вторник, 14 июня 2016 г.

2.11. Микросхемы

Урок: 2.11. Микросхемы

Транскрибация урока: Слово "микросхема" вам наверняка знакомо. А теперь пришло время научиться с ними работать. Что из себя представляет микросхема? Это множество электронных компонентов: транзисторов, резисторов, диодов и так далее, собранных в одном корпусе. И из этого корпуса выходят так называемые ножки, ноги, выводы, ну и контакты. У каждой из которых есть свое предназначение. Для того, чтобы разобраться куда что нужно подключать в конкретной микросхеме, нужно изучить ее документацию. Или так называемый «даташит». Давайте для простоты возьмем микросхему «логический инвертор», потому что ее функциональность довольно простая и можно на этом примере понять, как разбираться с новой микросхемой. В нашем курсе мы будем иметь дело по крайней мере с двумя микросхемами, если не считать микросхему контролер «Атмега», которая установлена на плате Arduino. Выглядят микросхемы практически одинаково. Они могут различаться количеством выводов, но если взять две микросхемы с одинаковым количеством ножек, отличить их можно по маркировке, то есть по сочетанию букв или цифр, которые на них написаны, которые кодируют ее предназначение. В нашем примере я ввел в поисковую строку поисковика маркировку микросхемы инвертора 74hc04 datasheet. По русски также часто говорят «даташит», буквально это «лист с данными». И в результате я открыл один из предложенных вариантов с описанием этой микросхемы. Давайте пролистаем по ее схематичному изображению, где все ее ножки пронумерованы. Теперь еще один важный момент: как не запутаться в ножках микросхемы. Если мы имеем дело с микросхемами в дипкорпусе, как у нас, с такими торчащими ножками, которые очень удачно встают в макет, то у нее всегда с одной из сторон есть выемка. Или унесенные кружочки. Если его расположить наверху, то это будет совпадать с изображением микросхемы в документации. Здесь эта выемка окружена кружочком. И, соответственно, ножки нумеруются начиная с первой, которая получается в левом верхнем углу. Против часовой стрелки. В данном случае мы рассматриваем микросхему с 14 ножками, соответственно, последний, 14 вывод, это правый верх. Затем нам нужно понять, что это за обозначения рядом с ножками подписаны. Пролистаем документ вниз. И здесь уже расшифровывается, что 1A, первый пин — это ввод данных. 1Y, второй пин — это вывод данных. И так далее. Естественно, у каждой микросхемы есть ножки для ее питания, потому что она выполняет какую-то работу и ей нужно питание. Это, соответственно, земля GND, и питание Mcc. И теперь мы можем сопоставить этот список и изображение для того, чтобы понять куда что подключать. Что же делает логический инвертор. Он превращает логический 0 в логическую 1. И наоборот. Логическую 1 в логический 0. В микросхеме 74hc04 спрятан h6 инвертор, то есть мы видим 6 пронумерованных плат a — вход и y — выход. 1, 2, и так далее до 6. Что происходит, если на вход A подать 0? На соответствующем выходе Y появится логическая 1. И наоборот. Если на вход A подать 1, на выходе получим 0. Таким образом, если мы знаем, что можно добиться данной микросхемой, мы можем изучить ее документацию, понять, к какой ножке что подключать и реализовать требуемый функционал с помощью вот такого маленького, компактного устройства.

Часть: Видео

Модуль: Контроллер изучает мир

Описание модуля: Пришло время получать данные извне с помощью датчиков. На этой неделе вы научитесь считывать цифровой и аналоговый сигналы, обмениваться даными с компьютером, строить более сложные алгоритмы и пользоваться новыми устройствами вывода.

Курс: Строим роботов и другие устройства на Arduino. От светофора до 3D-принтера

Описание курса: На протяжении тысячелетий люди усовершенствовали орудия труда, изучали силы природы и подчиняли их себе, использовали их энергию для работы машин, а в прошлом веке создали машины, которые могут управлять другими машинами. Теперь создание устройств, которые взаимодействуют с физическим миром, доступно даже школьнику.

Наш курс состоит из серии практических задач про создание вещей, которые работают сами: изучают мир, принимают решения и действуют – двигаются, обмениваются данными друг с другом и с человеком, управляют другими устройствами. Мы покажем, как собирать эти устройства и программировать их, используя в качестве основы платформу Arduino.

Пройдя этот курс, вы сможете создавать устройства, которые считывают данные о внешнем мире с разнообразных датчиков, обрабатывают информацию, получают и отправляют данные на ПК, в Интернет, на мобильные устройства, управляют индикацией и движением. Создание устройств будет включать проектирование, изучение компонентов, сборку схем, написание программ, диагностику. Попутно с созданием самих устройств вы сделаете визуализацию на ПК, создадите веб-страницу, которую будет демонстрировать одно из ваших устройств, а также разберетесь с устройством и работой FDM 3D-принтера.

