Εφαρμογές Ενσωματωμένων Συστημάτων

Γενικά

  • Κωδικός Μαθήματος: 1911
  • Εξάμηνο: 9ο
  • Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής - Ανάπτυξης Δεξιοτήτων (ΕΠ-ΑΔ)
  • Είδος Μαθήματος: Υποχρεωτικό Επιλογής (ΥΠ-ΕΠ)
  • Γνωστική Περιοχή: Ενσωματωμένα - Υπολογιστικά Συστήματα (ΕΥΣ)
  • Διδασκαλία Θεωρίας: 2 ώρες/εβδομάδα
  • Διδασκαλία Εργαστηρίου: 2 ώρες/εβδομάδα
  • Πιστωτικές μονάδες ECTS: 6
  • Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
  • Το μάθημα προσφέρεται σε φοιτητές Erasmus
  • Προτεινόμενα προαπαιτούμενα μαθήματα: (1502) Μικροελεγκτές, (1602) Ενσωματωμένα Συστήματα, (1102) Δομημένος Προγραμματισμός

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Σκοπός του μαθήματος είναι η ανάπτυξη της ικανότητας ανάλυσης και σχεδίασης εφαρμογών με την χρήση μικροελεγκτών.

  • Να σχεδιάζει συστήματα συναγερμού (Alarm systems) με τον μικροελεγκτή PIC18F4550.
  • Να σχεδιάζει συστήματα πρόσβασης (access control).
  • Να σχεδιάζει συστήματα ελέγχου κινητήρων σε ανοιχτό και κλειστό βρόχο με χρήση PWM.
  • Να σχεδιάζει συστήματα επικοινωνίας και μεταφοράς δεδομένων με χρήση της σειριακής θύρας και πρωτοκόλλων RS232, RS485, RS422.
  • Να σχεδιάζει συστήματα συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων από τις ψηφιακές και αναλογικές εισόδους.
  • Να σχεδιάζει συστήματα μέτρησης και απεικόνισης διαφόρων μεγεθών (θερμοκρασία, πίεση, υγρασία, κ.λ.π.) σε οθόνη LCD και σε ενδείκτες επτά τομέων.
  • Να σχεδιάζει συστήματα μεταφοράς δεδομένων σε Η/Υ μέσω της USB θύρας επικοινωνίας.
  • Να σχεδιάζει απλά τροφοδοτικά ανύψωσης και υποβιβασμού τάσης με χρήση μικροελεγκτή.
  • Να σχεδιάζει συστήματα ελέγχου φωτοβολταικών στοιχείων με έλεγχο του σημείου λειτουργίας (MPPT).
  • Να εφαρμόζει τις γνώσεις που αποκτήθηκαν από τα μαθήματα Μικροελεγκτών και Ενσωματωμένων συστημάτων για την διασύνδεση περιφερειακών συσκευών μέσω πρωτοκόλλων I2C, SPI, one wire, micro wire κ.α.
  • Να σχεδιάζει εφαρμογές, με χρήση μικροελεγκτών και κατάλληλων Wifi modules, για την διαχείριση δεδομένων μέσω του διαδικτύου (ΙΟΤ).
Γενικές Ικανότητες
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Λήψη αποφάσεων
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Περιεχόμενο Μαθήματος

Έλεγχος ψηφιακών εισόδων σε συγχρονισμό με διακοπές από τον χρονιστή.
Έλεγχος κινητήρων με διαμόρφωση εύρους παλμών (PWM)
Έλεγχος σειριακής θύρας και χρήση διαφόρων πρωτοκόλλων επικοινωνίας.
Έλεγχος αναλογικών και ψηφιακών θυρών σε συνδυασμό με εγγραφή δεδομένων σε αποθηκευτικά μέσα. (κάρτες SD cart, USB flash stick)
Διαχείριση αναλογικών και ψηφιακών αισθητηρίων για την μέτρηση διαφόρων μεγεθών.
Επικοινωνία μέσω της USB θύρας άμεσα με χρήση της θύρας του μικροελεγκτή ή μέσω μετατροπέα από την σειριακή θύρα.
Χρήση του υλικού για την δημιουργία παλμών διαμορφωμένων κατά εύρος σε συνδυασμό με ηλεκτρονικά ισχύος. (Ανυψωτές και υποβιβαστές τάσης, φωτοβολταικά στοιχεία)

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Τρόπος Παράδοσης
  • Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία.
  • Εργαστηριακή εκπαίδευση σε μικρές ομάδες φοιτητών.
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
  • Χρήση λογισμικού παρουσιάσεων διαφανειών (Power point presentations).
  • Λογισμικό προγραμματισμού και πλακέτα ανάπτυξης εφαρμογών.
  • Ηλεκτρονική επικοινωνία με τους φοιτητές/τριες.
Οργάνωση Διδασκαλίας
Δραστηριότητα Φόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις52
Παρακολούθηση εργαστηρίων48
Ατομική Μελέτη και ανάλυση βιβλιογραφίας80
Σύνολο 180
Αξιολόγηση φοιτητών

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (50%) που περιλαμβάνει:
- Ερωτήσεις σύντομης απάντησης
- Επίλυση ασκήσεων θεωρίας

ΙΙ. Εργαστηριακή εξέταση (ΕΕ) (50%) που περιλαμβάνει:
- Εβδομαδιαία εργαστηριακές εργασίες σε μικρές ομάδες
- Τελική Εξέταση εργαστηρίου

