отличный специалист, грамотный профессионал своего дела
Информация о работе
Подробнее о работе
Проектирование лабораторного стенда для исследования аналого-цифрового и цифрового-аналогово преобразователей.
- 99 страниц
- 2015 год
- 254 просмотра
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
ВВЕДЕНИЕ
Появление в 1971 году первого микропроцессора ознаменовало собой начало новой эры не только в вычислительной технике, но и в области систем встроенного управления оборудованием — эры высокопроизводительных и надежных цифровых, микропроцессорных систем управления, интегрированных в рабочую машину, механизм, прибор, изделие - станок, робот, стиральную машину, принтер, плоттер, радиотелефон, автомобиль и т.д.
Следствием этого является необходимость подготовки проффесионалов высокого класса, знающих и умеющих использовать на деле все функциональные возможности микроконтроллеров. Также необходимость обучения и повышения квалификации связана с быстрыми изменениями элементной базы, появлением новых возможностей и т.д. Для развития навыков работы с МК, проектирования устройств и написания программ для микроконтроллеров широко распространено применение лабораторных стендов.
Лабораторный стенд является законченным устроройством, ориентированным на обучение и ознакомление пользователей с возможностями определенного семейства микропроцессорных БИС. Включает в себя микропроцессорное ядро, модули интерфейсов ввода/вывода, клавиатуру, блок индикаторов и ряд других аппаратных средств. Функции управления и наблюдения осуществляются отдельными блоками стенда.
Одновременно с вопросами проектирования обсуждаются проблемы обучения и повышения квалификации специалистов, возникающие в связи с быстрым изменением элементной базы. Для решения этих проблем часто используют внутрисхемные эмуляторы, эмуляторы ПЗУ, одноплатные контроллеры и лабораторные стенды.
Целью данного дипломного проекта является разработка лабораторного стенда для изучения принципов работы аналого-цифрового и цифрового-аналогово преобразователей.
Несмотря на публикации в периодической печати, издание нескольких монографий [1, 2], в области микропроцессорной техники осуществляется значительный неудовлетворенный спрос на средства и методы обучения. При этом цены на инструментальные средства западных производителей соответствуют реалиям западного рынка, и для отечественного разработчика, в большинстве случаев, пока являются практически недоступными. Таким образом, разработка лабораторного стенда является актуальной и заслуживающей внимание задачей.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ схожих технических устройств представленных на рынке, выявить их сильные и слабые стороны, а также определить требуемую функциональность устройства;
2. На основании проведенного анализа определить набор необходимых функциональных блоков, разработать структурную схему устройства;
3. Произвести выбор элементной базы и разработать принципиальную схему проектируемого стенда;
4. Разработать конструкцию стенда;
5. Оценить вредные факторы, возникающие при работе с ПК, и разработать методы снижения их влияния;
6. Оценить технико-экономическую эффективность проекта.
Содержание
Введение 4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 6
1.1. Анализ состояния вопроса 6
1.1.1 Учебный лабораторный стенд на микроконтроллера ADuC842 - LESO1 6
1.1.2 Лабораторный стенд «Программирование микроконтроллеров» 9
1.1.3. Лабораторный стенд для PIC-микроконтроллеров ME-EASYPIC7 10
2. Выбор и обоснование структурной схемы 14
2.1 Разработка структурной схемы стенда 14
2.2 Выбор интерфейсов связи с ПК 17
2.2.1 Использование интерфейса RS-232 для обмена данными 17
2.2.2 Универсальная последовательная шина-USB 20
2.2.3 Интерфейс UART 21
3. Выбор элементов принципиальной схемы 22
3.1 Выбор микроконтроллера 22
3.2 Выбор аналогово-цифрового преобразователя 33
3.3 Выбор дисплея 34
3.4 Интегральный стабилизатор напряжения 38
3.5 Выбор клавиатуры 40
3.6 Микросхема FT232R 41
3.7 Драйвер стандарта RS-232 44
3.8 Пьезоизлучатель HPM14AX PBF 45
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА 47
4.1 Разработка принципиальной схемы 47
4.2 Расчет Блока питания и сетевого трансформатора 51
4.3 Расчет технологических параметров 54
4.5 Конструкторская часть 58
5. Разработка Программного обеспечения 62
5.1 Работа с АЦП 62
5.3 Работа с ЦАП R-2R 67
5.4 Интегрированная система разработки AVR Studio 68
5 Безопасность и экологичность проекта 73
6.1 Анализ условий труда 73
6.2 Опасные производственные факторы 73
6.3 Микроклимат на рабочих местах 74
6.4 Мероприятия по уменьшению действия вредных и опасных факторов 76
6.5 Расчет искусственного освещения 77
6.6 Пожарная безопасность 79
6.7 Экологичность проекта 83
6.8 Чрезвычайные ситуации 83
6.9 Выводы по разделу 85
7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 86
7.1. Расчет производственных затрат 86
7.2. Стоимость реализации проекта 90
7.3. Цена изделия 90
7.4 Инвестиции, необходимые для реализации проекта 91
7.5. Эксплуатационные расходы 91
7.6. Потоки денежных поступлений и выплат 92
7.7. Расчет показателей оценки эффективности инвестиций 97
7.7.1. Срок окупаемости инвестиций 97
7.7.2. Чистый дисконтированный доход 97
7.7.2. Индекс доходности 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе дипломного проектирования был разработан лабораторный стенд для проведения занятий по изучению работы микроконтроллеров. При проектировании использовалась современная элементная база, а также применялись последние достижения проектирования электронных систем.
Ввиду большой сложности и комплексности проведения работ по созданию средств радиотехники, одновременного участия многих исполнителей, необходимости параллельного выполнения работ, зависимости начала одних работ от результатов других в данном разделе применялись методы сетевого планирования и управления (СПУ).
Было предложено описание микроконтроллера ATmega16, содержащее краткую информацию об его устройстве, а также сведения, необходимые для практической работы с ним. С помощью этого описания можно быстро и эффективно создать приложения для данного микроконтроллера.
Заключительным этапом стала разработка ПО, где были наглядно продемонстрированы возможности стенда и контроллера по работе с ЦАП и АЦП. Этот пример удачно сочетает в себе достаточный уровень сложности для разработчика и максимально простой уровень проверки правильности выполнения, следовательно, это задание может быть предложено для выполнения практических лабораторных работ студентами (с использованием указанных аппаратных средств).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. – М.: ДМК Пресс, 2003.–272 с.
2. А. А. Лапин Интерфейсы. Выбор и реализация Москва: Техносфера, 2005. - 168с.
3. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.
4. Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам: Пер. с англ.–М.: ДМК Пресс, 2004.–512 с.
5. Однокристальные 8-и разрядные FLASH CMOS микроконтроллеры компании Microchip Technology Incorporated: PIC16F882, PIC16F884, PIC16F886 (перевод технической документации DS30292С компании Microchip Technology Incorporated, USA). ООО "Микро-Чип": Москва, 2004.
6. Лесман Е.А, Освещение административных зданий помещений. – Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 244 с.
7. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов 2-ое изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 448 с.
8. ПУЭ–03 «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» (утв. приказом Минэнерго РФ от 13 января 2003 г. №6).
9. НПБ 105–03 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности».
10. СНиП 23-05-95 – Естественное и искусственное освещение [Текст]. – Введ. 2.08.1995 – 50 с. // Технорматив: информационная система
11. СанПиН 2.2.½.1278-03 – Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий [Текст] – Введ. 15.06.03. – 24 с. // Технорматив: информационная система.
12.
13. Ю.В. Новиков, О.А. Калашников "Разработка устройств сопряжения". Издательство "ЭКОМ", Москва, 1998г. 355 с.
14. В.В. Скороделов "Проектирование устройств на однокристальных микроконтроллерах с RISC-архитектурой". Ч1,Ч2, Учебное пособие.
15. В.Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы». Издательство «Радио и связь», Москва, 1987 г. 352 с.
16. FT232R USB UART I.C. datasheet.–atmel, june 2008.– режим доступа: http://ftdi.com.
17. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. – М.: Радио и связь, 1994. –240 с.
18. Быстродействующие интегральные микросхемы и измерение их параметров/А.-Й. К Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под. ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.
19. Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.
20. Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. – 2-е издание., доп. – М.: Экономика, 1991.– 44 с.
21. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.
22. ADM 222/ADM232A/ADM242. RS-232 Drivers/Receivers datasheet.– analog devices, october 2001.
23. Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование: Под ред. У. Кестера М.: Техносфера, 2007. 1016 с.; ил.
24. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналогово-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 – М. ДОДЭКА, 1996 г., 384 с.
25. Никитинский В.З. Маломощные силовые трансформаторы.–М.: «Энергия», 1968.–47 с.
26. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. – М.: Радио и связь, 1994. –240 с.
27. Катцен С. PIC–микроконтроллеры. Все, что вам нужно знать/пер. с англ. Евстифеева А.В. –М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2008.– 656 с. :ил
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
