Использование свободного ПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS (OSEDUCONF-2019)

Материал из 0x1.tv

Версия от 14:09, 31 августа 2021; StasFomin (обсуждение | вклад)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Докладчик

В докладе рассматривается использование свободного программного обеспечения для платформ Arduino и Iskra JS при обучении студентов направлений подготовки ИВТ, ИСТ и ПИН основам программирования, электроники и робототехники. Была выбрана тематика «умного дома» и проектирование устройств для него, как наиболее универсальная. Макет умного дома реализован на базе плат Iskra JS (JavaScript), Arduino (C++), а также различных модулей: ультразвукового дальномера, светодиодов (LED-лент и отдельных светодиодов), ИК-приёмника, зуммеров, сервоприводов, датчиков-измерителей климатических параметров.

Видео

on youtube

Презентация

СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS.pdf

Thesis

Современное технологическое развитие дало возможность создавать приборы, устройства и их комплексы для улучшения условий социальной жизни человека [1]. Такие технологии можно объединить общим названием — «умный дом» (УД). К устройствам управления умным домом относятся контроллеры, сенсоры, актуаторы, индикаторы различных типов и иные устройства. Данные устройства работают не только на проприетарном, но и на свободном программном обеспечении. Так, например, микроконтроллер Arduino работает на свободном ПО Arduino IDE, которое позволяет на языке программирования C++ реализовывать сложные по своей структуре устройства и макеты. Данный микроконтроллер используется в обучении студентов по специальностям ИВТ, ИСТ и ПИН для освоения профильных компетенций — способностью сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем (ПК-5) и способностью разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-2).

С целью демонстрации использования свободного программного обеспечения в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома», авторами была поставлена и решена задача разработки соответствующего макета (платы IskraJS (JavaScript), Arduino (C++), ультразвуковой (УЗ) дальномер, светодиоды (LED-лента и отдельные светодиоды), ИК-приёмник, зуммеры, сервоприводы, датчики-измерители климатических параметров и др).

Разработанный экспонат представляет собой макет дома с «умными» функциями. Размеры экспоната 400х600х500 мм, при этом выполняется следующее: управление внутренним освещением от срабатывания УЗ дальномера; регистрация перемещения человека по комнатам датчиками движения; управление открытием/закрытием дверей и освещением от ИК-пульта; озвучивание от зуммера случайными музыкальными композициями; управление воротами УД с помощью RFID, а также ряд иных функций.

При выполнении проекта «умный дом» студенты изучают языки программирования, получают навыки сборки устройств из электронных компонентов и опыт проектирования схем устройств в виртуальных средах, например TinkerCad. Также студенты учатся составлять алгоритмы работы модулей и устройств, обработки информации; указанные алгоритмы реализовываются с использованием нескольких языков программирования c выдачей сигналов на исполнительные устройства. Таким образом, студентами осваиваются соответствующие компетенции ФГОС.

Логическим завершением проектирования является 3D-прототипирование для изготовления корпусных элементов (компетенция №45 Worldskills), что является актуальным требованием современного обучения в вузах.

Анализируя полученный результат, можно отметить его эффективность и привлекательность.

Разработанный экспонат демонстрирует возможности свободного программного обеспечения для освоения студентами компетенций по направлениям подготовки ИВТ, ИСТ и ПИН. При этом технологии УД являются базовыми для изучения студентами технических специальностей программирования, электроники, автоматики, основ робототехники и прототипирования [3, 4]. Развитие данного направления «умный дом» в обучении студентов предполагает дальнейшее усложнение проекта в сторону увеличения количества используемых функций (шлагбаум, сканер отпечатка пальца и т.д. и усложнения алгоритмов) и применения более сложных технологий обмена данными, что реализуется на базе одноплатных компьютеров, например Raspberry Pi.

СПО в учебном процессе на примере разработки устройств «умного дома» с применением микроконтроллеров Arduino и Iskra JS!.jpg

Примечания и ссылки

  • [1] Обзор системы умного дома Samsung SmartThings // Smart.Home Market URL: https://smart-home.market/obzor-sistemy-umnogo-doma-samsung-smartthings-s3026 (дата обращения: 02.12.2018).
  • [2] Сайт, посвящённый разработкам в области электроники — URL: http://amperka.ru/ (дата обращения: 02.12.2018).
  • [3] Проектирование студентами высших учебных заведений реальных устройств при изучении ряда дисциплин, связанных с обработкой информации и данных [Текст]* / Симонов В.Л., Аметова М.М., Хмыров Н.А. и др. // Информационные технологии в образовании: материалы науч.-практ. конф. — Саратов, 2017.— С. 296–298.
  • [4] Справочник по отечественным и иностранным электронным компонентам / Режим доступа URL: http://www.chipinfo.ru/ (дата обращения 02.12.2018).
  • Discuss on VK

Plays:111   Comments:0