elektrik ve elektronik mühendisliğinde mikrodenetleyici ve gömülü

of 4 /4
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinde Mikrodenetleyici ve Gömülü Sistemler Proje Tabanlı Modül Uygulamaları Nalan Özkurt 1 , Mustafa Gündüzalp 1 1 Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Dokuz Eylül Üniversitesi [email protected], [email protected] Özet Bu çalışmada Dokuz Eylül Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü eğitim programında 4.sınıf 8. dönem seçmeli modülü olarak yer alan ve 2005- 2006 öğretim yılından bu yana uygulanmakta olan 4 haftalık Mikrodenetleyici ve Gömülü Sistemler proje tabanlı modüllerin değerlendirmesi yapılmıştır. 1. Giriş Dokuz Eylül Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümünün 2002-2003 öğretim yılında problem ve proje tabanlı eğitim programına geçmesi sırasında son sınıf eğitim programının proje tabanlı eğitim şeklinde işlenmesine karar verilmiş ve 2005- 2006 öğretim yılında ilk uygulamaya başlanmıştır. Eğitim programının 7. dönemi zorunlu ve 8. dönemi de 3 ya da 4 hafta süren seçmeli modüller içermektedir. Bu modüllerde öğrenciler proje gruplarına ayrılıp her bir gruba proje konusu, yapılması istenenler ve proje takvimini içeren proje önerileri dağıtılmakta, istenilen yazılım ve/veya donanımı gerçekleyip tanıtım, sunum ve/veya poster şeklinde sunmaları beklenmektedir. Bu bildiride proje tabanlı eğitim hakkında genel bilgiler verilmesinin ardından, yazarların modül yöneticisi olarak çalıştıkları Mikrodenetleyici ve Gömülü Sistemler modülleri tanıtılacak ve yapılan uygulama değerlendirilecektir. 2. Proje Tabanlı Eğitim Proje tabanlı eğitim öğrenci merkezli bir eğitim şeklidir. Öğrenciler gruplar halinde düzenlenerek belli yetenek ve bilgileri kazanmaları amacıyla bir projeyi tamamlamaya ve sonuçta bir ürün oluşturmaya yönlendirilir. Bu amaçla öğrenciler istenilen ürün doğrultusunda araştırma yapar, proje yönetimini planlayarak ve tasarımını gerçekleştirir. Projenin tasarım ve gerçeklenmesi aşamasında karşılaştığı problemleri çözer. Proje tabanlı eğitimde öğrenciler analiz, sentez ve değerlendirme; teorik bilgiyi uygulamaya çevirme, problem çözme ve kendi kendine öğrenme becerileri, grup çalışması; zamanı iyi kullanma, karar verme, ve teknik yetenekleri kazanırken, girişimcilik ve bilgi yönetimi konusunda da deneyim kazanır [1]. Proje tabanlı eğitim özel bir konuda hazırlanmış tek bir modül olarak düzenlenebileceği gibi, devam eden bir çok ders ya da modüle eşlik eden ve bunların öğrenme hedeflerini içeren bir modül şeklinde de düzenlenebilir. Bu tip eğitimde en önemli noktalardan biri projelerin seçimi ve proje önerilerinin hazırlanmasıdır. Hazırlanan bireysel ya da grup projelerinin eşdeğer olması, sınırlarının belli olması ve zamanlamanın önceden belirlenmesi gerekir. Ayrıca grup projelerinde verilen göreve bağlı olarak grup büyüklüğünün dikkatlice belirlenmesi ve grup elemanlarının birlikte çalışma, görevleri paylaşma konusunda yönlendirilmesi önemlidir. Bu amaçla proje grupları düzenli proje toplantıları ile takip edilmelidir. Bir proje önerisinde, proje yöneticisi Projenin amacını ve hangi konuya odaklanılması gerektiğini, Gerekli teorik temelleri ve bunlara ulaşılabilecek kaynakları, Tasarım yöntemlerini, Elde edilmesi gereken çıktı ya da ürünleri, Değerlendirme ölçütlerini, Proje zamanlamasını açık bir şekilde ifade etmelidir [1]. Projenin başlangıcında bir yapılabilirlik raporu ve ara raporlar istemek öğrencilerin araştırmalarını düzenleyerek projeyi düzenli bir şekilde yürütebilmeleri ve rapor sunma becerilerinin gelişmesi açısından da destekleyici olacaktır. Proje tabanlı eğitimde diğer önemli unsur ise değerlendirmedir. Projenin raporlar, oturumlar, ürünler, sunumlar vs. gibi her alt parçası proje ve oturum yöneticileri tarafından önceden belirlenmiş ölçütlere göre değerlendirilmelidir. Bu ölçütlerin

