главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество Библиотека Revolution
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 



Особенности разработки микропроцессорной системы и устройства для чтения электронных книг

Теоретические основы разработки микропроцессорной системы на основе микроконтроллера и устройства для чтения электронных книг, анализ их технико-экономических показателей и сравнение с аналогами. Основные нормы по охране труда при работе с компьютером.

Рубрика: Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид: дипломная работа
Язык: русский
Дата добавления: 13.07.2010
Размер файла: 1,9 M

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные работы


1. Электронные книги
История развития и популярные модели электронных книг. Характеристика электронных книг c LCD-, ChLCD-дисплеем, E-Ink дисплеем. Преимущества и недостатки электронных книг по сравнению с бумажными, перспективы их развития и популярность у потребителей.
реферат [2,9 M], добавлена 09.04.2014

2. Разработка ЦОР по технологии создания электронных графических документов
Тематический план курса разработки цифрового образовательного ресурса по технологии создания электронных графических документов (электронных книг). Особенности сканирования, программное обеспечение. Основные возможности программы ABBYY Fine Reader.
дипломная работа [3,7 M], добавлена 07.07.2011

3. Однокристальные микропроцессорные устройства. Архитектура и виды микроЭВМ и микроконтроллеров
Целесообразность применения МП-устройства. Архитектура микропроцессорной системы. Структурная организация БИС ВТ с изолированными шинами. Содержание и возможная направленность микроконтроллера. Обобщенная структура простого встраиваемого микроконтроллера.
реферат [224,5 K], добавлена 28.04.2011

4. Разработка микропроцессорной системы контроля
Назначение и устройство микропроцессорной системы контроля. Описание функциональной схемы микропроцессорной системы контроля. Расчет статической характеристики канала измерения. Разработка алгоритма функционирования микропроцессорной системы контроля.
курсовая работа [42,0 K], добавлена 30.08.2010

5. Анализ существующих электронных библиотек
Необходимость существования, критерии анализа и выбора электронных библиотек. Виды электронных библиотек - универсальные, электронные библиотеки периодических изданий и книг. Особенности распространения информационно-коммуникационных технологий.
курсовая работа [5,6 M], добавлена 04.05.2013

6. Устройство записи и чтения данных из Flash-памяти
Проектирование микропроцессорного устройства для записи и чтения данных из памяти flash-типа и осуществления взаимодействия с персональным компьютером посредством универсальной последовательной шины (USB). Программное обеспечение для устройства.
курсовая работа [868,3 K], добавлена 23.12.2012

7. Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера - синтезатора игры пианино в пределах одной октавы
Описание структуры системы синтезатора. Описание ресурсов однокристального 8-разрядного Flash CMOS микроконтроллера РIC16F876. Основное предназначение сторожевого таймера WDT. Описание функциональных узлов МПС. Разработка алгоритма работы устройства.
курсовая работа [1,1 M], добавлена 14.12.2009

8. Электронные книги
Электронные библиотеки, проблемы авторского права и их решение. Форматы выкладываемых произведений: графические растровые, графические векторные с оформлением, простой текст (plain text). Обзор по самым известным программам для чтения электронных книг.
реферат [29,7 K], добавлена 16.07.2010

9. Разработка микропроцессорной системы противодымной защиты
Распределение функций между аппаратной и программной частями микропроцессорной системы. Выбор микроконтроллера, разработка и описание структурной, функциональной и принципиальной схемы. Выбор среды программирования, схема алгоритма и листинг программы.
курсовая работа [304,4 K], добавлена 17.08.2013

10. Система обработки данных на базе микроконтроллера ATmega161
Рассмотрение структурной схемы микропроцессорной системы обработки данных. Описание архитектуры микроконтроллера ATmega161. Расчет оперативного запоминающего устройства. Строение, назначение адаптера параллельного интерфейса, способы его программирования.
курсовая работа [621,5 K], добавлена 24.09.2010


Другие документы, подобные Особенности разработки микропроцессорной системы и устройства для чтения электронных книг


Содержание

Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов

Введение

1. Теоретические основы разработки

1.1 Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера

1.2 Устройства для чтения электронных книг

2. Разработка устройства для чтения электронных книг

2.1 Постановка задачи

2.2 Разработка структурной схемы устройства и функциональной

спецификации

2.3 Аппаратные средства микроконтроллеров серии AT90S8515

2.4 Разработка функциональной схемы устройства

2.5 Разработка программного обеспечения микроконтроллера

2.6 Выбор элементной базы

2.7 Разработка схемы электрической принципиальной

3. Технико-экономическое обоснование объекта разработки

3.1 Расчет расходов на ПО, которое разрабатывается

3.2 Расчет расходов на создание ПО

3.3 Расчет стоимости разработки конструкторской документации и сборки устройства

3.4 Расчет расходов на стадии производства изделия

3.5 Анализ устройств-аналогов

4. Охрана труда

4.1 Требования к производственным помещениям

4.1.1 Окраска и коэффициенты отражения

4.1.2 Освещение

4.1.3 Параметры микроклимата

4.1.4 Шум и вибрация

4.1.5 Электромагнитное и ионизирующее излучения

4.2 Эргонометрические характеристики рабочего места

4.3 Электропожаробезопасность

4.4 Режим труда

4.5 Расчет освещенности

4.6 Расчет вентиляции

4.7 Расчет уровня шума

Выводы

Перечень ссылок

Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращений и терминов

АЛУ - арифметико - логическое устройство;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

ВДТ - видеодисплейный терминал;

ЖКИ- дисплей - жидкокристаллический дисплей;

КПК - карманный персональный компьютер;

МПС - микропроцессорная система;

ОЗУ - оперативно-запоминающее устройство;

ОМК - однокристальные микроконтроллеры;

ПЗУ - программно-запоминающее устройство;

ПО - программное обеспечение;

РС - регистр сдвига.

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.

Появление микроконтроллеров повлекло за собой создание миниатюрных электронных устройств, выполняющих различные функции, а появление электронных книг повлекло за собой тенденции конструирования специальных устройств, книгочеев, которые можно было бы брать с собой вместо обычной книги. Развитие микроконтроллерных технологий приводит к созданию КПК умеющих читать книги, мобильных телефонов с встроенными программами и так далее. Но все это дорогое удовольствие.

Тема дипломной работы - «Разработка устройства для чтения книг», которая и является предметом исследования.

Цель работы - разработать электронное устройство, на базе микроконтроллера, для чтения электронных книг, которое бы отличалось от существующих своей простотой, новизной и относительно малой ценой.

Актуальность данной темы велика, так как популярность данных устройств неуклонно растет, в связи с появлением нового поколения устройств для чтения книг, которые не только выводят содержание книги на жидкокристаллический экран, но и могут воспроизводить содержание электронной книги при помощи связанной речи. А это огромное подспорье для людей с плохим зрением и для людей, которые страдают нехваткой времени для чтения книг.

Основные этапы исследования:

- ознакомление с теорией разработки электронных устройств на микроконтроллерах;

- разработка устройства для чтения книг;

- анализ технико-экономических показателей разработанного устройства и сравнение с показателями аналогичных существующих устройств.

1. Теоретические основы разработки

1.1 Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера

МПС на основе МК используются чаще всего в качестве встроенных систем для решения задач управления некоторым объектом. Важной особенностью данного применения является работа в реальном времени, т.е. обеспечение реакции на внешние события в течение определенного временного интервала. Такие устройства получили название контроллеров.

Перед разработчиком МПС стоит задача реализации полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия, а, возможно, и сопровождением при производстве. Сложившаяся к настоящему времени методология проектирования контроллеров может быть представлена так, как показано на рисунке 1.1.

В техническом задании формулируются требования к контроллеру с точки зрения реализации определенной функции управления. Техническое задание включает в себя набор требований, который определяет, что пользователь хочет от контроллера и что разрабатываемый прибор должен делать. Техническое задание может иметь вид текстового описания, не свободного в общем случае от внутренних противоречий.

На основании требований пользователя составляется функциональная спецификация, которая определяет функции, выполняемые контроллером для пользователя после завершения проектирования, уточняя тем самым, насколько устройство соответствует предъявляемым требованиям. Она включает в себя описания форматов данных, как на входе, так и на выходе, а также внешние условия, управляющие действиями контроллера.

Рисунок 1.1- Основные этапы разработки контроллера

Этап разработки алгоритма управления является наиболее ответственным, поскольку ошибки данного этапа обычно обнаруживаются только при испытаниях законченного изделия и приводят к необходимости дорогостоящей переработки всего устройства. Разработка алгоритма обычно сводится к выбору одного из нескольких возможных вариантов алгоритмов, отличающихся соотношением объема программного обеспечения и аппаратных средств.

При этом необходимо исходить из того, что максимальное использование аппаратных средств упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие контроллера в целом, но сопровождается, как правило, увеличением стоимости и потребляемой мощности. При выборе типа МК учитываются следующие основные характеристики:

- разрядность;

- быстродействие;

- набор команд и способов адресации;

- требования к источнику питания и потребляемая мощность в различных режимах;

- объем ПЗУ программ и ОЗУ данных;

- возможности расширения памяти программ и данных;

- наличие и возможности периферийных устройств, включая средства поддержки работы в реальном времени (таймеры, процессоры событий и т.п.);

- возможность перепрограммирования в составе устройства;

- наличие и надежность средств защиты внутренней информации;

- возможность поставки в различных вариантах конструктивного исполнения;

- стоимость в различных вариантах исполнения;

- наличие полной документации;

- наличие и доступность эффективных средств программирования и отладки МК;

- количество и доступность каналов поставки, возможность замены изделиями других фирм.

Список этот не является исчерпывающим, поскольку специфика проектируемого устройства может перенести акцент требований на другие параметры МК.

Номенклатура выпускаемых в настоящее время МК исчисляется тысячами типов изделий различных фирм. Современная стратегия модульного проектирования обеспечивает потребителя разнообразием моделей МК с одним и тем же процессорным ядром. Такое структурное разнообразие открывает перед разработчиком возможность выбора оптимального МК, не имеющего функциональной избыточности, что минимизирует стоимость комплектующих элементов.

Однако для реализации на практике возможности выбора оптимального МК необходима достаточно глубокая проработка алгоритма управления, оценка объема исполняемой программы и числа линий сопряжения с объектом на этапе выбора МК. Допущенные на данном этапе просчеты могут впоследствии привести к необходимости смены модели МК и повторной разводки печатной платы макета контроллера. В таких условиях целесообразно выполнять предварительное моделирование основных элементов прикладной программы с использованием программно-логической модели выбранного МК.

На этапе разработки структуры контроллера окончательно определяется состав имеющихся и подлежащих разработке аппаратных модулей, протоколы обмена между модулями, типы разъемов. Выполняется предварительная проработка конструкции контроллера. В части программного обеспечения определяются состав и связи программных модулей, язык программирования. На этом же этапе осуществляется выбор средств проектирования и отладки.

После разработки структуры аппаратных и программных средств дальнейшая работа над контроллером может быть распараллелена. Разработка аппаратных средств включает в себя разработку общей принципиальной схемы, разводку топологии плат, монтаж макета и его автономную отладку. На этапе ввода принципиальной схемы и разработки топологии используются, как правило, распространенные системы проектирования типа "ACCEL EDA" или "OrCad".

Содержание этапов разработки программного обеспечения, его трансляции и отладки на моделях существенно зависит от используемых системных средств. В настоящее время ресурсы 8-разрядных МК достаточны для поддержки программирования на языках высокого уровня. Это позволяет использовать все преимущества структурного программирования, разрабатывать программное обеспечение с использованием раздельно транслируемых модулей. Одновременно продолжают широко использоваться языки низкого уровня типа ассемблера, особенно при необходимости обеспечения контролируемых интервалов времени. Задачи предварительной обработки данных часто требуют использования вычислений с плавающей точкой, трансцендентных функций.

В настоящее время самым мощным средством разработки программного обеспечения для МК являются интегрированные среды разработки, имеющие в своем составе менеджер проектов, текстовый редактор и симулятор, а также допускающие подключение компиляторов языков высокого уровня типа Паскаль или Си. При этом необходимо иметь в виду, что архитектура многих 8-разрядных МК вследствие малого количества ресурсов, страничного распределения памяти, неудобной индексной адресации и некоторых других архитектурных ограничений не обеспечивает компилятору возможности генерировать эффективный код.

Этап совместной отладки аппаратных и программных средств в реальном масштабе времени завершается, когда аппаратура и программное обеспечение совместно обеспечивают выполнение всех шагов алгоритма работы системы. В конце этапа отлаженная программа заносится с помощью программатора в энергонезависимую память МК, и проверяется работа контроллера без эмулятора.

1.2 Устройства для чтения электронных книг

Википедия определяет понятие электронной книги (е-книги, ebook и пр.) как двуединство, состоящее из электронного документа (вида цифрового контента) и электронного читающего устройства (его также называют электронной книгой и е-книгой).

Книга в машиночитаемом формате (электронная книга) в СССР появилась еще в 70-е гг. прошлого века. Тогда она была ответом технической интеллигенции на тотальный дефицит издаваемой (и технической, и художественной) литературы, а также являлась одной из форм самиздата.

Из-за дефицита машинного времени читать такие книги на компьютерах (даже имеющих дисплеи) было сложно. Главной задачей электронных текстов в тот период было обеспечение безболезненной малозатратной (по сравнению с перепечаткой или дублированием различными множительными устройствами) передачи книг максимальному количеству пользователей.

Из-за дефицита машинного времени и отсутствия в то время персональных компьютеров на работе и дома, чтобы иметь возможность прочесть электронные книги, их приходилось сначала распечатывать. В условиях повсеместного дефицита книг такие распечатки пользовались популярностью, несмотря на то, что большинство компьютеров и принтеров в ту пору имели проблемы с кириллизацией.

С появлением и укоренением персональных компьютеров (ПК), исчезновением (минимизацией) дефицита машинного времени, улучшением качества дисплеев, утверждением полноценной кириллизации и возможностей шрифтового форматирования улучшилось (приблизилось к качеству печатной продукции) качество машиночитаемых текстов, увеличилось их количество. Чтение на ПК художественной и особенно специальной литературы стало понемногу заметным и общепринятым явлением.

Машиночитаемые документы становятся всё более типичным способом передачи документации от разработчика (производителя) оборудования к потребителю (пользователю). Эта тенденция усилилась, когда появилась возможность скачивать документацию из Интернета. Тем не менее время, когда чтение машиночитаемых документов начало вытеснять чтение бумажной документации, тогда еще не наступило.

Создание и распространение машиночитаемой документации превратилось в один из наиболее эффективных (и повсеместно распространенных) способов технической поддержки. Чтение машиночитаемой документации уже конкурировало с чтением печатной документации, но не заменяло его.

Однако пока ПК были стационарными, преимущество печатной книги перед её машиночитаемым аналогом состояло в возможности мобильного чтения - в транспорте, на даче, «на диване» и т.п. С другой стороны, преимущество электронной книги перед печатной книгой - возможность быстрого, безболезненного и практически бесплатного копирования в условиях дефицита печатной литературы - вскоре привело к широкому спросу на электронные книги, хотя технически «подкованные» пользователи ПК хорошо осознавали ограниченность их в плане мобильного чтения.

Дорогостоящие профессиональные сканеры использовались прежде всего для подготовки электронной документации. Появление недорогих офисных и бытовых сканеров и программ распознавания текста в сочетании со ставшими и в Украине (в конце прошлого тысячелетия) достаточно широко доступными возможностями Интернета, привели к повсеместному распространению электронных книг и обеспечили их значительный ассортимент. Были созданы общедоступные Интернет-библиотеки. Если на Западе эта работа активно финансировалась и финансируется (общеевропейский проект «Гуттенберг», проект Gallica Национальной библиотеки Франции, Google Book Search; многоязычная электронная-библиотека в США, некоммерческий проект Archive.org и др.), то в Украине работа в основном велась (и по сей день ведется) на энтузиазме.

Первые ноутбуки появились в Украине, в основном, у начальников, а не у мобильного, разъездного персонала, как на Западе. Нужны они были для престижа и мало применялись для чтения книг (далеко не все имевшие на столе ноутбук начальники могли с его помощью прочитать и тем более поправить и распечатать даже офисные документы, переданные подчиненными по электронной почте или на дискете). К тому моменту, когда ноутбуки в Украине оказались доступны тем, для кого их разрабатывали, у них, с точки зрения пригодности для мобильного чтения, возникли серьезные конкуренты.

Появление и широкое распространение удобных (как по цене, так и по уровню необходимой для уверенного пользования первичной подготовки), гораздо более легких и значительно более малогабаритных субноутбуков, планшетных ПК, карманных ПК, коммуникаторов и смартфонов, а также «продвинутых» мобильных телефонов (с поддержкой Java), практически идеально подходивших для мобильного чтения электронных книг, свело на нет преимущество печатных книг по мобильности чтения.

Важным фактором, способствовавшим продвижению электронных книг в Украине, явились сложности распространения печатной продукции. В связи с падением покупательной способности населения многих регионов сеть распространения печатной продукции «съёжилась» до минимума и стала пропускать только книги с гарантированной, по мнению продавцов, реализацией.

Первые специализированные устройства для чтения е-книг не выдержали конкуренции с КПК.

Феномен е-чтения (чтения на электронных устройствах е-книг - книг в машиночитаемых форматах) получил достаточно широкое распространение и на Западе. Там уже в прошлом тысячелетии наряду с программами-«читалками» е-книг для универсальных вычислительных устройств появляются не только прототипы, но и реально имеющиеся в продаже специализированные устройства для чтения е-книг.

По удобству чтения специализированные машины превосходили универсальные. Благодаря большому монохромному экрану увеличивалось, по сравнению с КПК, время автономной работы и делался больше размер видимой страницы. Продуманный эргономичный интерфейс, близкий к привычным метафорам бумажного чтения, обеспечивал большую комфортность чтения, чем маленькие цветные («бликующие» на солнце) экранчики КПК, коммуникаторы, смартофоны и продвинутые телефоны (с поддержкой Java).

Сдерживается сегодня данное направление тем, что экраны у телефонов пока не слишком велики (что неудобно для чтения), и тем, что телефоны при чтении «съедают» слишком много энергии.

Вот такой была первая аппаратная е-книга, сравнимая по удобству чтения с бумажной книгой (Rocket eBook). Большой монохромный жидкокристаллический экран, обеспечивающий как максимальное время работы, так и максимальную комфортность при чтении. Это устройство заметно опередило свое время. Из-за довольно высокой стоимости и отсутствия контентной составляющей большого количества устройств продать не удалось. Тем не менее, устройство до сих пор пользуется устойчивым спросом. Примененные при его создании интерфейсные приемы, имитирующие работу с бумажной книгой (в т.ч. «листание страниц»), стали промышленным стандартом.

2. Разработка устройства для чтения электронных книг

2.1 Постановка задачи

Разработать устройство для чтения книг на микроконтроллере, которое бы удовлетворяло следующим требованиям:

- простота схемы (минимальное количество компонентов);

- вывод информации на жидкокристаллический индикатор;

- долговечность;

- новизна конструкции;

- низкое энергопотребление.

Разработка этого устройства была вызвана желанием читать книги в электронном виде не только дома, с помощью настольного компьютера, но и в прочих местах - там же, где можно прочитать и обычную бумажную книгу.

2.2 Разработка структурной схемы устройства и функциональной спецификации

Структурная схема устройства для чтения электронных книг приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Структурная схема устройства для чтения электронных книг

На рисунке 2.1 изображены функциональные узлы:

УВИ - устройство ввода информации;

БУ - блок управления;

КР - кварцевый резонатор;

МК - микроконтроллер;

РС- регистр сдвига;

ПУ - преобразователь уровней;

РСЧ - регулятор скорости чтения;

ЖКИ- жидкокристаллические индикаторы буквенно-цифровые.

Функциональная спецификация:

Входы

а. 3 кнопки управления (БУ) - закладка страницы, «перелистывание» страниц, вперед и назад ;

b. устройство ввода информации, записанной по COM-порту во flash-память;

с. регулятор скорости чтения (РС);

d. кварцевый резонатор - стабильность частоты генератора (КР).

Выходы

а. регистр - для защёлкивания младших 8 бит адреса (РС);

b. преобразование уровней (ПУ).

Функции:

а. запись на COM-порт во flash-память записанную книгу;

предусмотрена возможность "пролистывания" книги - на случай, если закладка не была положена, а питание устройства было отключено;

выбор функций и чтение происходит по нажатию трёх клавиш: выбор, вверх и вниз (БУ);

"сердцем" устройства является микроконтроллер (МК), управляющий шинами адреса-данных, принимающий команды от компьютера и выводящий на индикатор;

для защёлкивания младших 8 бит адреса служит регистр (РС);

преобразование уровней (ПУ);

вывод текста книги на алфавитно-цифровой индикатор с русифицированным знакогенератором (ЖКИ);

регулировка скорости чтения (РС).

2.3 Аппаратные средства микроконтроллеров серии AT90S8515

Для разработки устройства для чтения электронных книг выберем микроконтроллер серии AT90S8515.

AT90S8515 8-ми разрядный AVR® микроконтроллер с 8 Кбайт Flash памятью с поддержкой внутрисистемного программирования

Отличительные особенности:

AVR® - высокая производительность и RISC архитектура с низким энергопотреблением

118 мощных инструкций - большинство из них выполняются за один такт

8 Кбайт Flash- памяти с поддержкой внутрисистемного программирования:

- SPI последовательный интерфейс для загрузки программного обеспечения

Ресурс: 1000 циклов записи/ стирания

512 байт EEPROM

Ресурс: 100 000 циклов записи/ стирания

512 байт внутренней SRAM

32 х 8 рабочих регистров общего назначения

32 программируемые шины I/O

Программируемый последовательный UART

SPI последовательный интерфейс

Напряжение VCC: от 2.7В до 6.0 В

Полностью статический режим работы

От 0 до 8 МГц (от 4.0 В до 6.0 В)

От 0 до 4 МГц (от 2.7 В до 4.0 В)

Производительность, вплоть до 8 MIPS при 8 МГц

Один 16-ти разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты с режимами сравнения, захвата

Сдвоенный ШИМ

Внешние и внутренние источники прерывания

Программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором

Встроенный аналоговый компаратор

Режимы пониженного энергопотребления:

Покоя (Idle)

Отключения (Power Down)

Программируемая блокировка для безопасности программного обеспечения

Блок- схема AT90S8515 (Рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Блок- схема AT90S8515

Расположение выводов микроконтроллера AT90S8515 (Рисунок 2.3).

Рисунок 2.2 - Расположение выводов микроконтроллера AT90S8515

Описание:

AT90S8515 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким уровнем энергопотребления, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре. Благодаря выполнению высокопроизводительных инструкций за один период тактового сигнала, AT90S8515 достигает производительности, приближающейся к уровню 1 MIPS на МГц, обеспечивая разработчику возможность оптимизировать уровень энергопотребления в соответствии с необходимой вычислительной производительностью.

Ядро AVR содержит мощный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико - логическому устройству (АЛУ), что обеспечивает доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. В результате, данная архитектура имеет более высокую эффективность кода, при повышении пропускной способности, вплоть до 10 раз, по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC.

AT90S8515 имеет: 8 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования, 512 байт EEPROM, 512 байт SRAM, 32 линий I/O общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, универсальные таймеры/ счетчики с режимами сравнения, внутренние и внешние прерывания, программируемый UART последовательного типа, программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором и программируемый последовательный порт SPI, а также, два программно выбираемых режима экономии энергопотребления. Режим ожидания «Idle Mode» останавливает CPU, но позволяет функционировать SRAM, таймеру/ счетчикам, SPI порту и системе прерываний. Режим экономии энергопотребления «Power Down» сохраняет значения регистров, но останавливает тактовый генератор, отключая все остальные функции микроконтроллера, вплоть до следующего внешнего прерывания, или до аппаратной инициализации.

Устройство производится с применением технологи энергонезависимой памяти с высокой плотностью размещения, разработанной в корпорации Atmel. Встроенная Flash - память с поддержкой внутрисистемного программирования обеспечивает возможность перепрограммирования программного кода в составе системы, посредством SPI последовательного интерфейса, или с помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти. Благодаря совмещению усовершенствованного 8-ми разрядного RISC CPU с Flash- памятью с поддержкой внутрисистемного программирования на одном кристалле получился высокопроизводительный микроконтроллер AT90S8515, обеспечивающий гибкое и экономически- высокоэффективное решение для многих приложений встраиваемых систем управления.

AVR AT90S8515 поддерживается полным набором программ и пакетов для разработки, включая: компиляторы С, макроассемблеры, отладчики/ симуляторы программ, внутрисхемные эмуляторы и наборы для макетирования.

2.4 Разработка функциональной схемы устройства

Теперь, когда мы составили структурную схему разрабатываемого устройства, зная тип микроконтроллера, мы можем приступить к построению функциональной схемы устройства для чтения электронных книг (Рисунок 2.3).

С COM-порта во flash-память

Рисунок 2.3 - Функциональная схема устройства для чтения электронных книг

2.5 Разработка программного обеспечения микроконтроллера

Несвязанное с компьютером устройство может только считывать записанную в него книгу. Для стирания памяти либо записи в неё надо выбрать пункт меню: "Связь с ЭВМ", непосредственно затем послать либо число 0x5e, либо 0xe5. В первом случае устройсво перейдёт в командный режим, во втором - в отладочный, когда принимаемый от компьютера символ будет просто отображаться на экране.

Команды, подаваемые на устройство, таковы:

10 - стереть первую МС памяти,

20 - стереть вторую МС памяти,

30 - записать в память данные,

40 - считать из памяти начиная с текущего адреса,

50 - выставить текущий адрес.

Последние две команды являются также отладочными и не используются в обычном нормальном функционировании устройства. Первые две не требуют никаких дальнейших действий кроме ожидания сообщения на экране устройства, что память стёрта. Команда записи в память потребует сначала ввести заголовок данной книги (то есть автора и название, это нужно для дальнейшей идентификации текста при использовании устройства), завершив его посылкой символа 0x07, а затем передать массив текста. После окончания цикла записи символа в память устройство подтверждает приём, посылая этот же символ в компьютер, что позволяет контролировать скорость передачи данных, и не потерять данные при записи. Передача текста также финишируется посылкой кода 0x07. Этот код был выбран потому, что является управляющим и обозначает звонок, писк на динамике компьютера (bell), то есть принципиально не может встретиться в текстовых файлах.

Файлы программ находятся в приложениях А-З:

reader.asm - Приложение А;

rus.inc - Приложение Б;

reader.hex - Приложение В;

reader.cpp - Приложение Д;

reader.exe - Приложение Ж;

reader.ini - Приложение З.

Первый файл, reader.asm (Приложение А), содержит собственно код для AT90S8515, следующий файл содержит эквиваленты русских букв (AVR Studio традиционно некорректно работает с неанглийскими символами, причём проблема эта прекрасно известна программистам Atmel), reader.hex (Приложение В) - откомпилированный код, прошивка того, что получилось. Далее содержится пример программы для компьютера, написанной на языке Си под DOS, позволяющей записывать текстовые файлы - reader.cpp (Приложение Д), reader.exe (Приложение Ж) - это соответственно откомпилированный reader.cpp, а reader.ini (Приложение З) - файл настроек для программы. Настроек, собственно, две: это на какой порт подключено устройство (в примере поддерживаются только COM1 и COM2, впрочем, легко добавить в исходник программы и остальные порты) и кодировка записываемого текста (WIN или DOS). Само устройство отображает текст, который записан в него только в кодировке WIN, но поскольку очень много текстов в Интернете, доставшихся в наследство ещё от FIDO, имеют кодировку DOS, то программа позволяет перекодировать при записи, на лету, освобождая пользователя от этой предварительной процедуры. Также программа отфильтровывает "лишние" пробелы, получившиеся при форматировании текста, убирает переносы, оставляя нетонутыми дефисы и тире перед фразами речи. Для программы при запуске существуют два возожных параметра - либо "reader.exe e", означающий стирание памяти, либо "reader.exe w <имя_файла>", позволяющее записать файл. При записи программа попросит ввести имя автора и название книги.

2.6 Выбор элементной базы

Устройство предназначено для прочтения текстовой информации, записанной по COM-порту во flash-память AT49F040, на алфавитно-цифровом индикаторе с контроллером HD44780 фирмы Hitachi и русифицированным знакогенератором. Размер памяти 1 Мбайт, всего возможно записать 8 книг, с возможностью оставить закладку на каждую книгу. Размер дисплея 40х2 строчки, что, как показала практика, вполне достаточно для восприятия смысла написанного.

"Сердцем" устройства является микроконтроллер AT90S8515, управляющий шинами адреса-данных, принимающий команды от компьютера и выводящий на индикатор. Для защёлкивания младших 8 бит адреса служит регистр КР1533ИР33 (аналог 74ALS573). Для преобразования уровней RS-232C служит также хорошо известная микросхема ADM202 фирмы Analog Devices.

Особых приоритетов в выборе элементной базы нет, поэтому выбираем наиболее подходящие комплектующие, которые будут соответствовать критериам:

- минимизация размера;

- минимизация стоимости;

- надежность работы.

Единственно на что требуется обратить внимание - кнопки. Для эстетики можно поставить красивые и миниатюрные кнопки, но они не выдержат интенисивного нажимания (всё-таки двустрочный дисплей, нажимать прийдется где-то раз в секунду), поэтому прийдется поставить произведение отечественной "оборонки" - кнопки на основе концевиков - КМ1-1.

Спецификация элементов приведена в Приложении К.

2.7 Разработка схемы электрической принципиальной

Разрабатываем в Accel EDA схему электрическую принципиальную устройства для чтения электронных книг (Рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 - Принципиальная схема устройства для чтения электронных книг в Accel EDA

Электрическая принципиальная схема устройства для чтения электронных книг приведена в Приложении Л.

3. Технико-экономическое обоснование объекта разработки

В данном разделе проводится технико-экономический расчет стоимости устройства для чтения электронных книг.

Стоимость устройства будет состоять из стоимости разработки ПО для микроконтроллера, стоимости разработки конструкторской документации (КД) и стоимости сборки и испытания устройства.

3.1 Расчет расходов на ПО, которое разрабатывается

Исходные данные для расчета стоимости разработки ПО, которое разрабатывается приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Исходные данные по предприятию

№п/п

Статьи затрат

Усл. обоз.

Ед. изм.

Значения

Проектирование и разработка ПО

1

Часовая тарифная ставка программиста

Зпр

грн.

8,00

2

Коэффициент сложности программы

с

коэф.

1,40

3

Коэффициент коррекции программы

Р

коэф.

0,05

4

Коэффициент увеличения расходов труда

Z

коэф.

1,3

5

Коэффициент квалификации программиста

k

коэф.

1,0

6

Амортизационные отчисления

Амт

%

10,0

7

Мощность компьютера, принтера

Квт/ч

0,40

8

Стоимость ПЕОМ IBM

Sempron LE1150(AM2)/1GB/TFT

Втз

грн.

3200,00

9

Тариф на электроэнергию

Це/е

грн.

0,56

10

Норма дополнительной зарплаты

Нд

%

10,0

11

Отчисление на социальные расходы

Нсоц

%

37,2

12

Транспортно-заготовительные расходы

Нтр

%

4,0

Эксплуатация П0

13

Численность обслуживающего персонала

Чо

чел

1

14

Часовая тарифная ставка обслуживающего персонала

Зпер

грн.

6,00

15

Время обслуживания систем

То

час/г

150

16

Стоимость ПЕОМ

Втз

грн.

3200,00

17

Норма амортизационных отчислений на ПЕОМ

На

%

10,0

18

Норма амортизационных отчислений на ПЗ

НаПО

%

10,0

19

Накладные расходы

Рнак

%

25,0

20

Отчисление на содержание и ремонт ПЕОМ

Нр

%

10,0

21

Стоимость работы одного часа ПЕОМ

Вг

грн.

6,5

Первичными исходными данными для определения себестоимости ПО является количество исходных команд (операторов) конечного программного продукта. Условное количество операторов Q в программе задания может быть оценено по формуле:

где у - расчетное количество операторов в программе, что разрабатывается (единиц);

с - коэффициент сложности программы;

р - коэффициент коррекции программы в ходе ее разработки.

Рассчитанное количество операторов в разработанной программе - 200.

Коэффициент с - относительная сложность задания относительно отношения к типичной задаче, сложность которой принята более 1, лежит в границах от 1,25 до 2,0 и выбирается равным 1,30.

Коэффициент коррекции программы р - увеличение объема работ за счет внесения изменений в программу лежит в границах от 0,05 до 0,1 и выбирается равным 0,05.

Подставим выбранные значения в формулу (3.1) и определим величину Q:

Q = 200•1,3 (1 + 0,05) = 273.

3.2 Расчет расходов на создание ПО

Расчет расходов на ПО проводится методом калькуляции расходов, в основу которого положена трудоемкость и заработная плата разработчиков. Трудоемкость разработки ПО рассчитывается по формуле:

где То - расходы труда на описание задания;

Ти - расходы труда на изучение описания задания;

Та - расходы труда на разработку алгоритма решения задания;

Тп - расходы труда на составление программы по готовой блок-схеме;

Тотл - расходы труда на отладку программы на ЭВМ;

Тд - расходы труда на подготовку документации.

Составные расходы труда, в свою очередь, можно определить по числу операторов Q для ПО, которое разрабатывается. При оценке расходов труда используются:

- коэффициенты квалификации разработчика алгоритмов и программ - k;

- увеличение расходов труда в результате недостаточного описания задания - Z.

Коэффициент квалификации разработчика характеризует меру подготовленности исполнителя к порученной ему работе (он задается в зависимости от стажа работы), k = 1,0.

Коэффициент увеличения расходов труда в результате недостаточного описания задания характеризует качество постановки задания, выданного для разработки программы, в связи с тем, что задание требовало уточнения и некоторой доработки. Этот коэффициент принимается равным 1,3.

Все исходные данные приведенные в таблице 3.1.

а) Трудоемкость разработки П0 составляет:

Расходы труда на подготовку описания задания То принимаются равными 5 чел/час, исходя из опыта работы.

Расходы труда на изучение описания задания Те с учетом уточнения описания и квалификации программиста могут быть определены по формуле:

;

Ти = 273•1,3/80•1 = 5(чел/час)

Расходы труда на разработку алгоритма решения задачи рассчитываются по формуле:

;

Та=273/25•1 = 11 (чел/час)

Расходы труда на составление программы по готовой блок-схеме Тп рассчитываются по формуле:

;

(чел/час)

Расходы труда на отладку программы на ПЕОМ Тотл рассчитываются по формуле:

при автономной отладке одного задания:

;

(чел/час)

при комплексной отладке задания:

;

(чел/час)

Расходы труда на подготовку документации по заданию Тд определяются по формуле:

,

где Тдр - расходы труда на подготовку материалов в рукописи:

;

(чел/час)

Тдо - расходы труда на редактирование, печать и оформление документация:

.

(чел/час)

Подставляя приобретенных значений в формулу (3.8), получим:

(чел/час)

Определим трудоемкость разработки ПО, подставив полученные значения составляющих в формулу (3.2):

Расчет трудоемкости и зарплаты приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Трудоемкость и зарплата разработчиков ПО

Наименование этапов разработки

Трудоемкость чел/часов

Почасовая тарифная ставка программиста, грн.

Сумма зарплаты, грн.

Описание задания

5

8,00

40,00

Изучение задания

5

8,00

40,00

Составление алгоритма решения задачи

11

8,00

88,00

Программирование

13

8,00

104,00

Отладка программы

55

8,00

440,00

Оформление документации

25

8,00

200,00

ВСЕГО:

114

8,00

912,00

б) 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, грн.

Сумма, грн.

1. DVD

2

3,00

6,00

2. Бумага

500

0,10

50,00

ВСЕГО:

56,00

ТЗР (4%)

2,24

ИТОГО:

57,24

в) Расходы на использование ЭВМ при разработке ПО

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

где Вг - стоимость работы одного часа ЭВМ, грн.;

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.

(грн.)

г) Расчет технологической себестоимости создания программы

Расчет технологической себестоимости создания программы проводится методом калькуляции расходов (таблица 3.4).

Таблица 3.4 - Калькуляция технологических расходов на создание ПО

Наименование

Расходы, грн.

1

Материальные расходы

57,24

2

Основная зарплата

912,00

3

Дополнительная зарплата (15,0 %)

136,80

4

Отчисление на социальные мероприятия (37,2 %)

390,15

5

Накладные расходы (25,0 %)

228,00

6

Расходы на использование ЭВМсоставлении программного обеспечения ПО

604,50

7

Себестоимость ПО микроконтроллера

2328,69

В таблице 3.4 величина материальных расходов Мз рассчитана в таблице 3.3, основная зарплата Со берется из таблицы 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 2328,69 грн. на единицу продукции.

3.3 Расчет стоимости разработки конструкторской документации и сборки устройства

а) Трудоемкость разработки КД изделия (Т) рассчитывается по формуле:

где Татз - расходы труда на анализ технического задания (ТЗ), чел./час;

Трес - расходы труда на разработку электрических схем, чел./час;

Трк - расходы труда на разработку конструкции, чел./час;

Трт - расходы труда на разработку технологии, чел./час;

Токд - расходы труда на оформление КД, чел./час;

Твидз - расходы труда на изготовление и испытание опытного образца, чел./час.

Данные расчета заносятся в таблицу 3.5.

Заработная плата на разработку КД изделия определяется по формуле:

где - почасовая тарифная ставка разработчика, грн.;

- трудоемкость разработки КД изделия.

Таблица 3.5 - Расчет заработной платы на разработку КД изделия

Виды работ

Условные обозначения

Почасовая тарифная ставка - Сст, грн.

Факт. расходы времени чел./час;

Зарплата, грн.

1. Анализ ТЗ

Татз

6,00

2

12,00

2. Разработка электрических схем

Трес

6,00

4

24,00

3. Разработка конструкции

Трк

6,00

4

24,00

4. Разработка технологии

Трт

6,00

2

12,00

5. Оформление КД

Токд

6,00

2

12,00

6. Изготовление и испытание опытного образца

Твидз

6,00

8

48,00

Всего:

6,00

22

132,00

б) Расчет материальных расходов на разработку КД

Материальные расходы Мв, которые необходимы для разработки (создании) КД, приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Расчет материальных расходов на разработку КД

Материал

Обозначение пометь.

Факт. кол.чество

Цена за ед. грн.цу, грн.

Сумма,грн.

1. CD DVD

2

3,00

6,00

2. Бумага

500

0,07

35,00

ВСЕГО:

41,00

ТЗР (4%)

1,64

Итого:

Мв

42,64

в) Расходы на использование ЭВМ при разработке КД

Расходы, на использование ЭВМ при разработке КД, рассчитываются исходя из расходов работы одного часа ЭВМ по формуле, грн.:

где Вг - стоимость работы одного часа ЭВМ, грн.

Трес - расходы труда на разработку электрических схем, чел./час;

Трк - расходы труда на разработку конструкции, чел./час;

Трт - расходы труда на разработку технологии, чел./час;

Токд - расходы труда на оформление КД, чел./час;

При этом, стоимость работы одного часа ЭВМ (других технических средств - ТС) Вг определяется по формуле, грн.:

где Те/е - расходы на электроэнергию, грн.;

Ваморт - величина 1-ого часа амортизации ЭВМ (ТС), грн.;

Зперс - почасовая зарплата обслуживающего персонала, грн.;

Трем - расходы на ремонт, покупку деталей, грн.;

Стоимость одного часа амортизации Ваморт определяется по формуле, грн.: (при 40 часовой рабочей неделе)

где Втз - стоимость технических средств, грн.

На - норма годовой амортизации (%).

Кт - количество недель на год (52 недели/год).

Гт - количество рабочих часов в неделю (40 час/неделя)

Почасовая оплата обслуживающего персонала Зперс рассчитывается по формуле, грн.:

где Окл - месячный оклад обслуживающего персонала, грн.

Крг - количество рабочих часов в месяц (160 часов/месяц);

Нрем - расходы на оплату труда ремонта ЭВМ (6 % Окл).

Расходы на ремонт, покупку деталей для ЭВМ Трем определяются по формуле, грн.:

где Втз - стоимость технических средств, грн.

Нрем - процент расходов на ремонт, покупку деталей (%);

Кт - количество недель на год (52 недели/год).

Гт - количество рабочих часов в неделю (36 168 час./неделя)

Расходы на использование электроэнергии ЭВМ и техническими средствами Те/е определяются по формуле, грн.:

где Ве/е - стоимость одного кВт/час электроэнергии, грн.;

Wпот - мощность компьютера, принтера и сканера (за 1 час), (кВт/час.).

Таким образом, стоимость одного часа работы ЭВМ при разработке КД будет составлять (см. формулу 3.16), грн.:

.

Расходы на использование ЭВМ при разработке, грн. (см. формулу 3.15):

г) Расчет технологической себестоимости создания КД

Расчет технологической себестоимости создания КД изделия проводится методом калькуляции расходов (таблица 3.7).

В таблице 3.7 величина материальных расходов Мв рассчитана в таблице 3.6, основная зарплата Со берется из таблицы 3.5, дополнительная зарплата 15 % от основной зарплаты, отчисление на социальные мероприятия -37,2% - от основной и дополнительной зарплаты (вместе). Накладные расходы 25% от основной зарплаты. Себестоимость разработанной конструкторской документации Скд рассчитывается как сумма пунктов 1-6.

Таблица 3.7 - Калькуляция технологических расходов на создание КД изделия

... читать дальше >>>

№ п/п

Наименование статей

Условные обозначения

Расходы (грн.)

1

2

3

4

1.

Материальные расходы

Мв

42,64

2.

Основная зарплата

Зо

132,00

3.

Дополнительная зарплата

Зд

19,80

4.

Отчисление на социальные мероприятия

Нсоц

56,47

Поcмотреть текст работы Поcмотреть полный текст
Скачать работу можно здесь Скачать работу "Особенности разработки микропроцессорной системы и устройства для чтения электронных книг" можно здесь
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов