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Laboratorio di Automazione
Automation Laboratory
Andrea Bonci

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo I
Lingua ITA

Prerequisiti
elementi base di controlli automatici, elementi base di programmazione, elementi base di elettronica

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L'insegnamento permette agli studenti di acquisire conoscenze avanzate di progettazione di sistemi embedded a microcontrollore per gestire sistemi autonomi o automatizzati. Tali conoscenze, integrando le nozioni acquisite negli insegnamenti di informatica, e fondamenti di automatica, permetteranno di acquisire una più chiara comprensione del contesto multidisciplinare dell'ingegneria, con riferimento agli aspetti propriamente connessi ai sistemi di automazione alle tecnologie informatiche ed elettroniche,  e alla progettazione di sistemi embedded.
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Al fine di acquisire capacità di progettazione, innovazione e sviluppo di nuovi sistemi di automazione, lo studente dovrà saper interpretare correttamente le problematiche di programmazione di sistemi autonomi già analizzati in altri corsi e che sono comunemente affrontati nella pratica ingegneristica. Tale capacità si estrinsecherà attraverso una serie di abilità professionalizzanti, quali: 1. la capacità di scegliere appropriatamente il sistema embedded a microcontrollore, con le relative potenzialità di calcolo e interfacciamento, in modo che fornisca le prestazioni richieste; 2. la capacità di programmare un dispositivo embedded anche a livello di firmware; 3. la capacità di interpretare appropriatamente i risultati delle analisi sperimentali di laboratorio, lavorando in team con altri elementi coinvolti nello studio del problema.
COMPETENZE TRASVERSALI:
La risoluzione di problemi di progettazione, che verarnno svolti in gruppi e che porteranno alla stesura di una relazione, contribuirà a migliorare sia il grado di autonomia di giudizio in generale, sia la capacità comunicativa che deriva anche dal lavoro in gruppo, sia la capacità di apprendimento in autonomia e di trarre conclusioni, dello studente.

Programma
Contenuti (lezioni frontali 18 ore) il corso tratta della progettazione di sistemi di controllo embedded. Uno specifico microcontrollore viene analizzato con il necessario dettaglio per esemplificare le funzionalità di tali sistemi. In questa analisi sono presentate le risorse incorporate ed integrate nel microcontrollore, le tecniche per la conversione analogica/digitale, la generazione di segnali PWM, le temporizzazioni, le uscite di comunicazione Seriale e Wireless necessarie per lo sviluppo di un sistema di controllo real-time. Esercitazioni (in aula e in laboratorio 54 ore) Per i differenti aspetti sono previste opportune attività di esercitazione sia in aula che in laboratorio. Durante le lezioni si effettueranno esercitazioni guidate di programmazione dei dispositivi embedded. Gli studenti sono invitati a sviluppare un progetto in laboratorio su uno degli argomenti affrontati a lezione. Tutti i progetti prevedono una realizzazione hardware e sarà di conseguenza sviluppata anche l’interfaccia I/O con il processo fisico da controllare. In questa attività gli studenti apprenderanno come analizzare i data-sheets dei dispositivi di interfaccia con il microcontrollore allo scopo di allocare le necessarie risorse del processore ed individuare i dispositivi elettronici di pilotaggio. Il corso intende fornire le competenze nel campo della progettazione e il controllo embedded dei sistemi automatici. Approfondisce le problematiche di progetto, controllo e programmazione di sistemi automatici fino trattare argomenti di percezione e di navigazione dei sistemi autonomi. Gli obiettivi del corso intendono sia fornire le conoscenze di base per la progettazione di sistemi automatizzati di dimensioni ridotte, sia dare agli stessi opportuni strumenti per operare autonomamente in ambienti interni o esterni applicando loro lo stato dell'arte sugli algoritmi di navigazione, percezione e controllo con tecnologia embedded. Il corso tratta le basi di funzionamento dei microcontrollori embedded e la loro applicazione su sistemi d'automazione, la descrizione e le modalità d'uso di alcune delle più importanti tecnologie usate per attuare, sensorizzare e controllare robots e sistemi automatizzati in genere. Infine, tratta applicazioni di programmazione dei microcontrollori embedded equipaggiando un sistema autonomo progettato e costruito presso i nostri laboratori con uno o più microcontrollori.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
l'esame prevede un colloquio orale con discussione sui contenuti del corso e sull'attività di laboratorio sviluppata in modo autonomo

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Lo studente, nel corso della discussione orale del progetto, dovrà presentare e discutere la relazione tecnica del progetto sviluppato e l'attività svolta in laboratorio dimostrando di possedere le conoscenze e le competenze metodologiche e tecnologiche per la progettazione e la realizzazione del controllo e dell'automazione di sistemi autonomi. Per superare con esito positivo la prova, lo studente dovrà dimostrare di: -- aver compreso come implementare, in modo autonomo, tecniche basilari di programmazione delle principali periferiche di micro-controllori embedded -- saper redigere una relazione tecnica.

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Attribuzione del voto finale in trentesimi: al progetto viene assegnato un punteggio da 0 a 30. La prova risulta sufficiente solo se il punteggio è superiore o uguale a 18.

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
ll voto verrà attribuito mediante valutazione della relazione tecnica e della discussione orale sul progetto sviluppato. Lo studente potrà conseguire fino ad un massimo di 20 punti nel progetto. L’orale sarà articolato su un quesito inerente l'attività di progetto o argomenti svolti a lezione. Il quesito sarà valutato con un punteggio variabile tra 0 e 10 punti. La lode verrà attribuita agli studenti che, avendo conseguito la valutazione massima, abbiano dimostrato la completa padronanza della materia e chiarezza di esposizione.

Testi consigliati
JJames M. Conrad, Alexander G. Dean “EMBEDDED SYSTEMS, AN INTRODUCTION USING THE RENESAS RX62N MICROCONTROLLER“ edition 2011, (http://www.cesr.ncsu.edu/agdean/Books/RENESAS%20RX62N%20MICROCONTROLLER.pdfB), slides delle dispense del corso fornite dal docente in formato elettronico.

Corsi di laurea

• Ingegneria Informatica e dell'Automazione (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))