Author: vanhanh

Post on 31-Dec-2016

244 views

Category:

Documents


13 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Elektrik ve Elektronik Mhendisliinde Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler Proje Tabanl Modl Uygulamalar

    Nalan zkurt1, Mustafa Gndzalp1

    1 Elektrik ve Elektronik Mhendislii BlmDokuz Eyll niversitesi

    [email protected], [email protected]

    zetBu almada Dokuz Eyll niversitesi Elektrik ve Elektronik Mhendislii Blm eitim programnda 4.snf 8. dnem semeli modl olarak yer alan ve 2005-2006 retim ylndan bu yana uygulanmakta olan 4 haftalk Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler proje tabanl modllerin deerlendirmesi yaplmtr.

    1. GiriDokuz Eyll niversitesi Elektrik ve Elektronik Mhendislii Blmnn 2002-2003 retim ylnda problem ve proje tabanl eitim programna gemesi srasnda son snf eitim programnn proje tabanl eitim eklinde ilenmesine karar verilmi ve 2005-2006 retim ylnda ilk uygulamaya balanmtr. Eitim programnn 7. dnemi zorunlu ve 8. dnemi de 3 ya da 4 hafta sren semeli modller iermektedir. Bu modllerde renciler proje gruplarna ayrlp her bir gruba proje konusu, yaplmas istenenler ve proje takvimini ieren proje nerileri datlmakta, istenilen yazlm ve/veya donanm gerekleyip tantm, sunum ve/veya poster eklinde sunmalar beklenmektedir.

    Bu bildiride proje tabanl eitim hakknda genel bilgiler verilmesinin ardndan, yazarlarn modl yneticisi olarak altklar Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler modlleri tantlacak ve yaplan uygulama deerlendirilecektir.

    2. Proje Tabanl EitimProje tabanl eitim renci merkezli bir eitim eklidir. renciler gruplar halinde dzenlenerek belli yetenek ve bilgileri kazanmalar amacyla bir projeyi tamamlamaya ve sonuta bir rn oluturmaya ynlendirilir. Bu amala renciler istenilen rn dorultusunda aratrma yapar, proje ynetimini planlayarak ve tasarmn gerekletirir. Projenin tasarm ve gereklenmesi aamasnda karlat problemleri zer. Proje tabanl eitimde renciler analiz, sentez ve deerlendirme; teorik bilgiyi uygulamaya evirme, problem zme ve

    kendi kendine renme becerileri, grup almas; zaman iyi kullanma, karar verme, ve teknik yetenekleri kazanrken, giriimcilik ve bilgi ynetimi konusunda da deneyim kazanr [1].

    Proje tabanl eitim zel bir konuda hazrlanm tek bir modl olarak dzenlenebilecei gibi, devam eden bir ok ders ya da modle elik eden ve bunlarn renme hedeflerini ieren bir modl eklinde de dzenlenebilir.

