РАЗРАБОТКА  КОМПЛЕКСНОГО  СТЕНДА  ДЛЯ  ИЗУЧЕНИЯ  ИНТЕРФЕЙСА  КОМПЬЮТЕРНОЙ  СИСТЕМЫ  ЧЕРЕЗ  ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ  СПОСОБЫ  УПРАВЛЕНИЯ

Золотов  Александр  Дмитриевич

канд.  техн.  наук,  доцент  Государственного  университета  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E -mail:  azol64@mail.ru

Демьяненко  Анатолий  Иванович

канд.  техн.  наук,  доцент  Государственного  университета  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E -mail:  dedan 54@ mail . ru

Изгутдинов  Дастан

студент  Государственного  университета  имени  Шакарима,  Республика  Казахстан,  г.  Семей

E -mail:  dos -93@ bk . ru

При  изучении  интерфейсной  части  компьютерных  систем  основное  внимание  уделяется  изучению  программных  методов  проектирования  графического  интерфейса  пользователя,  вследствие  чего  студенты  большую  часть  учебного  время  уделяют  его  программированию.  Современные  же  производства  требуют,  чтобы  специалисты  в  области  автоматизации,  вычислительной  техники  и  информационных  систем  знали  и  аппаратную  часть  интерфейса,  изучению  которой  в  учебных  заведениях  уделяется  меньшее  количество  времени. 

Большая  часть  практических  и  лабораторных  работ  дисциплин  «Интерфейсы  компьютерных  систем»  и  «Интерфейсы  информационных  систем»  посвящена  изучению  и  разработке  именно  графического  интерфейса  пользователя.  Вместе  с  тем,  потребности  в  специалистах,  знающих  программно-аппаратные  способы  управления  интерфейсом  и  умеющих  им  пользоваться,  все  возрастают.

Для  введения  в  учебный  процесс  методов  изучения  аппаратной  части  интерфейса  имеется  много  возможностей,  одной  из  которых  является  разработка  комплексных  программно-аппаратных  лабораторных  работ,  которые  позволяют  изучать  методы  управления  аппаратным  интерфейсом  программными  средствами  и,  вместе  с  тем,  изучать  способы  управления  периферийными  устройствами  с  использованием  штатного  интерфейса  компьютера.  Такие  стенды  позволяют  освоить  и  практическую  работу  на  уровне  аппаратного  обеспечения,  и  некоторые  аспекты  программирования  работы  оборудования,  подключаемого  к  коммуникационным  портам  компьютера. 

В  университете  им.  Шакарима  силами  преподавателей  и  студентов  кафедры  автоматики  и  электротехники  была  разработана  структура  комплексного  стенда,  позволяющего  выполнять  лабораторные  и  практические  работы  по  дисциплинам,  «Микроэлектроника»,  «Интерфейсы  компьютерных  систем»,  «Интерфейсы  информационных  систем». 

Структура  стенда  (рисунок  1)  разрабатывалась  с  использованием  [1;  2;  4].  Стенд  предназначен  для  изучения  LPT  порта  компьютера. 

Рисунок  1  Структура  комплексного  стенда

Стенд  состоит  из  сменного  блока,  обеспечивающего  выполнение  лабораторной  или  практической  работы,  коммуникационного  блока,  включающего  коммутатор,  аналого-цифровой  преобразователь,  блок  питания,  блок  гальванической  развязки  и  компьютера.

В  состав  сменного  блока  входят  панель  лабораторной  или  практической  работы,  усилители  входных  сигналов  и  блок  установки  кода  выполняемой  работы.  Панель  лабораторной  или  практической  работы  позволяет  собирать  исследуемую  схему,  входные  усилители  предназначены  для  усиления  получаемых  в  ходе  эксперимента  сигналов,  а  блок  установки  кода  выполняемой  работы  позволяет  компьютеру  распознавать  вид  исследуемой  схемы  и  настраиваться  на  проводимые  исследования.  Усилители  входных  сигналов  построены  с  использованием  операционных  усилителей  К140УД1408А. 

На  рисунке  2  показан  внешний  вид  сменного  блока  стенда  (а  —  вид  спереди,  б  —  вид  сбоку,  в  —  вид  сзади,  г  —  вид  сверху). 

Рисунок  2  Сменный  блок  стенда

В  качестве  аналого-цифрового  преобразователя  использован  блок  Ф7077/1  [5],  позволяющий  преобразовывать  входной  аналоговый  сигналы  в  диапазоне  0—1  вольт  в  выходной  8-разрядный  цифровой  код.  Внешний  вид  коммуникационного  блока  стенда  с  аналого-цифровым  преобразователем  Ф7077  показан  на  рисунке  3  (а  —  вид  спереди,  б  —  вид  с  боку).

а)                                                       б)

Рисунок  3  Вид  коммуникационного  блока

Блок  гальванической  развязки  электрически  развязывает  сигналы  аппаратной  части  стенда  и  компьютер.  В  качестве  элементов  гальванической  развязки  использованы  транзисторные  оптроны  РС120,  а  логику  работы  платы  гальванической  развязки  обеспечивают  микросхемы  К1533ЛН2  В  основу  схемотехники  блока  положена  схема  блока  гальванической  развязки  станка  с  ЧПУ  [3]. 

Для  настройки  стенда  и  проведения  лабораторно-практических  работ  по  изучению  АЦП  и  методов  гальванической  развязки  сигналов  была  разработана  плата  имитатора  сигналов,  вид  которой  показан  на  рисунке  4.  Плата  позволяет  имитировать  все  входные  и  выходные  сигналы  LPT  порта  компьютера.

Рисунок  4  Вид  платы  имитатора  сигналов

Универсальность  стенда  состоит  в  том,  что  он  позволяет  исследовать  сигналы  от  любых  источников  постоянного  и  переменного  тока  в  диапазоне  0—1  вольт,  или  0—2  вольта,  преобразую  их  в  цифровой  код  и  вводя  в  компьютер,  что  обеспечивается  аппаратной  частью  стенда.  Изменение  вида  и  алгоритма  исследования  обеспечивается  программной  частью  стенда.

Выводы

В  результате  исследования  существующего  в  настоящее  время  лабораторного  оборудования,  методик  проведения  аппаратных  и  виртуальных  лабораторных  и  практических  работ  разработана  структура  универсального  стенда,  позволяющего  изучать  аппаратную  и  программную  составляющую  нескольких  дисциплин  для  студентов  специальностей  «Информационные  системы»,  «Автоматизация  и  управление»  и  «Вычислительная  техника  и  программное  обеспечение». 

Стенд  может  быть  использован  также  для  проведения  лабораторных  и  практических  работ  по  дисциплинам  других  технических  специальностей.

Список  литературы:

1.Автоматизация  физических  исследований  и  эксперимента:  компьютерные  измерения  и  виртуальные  приборы  на  основе  LabVIEW  7/  Под.  ред.  Бутырина  П.  А.  М.:  ДМК  Пресс,  2005.  —  264  с:  ил.

2.Гёлль  П.  Как  превратить  персональный  компьютер  в  измерительный  комплекс:  Пер.  с  франц.  2-е  изд.,  испр.  М.:  ДМК,  1999.  —  144  с.:  ил.  (В  помощь  радиолюбителю).

3.Интерфейсная  плата  с  опторазвязкой  LPT  порта  для  ЧПУ/  robozone.su/forum/topic_52 

4.Пигалицын  Л.В.  Школьная  физическая  компьютерная  лаборатория.  Лекции  5—8.  М.:  Педагогический  университет  «Первое  сентября»,  2007.  —  56  с.

5.Преобразователи  аналого-цифровые  Ф7077/1  и  Ф7077/2.  Техническое  описание  и  инструкция  по  эксплуатации  ЗПИ.349.019  ТО.