1. Studenci wykonują ćwiczenia w pracowni mikroprocesorowej (PM) w grupach składających się z zespołów dwuosobowych lub w szczególnych przypadkach trzyosobowych pod kierunkiem pracownika Instytutu Fizyki, zwanego dalej prowadzącym kurs. Czas przeznaczony na wykonanie ćwiczenia to 2 godziny lekcyjne (90 minut) dla ćwiczeń z mikroprocesorów i 4 godziny lekcyjne czyli 180 minut dla projektów. Student wykonuje ćwiczenia zgodnie z harmonogramem ustalonym przez prowadzącego.
2. Funkcję kierownika wszystkich grup laboratoryjnych pełni jeden z prowadzących kurs wybrany przez wykładowcę prowadzącego na danym kierunku wykład ze wstępu do elektroniki współczesnej lub elektroniki cyfrowej.
3. Na początku zajęć prowadzący może sprawdzić stopień przygotowania teoretycznego studenta do wykonywania ćwiczenia. Przygotowanie do ćwiczenia obejmuje znajomość:
   1. podstawowych praw i zjawisk fizycznych związanych z wykonywanym ćwiczeniem,
   2. zasad pomiarów i działania układu pomiarowego.

Prowadzący kurs może wystawić studentowi ocenę cząstkową określającą stopień przygotowania teoretycznego.

4. W przypadku niedostatecznego przygotowania teoretycznego prowadzący może nie dopuścić studenta do samodzielnego wykonywania pomiarów. Przypadek taki jest równoznaczny z nieobecnością nieusprawiedliwioną.
5. Student który nie został dopuszczony do wykonywania ćwiczenia ma prawo uczestniczyć w wykonywaniu ćwiczenia, jednak bez możliwości oddania raportu i sprawozdania. Takie ćwiczenie musi być powtórzone w czasie wyznaczonym przez prowadzącego w ramach limitu nieobecności nieusprawiedliwionych.
6. Student nie może przystąpić do wykonywania ćwiczenia bez zgody prowadzącego zajęcia. W szczególności nie może włączać aparatury pomiarowej przed sprawdzeniem prawidłowości połączeń przez prowadzącego zajęcia. W razie stwierdzenia w czasie wykonywania pomiarów wadliwej pracy aparatury pomiarowej lub jej uszkodzenia, student powinien natychmiast powiadomić prowadzącego zajęcia. Student ponosi pełną odpowiedzialność materialną za szkody wynikające z jego winy.
7. W czasie zajęć w laboratorium student sporządza protokół pomiarów, który po zakończeniu pomiarów przedstawia prowadzącemu do zatwierdzenia. Zatwierdzenie protokółu oznacza zaliczenie części pomiarowej danego ćwiczenia. Dalszemu opracowaniu podlegają wyłącznie wyniki z zatwierdzonego protokołu.
8. Po skończonych ćwiczeniach student zobowiązany jest:
   1. wyłączyć zasilanie przyrządów,
   2. zwrócić pobrany sprzęt pomiarowy i materiały prowadzącemu zajęcia,
   3. uporządkować swoje stanowisko pomiarowe.
9. Każde ćwiczenie podlega odrębnemu zaliczeniu.
10. Student przedstawia sprawozdanie z ćwiczenia w formie raportu zawierającego między innymi:
    1. krótki wstęp teoretyczny,
    2. wyniki otrzymane w czasie pomiarów (w miarę możliwości w postaci tabel) oraz tam gdzie jest to wskazane w postaci odpowiednich wykresów,
    3. przykładowe obliczenia,
    4. kod programu,
    5. wnioski końcowe.

Szczegółowe zasady wykonywania sprawozdania określa prowadzący kurs.

11. Sprawozdanie, wraz z zatwierdzonym protokołem pomiarów, student ma obowiązek przedstawić prowadzącemu do oceny na drugich z kolei zajęciach. Warunkiem koniecznym zaliczenia ćwiczenia jest oddanie poprawnie wykonanego sprawozdania. Ostateczny termin oddania poprawnie wykonanego sprawozdania wyznacza prowadzący. Termin ten nie może być krótszy niż dwa tygodnie licząc od dnia wykonywania pomiarów.
12. W przypadku gdy student nie odda poprawnie wykonanego sprawozdania w terminie ustalonym przez prowadzącego kurs prowadzący może anulować całe ćwiczenie. Anulowane ćwiczenie musi być wykonane ponownie. Powtarzanie to jest wliczane do limitu nieobecności nieusprawiedliwionych.
13. Prowadzący kurs wystawia studentowi ocenę końcową z danego ćwiczenia uwzględniającą stopień przygotowania teoretycznego, sprawność wykonania pomiarów oraz poprawność wykonania sprawozdania.
14. Student nie zgadzający się z wystawioną przez prowadzącego oceną ma prawo odwołać się w kolejności do: kierownika grupy laboratoryjnej oraz wykładowcy. Ocena wystawiona prze wykładowcę jest oceną ostateczną.
15. Warunkiem zaliczenia kursu jest zaliczenie wszystkich z wyjątkiem jednego ćwiczeń przewidzianych harmonogramem zajęć.
16. Obecność na zajęciach jest obowiązkowa.
17. W ciągu całego semestru student ma prawno do odrabiania:
    • 2 ćwiczeń w przypadku kursu 30 godzinnego przy 12 wykonywanych ćwiczeniach,
    • 2 ćwiczeń w przypadku kursu 45 godzinnego przy 12 wykonywanych ćwiczeniach.
18. Student, który z ważnych powodów losowych lub udokumentowanej długotrwałej choroby przekroczył wyżej wymienione limity, może uzyskać zgodę prowadzącego na odrobienie ćwiczeń. Zgoda taka wymaga akceptacji kierownika Pracowni Elektronicznej, który może odmówić akceptacji ze względów organizacyjnych. Odmowa ze względów organizacyjnych jest ostateczna. W pozostałych przypadkach studentowi przysługuje prawo odwołania się do wykładowcy.
19. Student, który w trakcie semestru przekroczył wyżej określone limity nieobecności i nie uzyskał zgody na odrabianie ćwiczeń, zachowuje prawo do dalszego uczestnictwa w kursie, jednak bez możliwości uzyskania jego zaliczenia.
20. O formie i terminach odrabiania ćwiczeń decyduje prowadzący kurs w porozumieniu z kierownikiem Pracowni Elektronicznej.
21. Okrycia wierzchnie studenci obowiązkowo pozostawiają w szatni.

W Pracowni Mikroprocesorowej znajdują się urządzenia i substancje, które potencjalnie mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia.

Celem zapewnienia bezpieczeństwa pracy zobowiązuje się wszystkie osoby wykonujące, jak i nadzorujące ćwiczenia w Pracowni Mikroprocesorowej do ścisłego przestrzegania niżej podanych zasad.
 

1. Przepisy ogólne
    
   1. Zabrania się wykonywania ćwiczeń i przebywania studentów w Pracowni Mikroprocesorowej bez nadzoru. Przy wykonywaniu poleceń należy ściśle stosować się do poleceń w zakresie BHP nauczycieli akademickich i laborantów.
   2. Wszystkich wykonujących ćwiczenia i inne pomiary w Pracowni Mikroprocesorowej obowiązuje ścisłe przestrzeganie instrukcji obsługi stosowanej aparatury.
   3. Przed rozpoczęciem pracy należy sprawdzić czy zastosowane do wykonywania ćwiczenia przyrządy podłączone są zgodnie z ich instrukcją użycia. Zabrania się: samowolnego regulowania, naprawy, zmian w konstrukcji przyrządów i używania ich do innych celów niż to przewidziano w ćwiczeniu. Ewentualne zmiany konstrukcyjne przyrządów pomiarowych mogą być wykonywane wyłącznie przez laborantów Instytutu Fizyki (lub specjalistyczne placówki), pod kierownictwem nauczycieli akademickich  nadzorujących odpowiednie ćwiczenia.
   4. W wypadku zaistnienia awarii lub uszkodzenia aparatury należy natychmiast odłączyć ją od źródła zasilania, a o zaistniałym fakcie powiadomić nauczyciela akademickiego nadzorującego ćwiczenie lub laboranta.
      W razie wybuchu pożaru należy odłączyć źródło energii od urządzenia powodującego go, a następnie przystąpić do gaszenia.
      W wypadku, gdy nie można stłumić ognia we własnym zakresie, należy - nie przerywając akcji - wezwać Straż Pożarną.
       
2. Obsługa urządzeń elektrycznych
    
   1. Urządzenia elektryczne wykorzystywane do ćwiczeń mogą być dołączane do źródła prądu wyłącznie za zgodą nadzorującego nauczyciela akademickiego lub laboranta. Montowanie układów elektrycznych może odbywać się tylko przy odłączonym źródle prądu. Po zakończeniu pomiarów należy układ elektryczny odłączyć od sieci elektroenergetycznej. Włączania poszczególnych obwodów na tablicy rozdzielczej sieci elektroenergetycznej w Pracowni Mikroprocesorowej może dokonywać jedynie nauczyciel akademicki nadzorujący ćwiczenie lub laborant.
   2. Do montażu elektrycznych układów pomiarowych wolno używać tylko przewodów izolowanych, zakończonych odpowiednimi końcówkami. Czynności wymagające zdjęcia osłon zabezpieczających urządzenia podłączonego do sieci elektroenergetycznej mogą dokonywać - przy zachowaniu niezbędnych środków ostrożności - wyłącznie laboranci.
   3. Zabrania się zastawiania dojść do wyłączników energii elektrycznej i urządzeń wymagających ciągłego nadzoru i obsługi. Czynności przełączeń elektrycznych należy wykonywać jedną ręką dla uniknięcia ewentualnego zamknięcia obwodu elektrycznego przez ciało osoby obsługującej aparaturę.
       
3. Uwagi końcowe
    
   1. Wykonujących ćwiczenia w Pracowni Mikroprocesorowej zobowiązuje się do zapoznania się ze szczegółowymi normami i zasadami BHP obowiązującymi przy realizacji poszczególnych ćwiczeń.
   2. Nauczycieli akademickich nadzorujących ćwiczenia w Pracowni Mikroprocesorowej, jak również zatrudnionych w niej laborantów, zobowiązuje się do egzekwowania przestrzegania obowiązujących norm BHP przy wykonywaniu poszczególnych ćwiczeń.

1. Wprowadzenie do mikrokontrolerów
   • Zapoznanie się z obsługą prostych systemów wbudowanych
   • Emulator sprzętowy i programowy
   • Programatory
      
2. Zastosowanie licznika-czasomierza Timer0 do generowania stałych odcinków czasu.
   • Generowanie przerwań przy przepełnieniu Timer0
   • Przykład generowania sygnału PMW
   • Regulacja jasności świecenia diody LED za pomocą sygnału PMW
   • *Zastosowanie sygnału PMW w przetworniku C/A
      
3. Obsługa wyświetlacza LED
   • Sterowanie statyczne jednym wyświetlaczem 7-segmentowym
   • Sterowanie multipleksowe 4 wyświetlaczami 7-segmentowymi LED
   • *Sterowanie multipleksowe 4 wyświetlaczami 7-segmentowymi LED za pośrednictwem dekodera UCY7443
      
4. Sterowanie alfanumerycznym wyświetlaczem LCD
    
5. Obsługa przycisków
   • Instrukcja Dbounce
   • Instrukcje warunkowe IF THEN do odczytu stanów przycisków
   • Obsługa klawiatury matrycowej 2x2
   • Obsługa komputerowej klawiatury AT
      
6. Przykłady zegarów
   • Przykład zegara wykorzystującego przerwanie generowane po przepełnieniu licznika Timer1
   • *Zegar czasu rzeczywistego (RTC) przy wykorzystaniu asynchronicznej pracy licznika Timer2
      
7. Przykład pracy mikrokontrolera z systemem czasu rzeczywistego
    
8. Nadawanie i odbiór sygnału w podczerwieni
   • Nadawanie sygnałów w standardzie RC5,RC6,SONY
   • Odbiór sygnałów kodowych RC5
      
9. Interfejs szeregowy RS232
   • Nadawanie znaków przez sprzętowy interfejs RS232
   • Odbiór znaków przez sprzętowy interfejs RS232
      
