Detail předmětu

Praktikum z návrhu embedded systémů

FSI-0ESAk. rok: 2026/2027

Předmět vede studenty od návrhu schématu a desky plošných spojů v KiCADu až k hotovému výrobku s mikrořadičem. V laboratoři si osvojí pájení a osazení, připraví kryt pomocí 3D tisku a laserového řezání a provedou oživení zařízení. Následně vytvoří firmware v prostředí Arduino IDE a jednoduchou desktopovou aplikaci v Pythonu pro ovládání a zobrazení měření. Součástí je práce s multimetrem, osciloskopem a generátorem; výsledkem je funkční prototyp doplněný o základní dokumentaci. 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

Ing. Michal Bastl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

- Schopnost číst technickou dokumentaci v angličtině.

- Základy programování (podmínky, cykly, funkce).

- Základní elektrotechnické znalosti (Ohmův zákon, jednoduchá schémata).

- Výhodou (ne nutně): základní povědomí o Arduino IDE / Pythonu.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Podmínky udělení zápožtu:

- Účast na laboratořích je povinná (dvě absence).

- Pro uzavření předmětu nutno odevzdat funkční prototyp + dokumentaci + krátké demo (2–3 min).

Učební cíle

Kurz poskytuje ucelený průchod návrhem embedded zařízení až k funkčnímu prototypu.

Student po absolvování:

- Navrhne základní schéma a DPS v KiCADu a připraví podklady pro výrobu.

- Provede osazení a pájení vlastní desky, bezpečně oživí HW.

- Zvládne programovat MCU v Arduino IDE, využít I/O, ADC, UART.

- Navrhne jednoduché GUI v Pythonu pro komunikaci s deskou a vizualizaci dat.

- Změří a vyhodnotí základní parametry zařízení (multimetr, osciloskop)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MET-P magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program B-MET-P bakalářský 2 ročník, zimní semestr, volitelný
    3 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Bastl, Ph.D.

Osnova

  1. Začátek: výběr MCU (Arduino), definice funkcí zařízení, návrhové zadání.

  2. KiCAD I: knihovny, schéma – napájení, MCU, programovací konektor, I/O, ADC vstup.

  3. KiCAD II: layout – umístění, vedení, DRC; výrobní soubory (Gerber/Drill/BOM/PNP) připraveny k objednání.

  4. Mechanika – krabička: návrh boxu (FreeCAD/Fusion), rozměry, čela/otvory; rychlý prototyp (3D tisk/laser).

  5. Pájení I: THT/SMD techniky, ESD, inspekce; částečné osazení (napájení).

  6. Pájení II: kompletní osazení, vizuální kontrola; příprava na oživení.

  7. Oživení HW: měření napájení, klidových proudů; první „blinky“ (Arduino IDE).

  8. Periferie FW: GPIO, časovač, ADC měření (1 kanál), jednoduchý UART protokol.

  9. Měření v praxi: multimetr, osciloskop, generátor; validace ADC (úroveň, šum, aliasing).

  10. Python GUI I: sériová komunikace, základní okno, čtení stavů, zápis do I/O.

  11. Python GUI II: graf analogového měření (stream/akvizice), uložení dat, tvorba .exe.

  12. Integrace do krabičky: finální dílenské úpravy, montáž, kabeláž.

  13. Finalizace: testování, demo, fotodokumentace, odevzdání (FW + GUI + podklady).