Междисциплинарная связь физики, схемотехники и программирования

Abstract

В статье представлены результаты разработки электронного устройства на основе цифровых компо- нентов, проведенной совместно с учащимися школ и студентами. Целью данной работы являлись проектирование и разработка электронного устройства на основе 32-битных микроконтроллеров се- рии STM32. Для проектирования и разработки электронной части устройства была использована ин- тегрированная среда разработки Altium Designer. С применением языка высокого уровня С++ разра- ботана управляющая программа в отладочной среде Keil v.5. В качестве центрального управляющего процессора использован микроконтроллер серии STM32F030K6T6. Разработаны электрическая схема и печатная плата прибора. В качестве сенсорного элемента использован высокочувствительный дат- чик газа TGS 2610 производства фирмы «Figaro» (Япония). Для передачи SMS применен модуль SIM800A. В процессе выполнения работы учащиеся самостоятельно изготовили электрические платы с использованием метода облучения ультрафиолетовой лампой специального фоторезиста. Практиче- ски все компоненты были расставлены и распаяны школьниками самостоятельно. Совместно со сту- дентами была разработана управляющая программа для микроконтроллера. Для изготовления корпуса устройства была задействована среда «КОМПАС». Распечатка корпуса осуществлялась на 3D- принтере. Проведены калибровка прибора и ее тестовые испытания. По результатам предварительных тестовых испытаний устройства установлено, что датчик газа реагирует на наличие газа в течение первых 20 с от времени начала утечки. Ложных срабатываний устройства не зафиксировано. Показано значение основ физики, информатики и математики в процессе проектирования цифровых устройств и приборов.