10. Magistrala I2C
    • Komunikacja z układem PCF 8547 przez magistralę I2C
       
11. Magistrala 1-Wire
    • Sterowanie układem DS1820 za pomocą 1-Wire (pomiar temp.)
       
12. Obsługa wbudowanego w mikrokontroler przetwornika AC
     
13. Obsługa wbudowanego w mikrokontroler analogowego komparatora
     
14. Komunikacja Mikrokontrolera z przetwornikiem A/C za pomocą interfejsu SPI
     
15. Specjalne tryby pracy mikrokontrolera ograniczające zużycie energii

J. Doliński Mikrokontrolery AVR w praktyce.

 

Z. Hajduk Mikrokontrolery w systemach zdalnego sterowania.

 

T. Starecki Mikrokontrolery 8051 w praktyce.

 

P. Gałka, P. Gałka Podstawy programowania mikrokontrolera 8051.

 

M. Wiązania Programowanie mikrokontrolerów AVR w języku BASCOM.

 

M. Wiązania Bascom AVR w przykładach.

 

P. Górski Mikrokontrolery dla początkujących.

 

R. Wołgajew Mikrokontrolery AVR dla początkujących. Przykłady w języku Bascom.

 

M. Kardaś Mikrokontrolery AVR Język C Podstawy programowania.

 

M. Kardaś Język C Pasja programowania mikrokontrolerów 8-bitowych.

1. Pracownia jest ściśle związana z pomieszczeniami 'Pracownia Dydaktyczna - Mikroprocesory' (sala: B151)
2. Obowiązuje podział studentów na grupy (liczebność grupy zależy od ilości studentów). Na każdą grupę przypada jedno stanowisko laboratoryjne.
3. Zajęcia są skoncentrowane na działaniach praktyczno-dydaktycznych związanych z mikroprocesorami i systemami mikroprocesorowymi.
4. Na pierwszych zajęciach każda grupa otrzymuje do zaprojektowania i wykonania konkretne urządzenie mikroprocesorowe. Wykonanie projektu polega na zaprojektowaniu i zrealizowaniu strony sprzętowej i programowej. Dla każdej grupy wybrany zostanie inny projekt.
5. Praca nad stroną sprzętową obejmuje:
   • poznanie konkretnego, kompletnego i działającego urządzenia opartego na mikroprocesorze
   • poznanie zintegrowanego pakietu oprogramowania EDWin, służącego do projektowania układów elektronicznych
   • opracowanie schematu blokowego (w programie EDwin)
   • opracowanie schematu połączeń elektrycznych (w programie EDwin)
   • zaprojektowanie płytki drukowanej (w programie EDwin)
   • wykonanie urządzenia (lutowanie elementów na płytce drukowanej, konstrukcja mechaniczna, itd.)
   • przygotowanie opisu zaprojektowanego urządzenia
   • przygotowanie dokumentacji do konstruowanego urządzenia wykonanej programem EDWin
6. Praca nad stroną programową obejmuje:
   • poznanie konkretnego, kompletnego i działającego urządzenia opartego na mikroprocesorze
   • zapoznanie się ze środowiskiem projektowym (edytor, kompilator, debugger itd.)
   • opracowanie programu sterującego pracą mikroprocesora w celu realizacji założonego działania urządzenia
   • program może być napisany (do wyboru) w języku asemblera konkretnego mikroprocesora, albo w języku BASCOM (z uwzględnieniem wersji dla tego mikroprocesora)
7. Zintegrowanie pracy osób zajmujących się stroną sprzętową i programową, na poszczególnych etapach prac:
   Sprzęt
   1. schemat blokowy
   2. schemat elektryczny
   3. projekt płytki drukowanej
   4. wykonanie płytki i lutowanie elementów
   5. testowanie płytki
   6. wstępne uruchomienie zmontowanego urządzenia
   7. testowanie urządzenia przy pomocy sondy logicznej, oscyloskopu i analizatora stanów logicznych
   8. usuwanie błędów konstrukcyjnych
   Oprogramowanie
   1. algorytm programu
   2. projektowanie oprogramowania
   3. kompilacja projektu i zaprogramowanie mikroprocesora
   4. wstępne uruchomienie zmontowanego urządzenia
   5. testowanie urządzenia przy pomocy sondy logicznej, oscyloskopu i analizatora stanów logicznych
   6. usuwanie błędów w oprogramowaniu

