Анализ результатов патентно-информационного поиска показал, что по частоте и эффективности применения МК одно из первых мест занимает контрольно-измерительная техника. С появлением микропроцессоров кардинально изменились принципы построения измерительных средств. Встроенный в измерительное средство микропроцессор придает ему новые качества: многофункциональность, самокалибровку, автоматизацию статистической обработки измерений, повышение экономичности и надежности, а также позволяет решать задачи, которые ранее даже не ставились. Поэтому целесообразно организовать учебный процесс по изучению МК на примерах построения измерительных средств.

При составлении структуры учебного пособия мы преследовали следующую цель. Излагаемый материал должен быть полезен при выполнении курсовых, дипломных, диссертационных и научно-исследовательских работ, в которых затрагиваются вопросы, связанные с измерениями физических величин. При этом рассматриваемые измерительные средства должны быть востребованы в практической деятельности, доступны в понимании, а их функционирование реализовано с помощью несложных программ. Такими устройствами могут быть так называемые «интеллектуальные датчики» – микроконтроллерные измерительные преобразователи, конструктивно выполненные в одном корпусе с первичным измерительным преобразователем – датчиком (сенсором) [3].

Для разработки микроконтроллерного устройства студенту необходимо выбрать наиболее подходящий МК, подключить к нему датчики, клавиатуру, индикатор, ключи, организовать, при необходимости связь (интерфейс) с другими микропроцессорными устройствами и т. д., а также разработать наиболее сложную и трудоемкую часть устройства – программу. На начальном этапе освоения МК целесообразно использовать язык программирования Ассемблер. Этот язык по сравнению с языками программирования высокого уровня, например Си, дает возможность студенту при изучении МК мыслить в терминах цифровой электроники, что обеспечивает реализацию принципа преемственности в обучении. Кроме того, Ассемблер это один из лучших после математики инструментов, развивающий логическое мышление и создающий предпосылки для творческой деятельности студента, то есть позволяющий обучать природосообразно.

Согласно данным Интернет-опросов наибольшим спросом у отечественных разработчиков новой техники пользуются микроконтроллеры AVR корпорации Atmel. По соотношению цена-производительность-энергопотребление они занимают одно из первых мест в мире и признаны индустриальным стандартом. Этими обстоятельствами объясняется наш выбор МК для изучения.

В настоящее время по МК AVR выпущено достаточно много изданий, в которых приводятся примеры построения различных устройств. Однако в большинстве случаев рассматриваемые устройства не реализуют типовые функции информационно-измерительных систем. Для восполнения указанного пробела в учебном пособии рассмотрены примеры программирования типовых функций систем управления: преобразование физических величин в цифровой код, ввод информации от датчиков и клавиатуры, вывод информации на индикатор, формирование управляющих сигналов исполнительными устройствами. Освоение этих функций формирует у студента комплексный подход к решению инженерных задач в области применения микроконтроллеров.

В пособии используется методическая система, основанная на дискретном логическом характере изучаемого материала, для изложения которого выбраны сообщающий, проблемный и программированный типы обучения.

Самостоятельная работа студентов предусматривает осмысление и закрепление теоретического материала путем выполнения тестов и заданий по программированию.