Detail předmětu

Praktikum z návrhu embedded systémů

FSI-0ES Ak. rok: 2026/2027 Zimní semestr

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. 

Garant předmětu

Ing. Michal Bastl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky

Výsledky učení předmětu

Prerekvizity

- 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.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápožtu:

- Účast na laboratořích je povinná (dvě absence).

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

Jazyk výuky

čeština

Cíl

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)

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-MET-P: Mechatronika, magisterský navazující
obor ---: bez specializace, 3 kredity, volitelný

Program B-MET-P: Mechatronika, bakalářský
obor ---: bez specializace, 3 kredity, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

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).