Giriş: Mikrodenetleyiciler kontrol sistemlerinde sıklıkla kullanılan programlanabilen bütünleşik devrelerdir. Bir bilgisayar sisteminin ihtiyaç duyduğu işlemci, hafıza ve giriş-çıkış birimleri ile analog-dijital, dijital-analog dönüştürücü ve darbe genliği modülasyonu gibi birçok donanımı bünyesinde barındırabilir. Düşük güçlü ve ufak sistemlerden, karmaşık yüksek güçlü sistemlere kadar birçok yerde kontrol amaçlı kullanılmaktadırlar. Bu yüzden mühendislik ve diğer teknik eğitim alanlarında mikrodenetleyiciler eğitimi önemli bir yer tutmaktadır. Bu eğitimin en iyi şekilde verilebilmesi için laboratuvar uygulamalarına gerekli önemin verilmesi gerekir. Farklı donanım yapıları ve yazılım geliştirme ortamları kullanılarak, öğrencilere alternatifler konusunda vizyon sağlanmalıdır. Ayrıca bilgisayar tabanlı yazılım geliştirme ortamları hakkında yeterli bilgi sahip olmaları sağlanmalıdır. Bu amaçla programlama araçları ve donanımlarla ilgili yeteri kadar uygulama yapılabilmesi için uygun eğitim materyallerinin üretilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.
Amaç: Mikrodenetleyiciler laboratuvarında alternatif bir eğitim yöntemi geliştirerek, öğrencilerin daha interaktif bir ortamda mikrodenetleyici programlama süreci hakkında bilgi edinmelerini sağlanmak istenmektedir. Farklı donanım ve yazılımın geliştirme ortamlarının özellikleri incelenerek, bilgisayar ara yüzleri üzerinden eğitim sürecini daha eğlenceli hale getirilmesine katkıda bulunmak hedeflenmektedir. Ayrıca öğrencilerinin kendi sistemlerini tasarlayarak bilgisayar üzerinden etkileşimli olarak kontrol edebilmesi amaçlanmıştır.
Kapsam: Mikrodenetleyiciler laboratuvarında gösterilen PIC ve INTEL tabanlı mikrodenetleyicilere alternatif olarak, son yıllarda özellikle öğrenciler tarafından sıklıkla kullanılan Arduino ile ilgili bir eğitim seti tasarımı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bilgisayar üzerinden Labview, MATLAB ve Processing gibi ara yüz tasarım programlarıyla, programlama sürecinin görsel hale getirilmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Bu eğitim seti mikrodenetleyiciler laboratuvarında öğrencilere alternatif bir platform üzerinde programlama ve ara yüz tasarımı gibi konularda eğitim vermek için kullanılmıştır. Öğrencilerin kendi setlerini oluşturarak, kendi bilgisayarları üzerinde bu sistemleri nasıl programlayacağı ve gözlemleyebileceği ile ilgili eğitimler verilmiştir. Ayrıca kendi setlerini tasarlayarak kullanabilmeleri için gerekli olan araçlar ve yöntemler üzerinde durulmuştur.
Araştırmanın Problemi: Mikrodenetleyiciler dersine, programlama süreçleri ve yazılım dillerinin karmaşıklığından dolayı ilgi düşüktür. Kullanılan araçlar eski ve pratik uygulamalar yapmaya çok elverişli olmadığından daha güncel, pratik ve bilgisayar sistemleri ile etkileşimi yüksek araçlara ihtiyaç duyulmaktadır.
Sınırlılıklar: Setler için gerekli olan donanımların maliyeti düşük tutulmaya çalışılsa da her öğrenci için temini mümkün olmamıştır. İsteyen öğrenciler gerekli donanımları kendileri temin etmişlerdir. Ayrıca çalışmalar için kişisel bilgisayar kullanmak gerekli olduğundan ve her öğrencinin kendi diz üstü bilgisayarıyla ders katılması gerektiği için bilgisayarı olmayan öğrenciler sıkıntı yaşamıştır.
Yöntem: Arduino uno, nano ve due gibi farklı tiplerdeki kartlarla oluşturulan eğitim setlerinde dijital osiloskop kartları ve çeşitli sürücü devreleri ile giriş-çıkış birimleri kullanılmıştır. Bu sistemlerin programlanmasında Arduino’nun kendi yazılım geliştirme ortamı kullanılmıştır. Ayrıca ara yüz tasarımı için LabView, MATLAB ve Processing gibi yazılımlar kullanılmıştır. Deney setlerinin tasarımında bazı parçalar üç boyutlu yazıcı kullanılarak oluşturulmuş ve tasarımda maliyet olabildiğince düşük tutulmuştur.
Bulgular: Geliştirilen uygulama setleri, zaten Arduino sistemlerine yapancı olmayan ve bu alanda ilgisi olan öğrencilere cazip gelmiştir. PIC ve INTEL marka mikrodenetleyicilere göre daha kullanıcı dostu olan bu sistemler, yeni başlayanlar için oldukça avantajlılardır. Uygulama geliştirme ve sistem girdi-çıktılarını takip etmenin daha kolay olduğu bu sistemlerin, uygun yazılımın geliştirme ortamlarıyla farklı ara yüzler üzerinden kontrolü de oldukça kolaydır. Öğrencilerin öğrenme sürecine olumlu etkisi oldukça açık olan bu tür eğitim materyallerinin eğitmen ve öğrenci tarafından birlikte geliştirilmesi uygulamalı eğitimler açısından önem arz etmektedir.
Sonuç: Yapılan çalışmalarla öğrencilere projelerinde kullanacakları donanımlar ve yazılım geliştirme ortamları hakkında gerekli ön bilgiler verilmiştir. Ayrıca mikrodenetleyici laboratuvarında uygulamalı çalışmalarda kullanılabilecek alternatif donanımlar hakkında bir ön çalışma niteliğindedir. Farklı donanım ve yazılımın geliştirme süreçlerinin benzerlikleri ve farklılıkları üzerinde durulmuş, öğrencilere uygulama geliştirme süreci hakkında bilgi verilmiştir. Bu setlerin önümüzdeki yıllarda geliştirilerek mikrodenetleyici laboratuvarında kullanılması planlanmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Mikrodenetleyiciler, Eğitim Seti, Ara Yüz, Yazılım geliştirme
|