Помимо тех, кто увлекается робототехникой или стремится расширить кругозор и свои навыки, курс будет полезен всем, кто сталкивается с задачами бытовой и производственной автоматизации, а также занимается промышленным дизайном, рекламой и искусством.

Курс не требует специальных знаний у слушателей, доступен даже ученикам старших классов средней школы. Плюсом будут навыки программирования и владение английским языком на уровне чтения технической документации, однако обязательным это не является.

Весь курс посвящен практике и самым лучшим решением для вас будет раздобыть электронику, повторять показанные примеры и экспериментировать самостоятельно.

Программа:
  • Неделя 1 Один старый и много новых знакомых
  • Неделя 2 Контроллер изучает мир
  • Неделя 3 Цель обнаружена
  • Неделя 4 Как полить цветок из другого города
  • Неделя 5 Мобильный робот
  • Неделя 6 Как создать новый предмет за час
Преподаватель: Алексей Перепелкин (1), Дмитрий Савицкий (2)

Описание преподавателя: (1) Алексей Перепёлкин занимается развитием робототехники на базе ЛИОТ МФТИ. В 2012 году открыл для себя новое захватывающее чувство – когда устройство, которое сам построил и запрограммировал, работает. Свернул с финансовой дорожки и создал кружок робототехники для подростков. Готовил их к соревнованиям. Стал посещать конференции, а затем проводил мастер-классы для тех, кто тоже хочет организовать занятия. Совместно с коллегами в 2013 году разработал новые соревнования – Робопрофи – для конкурса Робот для жизни и провел их. В 2014 году впервые провел Arduino-номинацию на фестивале Робофест, а для российского финала Russian Robot Olympiad 2014 сделал творческую категорию. С тех пор эти соревнования стали регулярными. Летом 2014 провел двухнедельную мастерскую в детском лагере Никола-Ленивца, а затем преподавал в выездной школе, посвященной программированию и робототехнике, которую провели ABBYY и Яндекс. В 2015 году стал руководителем направления робототехники в GoTo Camp, выездных школах, где участники создали десятки проектов, от прототипов умных домов и операторских тележек до робота-бубниста и принтера для незрячих. В 2014 году с коллегами начал проект Роболабы: мероприятия для школьников и студентов, где участники параллельно решают усложненные задачи, а затем проводят рефлексию сделанной работы и оценивают чужие в ходе серии мероприятий.

(2) Физик, научный сотрудник, выпускник МФТИ. Запустил кружок робототехники в 2011 году. Рассказал Алексею Перепелкину о том, как здорово вести кружок робототехники. Рассказал об этом еще целому ряду людей. Побеждал со своими командами на соревнованиях. Проводил проектную работу с участниками исследовательской выездной школы МКШ с 2013 года, где руководил реализацией физических и робототехнических проектов, например, «Вслед за солнцем», в котором изучалась эффективность динамической ориентации солнечных батарей на солнце. Вместе с коллегами разрабатывал и был судьей Робопрофи. Участвовал в подготовке проекта Роболабы. Вновь пришел в МФТИ для проведения факультативного курса «Основы создания киберфизических устройств»

Организатор: Лаборатория инновационных образовательных технологий МФТИ (1), Лаборатория инновационных образовательных технологий МФТИ (2)

Описание организатора: (2) Московский физико-технический институт (неофициально известный как МФТИ или Физтех) является одним из самых престижных в мире учебных и научно-исследовательских институтов. Он готовит высококвалифицированных специалистов в области теоретической и прикладной физики, прикладной математики, информатики, биотехнологии и смежных дисциплин. Физтех был основан в 1951 году Нобелевской премии лауреатами Петром Капицей, Николаем Семеновым, Левом Ландау и Сергеем Христиановичем. Основой образования в МФТИ является уникальная «система Физтеха»: кропотливое воспитание и отбор самых талантливых абитуриентов, фундаментальное образование высшего класса и раннее вовлечение студентов в реальную научно-исследовательскую работу. Среди выпускников МФТИ есть Нобелевские лауреаты, основатели всемирно известных компаний, известные космонавты, изобретатели, инженеры.

Категория: Компьютерные науки

Описание категории: Специализации и курсы по компьютерным наукам посвящены разработке и дизайну программного обеспечения, алгоритмическому мышлению, человеко-компьютерному взаимодействию, языкам программирования и истории вычислительной науки. Курсы в этой широкой области помогут вам мыслить абстрактно, методически подходить к проблемам и вырабатывать качественные решения.

Тематика: Разработка ПО

Материал: