Наведено загальні відомості про мікропроцесорні системи, основні ознаки класифікації мікроконтролерів. Основну увагу приділено розгляду лінії восьмирозрядних універсальних мікроконтролерів фірми Intel 8051(31) (вітчизняний аналог - серія 1816), 80C51(31) (вітчизняний аналог - серія 1830). Охарактеризовано структуру мікроконтролерів 8051, призначення та функціонування основних вузлів, базову систему команд і приклади програмування, а також особливості функціонування системи переривань і матриці програмованих лічильників.

Приведены общие сведения о микропроцессорных системах, основные признаки классификации микроконтроллеров. Основное внимание уделено рассмотрению линии 8-разрядных универсальных микроконтроллеров фирмы Intel 8051(31) (отечественный аналог - серия 1816), 80C51(31) (отечественный аналог - серия 1830). Охарактеризованы структура микроконтроллеров 8051, назначение и функционирование основных узлов, базовая система команд и примеры программирования, а также особенности функционирования системы прерываний и матрицы программированных счетчиков.

Визначено загальні принципи побудови мікропроцесорів (МП), мікроконтролерів та мікропроцесорних систем. Розглянуто особливості архітектури та функціональні можливості мікропроцесорів, способи організації та побудову модулів пам'яті, принципи програмування та системи команд для різних типів МП та роботу інтерфейсів пристроїв введення-виведення інформації. Подано матеріал з архітектури, функціонального призначення та способів розширення функціональних можливостей однокристальних мікроконтролерів, керуючих контролерів і спеціалізованих мікросхем, PIC-контролерів, сигнальних процесорів та нейропроцесорів. Наведено приклади складання програм, проектування та використання методів розширення мікропроцесорних систем.

Установлены общие принципы создания микропроцессоров (МП), микроконтроллеров и микропроцессорных систем. Рассмотрены особенности архитектуры и функциональные возможности микропроцессоров, способы организации и построение модулей памяти, принципы программирования и системы команд для разных типов МП и работы интерфесов устройств введения-выведения информации. Дано материалы по архитектуре, функциональному назначению и способам расширения фунциональных возможностей однокристальных микроконтроллеров, управляющих контроллеров и специализированных микросхем, PIC-контроллеров, сигнальных процессоров и нейропроцессоров. Приведены примеры составления программ, проектирования и использования методов расширения микропроцессорных систем.

Описано архітектуру, принципи побудови, елементну базу, конструкцію, мови програмування та технологію застосування мікроелектронних засобів програмного керування. Охарактеризовано програмовані логічні контролери, однокристальні мікроконтролери, а також контролери на основі програмованих логічних інтегральних схем.

Описаны архитектура, принципы построения, элементная база, конструкция, языки программирования и технология применения микроэлектронных средств программного управления. Охарактеризованы программированные логические контроллеры, однокристальные микроконтроллеры, а также котроллеры на основе программированных логических интегральных схем.

Викладено питання, що стосуються архітектури та використання найбільш поширених і визнаних у світі сучасних універсальних мікропроцесорів (МП), сигнальних МП і контролерів. Розглянуто МП першого покоління фірми Intel і мікроконтролери MCS-51, аналогами яких є вітчизняні МП типу КР580ВМ80, КМ1821ВМ85, КР1810ВМ86/88 і мікроконтролер К1816ВЕ51. Наведено схемні вирішення основних вузлів мікропроцесорних пристроїв (МПП), висвітлено основні питання узгодження зовнішніх цифрових пристроїв з системною шиною МПП.

Изложены вопросы об архитектуре и применении наиболее распространенных и признанных в мире современных универсальных микропроцессоров (МП), сигнальных МП и контроллеров. Рассмотрены МП первого поколения фирмы Intel и микроконтроллеры MCS-51, аналогами которых являются отечественные МП типа КР580ВМ80, КМ1821ВМ85, КР1810ВМ86/88 и микроконтроллер К1816ВЕ51. Приведены схемы решения основных узлов микропроцессорных приборов (МПП), освещены основные вопросы о согласовании внешних цифровых приборов с системной шиной МПП.

Висвітлено основні відомості про будову, функціонування та програмування мікроконтролерів найбільш поширених типів. За базовий варіант прийняті швидкісні та багатофункціональні мікроконтролери сімейства AVR. Питання, які пов'язані із програмуванням мікроконтролерів, моделюванням і вивченням роботи діючих на їх базі пристроїв, оформлено у вигляді лабораторних робіт. Наведено детальні відомості про апаратні та програмні засоби поширених мікроконтролерів інших серій.