8. Wykonanie końcowej dokumentacji do skonstruowanego urządzenia:
   • poprawienie i wykrycie błędów
   • opis strony sprzętowej (konstrukcji elektrycznej i mechanicznej urządzenia)
   • opis oprogramowania (opis algorytmu programu, kod źródłowy z komentarzami, proces kompilacji, kod wynikowy)
9. Zaliczenie tych zajęć nastąpi na podstawie:
   • obecności na wszystkich zajęciach (w przypadku choroby lub innych zdarzeń losowych konieczne będzie odrobienie zajęć)
   • działającego urządzenia mikroprocesorowego
   • pełnej dokumentacji urządzenia

(dla osób które chcą kontynuować projekt rozpoczęty na II roku Informatyki na przedmiocie Mikroprocesory)

1. Uniwersalny zamek szyfrowy (AVT-311)
2. Mówiący termometr (AVT-5063)
3. Programator regulatorów temperatury DS1821 (AVT-484)
4. Termometr MIN-MAX (AVT-2041)
5. Zegar z kalendarzem zasilany bateryjnie (AVT-5048)
6. Inteligentne tylne światło do roweru z sygnalizacją stopu (AVT-108)
7. Dwupunktowy termometr (AVT-2714)
8. Termometr słupkowy (AVT-???)
9. Elektroniczna wizytówka (AVT-339)
10. Timer mikroprocesorowy (AVT-3012)
11. Subminiaturowa centrala alarmowa (AVT-124)
12. Mikroprocesorowy sterownik świateł (AVT-299)
13. Programowany zegar z wyświetlaczem LCD (AVT-868)
14. Zdalnie sterowany regulator oświetlenia (AVT-089)

Projekty trudniejsze i bardziej samodzielne

Legenda - oznaczenia przy projekcie informują, że zawiera on elementy:

- elektroniki analogowej

- elektroniki cyfrowej

- informatyki (programowanie PC)

- mechaniki

- oprogramowanie mikrokontrolera

 

1. Miernik temperatury (wersja 1):

    

    

• z zastosowaniem mikrokontrolera
• czujnik pomiarowy DS18B20 (zakres temperatur od -55°C do +125°C, z rozdzielczością 9-12bit)
• kilka wersji interfejsu z użytkownikiem (np. linijka diodowa - słupek jak w termometrze rtęciowym, wyświetlacz LED, wyświetlacz LCD lub pobieranie temperatury przez RS232)
• dalsze propozycje rozbudowy:
  • jeden lub więcej czujników obsługiwanych przez jeden mikrokontroler
  • zastosować pamięć EEPROM, wtedy kontroler może odczytywać i zapamiętywać temperaturę np. przez tydzien, co 15 minut
  • zapamiętywanie temperatury minimalnej / maksymalnej
  • drugi projekt dla informatyka programisty - program na PC do pobierania i wizualizacji temperatur na danym obszarze (z wielu czujników) w danym przedziale czasowym (dane magazynowane w pamięci EEPROM)

    

2. Miernik temperatury (wersja 2):

    

    

• z zastosowaniem mikrokontrolera i przetwornika AC
• analogowy czujnik temperatury - termopara zakres temperatur od -55°C do 1200°C
• interfejs i dalsze propozycje - jak w wersji 1

    

3. Miernik pojemności:

    

    

• zastosowanie mikrokontrolera, metoda pomiaru - pomiar czasu ładowania kondensatora
• kilka źródeł prądowych dla różnych zakresów pojemności
• wyświetlanie wartości pojemności na wyświetlaczu LED lub LCD

    

4. Czujnik odległości (pomoc przy parkowaniu):

    

    

• mikrokontroler mierzy czas pomiędzy chwilą nadania impulsu - fali dźwiękowej, i chwilą otrzymania tej samej fali odbitej od przeszkody (zbudowany w oparciu o nadajnik i odbiornik ultradźwiękowy)
• do pomiaru jak najmniejszych odległości
• interfejs użytkownika - linijka diodowa, LED, LCD, RS232
• opcjonalnie:
  •     więcej czujników obsługiwanych przez mikrokontroler
  •     zaprogramowanie minimalnej odległości (uaktywnia się brzęczyk)

