Дипломная работа на тему Разработка системы управления акустической системы 5.1 на микроконтроллере AVR

Введение

Микропроцессоры и производные от них — микроконтроллеры — являются широко распространенным и при этом незаметным элементом инфраструктуры современного общества, основанного на электронике и коммуникациях. Исследования, проведенные в 2008 году, показали, что в каждом доме незаметно для нас “живет” около 100 микроконтроллеров и микропроцессоров. Они присутствуют буквально всюду: в звуковых открытках, стиральных машинах, микроволновых печах, телевизорах, телефонах, персональных компьютерах и разных других устройствах. Даже в самом обыкновенном автомобиле скрывается более двадцати таких элементов, где они, в частности, контролируют состояние беспроводных датчиков давления в шинах и отображают критичные данные.

Каждый год продается около четырех миллиардов подобных изделий, предназначенных для реализации “мозгов” разнообразных “умных” устройств, начиная от интеллектуальных таймеров для яйцеварок и заканчивая системами управления самолетом. Эволюция микропроцессоров, первые из которых были выпущены компанией Intel в далеком 1971 году, привела к коренному изменению структуры общества, спровоцировав в начале XXI века вторую промышленную революцию. Несмотря на то что микропроцессоры, являясь основным компонентом вездесущих ПК, известны лучше, объем продаж различных микропроцессоров, таких как Intel Pentium, составляет всего около 2% от общего объема продаж подобных устройств. Подавляющее же большинство продаж приходится на дешевые микроконтроллеры, встраиваемые в специализированные электронные устройства, такие как смарт-карты. Причем если основной задачей микропроцессоров является обеспечение собственно вычислительной мощности, то во втором случае акцент смещается в сторону объединения на одном кристалле центрального процессора, памяти и устройств ввода/вывода. Такая интегрированная вычислительная система называется микроконтроллером.

В современных телевизорах также применяются микроконтроллеры и в основном они применяются для дистанционного управления, регулировки на расстоянии переключением каналов, громкостью, яркостью и еще рядом других функций. Дистанционное управление перешло и на аудиотехнику. Сейчас промышленностью выпускается всевозможное множество систем дистанционного управления. Они отличаются по принципу, по сложности, объему выполняемых функций. Сейчас уже невозможно представить как бы выглядел пульт дистанционного управления, если бы он был собран на транзисторах, какую батарею питания пришлось бы носить с собой, чтобы питать этот пульт?

Тема дипломной работы – “ИК устройства дистанционного управления акустической системой 5.1”, которая будет являться предметом исследования.

Цель работы – разработать ИК пульт и приемник дистанционного управления для акустической системы 5.1, который бы отличался от выпускаемых промышленностью своей новизной и ценой.

Актуальность данной разработки огромная, т.к. каждый день почти каждый человек соприкасается с устройством дистанционного управления.

1. Конструктивно-технологический раздел

1.1 Параметры и характеристики 6-ти канального регулятора громкости

Характеристики разрабатываемого устройства:

Напряжение питания, В…………………………….12

Потребляемый ток, не более, мА…………………..200

Количество входов/выходов………………………..6

Диапазон регулировки громкости, дБ……….…….72

Шаг регулировки громкости, дБ……………………2

Диапазон регулировки баланса, дБ…………………12

Согласно заданию схема должна содержать следующие блоки:

Стабилизатор напряжения (необходим для преобразования напряжения 12В, в 5В)

Микроконтроллер (служит для управления всеми блоками данной схемы)

ЖК-Индикатор (предназначен для вывода информации на экран)

Энкодеры (необходимы для механического управления устройством)

Звуковой процессор (для регулировки входного сигнала)

Пульт дистанционного управления

Структурная схема представлена на рисунке 1.

1.2 Анализ параметров, повлиявших на выбор построения схемы

Стояла задача разработать простой высококачественный 6 канальный регулятор громкости. Регулятор собран на аудиопроцессоре TDA7448 производимой европейской фирмой STMicroelectronics. Данная микросхема имеет цифровой интерфейс I2C. Для управления аудиопроцессором через интерфейсом I2C использован RISC микроконтроллер фирмы Microchip PIC16F873

Регулятор предполагается использовать в акустических системах 5.1. Это предполагает наличие следующих каналов: фронтальные (левый и правый), тыловые (левый и правый), центр и сабвуфер.

Стандартное решение такой конструкторской задачи – построение схемы, выполняющей следующую последовательность действий:

· преобразование сопротивления в напряжение при помощи источника тока;

· преобразование звукового сигнала в данные при помощи встроенного в аудиопроцессор аналогово-цифрового преобразователя (АЦП);

· подача полученных данных в микроконтроллер (МК), где полученная информация обрабатывается и передается дальше.

После анализа существующих микроконтроллеров (имеющих аналоговый компаратор) была выбрана серия PIC, к которой относятся PIC16F873 и PIC16F876. Микроконтроллеры данной серии имеют следующие особенности:

В настоящее время устройства, работающие в режиме реального времени часто содержат микроконтроллер как основной элемент схемы. PIC16F873/876 имеют много усовершенствований повышающие надежность системы, снижающие стоимость устройства и число внешних компонентов. Микроконтроллеры PIC16F873/876 имеют режимы энергосбережения и возможность защиты кода программы.

Основные достоинства:

* Выбор тактового генератора

* Сброс:

– сброс по включению питания (POR)

– таймер включения питания (PWRT)

– таймер запуска генератора (OSC)

– сброс по снижению напряжения питания (BOR)

* Прерывания

* Сторожевой таймер (WDT)

* Режим энергосбережения (SLEEP)

* Защита кода программы

* Область памяти для идентификатора

* Внутрисхемное программирование по последовательному порту (ICSP)

В микроконтроллеры PIC12F629/675 встроен сторожевой таймер WDT, который может быть выключен только в битах конфигурации микроконтроллера. Для повышения надежности сторожевой таймер WDT имеет собственный RC генератор. Дополнительных два таймера выполняют задержку старта работы микроконтроллера. Первый, таймер запуска генератора (OST), удерживает микроконтроллер в состоянии сброса, пока не стабилизируется частота тактового генератора. Второй, таймер включения питания (PWRT), срабатывается после включения питания и удерживает микроконтроллер в состоянии сброса в течение 72мс (типовое значение), пока не стабилизируется напряжение питания. В большинстве приложений эти функции микроконтроллера позволяют исключить внешние схемы сброса.

Режим SLEEP предназначен для обеспечения сверхнизкого энергопотребления. Микроконтроллер может выйти из режима SLEEP по сигналу внешнего сброса, по переполнению сторожевого таймера или при возникновении прерываний.

Выбор режима работы тактового генератора дает возможность использовать микроконтроллеры в различных приложениях. Режим тактового генератора RC позволяет уменьшить стоимость устройства, а режим LP снизить энергопотребление. Битами конфигурации устанавливается режим работы микроконтроллера.

Общий вид контролера приведен на рисунке 2

Рисунок 2 – Общий вид микроконтроллеров PIC16F873/876

1.3 Работа регулятора по принципиальной схеме

Целью работы является разработать дистанционный регулятор громкости акустической системы 5.1 на базе контролера PIC. Для этой цели подходит микроконтроллер PIC16F873/876. В нем имеется сторожевой таймер, внутренняя память и в данном микроконтроллере имеется возможность применить языки высокого уровня для его программирования.

Регулятор сделан в виде двух модулей: модуль микроконтроллера и модуль аудиопроцессора. К модулю микроконтроллера подключается:

– знакосинтезирующий индикатор 16*2 (2 строки по 16 знакомест) на контроллере HD44780;

– ИК – приемник TSOP1736;

– энкодеры PEC16, 4 штуки;

Модуль микроконтроллера и модуль аудиопроцессора обменивается данными на шине I2C по линиям SDA (data – данные) и SCL (clock – синхронизация)

Аудио процессор подключен по типовой схеме согласно документации.

Конструкция требует входного стабилизированного питания 12 вольт.

Питание 12 вольт на модуль аудиопроцессора идет “транзитом” через модуль микроконтроллера.

Микроконтроллер и индикатор большую часть времени находятся в режиме ожидания внешних управляющих сигналов и общий ток потребления составляет единицы миллиампер. Это позволило использовать слаботочный стабилизатор 78L05 без боязни перегрева за счет падения напряжения.

Питание подсветки индикатора взято с входных линий. Необходимый ток потребления (и как следствие яркости подсветки) определяются соответствующим сопротивлением. В данном устройстве это построечное сопротивление номиналом 10 кОм.

Аудиопроцессор TDA7448 может работать в различных режимах: обычное стерео, расширенное стерео, псевдостерео, моно.

В стерео режиме микросхема работает как все “нормальные” стереомикросхемы.

В моно режиме сигналы с обоих входов суммируются на внутреннем резисторном делителе и подаются на оба выхода микросхемы.

В режиме “расширенное (пространственное) стерео” 50% сигнала из одного канала подмешивается во второе канал, что дает незначительное расширение стереобазы и иногда “слегка” украшает звук.

В режиме псевдостерео в левом канале включается линия задержки, где время задержки регулируется внешними конденсаторами.

Немало важная вещь мультиязычность интерфейса индикатора. Для этого есть определенные ограничения. Традиционное ограничение связано с тем, что выводимые на экран фразы являются неотъемлемой частью прошивки и для каждого языка требуется соответствующая прошивка. Второе ограничение связано с типом используемого индикатора, т.к. не все индикаторы в своём знакогенераторе имеют необходимые национальные символы.

В данном регуляторе, фразы выводимые на экран можно вручную редактировать перед прошивкой микроконтроллера. Эти фразы находятся в области ПЗУ (EEPROM) микроконтроллера и могут быть легко изменены в программе, из которой будет прошиваться микроконтроллер (например, ICProg или WinPic800).

