ИП

1.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя школа № 14 имени Героя Советского Союза
Захара Артёмовича Сорокина города Евпатории Республики Крым»
Инженерный проект
Сборка и эксплуатация микросхем при помощи лаборатории по
созданию образовательных проектов в области электроники и робототехники
Работу выполнили:
Шевченко Михаил
Абушаев Равиль
Чукамбаев Даниял
Корж-Лупинович Марк
Рудь Сергей,
учащиеся 10 класса <<И>>
Руководители:
Кравцова Виктория Викторовна,
учитель индивидуального проекта
Веселова Наталия Витальевна,
учитель физики
Усеинов Усеин Арсеньевич,
учитель информатики
Евпатория, 2026

2.

План проекта
Введение
1. Теоретическая часть
1. Глава 1
1.1. Использование и разнообразие микросхем
1.2. Лаборатории по созданию образовательных проектов в области электроники и робототехники
1.3. Лаборатория Pinlab
2. Практическая часть
2. Глава 2. Методика присоединения микросхем к лаборатории по созданию образовательных проектов в области электроники и
робототехники Pinlab
2.1 Лаборатории по созданию образовательных проектов в области электроники и робототехники
2.2 Отбор и оценка микросхем
2.3 Подключение и установка микросхем
2.4 Подключение к лаборатории Pinlab
2.5 Документирование и отчётность
3. Глава 3. Функционал системы, собранной из микросхемы на лаборатории по созданию образовательных проектов в области
электроники и робототехники Pinlab
3.1 Архитектура системы
3.2 Пример функциональной системы
3.3 Возможности и ограничения
3.4 Примеры практических проектов
Глава 4. Работа по созданию образовательных проектов в области электроники и робототехники Pinlab с присоединёнными
микросхемами
4.1 Подход к проектированию
4.2 Особенности выбора микросхем
4.3 Алгоритм разработки
4.4 Примеры проектов
5. Заключение
6. Список литературы
7. Приложения

3.

Теоретическая часть
Актуальность:
Актуальность данного проекта обусловлена необходимостью совершенствования существующих
подходов к подготовке специалистов в области электроники и робототехники, учитывая растущую
потребность промышленности в высококвалифицированных кадрах, способных эффективно решать
задачи автоматизации производства и внедрения новейших разработок в электронную
промышленность.
Цель работы:
Цель проекта заключается в создании эффективной системы организации лабораторных практикумов,
позволяющих будущим специалистам получать глубокие знания и практические навыки работы с
различными типами микросхем и системами на их основе.
Задачи работы:
Для достижения поставленной цели предполагается решение ряда задач:
1.Обучение теории: Развитие фундаментальных знаний студентов о принципах работы и
классификации микросхем, а также особенностях построения электронных схем на их основе.
2.Практическое освоение: Предоставление студентам реальных условий для самостоятельного
конструирования и отладки электронных устройств, применяя современные технологии сборки и
тестирования.
3.Повышение компетентности: Формирование у студентов способности самостоятельно
анализировать электронные компоненты и определять оптимальные подходы к решению конкретных
задач, возникающих в процессе проектирования и эксплуатации электронных устройств.
4.Создание ресурсной базы: Обеспечение доступности специального программного обеспечения и
оборудования, позволяющего проводить эксперименты и опыты с применением наиболее
распространённых моделей микросхем.

4.