    

5. Czujnik rezystancji (ludzkiej skóry, ziemi w doniczce):

    

    

• mikrokontroler pracuje m.in. jako miernik częstotliwości uzależnionej od rezystancji (generator zbudowany na układzie 555)
• jeśli pomiar rezystancji skóry, to bateryjne zasilanie czujnika i zastosowanie transoptora
• odczyt rezystancji na linijce diodowej, LED, LCD lub RS232
• w przypadku pomiaru rezystancji skóry można wykonać prosty wykrywacz kłamstw
• jeśli zastosowany będzie RS232 to istnieje możliwość połączenia z drugim projektem informatycznym - programem do wizualizacji zmian w czasie

    

6. Sterownik zespołu serwonapędów (ramię robota):

    

    

• serwonapędy sterowane mikrokontrolerem (PWM)
• kilka stopni skomplikowania projektu:
  • najprostszy - sterowanie serwami za pomocą przycisków obsługiwanych przez mikrokontroler (po 2 przyciski na serwo)
  • trudniejszy - dopisać możliwość programowania ramienia, tzn. zapamiętywania np. kolejnych 10 położeń ramienia
  • trudniejszy - dochodzi część informatyczna na PC, a w zasadzie drugi projekt informatyczny, komunikacja mikrokontrolera z PC odbywa się z zastosowaniem RS232, proste sterowanie serwami w czasie rzeczywistym (np. wychylenie serwa uzależnione jest od położenia suwaka albo innego elementu wizualnego na ekranie)
  • najtrudniejszy - złożone oprogramowanie ramienia, zapamiętywanie skomplikowanych ruchów, np. przelewanie wody ze szklanki do szklanki, imitacja wkręcania śruby, jeszcze trudniej - rysowanie (plotowanie) ramieniem w czasie rzeczywistym (ramię podąża za ruchami kursora), albo rysowanie zaprojektowanych rysunków - kształtów
• mechanika - elementy konstrukcji do wykonania z pleksi

Projekty trudniejsze i bardziej samodzielne

1. Komputerowa akwizycja danych w ćwiczeniu Franck-Hertz
2. Analiza Fourierowska sygnału akustycznego

1. Laboratorium 1. Wprowadzenie, rozwój elektroniki.pdf (8,83 MB)
2. Laboratorium 2. Architektura, kompilator AVR Studio, zestaw ZL3AVR.pdf (7,88 MB) ​​
3. Laboratorium 3. Elementy języka Asembler.pdf (1,36 MB)
4. Laboratorium 4. Podział pamięci, stos.pdf (1,70 MB)
5. Laboratorium 5. Przestrzeń pamięci I/O.pdf (1,38 MB)
6. Laboratorium 6. Kod maszynowy.pdf (1,18 MB) 
7. Laboratorium 7. Porty I/O, diody on off.pdf (1,76 MB)
8. Laboratorium 8. Porty I/O, przyciski.pdf (1,02 MB)
9. Laboratorium 9.Liczby, arytmetyka.pdf (2,28 MB)
10. Laboratorium 10. Wizualizacja danych wyświetlacz LCD.pdf (1,01 MB)

Wstępny program zajęć:

• Procesy RISC i CISC
• Architektura procesora RISC na przykładzie procesora ATmega z rdzeniem AVR
• Rodzaje pamięci w układach AVR, przestrzeń adresowa pamięci danych i pamięci programu
• Rejestry robocze
• Przestrzeń wejścia-wyjścia, rejestry funkcyjne
• Elementy języka asembler (dyrektywy, makra, podstawowe instrukcje)
• Środowisko programowe AVR Studio, pierwszy program, debagowanie
• Zestaw uruchomieniowy ZL3AVR
• Programator USBASP
• Emulator OCD
• Inicjalizacja stosu
• Porty jako cyfrowe wejście-wyjście
• Kod maszynowy
• Pętle iteracyjne jako opóźnienia
• Obsługa przycisków i klawiatur
• Systemy liczbowe arytmetyka
• Wizualizacja danych – wyświetlacz LCD

J. Doliński Mikrokontrolery AVR w praktyce.

 

Rafał Baranowski Mikrokontrolery AVR ATmega w praktyce.