    Bu tip eitimde en nemli noktalardan biri projelerin seimi ve proje nerilerinin hazrlanmasdr. Hazrlanan bireysel ya da grup projelerinin edeer olmas, snrlarnn belli olmas ve zamanlamann nceden belirlenmesi gerekir. Ayrca grup projelerinde verilen greve bal olarak grup byklnn dikkatlice belirlenmesi ve grup elemanlarnn birlikte alma, grevleri paylama konusunda ynlendirilmesi nemlidir. Bu amala proje gruplar dzenli proje toplantlar ile takip edilmelidir. Bir proje nerisinde, proje yneticisi Projenin amacn ve hangi konuya odaklanlmas gerektiini, Gerekli teorik temelleri ve bunlara ulalabilecek kaynaklar, Tasarm yntemlerini, Elde edilmesi gereken kt ya da rnleri, Deerlendirme ltlerini, Proje zamanlamasn

    ak bir ekilde ifade etmelidir [1].

    Projenin balangcnda bir yaplabilirlik raporu ve ara raporlar istemek rencilerin aratrmalarn dzenleyerek projeyi dzenli bir ekilde yrtebilmeleri ve rapor sunma becerilerinin gelimesi asndan da destekleyici olacaktr.

    Proje tabanl eitimde dier nemli unsur ise deerlendirmedir. Projenin raporlar, oturumlar, rnler, sunumlar vs. gibi her alt paras proje ve oturum yneticileri tarafndan nceden belirlenmi ltlere gre deerlendirilmelidir. Bu ltlerin

  • nceden rencilere verilmesi rencilerin kendilerini gelitirmesi asndan olumlu olacaktr [1].

    Proje tabanl eitim zellikle mhendislik eitiminde olduka yksek verimle kullanlabilmektedir. Bu nedenle de birok niversitede bu konuda eitli almalar yrtlmektedir [2-4].

    3. Proje Modllerinin leyii

    Bu blmde D.E.. Elektrik ve Elektronik Mhendislii Blmnde Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler modllerinin ileyii anlatlacaktr.

    Mikrodenetleyici modl 8. dnem programnda ilk modl olarak yer almaktadr ve sresi 4 haftadr. Bu sre iinde rencilerin MCS-51 ailesinden 89C52 mikrodenetleyicisi ile harici veri ve program bellei ieren temel bir kart tasarlamalar, montajn yaparak altrmalar ve 3 kiilik grup olarak kendilerine verilen projeyi gerekletirmeleri beklenmektedir. Proje konular genel olarak bir alglaycdan veri alp ileyerek sonular bir gstergede gsterilmesi ve/veya bir sistemin (motor vs.) altrlmasn iermektedir (ekil 1). Bu modl drt senedir tm son snf rencileri tarafndan ilk modl olarak tercih edilmektedir.

    Tablo 1de Mikrodenetleyici modlnde yaplan etkinliklerin kredi saatleri ve haftalara gre dalm ve Tablo 2de bu etkinliklerin aklamalar zetlenmektedir.

    Tablo 1: Mikrodenetleyici modlnde yaplan etkinliklerin haftalara gre dalm

    Etkinlik 1. hafta

    2. hafta

    3. hafta

    4. hafta

    Toplam

    Proje tartma oturumlar 4 2 2 2 10

    Sunumlar 4 6 6 4 20Elektronik Lab. 4 4 4 4 16Bilgisayar Lab. 4 4 4 4 16Mhendislik Ynlendirme - 2 - - 2

    Modl Tartma- Danma

    1 2 2 1 6

    Proje tartma oturumlar modl yneticileri ve konu ile ilikili dier bir retim yesi olmak zere oturum yneticisi tarafndan ynetilmektedir. retim yesi bana den proje says en fazla yedidir.

    Tablo 2: Mikrodenetleyici modlnde yaplan etkinlikler

    Sunum 1: Modl Yneticisi tarafndan verilen proje nerisi sunumu

    Projenin amac, kullanlacak yntemler ve kaynaklar, elde edilmesi gereken sonular ve sonularnn nasl sunulacann ve proje zamanlamasnn tantlmas

    Proje tartma oturumu 1

    Gruplar ile proje oturum yneticilerinin tanmas, projeler hakknda ilk grme

    Proje tartma oturumu 2

    Proje amalar, blok diyagramlar, ilk tasarm, alma program grup iinde her bir rencinin grevlerini ieren ilk raporun renciler tarafndan teslimi ve oturum yneticisi ile bu konu hakknda tartmalar

    Proje tartma oturumu 3-4-5

    Oturuma kadar alnan benzetim ve donanmda elde edilen sonularn sunulmas ve karlalan problemler hakknda tartmalar, gelecek oturum iin yaplmas gerekenlerin planlanmas

    Sunumlar Mikrodenetleyici sistemleri ve MCS-51 ailesi hakknda teorik sunumlar

    Elektronik ve Bilgisayar Laboratuar almalar

    Keil, Proteus gibi kullanlacak olan programlama ortamlarnn aratrma grevlileri tarafndan tantlmas, serbest laboratuar kullanm ve her hafta aratrma grevlileri ile tartma saatleri

    Mhendislik Ynlendirme

    Sanayide mikrodenetleyiciler konusunda alan blgesel irketlerden mhendislerin yapt sunumlar

    Tartma- Danma

    Yaplan iler ve modln genel gidii hakknda yaplan tartmalar

    Deerlendirme Projelerin altrld bir tantm ve poster oturumunun ardndan, teorik bir snav ve proje raporlarnn teslimi

    Gml sistemler modl ise 8. dnem eitim programnda 2. modl olarak yer almaktadr ve 4 haftalktr. Uyguland senelerin nde rencilerin %20si tarafndan tercih edilen modl, 2008-2009 retim ylnda btn renciler tarafndan alnmtr. Bu modlde gerek zamanda kullanlan gml mikrodenetleyici sistemlerinin gereklenmesi beklenmektedir. Sunumlarda ise gml sistemlerin karakteristik zellikleri ve temel tasarm yntemleri anlatlmaktadr. Uygulama Mikrodenetleyici modlne benzer ekilde yaplmakta ancak daha kapsaml projelerin gereklenmesi beklenmekte ve proje konular biyomedikal uygulamalarndan iletiim teorisine, g elektroniinden otomasyon uygulamalarna kadar uzanan daha geni bir yelpazede olmaktadr. Blgemizde faaliyet gsteren ulusal lekli firmalar ile ortak projeler yrtlmesi konusunda umut verici almalar yaplmaktadr.

    Her iki proje modlnn de sonunda rencilerin, blm elemanlarnn, misafirlerin oy kulland ve Elektrik Mhendisleri Odas zmir ubesinin

  • katklaryla dzenlenen bir yarma ile En yi Devre Kart, En yi Proje, En yi Poster ve En Estetik Tasarm dallarnda dller verilmektedir.

    Modl sonu deerlendirmeleri ise Tablo 3te zetlenmitir. Proje notu projenin altrlmas ve tantm, posterin hazrlan ve rapor gibi alt ltler iermektedir. Proje tartma oturumlar notu, oturum yneticilerinin aadaki ltlere gre rencileri ve gruplar deerlendirmesi ile oluturulmaktadr:

    Aratrma ve bilgi toplama konusunda yeterli mi?

    Teknolojiyi yeterli lde kullanyor mu? Sorunlara yaratc zmler neriyor mu? Tasarm basamaklar belirli mi? Gereki

    mi? Grup alma plan belli mi? Uygulanyor

    mu? Grup uyumlu olarak alabiliyor mu? Yntem belirlenmi mi? Zamanlamaya uyuluyor mu?

    Katlm notu rencilerin ders sunumlar ve Mhendislik Ynlendirmesi sunumuna katlmalarn desteklemek amacyla eklenmitir. Bireysel proje notu ise Eitim programnn 7. dneminden itibaren Bitirme projesindeki geliimini takip etmek amacyla danman tarafndan verilen nottur.