Позитроник цифровой
Позитроник Цифровой — это образовательный конструктор, предназначенный для детей и подростков, интересующихся наукой,
технологиями и электроникой. Он представляет собой набор компонентов, которые можно использовать для создания различных
электронных устройств и проектов. Вот основные особенности и преимущества этого конструктора:
Основные характеристики:
STEAM-подход: Конструктор основан на STEAM-подходе (Science, Technology, Engineering, Art, Mathematics), что позволяет детям
изучать науку, технологии, инженерию, искусство и математику в игровой форме.
Эффекты: В наборе предусмотрены звуковые и световые эффекты, которые делают процесс создания проектов более
увлекательным и ярким.
Безопасность: Все детали конструктора безопасны для детей от 12 лет, что позволяет использовать его без риска для здоровья.
Разнообразие проектов: С помощью Позитроника Цифрового можно создавать различные устройства, такие как роботы, датчики,
музыкальные инструменты и многое другое.
Образовательная ценность: Конструктор помогает развивать логическое мышление, навыки программирования и инженерного
проектирования.
Комплектация:
Электронные компоненты: Резисторы, конденсаторы, светодиоды, транзисторы, микросхемы и другие элементы для создания
электронных схем.
Проводящие дорожки: Гибкие проводящие дорожки для соединения компонентов.
Батарейки и держатели: Для питания созданных устройств.
Инструменты: Паяльник, пинцет, кусачки и другие инструменты для работы с электронными компонентами.
Инструкция: Подробное руководство с проектами и схемами для сборки различных устройств.
Примеры проектов:
Роботы: Создание простых роботов с двигателями и датчиками.
Музыкальные инструменты: Изготовление электронных музыкальных инструментов, таких как синтезаторы.
Датчики и сенсоры: Создание устройств, реагирующих на свет, звук и другие внешние факторы.
Заключение:
Позитроник Цифровой — это отличный инструмент для развития интереса к науке и технологиям у детей и подростков. Он
позволяет создавать разнообразные проекты, развивает логическое мышление и инженерные навыки, а также делает процесс
обучения увлекательным и интересным.

5.

Arduino
Arduino — это открытая платформа для прототипирования электронных проектов, состоящая из аппаратной части
(микроконтроллеров) и среды программирования (IDE). Arduino была разработана в Италии в начале 2000-х годов и быстро стала
популярной благодаря своей простоте и доступности для новичков.
Особенности Arduino:
.Простота использования: Arduino предлагает интуитивно понятную среду программирования, основанную на языке
Processing/Wiring, что позволяет легко начать создавать проекты даже людям без опыта программирования.
.Открытый исходный код: Все схемы и программное обеспечение Arduino являются открытым исходным кодом, что означает, что
каждый может свободно изучать, изменять и распространять их.
.Широкая экосистема: Существует огромное количество библиотек и примеров кода, которые упрощают работу с различными
датчиками, модулями и устройствами.
.Низкая стоимость: Микроконтроллеры Arduino относительно недороги, что делает их доступными для широкого круга
пользователей.
.Модульность: Платформы Arduino поддерживают большое количество модулей расширения (шилдов), позволяющих добавлять
различные функциональные возможности, такие как подключение к сети, управление двигателями, работа с дисплеями и многое
другое.
Типичные применения Arduino:
Автоматизация дома и офиса
Робототехника и автоматическое управление механизмами
Образовательные проекты и учебные курсы
Искусство и интерактивные инсталляции
Исследования и научные эксперименты
Интернет вещей (IoT)
Популярные платы Arduino:
Uno: Самая популярная плата, подходит для начинающих. Основа многих учебных проектов.
Nano: Маленькая и компактная версия Uno, удобная для встраиваемых систем.
Mega: Плата с большим количеством входов-выходов, идеально подходит для сложных проектов.
Micro: Миниатюрная плата с возможностью программирования через USB.
Pro Mini: Очень маленькая и экономичная версия Nano.
Благодаря своей универсальности и удобству Arduino стал одним из наиболее популярных инструментов для изучения электроники
и микроконтроллерных систем.

6.

Практическая часть
Колесо фортуны
Очень часто люди в одной семье не могут разделить обязанности по дому. Все им кажется несправедливым, какую
работу ни предложи. В деле распределения домашних обязанностей тебе поможет электронное колесо фортуны. Оно
случайным образом определит, кому мыть посуду, а кому идти в магазин за хлебом.
Принципиальная схема

7.

