RU2670730C2 - Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures - Google Patents

Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures Download PDF

Info

Publication number
RU2670730C2
RU2670730C2 RU2015149443A RU2015149443A RU2670730C2 RU 2670730 C2 RU2670730 C2 RU 2670730C2 RU 2015149443 A RU2015149443 A RU 2015149443A RU 2015149443 A RU2015149443 A RU 2015149443A RU 2670730 C2 RU2670730 C2 RU 2670730C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microcontrollers
digital devices
prototyping
unit
microcontroller
Prior art date
Application number
RU2015149443A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015149443A (en
RU2670730C9 (en
Inventor
Роман Владимирович Беляев
Максим Сергеевич Ваганов
Михаил Викторович Киргинцев
Михаил Михайлович Зозуля
Алексей Викторович Мельников
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2015149443A priority Critical patent/RU2670730C9/en
Publication of RU2015149443A publication Critical patent/RU2015149443A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2670730C2 publication Critical patent/RU2670730C2/en
Publication of RU2670730C9 publication Critical patent/RU2670730C9/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/18—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Debugging And Monitoring (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

FIELD: electronic equipment.
SUBSTANCE: hardware-software complex for prototyping and debugging of digital devices based on microcontrollers of various architectures belongs to the field of computer technology, namely to the diagnostic equipment, in particular to the technical means allowing to make prototyping of digital devices on the basis of microcontrollers, as well as their subsequent testing and debugging of programs written to the microcontroller.
EFFECT: proposed invention makes it possible to expand the nomenclature of the microcontrollers under investigation, and also to increase the number of mocked digital devices due to the addition of the sensor unit and the actuator unit connected to the microcontroller via the interface unit.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к диагностическому оборудованию, в частности к техническим средствам, обеспечивающим макетирование цифровых устройств на базе микроконтроллеров, а также их последующее тестирование и отладку программ, записанных в микроконтроллер.The invention relates to the field of computing, in particular to diagnostic equipment, in particular to the technical means providing prototyping digital devices based on microcontrollers, as well as their subsequent testing and debugging of programs recorded in the microcontroller.

Известен учебно-лабораторный стенд (RU №126865 (U1), G09B 23/18, 10.04.2013) для практического изучения микроконтроллеров, содержащий управляющий вычислительный блок, интерфейсный блок ввода и интерфейсный блок вывода, элемент сброса, генератор прямоугольных импульсов, узел RC-цепи, источник регулируемого напряжения, звуковой излучатель, программатор, связанный через элемент сброса с управляющим вычислительным блоком, связанным с генератором RC-кварца, а также с интерфейсными блоками ввода, вывода и вторым интерфейсным блоком вывода, каждый из которых связан с соответствующим блоком гнезд; семисегментный индикатор, кнопки наборного поля и блок светодиодов, также связанные с соответствующими блоками гнезд, источник питания +5, +12 В.The educational and laboratory stand (RU # 126865 (U1), G09B 23/18, 04.04.2013) is known for practical study of microcontrollers, containing a control computing unit, an interface input block and an interface output block, a reset element, a square pulse generator, an RC node a circuit, a regulated voltage source, a sound emitter, a programmer connected via a reset element to a control computing unit connected to an RC quartz generator, as well as to input, output interface blocks and a second output interface block, each with knitted with the appropriate block of nests; seven-segment indicator, dial pad and LED block, also associated with the corresponding socket blocks, power supply +5, +12 V.

Недостатком данного стенда является то, что он позволяет работать с микроконтроллером только одной архитектуры, а также макетировать и отлаживать ограниченный спектр исследуемых цифровых устройств.The disadvantage of this stand is that it allows you to work with a microcontroller of only one architecture, as well as to prototype and debug a limited range of digital devices under study.

Техническим результатом изобретения является расширение номенклатуры исследуемых микроконтроллеров и макетируемых цифровых устройств, а также возможность визуального наблюдения за ходом выполнения программы в режиме реального времени.The technical result of the invention is the expansion of the nomenclature of the studied microcontrollers and prototypes of digital devices, as well as the ability to visually monitor the progress of the program in real time.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в аппаратно-программный комплекс для макетирования и отладки цифровых устройств на базе микроконтроллеров, содержащий блок ввода и вывода данных, блок системы тактирования, ЭВМ последовательно соединенную с блоком обмена данными, а также микроконтроллер, согласно изобретения, дополнительно введены блок датчиков и блок исполнительных механизмов, при этом выходы блоков ввода, вывода, обмена данными, системы тактирования, датчиков и исполнительных механизмов, соединены с соответствующими входами микроконтроллера через интерфейсные блоки.This technical result is achieved due to the fact that the hardware-software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers, containing a data input and output unit, a clock system unit, a computer connected in series with a communication unit, and a microcontroller according to the invention, In addition, a sensor block and an actuator block are introduced, while the outputs of the input, output, data exchange blocks, clocking systems, sensors and actuators are connected to etstvuyuschimi input through microcontroller interface units.

Функциональная схема устройства представлена на фигуре, где обозначены: 1 - блок ввода данных, 2 - блок датчиков, 3 - интерфейсный блок, 4 - ЭВМ, 5 - блок обмена данными, 6 - микроконтроллер, 7 - блок тактирования, 8 - блок вывода данных, 9 - блок исполнительных механизмов.The functional diagram of the device is shown in the figure, where: 1 - data input unit, 2 - sensor unit, 3 - interface unit, 4 - computer, 5 - data exchange unit, 6 - microcontroller, 7 - clock unit, 8 - data output unit , 9 - block of executive mechanisms.

Блок датчиков 2 предназначен для задания значения физической величины в соответствии с типом макетируемого цифрового устройства, ее преобразования в электрический сигнал и передачи на микроконтроллер для последующей обработки. Например, при макетировании термостата это может быть датчик температуры [см., например, Электронный ресурс URL: http://www.maximintegrated.com/en/products/analog/sensors-and-sensor-interface/DS18B20.html/tb_tab0 (дата обращения 23.04.2015)], который выдает температуру в цифровом коде.The sensor unit 2 is designed to set the value of a physical quantity in accordance with the type of digital device being designed, convert it into an electrical signal and transmit to the microcontroller for further processing. For example, when prototyping a thermostat, this could be a temperature sensor [see, for example, the Electronic URL resource: http://www.maximintegrated.com/en/products/analog/sensors-and-sensor-interface/DS18B20.html/tb_tab0 ( date of appeal 23.04.2015)], which gives the temperature in a digital code.

Интерфейсный блок 3 предназначен для оперативной замены программируемого микроконтроллера и оперативного подключения к нему периферийных устройств (блоков ввода, вывода, датчиков и т.д.), что обеспечивает достижение заданного технического результата. Интерфейсный блок 3 может быть выполнен, например, с использованием универсальных контактных клемм типа Banana [см. Электронный ресурс URL: http://www.dragoncity.com.hk/bp.html (дата обращения 23.04.2015)], через которые с помощью гибких проводов периферийные устройства подключаются к соответствующим клеммам микроконтроллера.The interface unit 3 is designed for quick replacement of a programmable microcontroller and quick connection of peripheral devices (input, output, sensors, etc.) to it, which ensures the achievement of a given technical result. The interface unit 3 can be performed, for example, using universal contact terminals such as Banana [see Electronic resource URL: http://www.dragoncity.com.hk/bp.html (access date 23.04.2015)], through which the peripheral devices are connected to the corresponding terminals of the microcontroller using flexible wires.

Блок исполнительных механизмов 9 предназначен для проверки правильности работы макетируемого устройства. Исполнительный механизм соответствует управляющему элементу макетируемого цифрового устройства. Для макетируемого термостата это может быть, например реле [см. Электронный ресурс URL: http://lib.chipdip.ru/156/DOC000156920.pdf (дата обращения 23.04.2015)].The block of actuators 9 is designed to verify the correct operation of the device being designed. The actuator corresponds to the control element of the digital device being designed. For a prototyped thermostat, this could be, for example, a relay [see Electronic resource URL: http://lib.chipdip.ru/156/DOC000156920.pdf (request date 23.04.2015)].

Порядок применения рассмотрим на примере макетирования элемента системы поддержания заданной температуры в помещении. Макетируемым элементом является термостат, который должен выдавать сигнал на включение нагревательного элемента при tпом<tзад, где tпом - температура в помещении, tзад - заданная температура, которая должна поддерживаться в помещении, и на отключение - при tпом≥tзад.The order of application consider the example of prototyping the element of the system to maintain a given temperature in the room. Maketiruemym element is a thermostat, which must provide a signal to switch the heating element at t pom <t ass where t pom - room temperature, t ass - preset temperature to be maintained in the room, and opening - when t pom ≥t ass .

В состав макетируемого устройства, в соответствии со структурной схемой, входят микроконтроллер, датчик температуры и исполнительный механизм, в качестве которого может быть использовано электромагнитное реле. Оперативную коммутацию названных цифровых устройств производим с использованием гибких проводов. Составляем управляющую программу на ЭВМ и записываем ее в память микроконтроллера через блок обмена данными.The structure of the device being designed, in accordance with the block diagram, includes a microcontroller, a temperature sensor and an actuator, which can be used as an electromagnetic relay. Operational switching of these digital devices is produced using flexible wires. We make the control program on the computer and write it into the memory of the microcontroller through the data exchange unit.

Проверяем работу макетируемого цифрового устройства. Для этого с помощью датчика температуры задаем температуру помещения tпом, которая в цифровом виде поступает в микроконтроллер, где сравнивается с заранее заданной в управляющей программе температурой tзад. Если tпом<tзад то вырабатывается управляющий сигнал на включение реле. Если tпом≥tзад, то вырабатывается управляющий сигнал на выключение реле. Проверку коммутации контактов реле можно осуществить с помощью мультиметра.We check the work of the digital device being designed. To do this, using a temperature sensor, we set the room temperature t pom , which in digital form enters the microcontroller, where it is compared with the temperature t ass predetermined in the control program. If t help <t back, then a control signal is generated to turn on the relay. If t p ≥ t ass , then a control signal is generated to turn off the relay. Testing the switching contacts of the relay can be carried out using a multimeter.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет макетировать любое цифровое устройство на базе микроконтроллера, производя оперативную замену датчиков и исполнительных механизмов в соответствии с назначением устройства, проверять правильность работы управляющей программы, а также производить оперативную замену микроконтроллера, что обеспечивает достижение заданного технического результата.Thus, the present invention allows to prototype any digital device based on a microcontroller, making rapid replacement of sensors and actuators in accordance with the purpose of the device, checking the correct operation of the control program, and also making operational replacement of the microcontroller, which ensures the achievement of a given technical result.

Claims (1)

Аппаратно-программный комплекс для макетирования и отладки цифровых устройств на базе микроконтроллеров, содержащий блок ввода и вывода данных, блок системы тактирования, ЭВМ, последовательно соединенную с блоком обмена данными, а также сменный микроконтроллер, отличающийся тем, что дополнительно введены блок датчиков и блок исполнительных механизмов, при этом выходы блоков ввода, вывода, обмена данными, системы тактирования, датчиков и исполнительных механизмов соединены с соответствующими входами сменного микроконтроллера через интерфейсный блок, в состав которого входят универсальные контактные клеммы.Hardware-software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers, containing a data input and output unit, a clock system unit, a computer connected in series with a data exchange unit, and a removable microcontroller, characterized in that an additional sensor unit and executive unit are introduced mechanisms, while the outputs of the input, output, data exchange, clocking system, sensors and actuators are connected to the corresponding inputs of a replaceable microcontroller thermal interface unit, which includes universal contact terminals.
RU2015149443A 2015-11-17 2015-11-17 Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures RU2670730C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149443A RU2670730C9 (en) 2015-11-17 2015-11-17 Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015149443A RU2670730C9 (en) 2015-11-17 2015-11-17 Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015149443A RU2015149443A (en) 2017-05-22
RU2670730C2 true RU2670730C2 (en) 2018-10-24
RU2670730C9 RU2670730C9 (en) 2018-11-30

Family

ID=58877893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015149443A RU2670730C9 (en) 2015-11-17 2015-11-17 Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2670730C9 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765610C1 (en) * 2021-08-02 2022-02-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» Microcontroller stand for studying, researching, and debugging algorithms of integrated control systems and digital signal processing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU126865U1 (en) * 2012-10-02 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" TRAINING AND LABORATORY STAND FOR PRACTICAL STUDY OF MICROCONTROLLERS
RU2490720C1 (en) * 2012-02-08 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Mobile training and laboratory bench to study electrical machines and drives
RU142148U1 (en) * 2013-10-30 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "МЕДУЗА" (ООО "МЕДУЗА") TRAINING LABORATORY
US9152381B2 (en) * 2007-11-09 2015-10-06 Psyleron, Inc. Systems and methods employing unique device for generating random signals and metering and addressing, e.g., unusual deviations in said random signals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9152381B2 (en) * 2007-11-09 2015-10-06 Psyleron, Inc. Systems and methods employing unique device for generating random signals and metering and addressing, e.g., unusual deviations in said random signals
RU2490720C1 (en) * 2012-02-08 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Mobile training and laboratory bench to study electrical machines and drives
RU126865U1 (en) * 2012-10-02 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" TRAINING AND LABORATORY STAND FOR PRACTICAL STUDY OF MICROCONTROLLERS
RU142148U1 (en) * 2013-10-30 2014-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "МЕДУЗА" (ООО "МЕДУЗА") TRAINING LABORATORY

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015149443A (en) 2017-05-22
RU2670730C9 (en) 2018-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Drew et al. The toastboard: Ubiquitous instrumentation and automated checking of breadboarded circuits
CN106062722A (en) Control system, method, program and information processing device
CN107886821B (en) Simulation test bed for PLC teaching laboratory and data communication method thereof
RU2670730C2 (en) Hardware and software complex for prototyping and debugging digital devices based on microcontrollers of different architectures
RU2402822C2 (en) Stand for studying microcontroller control systems
Bauer et al. Labview remote panels and Web services in solar energy experiment—a comparative evaluation
JP6540473B2 (en) Debug support system
CN113781873A (en) Artificial intelligence teaching remote wireless programming mainboard
Limpraptono et al. Remote laboratories multiuser based on embedded web server
Matijević et al. The development and implementation of a thermal process trainer for control and measurement via the Internet
Li et al. A FPGA real-time model of single and multiple visual cortex neurons
CN204242443U (en) A kind of thermometer quarter-bell single chip computer teaching experience system
Hairuddin et al. Cost-Effective Interfaces with Arduino-LabVIEW for an IOT-Based Remote Monitoring Application
Singh et al. Design of pic12f675 microcontroller based data acquisition system for slowly varying signals
RU156101U1 (en) TRAINING AND LABORATORY STAND
Platunov et al. Training Laboratories with Online Access on the ITMO. cLAB Platform.
RU103652U1 (en) LABORATORY UNIT FOR STUDYING MICROCONTROLLERS
Bianchi et al. BlinkBoard: Guiding and monitoring circuit assembly for synchronous and remote physical computing education
Williams et al. The development of a remote laboratory for distance learning at Loughborough University
KR101710095B1 (en) Apparatus and method for testing control equipment
RU149319U1 (en) HIGH RELIABILITY SIMULATOR OF DISCRETE SIGNALS IDS OF THE BASIC CABINET COMPLEX OF THE COMPLEX OF TECHNICAL AND SOFTWARE MEANS
RU2524491C1 (en) Training system
Burkom et al. Analytic biosurveillance methods for resource-limited settings
CN106468882A (en) Simulation power system
RU114177U1 (en) SCIENTIFIC RESEARCH LABORATORY COMPLEX OF DESIGNING AND TESTING ELEMENTS OF AUTOMATIC CONTROL OF ENGINEERING SYSTEMS

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181025