Digitaalitekniikan opetuksen kehittäminen

Abstract

Tässä insinöörityössä on kehitetty digitaalitekniikan koekytkentälevy ja sulautettujen järjestelmien kehitysalusta opetuksen apuvälineeksi. Pääasiassa keskityttiin opetusalustojen helppokäyttöisyyteen ja toimivuuteen. Suunnitteluohjelmana on käytetty Mentor Graphicsin PADS-ohjelmistoja. Työ jakautuu kahteen pääkokonaisuuteen: digitaalitekniikan koekytkentälevyyn ja sulautettujen järjestelmien kehitysalustaan.

Aluksi on esitetty alustojen vaatimuksia vastaavat lohkokaavioesitykset. Kehitetyt alustat ovat harjoitusalustoja, joiden avulla digitaalitekniikan perusporttipiirien toimintaa, ja sulautettujen järjestelmien ohjelmointia opiskellaan. Lohkokaaviosuunnitelmasta käsiteltiin erityisesti, miten jännitteet kulkeutuvat levyjen rakenteellisten kokonaisuuksien välillä.

Tämän jälkeen käsiteltiin levyille suunnitellut rakenteelliset kokonaisuudet, niiden ominaisuudet ja käyttötarkoitukset. Erityisesti kiinnitettiin huomiota levyillä itsenäisesti toimivien kokonaisuuksien teoreettiseen toimintaan ja käytännön toteutukseen. Toiminnan häiriöttömyys oli yksi tärkeistä kriteereistä, jotka otettiin huomioon kehityksessä.

Viimeisenä kohtana käsiteltiin levyjen toimintaa todentavat mittaukset. Mittaukset tehtiin LPKF52 Protomat -piirilevyjyrsimellä tehdyille prototyyppilevyille. Mittaustulosten edellyttämät muutokset tehtiin levyille. Häiriösignaalit eliminoitiin levyjen rakenteellisten muutoksien avulla.

In this graduate study a breadboard was developed for the purpose of testing basic gate circuitry in digital technology. Similar board was developed to aid coding and designing of embedded systems. Objective was to create these boards to support teaching in these areas. Computer aided design was made with Mentor Graphics PADS program family.

This study is divided into two main sections, which are breadboard for digital electronics and board for embedded systems. Study is based on the functional requirements of these boards. Main focus was to create simple and easy-to-use tools that anyone can adapt in swift schedule.

In this study, requirements of the boards are explained in a form of block diagrams. Block diagrams will show how different parts of the boards are connected to each other. Study is specially focused to theory and practical realization of stand-alone parts of the design.

Prototype boards were created by using LPKF52 Protomat milling machine. Electrical properties were measured and changes were made to minimize signal interference. Measured data will be processed and analyzed, and conclu-sions are made, in last parts of the two main sections.