Изложены основные сведения о строении, функционировании и программировании микроконтроллеров наиболее распространенных типов. За базовый вариант приняты скоростные и многофункциональные микроконтроллеры семейства AVR. Вопросы, связанные с программированием микроконтроллеров, моделированием и изучением работы действующих на их основе устройств, оформлены в виде лабораторных работ. Представлены детальные сведения об аппаратных и программных средствах распространенных микроконтроллеров других серий.

Розглянуто структурну організацію та систему команд мікроконтролерів фірм Intel, Atmel і ST-microelectronics. Увагу приділено організації підсистем уводу-виводу, переривань, проектування програмного забезпечення мікроконтролерів. Наведено інформацію про порти уводу-виводу інформації, таймери, аналоговий компаратор, вбудовані периферійні пристрої, режими адресації даних.

Рассмотрены структурная организация и система команд микроконтроллеров фирм Intel, Atmel и ST-microelectronics. Уделено внимание организации подсистем ввода-вывода, прерываний, проектирования программного обеспечения микроконтроллеров. Дана информация о портах ввода-вывода информации, таймерах, аналоговом компараторе, встроенных периферийных устройствах, режимах адресации данных.

Розглянуто теорію та склад сучасних мікропроцесорних систем і пристроїв з використанням елементів цифрової техніки. Висвітлено принципи роботи та будову складових мікропроцесорних систем. Обгрунтовано структуру й особливості використання сучасних мікроконтролерів для побудови мікропроцесорних засобів автоматизації.

Рассмотрена теория и состав современных микропроцессорных систем и устройств с использованием элементов цифровой техники. Освещены принципы работы и устройство составляющих микропроцессорных систем. Обоснованы структура и особенности использования современных микроконтроллеров для построения микропроцессорных средств автоматизации.

Наведено загальні відомості про мікроконтролери, зокрема, основні поняття та визначення, особливості мікропроцесорної системи, її режими роботи, загальну характеристику пристроїв пам'яті, методи адресації до зовнішньої пам'яті, обмін інформацією в мікропроцесорних системах, систему команд процесора, характеристику периферійних проистроїв тощо. Подано детальну інформацію про послідовний інтерфейс SPI, шини 12C, 1-WIRE, USB. Висвітлено основи проектування мікропроцесорних систем на базі 8-розрядних мікроконтролерів AVR та 32-розрядних мікроконтролерів з архітектурою ARM. Наведено приклади програм для мікроконтролерів на мові Ci, а такожи опису цифрових пристроїв для програмованих логічних інтегральних схем на мові Verilog.

Запропоновано метод візуалізації, який дозволяє швидко вибрати сучасні мікроконтролери (МК) з найкращими параметрами завдяки теорії неповної подібності та розмірностей, а також за скорочений час визначити напрямок удосконалення МК за декількома параметрами одночасно.

Визначено загальний підхід до побудови функціональних перевіряючих тестів для енергодинамічного та електромагнітного методів діагностування радіоелектронних компонентів. В якості радіоелектронних компонентів розглянуто цифрові елементи пам'яті, мікроконтролери і аналогові інтегральні схеми.

Висвітлено подальший розвиток математичного й алгоритмічного забезпечення автоматизації написання програм мікроконтролерів (МК). Описано мікроконтролери як технічні об'єкти у системі автоматизованого проектування радіоелектронних пристроїв. Набули подальшого розвитку математичні моделі та методи автоматизації програмування. Розроблено модель опису мікроконтролеру з урахуванням програмних та апаратних особливостей зі збереженням чіткого взаємозв'язку між ними. Розроблено метод перетворення програм проміжною мовою УАМПМ, на відміну від відомих у теорії компіляції методів оптимізуючих перетворень програм, що працюють над графами потоків керування, дозволяє одержувати програмний продукт вихідною мовою програмування будь-якого мікроконтролеру описаного в базі системи. Розроблено програмний комплекс автоматизації написання програм мікроконтролерів для радіоелектронних пристроїв на їх основі.

Розкрито можливості застосування нового покоління smart (intelligent) сенсорів для сучасних автоматичних систем. Розглянуто питання сучасних нанотехнологій для створення інтелектуальних сенсорів, наведено основні дані про сучасні наносенсори, сучасні цифрові технології обробки сигналів і засобів бездротової передачі даних, про спеціалізовані мікроконтролери. Завдяки використанню в сенсорах вбудованої логіки для виконання контрольно-вимірювальних і комунікативних функцій автоматичних пристроїв, вони перетворилися на автономні інтелектуальні прилади автоматики. Надано відомості про системи машинного зору, створення роботів, роботизовані виробництва. Увагу зосереджено на модернізації вимірювально-інформаційних систем автоматизації за рахунок масштабної сенсоризації виробництва.

На початку 1990-х рр. у розвитку мікропроцесорної техніки відбувся стрибок, який став реакцією розробників та виробників інтегрованих схем (ІС) на появу нових ринків з високим ступенем інтелектуальної складової. Однією з відповідей на виклик стала поява мікропроцесорів і мікроконтролерів з архітектурою ARM. Зважаючи на поширеність процесорних ядер ARM та зростаючу кількість завдань, вирішення яких покладають саме на застосування цих мікроконтролерів, надзвичайно актуальним питанням для вищої освіти України стала гарна теоретична та практична підготовка фахівців, здатних розробляти електронні системи із застосуванням ІС з архітектурою ARM. Висвітлено особливості розробленого навчального лабораторного стенда "Inel-STM", який також може бути використаний для створення різноманітних систем керування, зв'язку, відображення інформації та проведення наукових досліджень.

Викладено питання організації навчального процесу в технічному університеті, охарактеризовано різноманітні форми навчальної роботи, основні аспекти інженерної діяльності та вимоги до фахівця. Розкрито особливості побудови та використання електронних і комп'ютерних пристроїв і систем. Подано інформацію про основні критерії та поняття з електроніки та комп’ютерної інженерії та їх елементної бази. Викладено основні відомості про мікропроцесори, мікроконтролери та комп’ютерні офісні технології. Розглянуто питання щодо оформлення навчальної, технічної та наукової документації.

Мета роботи - розробка автоматизованої системи та диспетчеризації багатоквартирних будівель на базі мікроконтролерів Raspberry Pi та сенсорних панелей для візуалізації процесів оператора Magelis XBT GT виробництва фірми Schneider Electric, яка б контролювала та розподіляла використання енергії між та нетрадиційними джерелами. Аналіз вітчизняного та зарубіжного досвіду, систематизація існуючих підходів і методів до розробки енергоефективних автоматизованих систем для обгрунтування актуальності, мети і завдань дослідження; методи математичної статистики; методи динамічного програмування для визначення оптимального розподілу традиційних та нетрадиційних енергоресурсів. Проведена наукова оцінка доцільності впровадження даної системи, вирішена задача динамічного програмування за принципом оптимальності Белмана задля раціонального розподілення енергії між нетрадиційними та традиційними джерелами та отримання найбільшої економії. Запропонована система контролю використаної енергії, яка мінімізує використання енергії від традиційних джерел, замінюючи її енергією від нетрадиційних, з використанням сонячних панелей, колекторів, вітрових генераторів тощо. Завдяки цьому жителям така система дозволить значно зменшити витрати на комунальні послуги, а державі - скоротити виплати субсидій населенню, що значно підвищить економічний рівень України в цілому. Завдяки датчикам віддаленого управління, що також є частиною системи, підвищиться рівень безпеки та захищеності жильців будинку, їх благополуччя в цілому. Завдяки сенсорним панелям можливо візуалізувати процес управління використанням енергію та проводити необхідні операції з отриманими даними. Результатом роботи є запропонована концепція автоматизованої системи диспетчеризації та контролю споживаної енергії з використанням не тільки традиційних джерел, а й нетрадиційних, створена на базі логічних мікроконтролерів віддаленого управління з використанням технології IoT.

Представлено три розроблені методи синтезу робастних систем управління для невизначеної динамічної моделі безпілотного літального апарату, а саме: на основі методу мю-синтезу, методу робастного пропорційно- інтегрально-похідного управління та методу робастно-пропорційно-інтегрально-похідного управління з використанням оптимізації. Досліджено можливості реалізації розроблених робастних систем управління автопілотом для самольоту типу моно-крило. Показано, що робота системи управління на основі мю-синтезу може досягати кращого спостереження опорного сигналу та придушення збурень. Для реалізації системи управління, заснованої на мюсинтезі, у вигляді складності регулятора необхідно використовувати два паралельні мікроконтролери або двоядерний мікроконтролер. Розроблено адаптивний робастний і робастний пропорціонально-інтегрально-похідний компенсатор для каналу крена, використаний в автопілоті и протестований в реальних польотах. Результати льотних випробувань з адаптивним робастним компенсатором показують більше придушення збурень у каналі крену, ніж зі традиційним.

Проаналізовано характеристики та функціональні можливості вбудованих криптоакселераторів у 8/16/32-бітових мікроконтролерах загального призначення, покликаних адаптувати традиційну криптографію до вимог пристроїв Інтернету речей. Встановлено, що традиційні криптоалгоритми і протоколи, що застосовуються в мережі Інтернет при програмній реалізації не відповідають вимогам, які ставляться до пристроїв інтернету речей. Показано тенденції розвитку легковагової криптографії та криптоакселераторів у мікроконтролерах з точки зору балансу безпеки, вартості і продуктивності. Оцінено виграш в продуктивності при застосуванні криптоакселераторів для шифрування, хешування та генерації випадкових чисел у порівнянні з оптимізованими програмними реалізаціями. Звернено увагу на методи захисту криптоакселераторів від атак через сторонні канали, у першу чергу атак на енергоспоживання, що становлять головну небезпеку.

Робота присвячена розробленню структури, а також алгоритмічних, математичних та програмних засад апаратно-програмного симулятора керованих об'єктів з метою підвищення ефективності відлагодження програмно-технічних комплексів та PLC на стадії проектування та впровадження систем управління на їх основі і підготовки персоналу на об'єкті.

Мехатронні вироби стають все більш складними. Інженери мехатроніки мають бути готові до складності процесу проектування. Практична експериментальна модель допомагає поліпшити навчальний процес під час підготовки до практичної діяльності. Мініатюрна модель ліфта, що підходить для практичного вивчення предметів, орієнтована на мікроконтролери, датчики, приводи і т. ін. У студентів є можливість практикувати лабораторні заняття, де вони можуть перевіряти теоретичні знання, одержані на лекціях. Будова моделі має модульний характер, що надає змогу перегрупування або додавання нової функції в модель. Мета дослідження - створення мініатюрної моделі реального ліфта з усіма функціями і системами. Багато університетів орієнтовані тільки на готові роботизовані комплекти і не підтримують творчість студентів. У цьому полі відсутня модель відкритого доступу і відкритої структури. Існує необхідність у швидкій моделі прототипування, яка надає змогу створювати новий дизайн продукту. Питання про дизайн друкованої плати не досліджено, тому що йому потрібно більше часу, ніж дозволяють звичайні дії. Основною метою навчального процесу є навчання інженерів базових знань, навичок і умінь. Практичні моделі допомагають як допоміжні пристрої для досягнення цієї мети. Всі студенти-мехатроніки можуть практикуватися на цих практичних моделях. Вони стають більш кваліфікованими і добре орієнтованими інженерами. Конструкція складається з верхньої і нижньої опорної плити, пов'язаної з чотирма колонами, які використовуються як лінійна напрямна для переміщення підйомної клітки. Нижня опорна плита включає в себе базові плати мікроконтролерів, резисторну мережу, плату з масивом силових транзисторів, клеми джерела живлення, модулі реле, модуль PWM і термінали сигналів. Верхня опорна плита складається з двигуна постійного струму з зубчастим зачепленням і гвинтового механізму для переміщення підйомної клітки. Висновки: модель надає змогу підтримувати творчий потенціал студентів. З'єднання з точкою управління моделлю може бути безпровідним. Студенти повинні підключити кожну частину і спробувати можливості кожної функції. Студенти одержують певні завдання, їм доводиться аналізувати їх і робити будь-які пропозиції для розв'язання певних проблем.

Інтерфейс нейро-комп'ютер (ІНК) забезпечує зв'язок між людським мозком і іншими пристроями, не залучаючи периферійні м'язи. Одним з поширених методів для досягнення цієї мети є аналіз викликаних зорових реакцій кори головного мозку (SSVEP), викликаних наглядом за постійно мерехтливою мішенню, тобто візуальним стимулом. Більшість сучасних систем ІНК на основі SSVEP не можуть одночасно задовольняти критеріям мобільності, рентабельності і точності. Наведено і оцінено портативний недорогий пристрій. Цей пристрій здатний одночасно реєструвати й обробляти сигнали електроенцефалографії (ЕЕГ) за допомогою 32-розрядного мікроконтролера STM32 F429 Cortex-M4. Амплітудний спектральний аналіз щільності використовується для класифікації записаних даних з використанням алгоритму Герцеля замість широко використовуваного швидкого перетворення Фур'є (ШПФ). Це ключова функція, яка надає змогу використовувати мікроконтролери як блоки збору й обробки сигналів. Розроблена система виконує процедуру класифікації по 4 каналам даних ЕЕГ менш ніж за 100 мкс відразу ж після одержання необхідної кількості даних. Досягнуто середню точність 89,40 % і середню швидкість передачі інформації (ITR) 20,83 біт/хв.