Elektroniikka II 2012 - lopputyön ohje Yleisesti Tehtävänäsi on suunnitella elektroninen noppa, elektroninen kassakaapin lukko, sykemittari, elektroninen Braille-tulkki, morsekooderi/-dekooderi tai oma aihe. Luennoitsija ja assistentit hyväksyvät harkintansa mukaan aiheen ja kertovat mitä toiminnallisuuksia laitteelta edellytetään, jotta se vastaisi annettuja aiheita. Lopputyön pitää pohjautua ATMEGA-piiriperheen mikrokontrolleriin, johon ryhmän tulee suunnitella oheiselektroniikka ja ohjelma. Kurssin lopputyö tehdään 2-3 hengen ryhmissä. Ryhmä valitsee yhteyshenkilön, jonka kanssa assistentti hoitaa pääsääntöisesti yhteydenpidon. Lopputyö aloitetaan palauttamalla suunnitelma rakennettavasta laitteesta, ja työn edistymistä seurataan viikkoraporteilla. Kurssin lopuksi palautetaan loppuraportti ja valmis (toimiva) laite esitellään muulle kurssille. Laitteen rakennus on vain osa lopputyötä, yhtä tärkeänä tulee pitää myös dokumentointia. Tämän vuoksi lopputyötä tehdessä kirjataan aina ylös työaika, mitä tehtiin ja kuka/ketkä teki. Esim. 10.3.2010 15.00 16.30: LCD-näytön testausta STK500:lla, Antti Meriläinen Rakennusympäristö Lopputyö rakennetaan elektroniikan laboratorion tiloissa. Huoneessa B304 on varattu tila elektroniikan rakentamiselle ja mikrokontrollerin ohjelmoimiselle. Jokaiselle projektille on varattu säilytystilaa rakennusvaiheen ajaksi. Ohjelmointia ja kehitystä varten käytössä on Atmelin STK500 protolevy, WinAVR ja AVR Studio -ohjelmat. Nämä ohjelmat on vapaasti saatavilla Internetistä. Mikrokontrollerin ohjelmointiin suositellaan C-kieltä. Ohjelmointia varten kaikkiin lopputyölaitteisiin tulee lisätä ohjelmointiliitin. Raportit Suunnitelma 1 Lopputyöstä laaditaan 2 suunnitelmaa, joista ensimmäinen on palautettava viimeistään 24.2. klo. 23:59 sähköpostilla assistenteille. Suunnitelmasta tulee selvitä: - Lopputyön aihe ja ryhmän jäsenet - Alustava suunnitelma työn toteutuksesta(kytkentäkaavio / lohkokaavio) - Välitavoitteet ja Gantt-kaavio - Tarvittavat resurssit o Alustava ajankäyttösuunnitelma: työtunnit ja kokonaisajan määrä o Arvio laitteen materiaalikustannuksista Suunnitelma 2 Palautettava viimeistään 16.3. klo. 23:59. - Päivitetty versio 1. suunnitelmasta o Lopullinen suunnitelma työn toteutuksesta o Välitavoitteiden tarkistus/päivittäminen o Tarvittavien resussien päivittäminen - Testaussuunnitelma, josta selviää: o Mitä valmiista kytkennästä testataan
o Millä tavalla testaus suoritetaan o Miten varmennetaan testaustulokset o Testauksessa tulee varmistaa, että laite toteuttaa ominaisuudet, jotka suunnitelmassa on ilmoitettu Assistentti tarkistaa suunnitelman, ja tarvittaessa palauttaa sen ryhmälle korjattavaksi. Alustavan suunnitelman ei tarvitse olla lopullinen, mutta oleellisilta osiltaan työn tulisi olla suunnitelman mukainen. Eli pieniä muutoksia voi tehdä suunnitelmaa työn edetessä, kunhan ne eivät muuta kokonaisuutta. Viikkoraportit Työn edistymisestä lähetään viikkoraportti sähköpostilla assistentille viimeistään perjantain aikana. Raportti on muodoltaan lyhyt ja ytimekäs, josta selviää: - Projektin nykytilanne ja edistyminen edellisestä viikkoraportista - Mahdolliset muutokset suunnitelmaan - Selvitys paljonko ryhmä käytti aikaa viikolla projektin tekemiseen. o Gantt-kaavio, jota päivitetään työn edetessä, ja josta selviää työn todellinen edistyminen o Kumulatiivinen työtuntigraafi, josta selviää kaikki kertyneet työtunnit Jos työ ei ole edennyt viikon aikana, viikkoraportissa kerrotaan tämä, mutta viikkoraportti pitää palauttaa. Loppuraportti Loppuraportti palautetaan sähköpostilla assistentille alustavasti viimeistään 20.5. Loppuraportissa tulee selvitä: - Laite toimii - Toteutusidea - Mitkä ominaisuudet laite täyttää - Paljonko aikaa rakentamiseen käytettiin - Testaustulokset, joissa varmennetaan laitteen ominaisuudet ja toiminta - Mahdolliset muutokset suunnitelmassa ja arvio suunnitelman toteutumisesta - Käyttöohje - Myynti-/markkinointiesite Aikataulu Pvm. Deadline 24.2.2012 Suunnitelma 2.3.2012 1. Viikkoraportti 16.3.2012 2. Suunnitelma 23.3.2012 2. Viikkoraportti/Komponenttilistojen palautus 20.3.2012 3. Viikkoraportti 13.4.2012 4. Viikkoraportti 20.4.2012 5. Viikkoraportti 27.4.2012 6. Viikkoraportti 4.5.2012 7. Viikkoraportti 11.5.2012 8. Viikkoraportti 18.5.2012 Valmiin laitteen esittely 20.5.2012 Loppuraportti Luennot jatkuvat normaalisti koko kevään.
Rakentamisvaiheet - Kytkentä tulee aluksi hahmotella paperilla, ja samalla tarkistaa, että toteutusperiaate on oikein. Assistentti hyväksyy suunnitelman ja antaa luvan hankkia komponentit ja kotelon, minkä jälkeen tarvittavat komponentit ovat tiedossa. Komponenttitilaus tehdään keskitetysti koko kurssille viikolla 13. Komponentit tilataan Farnell:sta ja tilattavien komponenttinen pitää löytyä Farnell:n varastosta tilauksen aikana, jotta projekti ei vaarantuisi komponenttien jälkitoimituksen viipyessä. Ryhmien tulee lähettää tilauslista assistentille ennen tilausaikaa. - Kytkentäkaavio piirretään Eagle CAD-ohjelmalla - Mikrokontrollerin ohjelma ohjelmoidaan ja simuloidaan AVR Studion avulla - Testataan kytkennän ja ohjelman toimintaa protolevyllä (STK500) - Suunnitellaan ja valmistetaan varsinainen piirilevy - Rakennetaan laite testausta varten valmiiksi ja ohjelmoidaan mikroprosessori - Työn testaus ja vianetsintä - Laitteen kotelointi Työaiheet Elektroninen noppa Elektronisen nopan tulee arpoa luku, kun käyttäjä painaa kytkintä. - Käyttäjällä ei saa olla mahdollisuutta vaikuttaa arvottuun lukuun. Esim. Painamalla kytkintä tietyn ajan, arvotaan aina sama luku. Voidaan arvioida, ettei painamisen toistotarkkuus ole alle 10ms. - Testausvaiheessa tulee varmistaa, että elektroninen noppa todella arpoo satunnaislukuja. Testaukseen vaaditaan vähintään 500 lukua. - Testauksessa pitää tutkia satunnaislukujen histogrammia, keskiarvoa, keskihajontaa ja (X i, X i-1 ) -korrelaatiota - Menetelmän silmäluvun esittämiseen voi valita vapaasti. Esimerkiksi voi käyttää ledejä, 7- segmentti, tai LCD-näyttöä. - Nopan sivulukua voi muuttaa, Esim. D4, D6, D8 jne. - Tuloksen esittämistä voi korostaa vilkuttamisella Elektroninen kassakaapinlukko Elektroninen lukko, joka vaatii käyttäjältä oikean numeroyhdistelmän, koodin tai muun varmenteen lukon aukaisemiseksi. - Lukon avaaminen onnistuu vain oikealla tunnuksella - Erilaisia avainyhdistelmiä tulee olla vähintään 1000 kappaletta - Lukkoon voidaan ohjelmoida vähintään kolme erillistä avaintunnusta - Tunnuksen voi poistaa käytöstä