Таблица компонентов
Тип компонента
Номинал
Количество
Список
Микросхема
CD4093
1
DD1
Микросхема
CD4017
1
DD2
1
SW1
Кнопка
Резистор
1 кОм
2
R1, R3
Резистор
1 МОм
1
R2
Конденсатор
220 мкФ
1
C1
Конденсатор
4700 пФ
1
C2
Провод
15
Светодиод
6
VD1, VD2, VD3, VD4, VD5, VD6

8.

Монтажная схема

9.

Этапы сборки
1) Ознакомление с лабораторией Pinlab, выбор
проекта.

10.

2) Изучение микросхем.

11.

3) Пробный образец, осмотр вариантов.

12.

4) Окончательный выбор.
Начало сборки проекта
«Колесо фортуны».
Установка микросхем (
DD1 CD4093 и DD2
CD4017) и кнопки на
макетную плату.

13.

Микросхемы
Микросхемы CD4093 (DD1) и CD4017 (DD2), часто используемые в схемах совместно с платами типа Arduino,
выполняют специфические функции:
DD1 (CD4093):
Это микросхема четырёхканального элемента Шмитта с двумя функциями на каждом канале:
Логический элемент И-НЕ.
Элемент триггерного эффекта (так называемый триггер Шмитта).
Характеристики:
Напряжение питания: 3–18 В.
Максимальное напряжение входа: до напряжения питания.
Время задержки распространения сигнала: порядка единиц наносекунд.
Применение:Используется для обработки сигналов, фильтрации помех, формирования импульсов и
синхронизации элементов системы.
DD2 (CD4017):
Эта микросхема представляет собой десятичный счётчик-дешифратор Джонсона.
Описание:Принимает последовательные тактовые сигналы и последовательно активирует десять выходов (Q0Q9) согласно числу прошедших тактов.
Особенности:
Десять выходов Q0-Q9 (один активный высокий уровень за цикл).
Возможность сброса (Reset).
Тактовый вход CLK.
Использование:Применяется для управления светодиодными индикаторами, сканерами строк матричных
экранов, цепочками реле и исполнительных механизмов.
Эти две микросхемы часто применяются вместе в конструкциях любительской радиоэлектроники, например, в
генераторах частоты, системах тайминга и импульсных устройствах.

14.

5) Установка резисторов, конденсаторов
и светодиодов.

15.

6) Сверка с необходимыми параметрами
элементов.

16.

7)Установка проводов, сверка с
инструкцией.

17.

8) Тест, успех.

18.

Итоги
5. Заключение
Настоящий проект посвящён исследованию и совершенствованию методики обучения студентов
основам электроники и робототехники посредством сборки и эксплуатации микросхем в
специальной лаборатории Pinlab. За время выполнения проекта были достигнуты следующие
ключевые результаты:
1.Теоретическое обоснование: Было проведено детальное рассмотрение принципов работы
микросхем, методов проектирования и интеграции электронных компонентов в единую систему.
2.Экспериментальная деятельность: В ходе лабораторной работы разработана методология
объединения микросхем с другими элементами и исследованы основные этапы создания
законченных устройств и систем.
3.Практические проекты: Были разработаны и успешно реализованы несколько проектов разного
уровня сложности, демонстрирующих потенциальные возможности микросхем и их
использование в образовательных целях.
4.Анализ перспектив: Рассмотрены тенденции развития образовательных проектов и определены
направления улучшения системы подготовки специалистов в области электроники и
робототехники.
5.Выводы: Данный проект подтвердил важность сочетания теории и практики в процессе
обучения, показал эффективность применения специальных лабораторий для приобретения
практических навыков и мотивации студентов к творческой деятельности.
Полученные результаты имеют большое значение для повышения качества подготовки будущих
инженеров и служат хорошей базой для последующих исследований и разработок в области
электроники и робототехники. Настоящая работа может послужить руководством для других
образовательных учреждений, стремящихся расширить своё предложение по обучению на
современном техническом оборудовании.