Παρουσίαση/Προβολή

Περιεχόμενο μαθήματος

• Θεωρία και αρχιτεκτονική συστημάτων ψηφιακής επεξεργασίας σήματος σε πραγματικό χρόνο
• Σύνδεση υπολογιστή με τον αναλογικό κόσμο
• Αναλογικό μέρος - προεπεξεργασία σημάτων
• Αισθητήρες και μετατροπείς (εισόδου και εξόδου)
• Μετατροπή από αναλογική σε ψηφιακή μορφή
• Μετατροπή από ψηφιακή σε αναλογική μορφή.
• Συστήματα συλλογής δεδομένων και συστήματα ελέγχου
• Τεχνικές προγραμματισμού και ανάπτυξης εφαρμογών στη γλώσσα G (περιβάλλον LabVIEW)
• Εικονικά όργανα μέτρησης (Virtual Instruments)
• Φίλτρα, συναρτήσεις παραθύρου, προσαρμογή δεδομένων
• Σχεδίαση και ανάπτυξη διεπαφής χρήστη

Μαθησιακοί στόχοι

Οι στόχοι του μαθήματος περιλαμβάνουν την εξοικείωση με τον χειρισμό πραγματικών φυσικών σημάτων μέσω της γρήγορης ανάπτυξης (rapid prototyping) ειδικών εφαρμογών λογισμικού με χρήση της πλατφόρμας LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench). Το LabVIEW είναι ένα περιβάλλον ανάπτυξης εφαρμογών με την visual γλώσσα προγραμματισμού G. Με τη χρήση του LabVIEW θα μάθετε να λύνετε προβλήματα, να αναπτύσσετε, αποσφαλματώνετε και δοκιμάζετε εικονικά όργανα μέτρησης, να κάνετε χρήση τεχνικών αρθρωτού προγραμματισμού, να επιλέγετε, δημιουργείτε και εκμεταλλεύεστε τις δομές δεδομένων, να ελέγχετε την λήψη και τον χειρισμό μετρήσεων και δεδομένων και να εφαρμόζετε αποτελεσματικά την αρχιτεκτονική μηχανών κατάστασης.

Με την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος θα είστε σε θέση να:

• Καθορίζετε και συντάσσετε τις λειτουργικές και τεχνικές απαιτήσεις εφαρμογών συστημάτων ΨΕΣ σε πραγματικό χρόνο
• Αναγνωρίζετε τα κύρια μέρη του περιβάλλοντος γραφικού προγραμματισμού LabVIEW
• Δημιουργείτε ένα νέο εικονικό όργανο (Virtual Instrument - VI) ή project στο LabVIEW
• Χρησιμοποιείτε τα Express VIs για τη δημιουργία ενός project ή απλού VI που λαμβάνει και αναλύει δεδομένα και στη συνέχεια απεικονίζει τα αποτελέσματα
• Επιδιορθώνετε ένα χαλασμένο VI
• Αποσφαλματώνετε λανθασμένα αποτελέσματα ή ανεπιθύμητη συμπεριφορά ενός VI
• Αναγνωρίζετε τα συστατικά των βρόγχων του LabVIEW
• Να εφαρμόζετε κατάλληλα το βρόγχο For και το βρόγχο While
• Δημιουργείτε, χειρίζεστε και χρησιμοποιείτε πίνακες, συμπλέγματα και δηλώσεις τύπου για την πρόσβαση σε δεδομένα
• Δημιουργείτε δομές λήψης αποφάσεων και να αναγνωρίζετε τις περιπτώσεις που θα ήταν ευεργετική η χρήση τους
• Αναπτύσσετε τα πλεονεκτήματα της επαναχρησιμοποίησης κώδικα
• Παράγετε subVIs με κατάλληλους ακροδέκτες, εικονίδιο, τεκμηρίωση και διαχείριση σφαλμάτων
• Εξηγείτε πως το LabVIEW συνδέεται στο hardware και τον λοιπό εξοπλισμό
• Λαμβάνετε μετρήσεις από τον πραγματικό κόσμο σε πραγματικό χρόνο
• Περιγράφετε τις βασικές έννοιες της εισόδου/εξόδου αρχείων μετρήσεων
• Επιλέγετε την κατάλληλη συνάρτηση για κάθε επιθυμητή λειτουργία
• Αναγνωρίζετε τα δυνατά σημεία των σειριακών αλγορίθμων και των αλγορίθμων καταστάσεων
• Εφαρμόζετε τεχνικές στο LabVIEW για τον εξαναγκασμό σειριακής εκτέλεσης ή εκτέλεσης με βάση καταστάσεις

Μέθοδοι διδασκαλίας

Η οργάνωση του μαθήματος στηρίζεται στην πλατφόρμα eClass και απαιτείται εγγραφή. Το eClass περιλαμβάνει τις διαφάνειες των παραδόσεων, τις σημειώσεις, τις εκφωνήσεις των εργαστηριακών ασκήσεων, του τελικού project και τη διαδικασία υποβολής τους.

