! Мультимедийное приложение для моделирования комбинационных цифровых устройств

Автор: Ольховая Мария

Введение

Развивающиеся передовые компьютерные технологии стали охватывать все большие сферы нашей жизни. Благодаря этому стало возможным создавать мультимедийные приложения для моделирования каких-либо процессов и устройств, которые используются в научных исследованиях, и в том числе для повышения качества образовательного процесса. До недавнего времени компьютерная техника использовалась только для практических занятий и лабораторных работ. А сейчас все больше преподавателей начинают использовать мультимедийные технологии и в лекционных занятиях, так как возможности компьютерной техники позволяют использовать ее не только при самообучении, но и в качестве помощи преподавателю в работе, позволяющей более качественно и интенсивно доносить учебный материал до обучаемых, сокращать время на представление графической информации, на моделирование интересующих процессов, делать урок более гибким.

В нашем институте существует два предмета, в рамках которых, в том числе, рассматривается работа комбинационных и последовательностных цифровых устройств как элементной базы цифровой электроники: "Техника двоичной переработки информации" и "Цифровая электроника и микропроцессорная техника". Для повышения качеcтва лекционных занятий по этим предметам в лаборатории Высокотехнологических средств обеспечения учебного процесса была поставлена цель: разработать программу, которая позволила бы преподавателю в процессе лекции иллюстрировать работу последовательностных цифровых устройств. Наиболее сложной задачей в этом случае является задача наглядного иллюстрирования работы регистров и счетчиков.

Для достижения поставленной цели было решено написать программу которая позволяла бы моделировать работу изучаемых последовательностных цифровых устройств по заданным входным сигналам, воспроизводить условно-графическое обозначение устройства, строить временные диаграммы работы устройств.

Средой разработки приложения была выбран С++ Builder версии 5.0. Мультимедийное приложение должно было работать под операционной системой Windows, языки визуального программирования как нельзя лучше подходят для прикладных пакетов такого типа, а также не малую роль в выборе данной среды сыграли знание и навыки работы именно с этим языком.

После тщательного анализа возможной структуры приложения, было решено разбить приложение на две части.

Первая часть (см. рисунок 1) предназначена для задания, сохранения и последующего редактирования параметров отдельных цифровых устройств. В этой части существует возможность задать все параметры устройства, такие как: тип микросхемы, число и названия выводов. При задании этих параметров автоматически строится условное графическое обозначение, соответствующее всем существующим стандартам, что освобождает пользователя от дополнительных работ в графических редакторах. В этой же части задаются входные сигналы микросхемы и осуществляется управление ее работой.

Рисунок 1. Вид окна программы

Вторая часть предусмотрена непосредственно для моделирования работы устройства, в которой есть возможность построения временных диаграмм работы устройства. Так как для демонстрации работы большинства последовательностных цифровых устройств требуется задавать большое количество входных сигналов и параметров микросхем, что требует некоторых затрат времени и отвлекает внимание от материала, в программу была добавлена возможность автоматического задания параметров микросхемы, а также входных синхронизирующих и информационных сигналов с требуемой периодичностью.

Программа снабжена стандартной для операционной системы Windows справкой, поясняющей ее работу и предоставляющей информацию о моделируемых устройствах, что позволяет любому пользователю легко разобраться в работе программы, а также использовать программу в несколько ином качестве - как помощь в самостоятельной работе студентов.

Таким образом было разработано мультимедийное приложение для моделирования последовательностных цифровых устройств, позволяющее:

- воспроизводить УГО устройства;

- моделировать работу устройства по заданным пользователем входным сигналам;

- демонстрировать временные диаграммы работы устройства.

Все поставленные задачи были выполнены. Программа может быть использована преподавателем во время лекционных занятий для эффективной иллюстрации работы последовательностных цифровых устройств, а также может быть использована студентами для самостоятельных дополнительных занятий как при очной форме так и в рамках дистанционного образовательного процесса.

Проведенные тестирования мультимедийного приложения в курсе лекций "Цифровая электроника и микропроцессорная техника" доказали, что лекционный материал воспринимается учащимися более быстро и более качественно. Это позволяет судить о высокой эффективности применения специализированных программных средств при проведении лекционных занятий.