Для переименования следует придерживаться следующих правил:

– индикатор имеет строку из 16 знакомест, поэтому фразы должны быть не более 16 символов, включая пробелы;

– символы во фразах набираются в 16-ричном формате в соответствии с таблицей знакогенератора;

– в начале каждой фразы стоит порядковый номер в 16-ричном формате;

– всего 12 фраз, в конце 12й фразы ставится 16-ричное число 0D (признак конца фразы).

Далее приведу практический пример переименования.

1) Открываю документацию на индикатор и нахожу таблицу знакогенератора. Ниже типовой пример такой таблицы:

Рисунок 3 – Таблица знакогенератора

2) Запускаю программу, из которой буду прошивать микроконтроллер (например, WinPic800), открываю прошивку и перехожу на закладку Data.

Рисунок 4 – Скриншот редактируемой прошивки в программе WinPic800

Кружком отмечены порядковые номера фраз, а зеленым подчеркнута первая фраза “Громкость”. Синим цветом подчеркнуты настройки автосохранения параметров; здесь фразы нельзя размещать.

Теперь определяю по таблице знакогенератора символы во фразе “Громкость” (A1 70 6F BC BA 6F 63 BF C4). Если нужна иная фраза, например “Volume”, то после номера 01 следует набрать 56 6F 6C 75 6D 65. На украинском языке после 01 следует фраза “Гучнiсть”, которая выглядит как A1 79 C0 BD 69 63 BF C4.

Рисунок 5 – Последовательность размещения фраз в ПЗУ микроконтроллера.

Для изменения 16-ричного числа достаточно щелкнуть по этому числу и с клавиатуры ввести новое 16-ричное число. Сделанные изменения необходимо сохранить в новую прошивку – меню File – Save As: .

1.4 Выбор технологии разработки печатной платы

Печатные платы выполнены из одностороннего фольгированного текстолита методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология), но могут быть легко выполнены на монтажных или макетных платах.

Печатная плата изготавливалась с помощью химического травления одностороннего фольгированного стеклотекстолита в растворе хлорного железа. Для получения рисунка печатных проводников использовались компьютерные технологии. В компьютерной программе Spring layout чертился эскиз печатной платы в зеркальном отображении. Затем с помощью лазерного принтера печатался на факсовой бумаге, после чего переводился на фольгированный стеклотекстолит с помощью прогретого утюга. Для этого лист факсовой бумаги с напечатанным на ней эскизом печатных проводников сначала размачивался в теплой воде до полного пропитывания, затем аккуратно накладывался на стеклотекстолит таким образом, чтобы рисунок печатных проводников находился с фольгированной стороны. Далее наклеенной на стеклотекстолит факсовой бумаге давали немного подсохнуть для того, что бы она случайно не сдвинулась во время её нагрева. Затем с помощью нагретого до необходимой температуры утюга (подбирается экспериментально, по максимальному качеству перевода тонера с бумаги на металлизированную поверхность стеклотекстолита) производился перевод рисунка печатных проводников с бумаги на фольгированную сторону стеклотекстолита путём нагрева, как стеклотекстолита, так и факсовой бумаги.

Перевод тонера можно считать законченным, когда на обратной стороне бумаги отчётливо проявиться рисунок печатных проводников. После перевода тонера на стеклотекстолит заготовку клали в теплый раствор хлорного железа металлизированной поверхностью вниз таким образом, чтобы раствор не попал на чистую поверхность стеклотекстолита и не утопил заготовку, а держал за счёт собственного поверхностного натяжения. Время травления составляет 30-40минут. После травления печатную плату протирали Уайт спиритом для смывания тонера с металлизированной поверхности, а затем промывали тёплой водой и давали ей высохнуть. После сушки, на сверлильном станке сверлом диаметром от 0,75 до 1 мм просверлили отверстия на контактных площадках под радиоэлементы и микросхемы.

1.5 Разработка схемы электрической принципиальной

Принципиальная схема центральной части системы управления и индикации на микроконтроллере, схема регулирования каналами на аудиопроцессоре и блок стабилизатора напряжения питания управления акустической системой 5.1 выполнена в САПР sPlan.

Рисунок 5.1 – Принципиальная схема центральной части системы управления и индикации на микроконтроллере.

Рисунок 5.2 – Принципиальная схема электронного регулирования каналами на шине I2C в аудиопроцессоре.

Рисунок 5.3 – Принципиальная схема блока стабилизатора напряжения питания.

1.6 Разработка алгоритма управления

Алгоритм работы ИК пульта дистанционного управления (Рисунок 6):

Рисунок 6 – Основная программа работы ИК пульта дистанционного управления

Алгоритм передачи пакета ИК пультом дистанционного управления изобразим на рисунке 7.

Рисунок 7 – Алгоритм передачи пакета ИК пультом дистанционного управления

Алгоритм работы ИК приемника дистанционного управления изображен на рисунке 8, а алгоритм программы обработки прерывания ИК приемника дистанционного управления на рисунке 9.

Основные идеи алгоритма:

1) Выход TSOP1736 – инвертированный, т.е. когда принимается “1” – на выходе фотоприемника “0” (низкий уровень), когда приема нет или принимается “0” – на выходе фотоприемника “1”(высокий уровень).

2) Стартовый бит манчестерским кодом передается как последовательность “01”, но первый полубит (“0”) мы не отличим от отсутствия сигнала, т.е. фактически прием начинается со второго полубита.

Рисунок 8 – Основная программа работы ИК приемника дистанционного управления

3) В процессе работы программа считывает значение на входе контроллера каждые 889 мкс и считает это значение – значением принятого полубита.

4) Программа уходит в прерывание очень быстро – за несколько микросекунд, поэтому, чтобы читать значения подальше от границы полубитов, перед приемом первого полубита вводится пауза, примерно равная половине полубита.

5) Для проверки на соответствие манчестерскому алгоритму используется следующее его свойство: никакие три последовательных полубита не могут быть одновременно нулями или единицами.

6) Если записывать все четные полубиты, начиная со второго, то мы восстановим исходную посылку.

Рисунок 9 – Алгоритм программы обработки прерывания ИК приемника дистанционного управления

Четные полубиты – записываем и используем для проверки на соответствие манчестерскому алгоритму, нечетные – используем только для проверки на соответствие манчестерскому алгоритму.

1.7 Технологическое и информационное обеспечение рабочего места монтажника

Проектирование рабочих мест, снабженных видеотерминалами, относится к числу важных проблем эргономического проектирования в области вычислительной техники.

Рабочее место и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места программиста должны быть соблюдены следующие основные условия: оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места и достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения.

Эргономическими аспектами проектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высота рабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположению документов на рабочем месте (наличие и размеры подставки для документов, возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователя до экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла, требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элементов рабочего места.

Главными элементами рабочего места программиста являются стол и кресло.

Основным рабочим положением является положение сидя.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление программиста.

Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Моторное поле – пространство рабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.

Максимальная зона досягаемости рук – это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

Оптимальная зона – часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительно неподвижным плечом.

Оптимальное размещение предметов труда и документации в зонах досягаемости:

ДИСПЛЕЙ размещается в зоне а (в центре);

СИСТЕМНЫЙ БЛОК размещается в предусмотренной нише стола;

КЛАВИАТУРА – в зоне г/д;

“МЫШЬ” – в зоне в справа;

СКАНЕР в зоне а/б (слева);

ПРИНТЕР находится в зоне а (справа);

ДОКУМЕНТАЦИЯ: необходимая при работе – в зоне легкой досягаемости ладони – в, а в выдвижных ящиках стола – литература, неиспользуемая постоянно (Рисунок 10).

Рисунок 10- Разбивка рабочего стола программиста по зонам

На рисунке 10 показан пример размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе программиста.

Для комфортной работы стол должен удовлетворять следующим условиям:

– высота стола должна быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;

– нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;

– поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;

– конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей);

Рисунок 11- Размещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе программиста:

1 – сканер, 2 – монитор, 3 – принтер, 4 – поверхность рабочего стола,

5 – клавиатура, 6 – манипулятор типа “мышь”.

– высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах 680-760мм;

– высота поверхности, на которую устанавливается клавиатура, должна быть около 650мм.

Большое значение придается характеристикам рабочего кресла. Так, рекомендуемая высота сиденья над уровнем пола находится в пределах 420-550мм. Поверхность сиденья мягкая, передний край закругленный, а угол наклона спинки – регулируемый.

Необходимо предусматривать при проектировании возможность различного размещения документов: сбоку от видеотерминала, между монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях, когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметны мелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700мм), чем расстояние от глаза до документа (300-450мм). Вообще при высоком качестве изображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документа и клавиатуры может быть равным.

Положение экрана определяется:

– расстоянием считывания (0,6 – 0,7м);

– углом считывания, направлением взгляда на 20? ниже горизонтали к центру экрана, причем экран перпендикулярен этому направлению.

Должна также предусматриваться возможность регулирования экрана:

– по высоте +3 см;

– по наклону от -10? до +20? относительно вертикали;

– в левом и правом направлениях.

При неудобной рабочей позе могут появиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позе пользователя видеотерминала следующие:

– голова не должна быть наклонена более чем на 20?,

– плечи должны быть расслаблены,

– локти – под углом 80?-100?,

– предплечья и кисти рук – в горизонтальном положении.

Причина неправильной позы пользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки для документов, клавиатура находится слишком высоко, а документы – низко, некуда положить руки и кисти, недостаточно пространство для ног.

В целях преодоления указанных недостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура; должны быть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола, клавиатуры и экрана, а также подставка для рук.

Существенное значение для производительной и качественной работы на компьютере имеют размеры знаков, плотность их размещения, контраст и соотношение яркостей символов и фона экрана. Если расстояние от глаз оператора до экрана дисплея составляет 60-80 см, то высота знака должна быть не менее 3мм, оптимальное соотношение ширины и высоты знака составляет 3:4, а расстояние между знаками – 15-20% их высоты. Соотношение яркости фона экрана и символов – от 1:2 до 1:15.

Во время пользования компьютером медики советуют устанавливать монитор на расстоянии 50-60 см от глаз. Специалисты также считают, что верхняя часть видеодисплея должна быть на уровне глаз или чуть ниже. Когда человек смотрит прямо перед собой, его глаза открываются шире, чем когда он смотрит вниз. За счет этого площадь обзора значительно увеличивается, вызывая обезвоживание глаз. К тому же если экран установлен высоко, а глаза широко открыты, нарушается функция моргания. Это значит, что глаза не закрываются полностью, не омываются слезной жидкостью, не получают достаточного увлажнения, что приводит к их быстрой утомляемости.

Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение, как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда.

1.8 Правила безопасности при проведении сборочно-монтажных и контрольно измерительных работ

Правила безопасности при проведении монтажных и пуско-наладочных работ должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.030-81, ГОСТ 12.3.009-76, ГОСТ 12.4.059-89, ГОСТ 23592-96. Ниже приведены основные требования:

1) Проверяемая аппаратура, особенно имеющая импульсные источники питания, должна подключатся к сети только через разделительный трансформатор;

2) Радиоэлектронную аппаратуру под напряжением можно проверять только в тех случаях, когда выполнение работ в отключенном от сети аппарате невозможна (например: настройка, регулировка, измерение режимов, нахождение плохих контактов и т.д.), при этом необходимо соблюдать осторожность во избежание попадания под напряжение;

3) При проведении внешнего осмотра монтажа и радиоэлементов, или замене радиоэлементов необходимо отключить РЭА от электрической сети (выдернуть вилку из цепи) и с помощью специального разрядника снять заряд с конденсаторов фильтров блоков питания и в высоковольтных сетях;

4) Во всех случаях работы с включенным аппаратом необходимо пользоваться только инструментом с не поврежденным изолируемым слоем;

5) Работать следует одной рукой, в одежде с рукавами, защищающими оголенные участки рук, или в нарукавниках. Другой рукой в это время нельзя прикасаться к корпусу аппаратуры и к другим заземленным предметам;

6) Измерительные приборы должны подключаться к схеме аппарата только после отключения его от сети и снятия остаточных зарядов с элементов схемы;

7) Провода приборов должны оканчиваться щупами и иметь неповрежденную изоляцию;

8) Запрещается ремонтировать радиоэлектронную аппаратуру, включенную в электрическую сеть, если помещение, в котором она находится, сырое, либо имеет цементный или иной токопроводящий пол;

9) Следует остерегаться разбрызгивания канифоли в момент погружения в нее паяльника. Вытаскивать отпаиваемый провод из платы радиоэлектронной аппаратуры следует осторожно, чтобы при этом брызги расплавленного припоя не попали в лицо и на руки;

10) Во избежание травмы из-за попадания на открытые участки тела, или на лицо брызг жидкого флюса и расплавленного припоя рекомендуется наносить флюс тонким слоем, не брать на паяльник много флюса, лишний припой не встряхивать, а удалять специально предназначенной для этих целей салфеткой;

11) К выполнению ремонтно-восстановительных и монтажных работ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие производственное обучение по профессии, инструктаж по безопасным методам и правилам выполнения работ на рабочем месте;

12) Выполняется только та работа, которая поручена мастером;

13) Работа производится на исправном оборудование, пользуясь исправным инструментом, приспособлениями и приборами;

14) Хранить легковоспламеняющиеся жидкости в специально закрывающейся технологической таре;

15) По окончании работы нужно отключить электроинструмент, приборы от сети, привести рабочее место в надлежащий вид.

2. Расчетно-технологический раздел

2.1 Расчет расходов на стадии производства устройства управления акустической системой 5.1

Себестоимость разработанного изделия, рассчитывается на основе норм материальных и трудовых расходов. Среди исходных данных, которые используются для расчета себестоимости изделия, выделяют нормы расходов сырья и основных материалов на одно изделие.

Таблица 2.1 – Расчет расходов на сырье и основные материалы на одно изделие

Материалы

Норма расходов

(единиц)

Оптовая цена руб./ед.

Фактические расходы

(единиц)

Сумма

руб.

Стеклотекстолит СФ-2-35 (лист 1,0 ГОСТ 10316 – 78)

0,5

96,00

0,4

38,40

Припой ПОС – 61 (ГОСТ 21930 – 76), кг

0,05

72,00

0,05

3,60

Всего:

42,00

Транспортно-заготовительные расходы (4%)

1,68

Итого:

43,68

В ходе расчета себестоимости изделия, как исходные данные, используют спецификации материалов, покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов, которые используются при сборке одного изделия.

Расчет зарплаты основных производственных рабочих проводим на основе норм трудоемкости по видам работ и по часовым ставкам рабочих (таблица 2).

Таблица 2.2 – Расчет основной зарплаты

Наименование операции

Почасовая тарифная ставка, руб.

Норма времени чел./час.

Сдельная зарплата, руб.

Заготовительная

22,68

1

22,68

Фрезерная

22,68

1

22,68

Слесарная

22,68

1

22,68

Гравировка

22,68

1

22,68

Фотохимпечать

22,68

2

45,36

Гальваническая

22,68

2

45,36

Маркировочная

22,68

1

22,68

Сборка

22,68

2

45,36

Монтаж

22,68

1

22,68

Настройка

22,68

2

45,36

Другие

Всего:

14

249,48

Калькуляция себестоимости и определения цены выполняется в таблице 3.

Таблица 2.3 – Калькуляция себестоимости и определения цены изделия

Наименование статей расходов

Расходы руб.

Сырье и материалы

43,68

Покупные комплектующие изделия

77,36

Основная зарплата рабочих

249,48

Дополнительная зарплата (15%)

37,44

Отчисление на социальные мероприятия (37,2%)

106,72

Накладные расходы (25% )

62,36

Стоимость конструкторской документации

1242,04

Общая стоимость

1819,08

Общая стоимость изделия будет составлять:

Собщ. = С прог. + С баз. Бл.

где С прог. – себестоимость составления программы для микроконтроллера;

С баз. Бл – себестоимость подготовки конструкторской документации и сборки устройства.

При единичном изготовлении стоимость пульта:

Собщ.ПУ = 9314,76+ 1819,08 = 11133,84 (руб.).

Для приемника:

Собщ.ПУ = 4986,32 + 1819,08 = 6805,40 (руб).

Как видим общая стоимость устройств отличается, т.к. программа для микроконтроллера пульта содержит 200 операторов, а для приемника – 100, хотя устройства по количеству комплектующих идентичны.

3. Экономический раздел

3.1 Расчёт фонда оплаты труда основных рабочих

Расчет расходов на программное обеспечение (ПО) проводится методом калькуляции расходов, в основу которого положена трудоемкость и заработная плата разработчиков.

Расчет трудоемкости и зарплаты приведен в таблице 3.1(для пульта) и таблице 3.2 (для приемника).

Таблица 3.1 – Трудоемкость и зарплата разработчиков ПО (для пульта)

Наименование этапов разработки

Трудоемкость

чел/часов

Почасовая тарифная ставка программиста, руб.

Сумма зарплаты, руб.

Описание задания

5

32,00

160,00

Изучение задания

5

32,00

160,00

Составление алгоритма решения задачи

11

32,00

352,00

Программирование

13

32,00

416,00

Отладка программы

55

32,00

1760,00

Оформление документации

25

32,00

800,00

ВСЕГО:

114

32,00

3648,00

Таблица 3.2 – Трудоемкость и зарплата разработчиков ПО (для приемника)

Наименование этапов

разработки

Трудоемкость

чел/часов

Почасовая тарифная ставка программиста, ,руб.

Сумма зарплаты, руб.

Описание задания

3

32,00

96,00

Изучение задания

3

32,00

96,00

Составление алгоритма решения задачи

6

32,00

192,00

Программирование

7

32,00

224,00

Отладка программы

28

32,00

896,00

Оформление документации

13

32,00

416,00

ВСЕГО:

60

32,00

1920,00

3.2 Расчёт затрат на материалы

а) Расчет материальных расходов на разработку ПО

Материальные расходы Мз, которые необходимы для создания ПО приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Расчет материальных расходов на разработку ПО

Материал

Фактическое количество

Цена за единицу, руб.

Сумма, руб.

1. DVD

2

12,00

24,00

2. Бумага

500

0,40

200,00

ВСЕГО:

224,00

ТЗР (4%)

8,96

ИТОГО:

228,96

(Для пульта и приемника значения одинаковые).

б) Расходы на использование ЭВМ при разработке ПО

Расходы на использование ЭВМ при разработке ПО рассчитываются, исходя расходов одного часа, по формуле:

,(3.1)

где Вг – стоимость работы одного часа ЭВМ, руб.;

Тотл – расходы труда на наладку программы на ЭВМ, чел./час.;

Тд– расходы труда на подготовку документации, чел./час.; Тп – расходы труда на составление программы по готовой блок-схеме, чел./час.

(руб.)

(руб.)

в) Расчет технологической себестоимости создания программы

Расчет технологической себестоимости создания программы проводится методом калькуляции расходов (таблица 3.4 и таблица 3.5, соответственно).

Таблица 3.4 – Калькуляция технологических расходов на создание ПО (для пульта)

Наименование

Расходы, руб.

1

Материальные расходы

228,96

2

Основная зарплата

3648,00

3

Дополнительная зарплата (15,0 %)

547,20

4

Отчисление на социальные мероприятия (37,2 %)

1560,60

5

Накладные расходы (25,0 %)

912,00

6

Расходы на использование ЭВМ

составлении программного обеспечения ПО

2418

7

Себестоимость ПО микроконтроллера

9314,76

Таблица 3.5 – Калькуляция технологических расходов на создание ПО (для приемника)

Наименование

Расходы, руб.

1

Материальные расходы

228,96

2

Основная зарплата

1920,00

3

Дополнительная зарплата (15,0 %)

288,00

4

Отчисление на социальные мероприятия (37,2 %)

821,36

5

Накладные расходы (25,0 %)

480,00

6

Расходы на использование ЭВМ

составлении программного обеспечения ПО

1248,00

7

Себестоимость ПО микроконтроллера

4986,32

В таблице 3.4 и таблице 3.5 величина материальных расходов Мз рассчитана в таблице 3.2, основная зарплата Со берется из таблицы 3.1 и 3.2, дополнительная зарплата составляет 15% от основной зарплаты, отчисление на социальные потребности – 37,2% от основной и дополнительной зарплат (вместе), накладные расходы – 25% от основной зарплаты. Себестоимость разработанной программы СПО рассчитывается как сумма пунктов 1 – 6.

Стоимость ПО для микроконтроллера составляет 9314,76 руб. для пульта на единицу продукции и 4986,32 руб. для приемника.

3.3 Расчет энергозатрат

Борьба за экономию электроэнергии является одной из важнейших задач любой производственной структуры, занимающейся производством товара. Экономия силовой энергии обеспечивается за счет применения энергосберегающих технологических процессов. Для экономии световой энергии необходимо шире использовать местное освещение и иметь общее освещение в размере, необходимых для обеспечения нормальных условий работы. Для контроля за расходованием электроэнергии необходимо правильно определить потребность цехов в электроэнергии и вести учет об ее использовании.

Расчет энергозатрат определяется по формуле:

инфракрасный дистанционный плата акустический

Сэ = Роб * Fob * Z ( руб.)

где: Fob -действительный фонд времени работы оборудования (114 часов);

Роб – установочная мощность оборудования ( 0,82 кВт);

Z – мощность одного кВт в час ( 1,97 руб.).

Расчет Сэ:

Сэ = Роб *Fob * Z = 0,82 * 114 * 1,97 = 184,15 ( руб.)

3.4 Расчет накладных расходов

Накладные расходы – это статья расходов , которые составляют от 150% до 200%, от суммы основной и дополнительной зарплаты.

Расчет накладных расходов вычисляется по формуле:

Где: ФЗПо – основной фонд заработной платы

ФЗП доп. – дополнительный фонд заработной платы

Расчет Сн.

3.5 Смета затрат

Сметная стоимость производства товара, утвержденная в надлежащем порядке, выполняет роль цены на товаре. Смета на производство товара должна являться основным и неизменным документом на весь период производства, на основе которого осуществляется планирование капиталовложений, финансирование производства и расчета между подрядчиком и заказчиком за выполнение работы.

Таблица 3.6 – Сводная смета затрат

№ п/п

Наименование статей затрат

Сумма

1

Трудоемкость и зарплата разработчиков ПО (для пульта)

3648,00

2

Трудоемкость и зарплата разработчиков ПО (для приемника)

896,00

3

Расчет материальных расходов на разработку ПО

228,96

4

Калькуляция технологических расходов на создание ПО (для пульта)

9314,76

5

Калькуляция технологических расходов на создание ПО (для приемника)

4986,32

6

Затраты на энергию

184,15

7

Затраты на накладные расходы

7952,00

ИТОГО

27213,19

3.6 Расчет экономической эффективности

При анализе рынка сбыта аналогичных устройств, были выяснены стоимость и функции выполняемые данными устройствами.

Таблица 3.7 – Сравнительная характеристика устройств-аналогов

Название устройства

Выполняемые функции

Количество источников управления

Цена, ед. руб.

Примечания

ИК пульт WP-2

Управление ИК лучами l = 5м

2

320,00

ИК пульт без названия

Управление ИК лучами l = 5м

1

200,00

Проектируемое Устройство ИК пульт

Управление ИК лучами l = 8м

4

588,00

При выпуске 1000 изделий

ИК приемник WPS-2

Прием ИК сигналов для управления устройствами

2

400,00

ИК приемник без названия

Прием ИК сигналов для управления устройством

1

200,00

Проектируемое устройство ИК приемник

Прием ИК сигналов для включения светодиодов

4

580,00

При выпуске 1000 изделий

При анализе устройств-аналогов выяснилось, что наше устройство содержит большее количество выполняемых функций, хотя управление осуществляется только включение светодиодов.

Проектируемое устройство будет стоить меньше при массовом производстве, из-за:

– стоимость ПО делиться на количество выпущенных изделий;

– стоимость КД, также будет снижаться от количества выпускаемых изделий;

– при массовом производстве комплектующие и материалы будут приобретаться оптово, т.е. цена их будет ниже.

Заключение

В данном проекте был разработаны ИК пульт и приемник дистанционного управления.

В процессе разработки были рассмотрены общие вопросы разработки устройств на микроконтроллерах, рассмотрены этапы разработки, разработка программного обеспечения, внедрения в производство. На основании изученной литературы и сети Интернет получили теоретические знания в области проектирования устройств на микроконтроллерах, приобрели теоретические знания работы системы ИК дистанционного управления.

В практической части были разработаны структурная, функциональная и принципиальная схемы устройства, составлен алгоритм работы микроконтроллера, выбран микроконтроллер удовлетворяющий требованиям ТЗ, произведен расчет элементной базы устройства, произведено подробное описание программы.

В экономической части был произведен расчет себестоимости проектируемого изделия и его ПО, сделан вывод о целесообразности изготовления данного устройства.

В последнем разделе дипломной работы были изложены требования охраны труда. Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу. На основании изученной литературы по данной проблеме, были указаны оптимальные размеры рабочего стола и кресла, рабочей поверхности, а также проведен выбор системы и расчет оптимального освещения производственного помещения, произведен расчет рационального кондиционирования помещения, а также расчет уровня шума на рабочем месте. Соблюдение условий, определяющих оптимальную организацию рабочего места, позволит сохранить хорошую работоспособность в течение всего рабочего дня.

Список использованных источников

1) “Dimmable Fluorescent Ballast” – User Guide, 10/07, Atmel Corporation, http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc7597.pdf

2) ГОСТ13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

3) G. Howell “Five questions about resistors” // EDN, 9/28/2006, http://www.edn.com/contents/images/6372835.pdf

4) П. Хоровиц, У. Хилл “Искусство схемотехники” – Изд. 6-е, М.: Мир, 2003.

5) C. Hillman “Common mistakes in electronic design” // EDN, 12/14/2007 http://www.edn.com/contents/images/6512156.pdf

6) “Frequently asked questions about dimmers” // http://www .lutron.com/product_technical/faq.asp

7) Л.Н. Кечиев, Е.Д. Пожидаев “Защита электронных средств от воздействия статического электричества” – М.: ИД “Технологии”, 2005.

8) Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда: Учебник – Львов, Афиша, 2008 – 351с.

9) Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учебн.пособие – М., Высшая школа, 1989 – 319с.

10) Самгин Э.Б. Освещение рабочих мест. – М.: МИРЭА, 1989. – 186с.

11) Справочная книга для проектирования электрического освещения. / Под ред. Г.Б. Кнорринга. – Л.: Энергия, 1976.

12) Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов;

13) Под общ. ред. Е.Я. Юдина – М.: Машиностроение, 1985. – 400с., ил.

14) Зинченко В.П. Основы эргономики. – М.: МГУ, 1979. – 179с.

15) Н. Заец. Многофункциональные часы. — Схемотехника, 2006, № 2,с. 41,42.

16) Н. Заец. Термометр – часы с датчиками фирмы Dallas Semiconductor. — Схемотехника, 2005, № 5, с. 52 – 55.

17) Н. Заец. Радиолюбительские конструкции на Р1С-микроконтроллерах. Книга 3. — М.: СОЛОН-Пресс, 2005, с. 248.

18) Н. Заец. Отечественные жидкокристаллические индикаторы TIC9162 с драйверами по технологии COG. – Схемотехника, 2005, №9, с. 9-11.

19) Н. Заец. Таймеры десятичного счета. — Электрик, 2006, № 7-8, с. 36 -39.

20) Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45.

21) А. Долгий. Разработка и отладка устройств на микроконтроллерах. — Радио, 2001 ,№ 5-12, 2002, № 1.

22) А. Долгий. Программаторы и программирование микроконтроллеров. — Радио, 2004, № 1-12.

23) Н. Заец. Универсальный таймер. — Схемотехника, 2003, № 1, с. 53.

24) Н. Заец. Электронные самоделки для быта, отдыха и здоровья.– М.: СОЛОН-Пресс, 2009, 423 с.

Поделиться статьёй
Поделиться в telegram
Поделиться в whatsapp
Поделиться в vk
Поделиться в facebook
Поделиться в twitter
Кирилл Кузнецов
Кирилл Кузнецов
Окончил факультет вычислительных систем ТУСУР. По специальности работаю три года. В свободное время занимаюсь репетиторством, беру на дополнительные занятия школьников, а также сотрудничаю с компанией «Диплом777». Беру работы по радиоэлектронике и связям цифровых приборов.

Ещё статьи

Нет времени делать работу? Закажите!
Вид работы
Тема
Email

Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.