- •Технічне завдання
- •1. Аналіз аналогів та прототипів
- •2. Розробка структурної схеми
- •2.1 Опис структурної схеми пристрою
- •3. Розробка схеми електричної принципової
- •3.1 Вибір мікроконтролера
- •3.2 Мікросхема перетворення інтерфейсу usb в uart
- •3.3 Модуль Bluetooth
- •3.4 Опис схеми електричної принципової
- •3.5 Розрахунок схеми електричної принципової
- •4. Розробка друкованого вузла
- •4.1 Вибір та обґрунтування типу друкованої плати
- •4.2 Вибір та обґрунтування матеріалу друкованої плати
- •4.3 Вибір та обґрунтування форми та розміру друкованої плати
- •4.4 Вибір та обґрунтування класу точності
- •4.5 Конструкторсько-технологічний розрахунок друкованої плати
- •4.6 Електричний розрахунок друкованої плати
- •4.7. Розрахунок надійності друкованого вузла
- •4.8 Розрахунок віброміцності друкованого вузла
- •4.9. Розрахунок теплового режиму
- •5. Побудова віртуальної моделі приладу в середовищі графічного програмування labview
- •5.1 Структурна схема віртуальної моделі
- •Протокол передачі даних по каналу Bluetooth
- •5.3 Віртуальна модель блоку вводу-виводу
- •5.4 Віртуальна модель клієнтського пристрою блоку вводу-виводу
- •6. Розробка програмного забезпечення
- •6.2 Алгоритм роботи основної програми
- •6.3 Підпрограми обробки переривань
- •Охорона праці
- •7.1 Вплив електромагнітного випромінювання радіочастотного діапазону
- •7.1.1 Розрахунок інтенсивності випромінювання радіочастотного діапазону при налагоджуванні розробленого пристрою
- •7.2 Аналіз умов праці при виконанні монтажно-складальних робіт
- •7.2.1 Оцінка небезпечних та шкідливих виробничих чинників
- •7.2.2 Біологічний вплив небезпечних та шкідливих факторів на людину в процесі пайки.
- •7.2.3 Біологічна дія інфрачервоного випромінювання на організм людини при проведенні процесу пайки.
- •7.2.4 Електробезпека
- •7.2.5 Розрахунок занулення.
- •7.3 Заходи щодо пожежної безпеки
- •Висновки
- •Література
Висновки
В дипломному проекті розроблено блок вводу-виводу цифрового дозиметра-радіометра. Для виконання розробки було вирішено ряд задач. Підсумуємо їх результати.
В першому розділ виконано аналіз аналогів та прототипів, що дало можливість обрати прототип, а саме блок вводу-виводу інтелектуального детектора гамма-випромінення «Gamma Sapiens». Вдалося покращити експлуатаційні характеристики прототипу за рахунок конструктивного виконання розробки у вигляді окремого пристрою, додання підтримки інтерфейсу USB, додання підтримки флеш карт пам’яті типу SD, що виключає необхідність постійного підключення клієнтського пристрою для моніторингу.
В наступному розділі проведено розробку структурної схеми. Вдалося досягти спрощення розробки програмного забезпечення, за рахунок використання апаратного перетворювача UART в USB та роботою з картою флеш пам’яті типу SD по інтерфейсу SPI. SPI є одним із стандартних інтерфейсів підтримуваних картами пам’яті типу SD. Його підтримують всі карти пам’яті незалежно від об’єму. Це забезпечує виконання вимоги ТЗ до мінімально об’єму карти в 4Гб.
В третьому розділі проводилась розробка схеми електричної принципової. Спочатку було зроблено вибір елементної бази. Основними елементами є мікроконтролер ATxmega32A4, модуль Bluetooth BLE112 та перетворювач інтерфейсів USB в UART FT232RL. Максимальний струм споживання пристрою становить 150 мА при передачі та обробці даних та 70 мА в режимі очікування. Мікроконтролер працює на частоті 12 МГц, що забезпечує виконання вимог ТЗ щодо швидкодії, а саме:
швидкість передачі даних від блоку вимірювань не менше 38400 біт/с;
розрахунок сумарної накопиченої дози не більше ніж за 1 мс;
обробка даних в реальному часі.
Швидкість UART між мікроконтролером та модулем Bluetooth, а також перетворювачем інтерфейсу USB в UART становить 115200 бод, з урахування службових бітів реальна швидкість передачі даних становить 92160 біт/с. Це забезпечує вимоги ТЗ до швидкості передачі по інтерфейсам Bluetooth та USB. Згідно ТЗ вона повинна бути не менше 38400 біт/с.
В наступному розділі виконано розробку друкованого вузла. Друкований вузол виконується на двосторонній друкованій платі 5 класу точності. Розміри друкованої плати 50х80 мм, ширина друкованих провідників 0,2 мм, максимальний діаметр контактного майданчика 1.4 мм, мінімальна відстань між провідником та контактним майданчиком 0.25 мм, між двома провідниками - 0.265, між двома контактними майданчиками 0.5 мм. Електричний розрахунок друкованої плати підтвердив, що не перевищено допустиме падіння напруги (5% від Uжив) на найдовшому провіднику. Розрахунок надійності друкованого вузла показав, що середній час напрацювання на відмову становить 30211 годин, що задовольняє вимогу технічного завдання в 25000 годин. Розрахунок віброміцності друкованого вузла підтвердив відсутність механічних резонансів, розраховане значення динамічного прогину рівне 6 мкм, що не перевищує допустиме значення. Розрахунок теплового режиму показав, що нема потреби використовувати радіатор для мікроконтролера Atxmega32A4.
В п’ятому розділі проведено побудову моделі в середовищі графічного програмування LabView, що дало можливість розробити протокол обміну по каналу Bluetooth та забезпечило реалізацію клієнтської програми.
В шостому розділі проведено розробку програмного забезпечення для мікроконтролера ATxmega32A4. Програмне забезпечення складається з основної програми, яка проводить всю необхідну ініціалізацію, та підпрограм обробки переривань від модулів UART та зовнішнього переривання кнопки ввімкнення/вимкнення Bluetooth. Для виконання вимоги ТЗ щодо використання для роботи з картою флеш пам’яті файлової системи FAT32 використовується бібліотека FATFS, що реалізує дану файлову систему і призначена для використання в пристроях на базі мікроконтролерів.
В останньому розділі проведено розробку заходів з охорони праці під час виготовлення та експлуатації приладу, що забезпечило виконання вимог санітарно-епідеміологічних норм. Проведено розрахунок щільності потоку потужності електромагнітного випромінювання радіомодуля Bluetooth, результати якого підтвердили, що фактичний рівень 0,24 мВт/м2 не перевищує максимально допустимий в 0,5 ВТ/м2.
З вищесказаного можна зробити висновок, що вимоги технічного завдання виконані в повному обсязі.