Ο φοιτητής για να έχει προαγωγικό βαθμό θα πρέπει να έχει βαθμό τουλάχιστον 5 και στο θεωρητικό και στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος "Εύδοξος"
  1. Μπουλταδάκης Στυλιανός, Πατουλίδης Γεώργιος, Κωνσταντινίδης Ευδόκιμος, Ασημόπουλος Νικόλαος, Προγραμματισμός μικροελεγκτών για Μηχανικούς, Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 1η έκδ./2010, 978-960-418-291-6, 18548844
  2. Πεκμεστζή Κιαμάλ, Συστήματα Μικροϋπολογιστών, ΤΟΜΟΣ ΙΙ: Μικροελεγκτές AVR και PIC, Σ.ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ & ΣΙΑ Ο.Ε., 1η /2009, 978-960-266-269-4, 45471
  3. Μπουλταδάκης Στυλιανός, Καλόμοιρος Ιωάννης, Πεταλάς Ιωάννης, Έλεγχος κυκλωμάτων και μετρήσεων με Η/Υ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 1η έκδ./2002, 978-960-8050-67-9, 18549075
  4. ΝΙΚΟΛΑΪΔΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ, Μικροελεγκτές, ΑΦΟΙ ΚΥΡΙΑΚΙΔΗ ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α.Ε., 1η/2018, 978-960-602-217-3, 77119034
  5. Αλατσαθιανός Σ., Εισαγωγή στους Μικροελεγκτές PICmicro, ΤΣΟΤΡΑΣ ΑΝ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ, 2η/2017, 978-618-5309-16-9, 68405485
  6. ΦΩΤΙΑΔΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ, ΜΙΚΡΟΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ – ΜΙΚΡΟΕΛΕΓΚΤΕΣ, ΔΕΜΕΡΝΤΖΗΣ ΠΑΝΤΕΛΗΣ, 1η/2010, 978-960-93-1790-0, 68399734
  7. Μπουλταδάκης Στυλιανός, Καλόμοιρος Ιωάννης, Πεταλάς Ιωάννης, Έλεγχος κυκλωμάτων και μετρήσεων με Η/Υ, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 1η έκδ./2002, 978-960-8050-67-9, 18549075
  8. Παπάζογλου Παναγιώτης, Μικροεπεξεργαστές, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 1η/2015, 978-960-418-508-5, 50656010
  9. ΔΗΜ.ΜΠΟΛΟΝΑΚΗ, ΕΥΡ.ΓΛΑΒΑ, Γ.ΕΥΑΓΓΕΛΑΚΗ, ΚΩΝ.ΚΩΤΣΗ, Θ.ΛΑΟΠΟΥΛΟ , ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ, Χριστίνα και Βασιλική Κορδαλή Ο.Ε., 1η/2011, 978-960-357-101-8, 12576528
Συμπληρωματική ξενόγλωσση βιβλιογραφία
  1. D. W. Smith PIC in Practice AProject-Based Approach Elsevier ISBN 13: 978-0 75-066826-2
  2. Stuart Ball Analog Interfacing toEmbedded Microprocessors Newnes ISBN 0-7506-733
  3. Keith Curtis EmbeddedMultitasking Newnes ISBN-13: 978-0-7506-7918-3
  4. Myke Predko, 123 PIC Microcontroller Experiments for the Evil Genius, ISBN:0071451420 9780071451420
  5. Dogan Ibrahim, Advanced PIC Microcontroller Projects in C From USB to RTOS with the PIC 18F Series, ISBN-13: 978-0080999241
  6. ISBN-10: 0080999247
  7. Stuart Ball, Analog Interfacing to Embedded Microprocessor Systems, ISBN-13: 978-0750677233 ISBN-10: 0750677236
  8. Tim Wilmshurst, Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers, ISBN: 9781856177504 ISBN: 9780080961842
  9. Richard H. Barnett Sarah Cox Larry O'Cull , Embedded C Programming and the Microchip PIC, ISBN-13: 978-1401837488
  10. ISBN-10: 1401837484
  11. Robert B. Reese, From Assembly Language to C Using the PIC18Fxx2, ISBN; 1-58450-378-5 elSBN; 1-58450-645-8
  12. Fred Eady, Implementing 802.11 with Microcontrollers: Wireless Networking for Embedded Systems Designers, ISBN: 9780080457284
  13. ISBN: 9780750678650
  14. Martin Bates, Interfacing PIC Microcontrollers , ISBN: 9780080993720 ISBN: 9780080993638
  15. Creed Huddleston, Intelligent Sensor Design Using the Microchip dsPIC, ISBN: 9780080491578 ISBN: 9780750677554
  16. Bohdan Borowik, Interfacing PIC Microcontrollers to Peripherial Devices, ISBN 978-94-007-1118-1 ISBN 978-94-007-1119-8
  17. Dogan Ibrahim, Microcontroller Based Applied Digital Control, ISBN 0470863358, ISBN 9780470863350
  18. M. Rafiquzzaman, Microcontroller Theory and Applications with the PIC18F, ISBN 1119448441, ISBN 9781119448440
  19. Fernando E. Valdes-Perez, Ramon Pallas-Areny, Fundamentals and Applications with PIC, ISBN 135183455X, ISBN 9781351834551
  20. Fred Eady, Networking and Internetworking with Microcontrollers, ISBN 0750676981, ISBN 9780750676984
  21. David W Smith, A Project-based Approach, ISBN 008046498X, ISBN 9780080464985
  22. Tim Wilmshurst, Designing Embedded Systems with PIC Microcontrollers: Principles and Applications, ISBN 0080468144, ISBN 780080468143
  23. Michael J. Pont, Programming Embedded Systems II, ISBN 0201331381, ISBN 9780201331387
  24. Drew Gislason, Zigbee Wireless Networking, ISBN 0080558623, ISBN 9780080558622
  25. Sid Katzen, The Essential PIC18® Microcontroller, ISBN 1849962294, ISBN 9781849962292
Συναφή επιστημονικά περιοδικά
  1. IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
  2. IEEEE Computers & Digital Techniques