Основы программирования на Python Каширский / методички / Лабораторная работа № 3 2025

Вариант 10: Параметры цифрового фильтра

Создать модель цифрового фильтра. Рассчитать:

1.Частоту Найквиста

2.Нормированную частоту среза

3.Сумму коэффициентов фильтра

4.Задержку фильтра

filter = {

"type": "ФНЧ", "order": 2,

"cutoff_frequency": 1000, "coefficients": [0.25, 0.5, 0.25], "sampling_rate": 10000

}

Вариант 11: Генератор сигналов

Создать модель генератора сигналов. Рассчитать:

1.Период сигнала

2.Амплитуду Vpp и Vrms

3.Угловую частоту

4.Мгновенное значение при фазе 45°

generator = {

"type": "синусоидальный", "frequency": 1000, "amplitude": 1.0,

"offset": 0.0, "phase": 0

}

Вариант 12: Характеристики осциллографа

Создать модель осциллографа. Вывести:

1.Все основные характеристики

2.Список доступных измерений

3.Время развертки для 10 периодов сигнала 1кГц

4.Объем памяти на канал

oscilloscope = { "channels": 2, "bandwidth": "100 МГц",

"memory": "1 Мточка/канал", "sampling_rate": "1 Гвыб/с",

"measurements": ["Vpp", "Vavg", "Freq", "Period", "RiseTime"]

}

Вариант 13: Микроконтроллер

Создать модель микроконтроллера. Вывести:

1.Полное описание микроконтроллера

2.Список всех периферийных модулей

3.Общий объем памяти

4.Соотношение типов памяти

mcu = {

"name": "ATmega328", "flash": "32 КБ", "ram": "2 КБ", "eeprom": "1 КБ", "pins": 28,

"peripherals": ["UART", "SPI", "I2C", "ADC", "PWM", "Timers"]

}

Вариант 14: Параметры интерфейса UART

Создать модель интерфейса UART. Рассчитать:

1.Время передачи одного бита и символа

2.Пропускную способность

3.Время передачи строки "Hello" (5 символов)

4.Номинальную и реальную скорость

interface = { "type": "UART", "baudrate": 9600, "databits": 8, "parity": "нет", "stopbits": 1

}

Вариант 15: Сетевая конфигурация

Создать модель сети устройств. Вывести:

1.Полную конфигурацию сети

2.Количество ведомых устройств

3.Время опроса всех устройств

4.Топологию и протокол связи

network = { "master": "ПК",

"slaves": ["Датчик1", "Датчик2", "Исполнитель1", "Дисплей"], "protocol": "Modbus RTU",

"speed": "115200 бод", "topology": "шина"

}

Вариант 16: Система управления

Создать модель системы управления. Вывести:

1.Все компоненты системы

2.Количество датчиков и исполнительных механизмов

3.Тип контроллера

4.Общую структуру системы

control_system = {

"sensors": ["Температура", "Давление", "Уровень", "Расход"], "actuators": ["Нагреватель", "Клапан", "Насос", "Вентилятор"], "controller": "ПИД-регулятор"

}

Вариант 17: База данных отказов

Создать базу данных отказов компонентов. Вывести:

1.Статистику отказов по компоненту

2.Самую частую причину отказа

3.Даты всех отказов

4.Общее количество отказов

failures = {

"component": "Конденсатор электролитический", "failures": [

{"date": "2024-01-10", "cause": "перегрев", "count": 5}, {"date": "2024-01-12", "cause": "перенапряжение", "count": 3}, {"date": "2024-01-15", "cause": "старение", "count": 2}

]

}

Вариант 18: Система мониторинга

Создать систему мониторинга параметров. Вывести:

1.Все параметры мониторинга с их пределами

2.Типы сигналов тревоги

3.Диапазоны нормальных значений

4.Соотношение минимальных и максимальных пределов

monitoring = {

"parameters": ["Напряжение", "Ток", "Температура", "Влажность"], "limits": {"min": [10, 0.1, 20, 30], "max": [14, 2.0, 80, 70]},

"alarms": ["Низкое напряжение", "Перегрузка", "Перегрев", "Высокая влажность"]

}

Вариант 19: Структура устройства

Создать структуру электронного устройства. Вывести:

1.Полное описание устройства

2.Список всех компонентов с их версиями

3.Основные характеристики устройства

4.Иерархию компонентов

device = {

"name": "Цифровой термометр", "version": "1.0",

"specifications": { "range": "-50...+150°C", "accuracy": "±0.5°C", "resolution": "0.1°C"

}, "components": {

"sensor": "LM35", "mcu": "ATmega328", "display": "LCD 16x2"

}

}

Вариант 20: Технические требования

Создать список технических требований. Вывести:

1.Все требования с их значениями

2.Допуски и пределы параметров

3.Наиболее строгое требование

4.Общую характеристику устройства

requirements = {

"power": {"voltage": "12±0.5V", "current": "1A max", "ripple": "50mV max"}, "environment": {"temp": "-40...+85°C", "humidity": "95% max"}, "reliability": {"MTBF": "10000 hours", "warranty": "2 years"}

}

Вариант 21: Система диагностики

Создать систему диагностики устройства. Вывести:

1.Результаты всех тестов

2.Общий статус устройства

3.Количество пройденных и непройденных тестов

4.Значения измеренных параметров

diagnostics = {

"device": "Блок питания", "tests": [

{"name": "Питание", "result": "PASS", "value": "12.1V"}, {"name": "Температура", "result": "FAIL", "value": "90°C"}, {"name": "Ток нагрузки", "result": "PASS", "value": "1.8A"}

]

}

Вариант 22: Конфигурация системы

Создать конфигурацию измерительной системы. Рассчитать:

1.Общий объем буфера данных

2.Время заполнения буфера

3.Соотношение каналов

4.Масштабные коэффициенты

configuration = { "sampling_rate": 1000, "buffer_size": 1024,

"channels": ["AI0", "AI1", "AO0", "DIO0"], "scaling": [1.0, 2.5, 1.0, 1.0]

}

Вариант 23: Результаты эксперимента

Создать структуру экспериментальных данных. Рассчитать:

1.Размах значений напряжения и тока

2.Средние значения параметров

3.Соотношение Vce и Ic

4.Характеристики транзистора

experiment = {

"name": "Характеристика транзистора",

"data": {

"Vce": [0, 1, 2, 3, 4, 5],

"Ic": [0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5]

}

}

Вариант 24: База знаний компонентов

Создать базу знаний электронных компонентов. Вывести:

1.Все типы компонентов с их обозначениями

2.Единицы измерения для каждого типа

3.Полный справочник компонентов

4.Стандартные обозначения

knowledge_base = { "components": {

"резистор": {"unit": "Ом", "symbol": "R", "tolerance": "%"}, "конденсатор": {"unit": "Ф", "symbol": "C", "voltage": "V"}, "катушка": {"unit": "Гн", "symbol": "L", "current": "A"}

}

}

Вариант 25: Система документирования

Создать систему файлов документации. Вывести:

1.Полный список файлов проекта

2.Типы документов и их количество

3.Основные файлы проекта

4.Структуру документации

documentation = { "schematic": "controller.sch", "layout": "controller.brd", "bom": "controller_bom.csv", "firmware": "firmware.hex", "manual": "user_manual.pdf"

}

Вариант 26: Профиль нагрузки

Создать профиль нагрузки устройства. Рассчитать:

1.Среднюю потребляемую мощность

2.Пиковую мощность

3.Энергию за период измерений

4.Коэффициент нагрузки

load_profile = {

"time": [0, 1, 2, 3, 4, 5], "power": [10, 20, 15, 25, 30, 20],

"current": [0.8, 1.6, 1.2, 2.0, 2.4, 1.6]

}

Вариант 27: Калибровочная кривая

Создать калибровочную кривую датчика. Рассчитать:

1.Чувствительность датчика

2.Погрешность в середине диапазона

3.Выходной сигнал для произвольной температуры

4.Линейность характеристики

calibration_curve = {

"sensor": "Термопара K-type", "points": [

{"temp": 0, "voltage": 0.000}, {"temp": 100, "voltage": 4.095}, {"temp": 200, "voltage": 8.137}, {"temp": 300, "voltage": 12.207}

]

}

Вариант 28: Система версионирования

Создать систему управления версиями. Вывести:

1.Версии всех компонентов системы

2.Даты последних изменений

3.Самый старый и самый новый компонент

4.Общую версию системы

version_control = {

"hardware": {"version": "1.2", "date": "2024-01-15", "changes": "добавлен разъем"},

"firmware": {"version": "2.1", "date": "2024-01-10", "changes": "оптимизация

кода"},

"documentation": {"version": "1.0", "date": "2024-01-05", "changes": "первоначальная версия"}

}

Вариант 29: Матрица связей

Создать матрицу связей компонентов. Вывести:

1.Все соединения для каждого компонента

2.Количество подключений каждого компонента

3.Наиболее connected компонент

4.Общую схему соединений

connection_matrix = {

"U1": {"pin1": "Vcc", "pin2": "GND", "pin3": "OUT", "pin4": "IN"}, "U2": {"pin1": "IN", "pin2": "GND", "pin3": "Vcc", "pin4": "CTRL"}, "J1": {"pin1": "U1.pin3", "pin2": "U2.pin1", "pin3": "GND"}

}

Вариант 30: База данных проектов

Создать базу данных проектов. Вывести:

1.Статистику по всем проектам

2.Самый дорогой и самый дешевый проект

3.Общую стоимость всех проектов

4.Состояние завершенности проектов

projects_database = { "project1": {

"name": "Блок питания", "status": "завершен", "components": 25, "cost": 1500,

"duration": "2 месяца"

}, "project2": {

"name": "Контроллер", "status": "в разработке", "components": 50, "cost": 3000, "duration": "3 месяца"

}, "project3": {

"name": "Датчик температуры", "status": "планирование", "components": 15,

"cost": 800, "duration": "1 месяц"

}

}