    Tablo 3: Modllerin deerlendirmeleri

    Etkinlik Not Yzdesi

    Proje % 35Yazl Snav % 25Proje tartma oturumlar % 20Laboratuar % 10Katlm % 5Bireysel Proje % 5

    4. rnek Proje Uygulamas2008-2009 retim yl Gml Sistemler modlnde En yi Proje dln kazanan Balance of a Walking Robot isimli proje, bu blmde rnek olarak tantlacaktr. Projenin amac nceki yllarda bitirme projesinde yaplm olan iki ayakl yryen bir robotun dengede kalmasn salamaktr. Bu amala PIC16F87 kart ile ivmelerden alnan bilgiler bilgisayara yollanmakta, burada grntlenmekte, MATLAB ortamnda ilenerek robotun servomotorlarna dmeyi engelleyecek komutlar yollanmaktadr. Denge algoritmas senkron, asenkron ve yapay sinir a kontrol eklinde gerekletirilmitir (ekil 2)[5].

    5. SonularBu bildiride drt senedir 8. dnem programnda uygulanmakta olan proje tabanl Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler modllerin ileyii anlatlm ve rnek bir proje tantlmtr. renciler, retim yeleri ve yeni mezun rencilerin iverenlerinden genel bilgiler dorultusunda aadaki deerlendirmeler yaplmtr:

    Mikrodenetleyiciler ve Gml Sistemler konu olarak proje tabanl uygulamaya olduka uygun modllerdir. renciler teknik adan mikrodenetleyiciler, devre benzetimi, devre kart izimi ve gereklenmesi, kart montaj, saysal devrelerde sorun giderme; eitli alglayc, gsterge ve motor gibi devre elemanlarn ve farkl protokollerde alan devre birimlerini kullanma becerisi kazanmaktadr. Ayrca renciler bu projeler srasnda proje tasarlama, grup almas yapma, aratrma yaparak sonularn gereklemenin yan sra proje sunumu ve sosyal iletiim becerileri konusunda nemli kazanmlar elde etmektedir. Proje yapma konusunda elde edilen beceriler ile renciler daha baarl bitirme projeleri sunabilmektedir. Proje yapma ve sunma becerilerinin gelimesi i bavurular yapma ve endstride alma konusunda mezunlarmza yeni imkanlar salamaktadr. Proje sonu yarmalar ile almalarn dllendirilmesi motivasyonu arttrmakta ve ve bir miktar rekabet ortam salayarak rencileri almaya ynlendirmektedir. u anda uygulanmakta olan 4 haftalk sre iinde rencilerin gerekli malzemeleri elde etmesi, kullanlan programlama ve benzetim programlarn tanmas ve donanm kurup altrmas gerektii iin zaman konusu zorlayc olmaktadr. Ardk olarak Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler modllerinin alnmas sreyi 8 haftaya kard iin projelerin kalitesini ykseltmektedir.

    6. Kaynaklar[1] Project Based Learning in Engineering., "A Guide to

    Learning Engineering Through Projects", University of Nottingham, http://www.pble.ac.uk/, Kasm 2003.

    [2] Stojcevski, A.; Fitrio, D.; Project Based Learning Curriculum in Microelectronics Engineering, 14th IEEE Int. Conf. on Parallel and Distributed Systems, ICPADS '08,773-777, 2008.

    [3] Walsh, D.; Crockett, R.; Sheikholeslami, Z., " Project based learning as a catalyst for academic evolution and as an incubator for academic innovation", 38th Annual Frontiers in Education Conference, FIE 2008, F2E-9 - F2E-14, 2008.

    [4] Hsu, R.C.; Liu, W.C., Project based learning as a pedagogical tool for embedded system education,

    http://www.pble.ac.uk/

  • 3rd Int. Conf. on Information Technology: Research and Education, ITRE 2005, 362 366, 2005.

    [5] D.E.. Elektrik ve Elektronik Mhendislii Blm Mikrodenetleyici ve Gml Sistemler Modlleri, http://www.eee.deu.edu.tr/~erdas.

    ekil 1: 2008-2009 retim yl Mikrodenetleyici modl proje nerisi.

    ekil 2: 2008-2009 retim yl Gml Sistemler projelerinden Balance of a Walking Robot.

    http://www.eee.deu.edu.tr/~erdas

    1. Giri2. Proje Tabanl Eitim3. Proje Modllerinin leyii4. rnek Proje Uygulamas5. Sonular6. Kaynaklar