o Esim. Näyttö ja näppäimistö Toteutus avaimelle/tunnukselle on vapaasti valittavissa. Sykemittari Laite mittaa ihmisen sydämen sykkeen. - Sykemittari on luotettava ja toimintavarma - Mittaustulos ilmoitetaan muodossa: lyöntiä/minuutti - Keskimääräisen sykkeen laskeminen - Minimi-/maksimisyke - EKG-käyrästä lisäpisteitä Työ pohjautuu pitkälti hyvään anturointiin ja analogiseen signaalinkäsittelyyn (vahvistaminen ja suodatus). Anturi on vapaasti valittavissa. Mahdollisesti ratkaisu voi perustua optiseen mittaukseen läpivalaisulla tai AD620 -instrumentointivahvistimeen. Braille-tulkki. Laite lukee Braille-pistekirjoitusta ja esittää tekstin näytöllä. - Tulkin tulee pystyä lukemaan pistekirjoitettua tekstiä virheettä - Pisteiden koot ja etäisyydet toisistaan voi olettaa vakioksi - Lukeminen voi perustua esim. kytkimiin tai optisiin antureihin (IR-reflector) - Pistekirjoitetun kirjan lukemiseen pystyvällä laitteella saa lisäpisteitä Toimiva laite edellyttää hyvää anturia, jolla pisteet voi erottaa toisistaan mahdollisimman selkeästi. Anturi on vapaasti valittavissa, mutta edellä mainittuja suositellaan. Työn kohdalla voi olettaa pistekirjoituksen hyvin määrättyä, eikä tulkin tarvitse toimia universaalisti kaikille pistekirjoituksille. Morsekooderi Laite morsettaa näytölle kirjoitetun tekstin. Morsekoodi toistetaan summerilla ja infrapuna-led:llä. Tarkemmat määrittelyt tulevat myöhemmin. - Laitteeseen pitää pystyä kirjoittamaan viesti näppäimistöllä - Tietty näppäin käynnistää lähetyksen, jolloin lähetetään kerralla koko kirjoitettu viesti - Pisteiden, viivojen ja taukojen ajat ilmoitetaan myöhemmin
- Näppäistönä voi toimia esim. PS2-näppäimistö. Tietokoneen näppäimistö vanhalla pyöreällä Mini DIN -liittimellä. - Tietokoneliitentä, jolla tietokoneella kirjoitettu viesti lähetetään morsettamalla. Morsedekooderi Laite vastaan ottaa morse viestin, joka lähetetään infrapuna LED:llä. Viesti näytetään sopivallla LCD-näytöllä. - Laite vastaan ottaa morse-viestin ja näyttää viestin selväkielisenä näytöllä - Pisteiden, viivojen ja taukojen ajat ilmoitetaan myöhemmin - Laite ei saa jumiutua morseviesteistä, jotka eivät ole standardin mukaisia - Manuaalilähetin: Laite jolla voi morsettaa viestin vastaanottimelle - Mikrofoni äänisignaalia varten. Tällä voidaan korvata infrapuna-vastaanotto. - Tietokoneliitentä, jolla morse-viesti voidaan vastaanottaa tietokoneella Arvosteluperusteet Laskuharjoituksien ja demojen painotus on 25% ja lopputyön 75%. Suunnitelmat Viikkoraportit Pisteet Perustelut Asteikko Onko suunnitelmat kattavia/ tarvitaanko korjauksia? 1-5 Ovatko kaikki viikkoraportit tulleet? Onko raporteissa puutteita? 1-5 Toimii/Ei toimi Laitteen pitää toimia. 0/1 Vaikeus Aiheen valinnan ja toteutuksen mukaan. 1-5 Testaus Kuinka kattava ja johdonmukainen testaus. 1-5 Raportit 1-5 Pakolliset Onko loppuraportissa kaikki pakolliset kohdat? 0/50/100 Siisteys Ovatko raportit olleet selkeitä/helppolukuisia? 0/30/60/100 To The Pointness Ajaako raportti asiansa? 0/50/100 Jokeri Lisäpisteitä onnistuneista omaperäisistä ratkaisuista. 0-15