ЗМІСТ
ВСТУП 4
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ 6
2. ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ АНАЛОГІВ 8
2.1. Різновиди приладів з ІЧ 8
2.2. Додаткові пристрої для керування 14
3. ДОСЛІДЖЕННЯ ТА АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЇ 20
3.1. ІЧ сигнал 23
3.2. Фотодіод 25
3.3. ІЧ діод 27
3.4. Аналогічні додатки на Android 29
3.5. Огляд середовища розробки 34
4. РОЗРОБКА ПРИСТРОЮ 45
4.1. Апаратна частина 45
4.2. Програмна частина 48
5. ОРГАНІЗАЦІЙНО-ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ 51
5.1. Витрати на аналітику і практичну роботу 51
5.2. Відрахування від заробітної плати до фондів соціального страхування 55
5.3. Розрахунок амортизаційних відрахувань 55
6.4. Розрахунок матеріальних витрат на період реалізації проекту 56
5.5. Розрахунок матеріальних витрат на придбання та налаштування роботи технічних засобів 56
5.6. Розрахунок окупності 57
6. ОХОРОНА ПРАЦІ 59
6.1. Вступ 59
6.2. Аналіз умов праці, небезпечних та шкідливих факторів 59
6.3. Мікроклімат робочої зони 60
6.4. Шум, вібрації, інфразвук 61
6.5. Небезпека ураження електричним струмом 61
6.6. Ергономіка, технічна естетика та організація робочого місця. 62
6.7. Пожежна безпека 63
6.8. Розробка заходів з охорони праці 64
6.9. Розрахунок освітлення 66
ВИСНОВКИ 69
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 71
ДОДАТОК А 482.КНУТД.151065.002 Розробка програмного забезпечення комп'ютерної системи дистанційного управління приладами.………………….74
ДОДАТОК Б 482.КНУТД.151065.002 Розробка програмного забезпечення комп'ютерної системи дистанційного управління приладами. Текст програми…………………………………………………………………..………...75
ВСТУП
Актуальність теми дослідження. В сучасному світі настільки багато різноманітних пристроїв і техніки з різноманітними інтерфейсами передачі даних, що досить важко уже уявити сьогоднішнє життя без цих пристроїв.
Мета дослідження. Метою дипломної роботи є розробка програмного забезпечення комп'ютерної системи дистанційного управління приладами.
Для того щоб досягти поставленої мети необхідно вирішити такі поставлені завдання:
визначити доцільність створення системи дистанційного керування приладами;
підбір компонентів для створення даної системи;
розробка і підбір методів для реалізації;
Об’єкт досліджень дипломної роботи: об’єктом даного дослідження є пристрій та програмне забезпечення, що дозволить віддалено керувати побутовими і іншими пристроями.
Методи та інформаційна база дослідження. У процесі створення дипломного дослідження автором використано методи порівняльного та економіко-статистичного аналізу, за допомогою яких виявлено економічну доцільність та ефективність створеного пристрою та ПЗ до нього.
Інформаційною базою дослідження були роботи вітчизняних та багатьох іноземних розробників ПЗ, інтернет джерела, а також нормативно-законодавчі акти України, матеріали наукових конференцій та матеріали технічного характеру.
Практичне значення одержаних результатів. В розробленому дипломному проекті досліджені сучасні пристрої, які використовуються в смартфонах та планшетах і дозволяють їм керувати різноманітними пристроями. Їх доцільність використання та можливості використання в повсякденному житті та побуті можна розглянути на простому прикладі. