Програма курсу

1. 1
Громко Г.Ю.
Нечаївська загальноосвітня школа
І-ІІІ ступенів ім..Ю.І.Яновського
Компаніївський район
Кіровоградська область
Основи мікроелектроніки з Arduino
Програма занять гуртка для учнів 8-11 класів
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Сучасний світ є світом інформаційних технологій, які неможливі без
використання досягнень сучасної мікроелектроніки. У сучасному суспільстві
склалась думка, що створення електронних пристроїв є дуже складним, і
потребує спеціальної освіти та відповідних навичок. Пропонована програма
призвана зруйнувати цей стереотип, в показати як складні речі можуть бути
зрозумілими та доступними кожному.
Arduino - обчислювальна платформа з відкритим вихідним кодом,
заснована на можливостях мікроконтролерів з вводу-виводу та обробки даних,
що може бути використано як для розробки самостійних інтерактивних
об’єктів, так і пов'язаних з програмою на вашому комп'ютері. Плати можуть
бути придбані вже зібраними або зібрані самостійно; середовище розробки
може бути безкоштовно завантажено з сайту www.arduino.cc
Використовуючи Arduino учням надається можливість відразу створювати
досить складні речі, починаючи з мінімумом знань, на основі готових
прикладів. Arduino у цьому випадку виступає свого роду “конструктором”,
який можна використовувати в школі. Використання Arduino дозволяє не
тільки значно розширити навички володіння сучасними інформаційними
технологіями, а й безпосередньо створювати ці технології на апаратному рівні.
Прототипування — основа ідеї Arduino: ми робимо речі та створюємо
об'єкти, які взаємодіють з іншими об'єктами, людьми та мережами.
Співпраця між користувачами є одним з їх ключових принципів спільноти
Arduino - через форум на www.arduino.cc люди з різних куточків світу
допомагають один одному у вивченні платформи. Для публікації досягнень
користувачів було створекно вікі-середовище "Дитячий майданчик"
www.arduino.cc/playground, де кожен може задокументувати свої результати.
Культура обміну досвідом і допомоги один одному - одна з речей, якими
найбільше пишаються автори проекту Arduino.
Коли учні працюють над проектом в Arduino, то вони опановують процес
створення пристрою - як правило, все починається з певної ідеї, потім йде
пошук аналогів, проектування, створення робочого макету, експериментів з

2. 2
ним, налагодження, далі вас зацікавлять відгуки про вашу роботу від інших
людей, на основі чого ви потім переглядаєте та переробляє проект, роблячи його
більш досконалим. Це безперервна спіраль: беремо ідею, створюємо проект,
який буде основою нових.
Все це допомагає опановувати навички ХХІ сторіччя, які будуть необхідні
для для успішної самореалізації та майбутнього успіху:
 творче мислення
 ясне спілкування;
 системний аналіз;
 використання технологій;
 ефективна взаємодія;
 проектування;
 постійне навчання.
Звичайно, більшість учнів не стануть професійними радіоінженерами чи
програмістами, але робота в Arduino дозволить їм виразити себе більш повно та
творчо, допоможе виробити логічне мислення, зрозуміти роботу нових
технологій, з якими ви зустрінетесь у повсякденному житті.
Основним завданням гуртка є формування в учнів базових компетенцій з
основ сучасної мікроелектроніки, програмування та інформаційних технологій
для розробки електронних пристроїв різного призначення, що сприятиме
формуванню активного творчого мислення та професійної орієнтації.
Дана програма зорієнтована на формування та розвиток творчих здібностей
в учнів, ініціативи самостійного технічної творчості. Програма розрахована як
на початківців, так і для учнів, які володіють базовими знаннями та навичками.
Вона також спрямована на:
ознайомлення з сучасними і перспективними технологіями в галузі
керування технічними системами;
політехнічну освіту учнів;
творчий і естетичний розвиток учнів;
уміння знаходити та використовувати отриману інформацію, в тому
числі і в мережі Інтернет;
висувати ідеї розв’язання проблем, що виникають при розробці
електронних пристроїв і виборі технології їх виготовлення.
Мета програми - створення умов для творчої реалізації особистості в галузі
науки і техніки, розвиток мотивації щодо політехнічної освіти учнів.
Завдання роботи гуртка.
Освітні:
ознайомлення учнів з сучасним розвитком інформаційних технологій,
мікроелектроніки, програмування та робототехніки;
формування політехнічних знань про найбільш поширені та перспективні

3. 3
технології в мікроелектроніці та програмуванні;
створення позитивної мотивації щодо вивчення фізики, інформатики,
технологій.
Розвиваючі:
розвиток критичного мислення;
розвиток навичок розв’язувати творчі, винахідницькі та
раціоналізаторські задачі;
розвиток пізнавальних здібностей: мислення, пам'ять, уяви;
розвиток навичок спільної роботи над проектом;
Виховні:
виховання моральних принципів роботи в колективі;
відповідальності за доручену справу;
розуміння своєї в колективі та суспільстві
Гурток розрахований на учнів, які не мають достатньо знань та навичок
практичної роботи в радіоелектроніці та програмуванні. Ранній початок
навчання сприяє більш легкому сприйняттю та засвоєнню нових і досить
специфічних термінів, понять і явищ.
В кінці навчання учні повинні знати:
основні сучасні підходи до програмування технічних систем,
способи розробки керованих електронних пристроїв;
основні етапи проектування;
прийоми монтажу радіоелектронних пристроїв;
найпростіші електронні схеми;
правила техніки безпеки та охорони праці.
В кінці навчання учні повинні вміти:
програмувати мікроелектронні системи;
створювати прототип схеми;
збирати і налаштовувати прості радіоелектронні пристрої для керованих
технічних систем;
проводити публічний захист та обговорення створеного виробу.
Матеріально-технічне забезпечення роботи гуртка
Обладнання:
1. Arduino Uno (Freeduino);
2. Макетна плата;
3. USB-кабель;
4. Комп’ютер;
5. Набір з’єднувальних дротів;
6. Набір світлодіодів:
7. Набір резисторів;

4. 4
8. Рідкокристалічний індикатор.
9. Фоторезистор.
10.Терморезистор.
11.П’єзовипромінювач звуку;
12.Двигун постійного струму;
13.Серводвигун;
14.Реле;
15.Мультиметр.
Програмне забезпечення:
1. Середовище розробки (IDE) Arduino;
2. Середовище прототипування Fritzing;
3. Віртуальна макетна плата VirtualBredboard;
4. Віртуальна електрична лабораторія Virtual Electricity Lab;
5. Середовище програмування Visual Studio Express.
План роботи гуртка
1 рік, 35 годин
№ п/п Тема
1. Вступ
1.1 Правила техніки безпеки та охорони праці на заняттях. Мета та
програма роботи гуртка
1.2 Програмне та апаратне забезпечення електронних пристроїв
2. Основи електроніки та електротехніки
2.1 Електричний струм. Провідники та ізолятори. Електричне коло.
Електричні схеми. Знайомство з макетними платами.
2.2 Струм. Напруга, опір. Мультиметр. Вимірювання електричних
величин. Джерела струму. Живлення електричних схем.
2.3 Основні компоненти електронних схем. Резистори. Конденсатори.
2.4 Напівпровідникові елементи електричних схем. Діод. Транзистор.
3. Основи програмування мікроконтролерів для керованих
електронних систем
3.1 Знайомство з сучасною апаратно-програмною платформою Arduino
3.2 Середовище розробки програм для платформи Arduino
3.3 Особливості мови програмування для середовища Arduino
3.4 Запуск та модифікація готових програм (скетчів) для Arduino

5. 5
3.5 Середовище прототипування Fritzing. Підготовка макета.
3.6 Моделювання роботи програм для мікроконтролера. Віртуальна
макетна плата Virtual Bredboard
4. Використання датчиків та виконавчих механізмів в керованих
електронних
4.1 Сенсори. Типи сенсорів. Застосування сенсорів для розробки керованих
електронних пристроїв.
4.2 Актюатори. Типи актюаторів. Застосування виконавчих механізмів
(актюаторів) для розробки керованих електронних пристроїв.
4.3 Керування світлодіодною індикацією з застосуванням Arduino
4.4 Зчитування даних з датчиків, використовуючи Arduino
4.5 Зчитування даних з датчиків, використовуючи Arduino
4.6 Вимірювання часових інтервалів та їх застосування.
4.7 Використання широтно-імпульсної модуляції (ШІМ)
4.8 Керування двигуном постійного струму за допомогою Arduino
4.9 Керування кроковим двигуном за допомогою Arduino
4.10 Керування серводвигуном струму за допомогою Arduino
4.11 Керування потужним навантаженням. Реле.
4.12 Застосування рідкокристалічного індикатора (LCD)
5. Розробка керованих електронних пристроїв на базі патформи
Arduino
5.1 Основні етапи проектування виробу: організаційно-підготовчий,
конструкторський, технологічний, заключний
5.2 Моделювання систем керування технічними пристроями
5.3 Постановка проблеми та визначення завдань по виконанню проекту
5.4 Пошук аналогів. Робота з інформаційними джерелами. Аналіз та
систематизація інформації
5.5 Розробка проекту. Прототипування та перевірка роботи схеми на
віртуальній макетній платі.
5.6 Виготовлення пристрою
5.7 Налагодження пристрою
5.8 Публічна презентація та захист ідеї і способу реалізації пристрою.
6. Підсумкове заняття