakban:

10 db 4 órás laboratóriumi mérés anyagának elsajátítása, a mérések elvégzése és a mérési jegyzőkönyvek elkészítése az előírt ütemezés szerint.
1 db önállóan megoldandó házi feladat megoldása, ennek a 11. mérési alkalommal működőképes állapotban történő bemutatása, valamint a fejlesztési dokumentáció átadása.

A gyakorlati jegy megszerzésének feltétele valamennyi mérés sikeres (legalább elégséges szintre történő) elvégzése. A hallgató a mérésekre egy-egy osztályzatot kap (felelet, mérési munka és jegyzőkönyv alapján), a gyakorlati jegy a mérésre kapott jegyek átlaga.

Vizsgaidőszakban:

nincs

11. Pótlási lehetőségek A mérésekhez összesen 2 db pótlási lehetőséget biztosítunk. Mérés kizárólag a szorgalmi időszakban pótolható a mérésvezetővel vagy a tárgyfelelőssel előre egyeztetett időpontban.

12. Konzultációs lehetőségek A mérést vezető mérésvezetővel, előre egyeztetett időpontban. A házi feladatok esetén külön konzultációs időpontokat biztosítunk a hallgatók számára.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom A mérésekhez rendelkezésre állnak a felkészülést segítő (többnyire elektronikus) mérési útmutatók és segédanyagok.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	42
Félévközi készülés órákra	58
Felkészülés zárthelyire	0
Házi feladat elkészítése	50
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	0
Összesen	150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, intézet:
Dr. Tevesz Gábor	c. egyetemi tanár	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Szabó Zoltán	mestertanár	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Kiss Domokos	egyetemi tanársegéd	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Dr. Nagy Ákos	egyetemi adjunktus	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

IMSc tematika és módszer A tantárgy keretében elkészítendő házi feladatok között találhatóak olyanok, melyek megoldása, elkészítése az átlagos elvárásnál komolyabb elméleti és gyakorlati felkészülést és motivációt igényelnek, ugyanakkor az erre vállalkozó hallgató több tapasztalatot szerez a tématerületen. A mérési feladatok között is felkínálásra kerülnek olyan többletfeladatok, melyek a tananyag alaposabb ismeretét feltételezik és az átlagosnál nagyobb előzetes felkészülést igényelnek. Ezek elkészítésével a hallgatók az adott tématerület komplexebb részeiben is gyakorlatot szerezhetnek.

IMSc pontozás IMSc pontot emelt szintű házi feladattal, ill. plusz mérési feladatok elvégzésével lehet szerezni. Max. 10 pont szerezhető az emelt szintű házi feladat elkészítésével. Részpontszám is szerezhető a kijelölt bíráló értékelése alapján. 5 mérésen plusz („csillagos”) IMSc feladatokért max. 3-3 pont szerezhető, amennyiben a hallgató a mérés kötelező feladatait sikeresen elvégezte. Az IMSc pontok megszerzése az IMSc programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.