Η θεωρία παρουσιάζεται μέσω διαλέξεων και παρουσίασης διαφανειών στα πρώτα μαθήματα. Κατά τη διάρκεια των διαλέξεων ενθαρρύνεται η διατύπωση αποριών και η συζήτηση.

Ακολουθούν τα εργαστήρια στο προγραμματιστικό περιβάλλον LabVIEW. Θα έχετε πρόσβαση online σε εκπαιδευτικό υλικό σε μορφή βιβλίων, διαφανειών, εγχειριδίων, και εργαστηριακών ασκήσεων. Κατά τη διάρκεια των εργαστηρίων εξασκείστε σε ατομικό σταθμό εργασίας (Windows PC), υπό την επίβλεψη και τις οδηγίες του διδάσκοντα. Κάθε ατομικός σταθμός εργασίας είναι εξοπλισμένος με ειδικό hardware λήψης δεδομένων και με το περιβάλλον ανάπτυξης εφαρμογών LabVIEW. Η παρουσία σας στο εργαστήριο είναι υποχρεωτική. Κάθε εβδομάδα θα πραγματοποιείται εργαστήριο, στο τέλος του οποίου υποβάλλετε στο eClass τον κώδικα που υλοποιήσατε κατά τη διάρκειά του, υπό μορφή Εργασίας. Αυτές οι Εργασίες θα βαθμολογούνται. Κατά τη διάρκεια των εργαστηρίων ενθαρρύνεται η συνεργασία μεταξύ σας.

Τέλος, αφού εξοικειωθείτε στα πρώτα εργαστήρια με το περιβάλλον προγραματισμού LabVIEW, σας ανατίθεται το τελικό project που αποτελεί μια ολοκληρωμένη εφαρμογή συλλογής σημάτων/δεδομένων, επεξεργασίας τους, απεικόνισής τους και χρήσης τους για έλεγχο, αναπτυγμένη στο γραφικό περιβάλλον προγραμματισμού που έχετε ήδη εξασκηθεί. Τα θέματα των project ανατίθενται μετά από συζήτηση και λαμβάνονται υπόψη οι προτιμήσεις σας και οι προτάσεις σας.

Μέθοδοι αξιολόγησης

Αξιολογείστε με βάση τις εργαστηριακές Εργασίες και το τελικό project.

• 20% του τελικού βαθμού: Οι εργαστηριακές ασκήσεις είναι ο κώδικας που δημιουργείτε κατά τη διάρκεια των εργαστηρίων υπό την καθοδήγηση του διδάσκοντα. Τις καταθέτετε στο eClass σε καθορισμένες εβδομαδιαίες προθεσμίες καθόλη τη διάρκεια του εξαμήνου. Οι ασκήσεις είναι απλές και έχουν στόχο την εκμάθηση του LabVIEW.
• 80% του τελικού βαθμού: Το τελικό project, το οποίο υλοποιείτε είτε στο εργαστήριο με τον ίδιο εξοπλισμό και λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε κατά τη διάρκεια των εργαστηρίων, είτε στο σπίτι σας με ειδικό φοιτητικό λογαριασμό χρήσης τους LabVIEW και hardware που μπορείτε να δανειστείτε από το εργαστήριο σε συνεννόηση με τον διδάσκοντα και θα το επιστρέψετε στο τέλος. Δίδονται θέματα συναφή με τις προτιμήσεις σας και τις προτάσεις σας. Σε προκαθορισμένες προθεσμίες θα καταθέσετε στο e-class: α) τις λειτουργικές προδιαγραφές του project, β) τις τεχνικές προδιαγραφές του project και γ) την τελική αναφορά υλοποίησης του project, σύμφωνα με προδιαγραφές που θα σας δοθούν.  Οι τρεις αυτές αναφορές θα ληφθούν υπόψη για την τελική βαθμολογία του project. Η παρουσίαση του project σας, κατά την οποία θα λάβει χώρα και η τελική βαθμολόγησή του θα γίνει κατά την εξεταστική περίοδο στο εργαστήριο ενώπιον όλης της τάξης και του διδάσκοντα.

Δίδεται η δυνατότητα παραπόνων και αναβαθμολόγησης.

Προαπαιτούμενα

Πρέπει να έχετε περάσει το μάθημα Σήματα και Συστήματα με κωδικό Κ11 του 3ου εξαμήνου που είναι προαπαιτούμενο. Συστήνεται να έχετε παρακολουθήσει το μάθημα Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος με κωδικό Κ32 του 5ου εξαμήνου.

Διδάσκων

Δρ Αλέξανδρος Πίνο
PhD, MSc, MEng, EE

Εργαστηριακό Διδακτικό Προσωπικό

e-mail: pino@di.uoa.gr
Γραφείο: 2107275316

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Γραφείο Α25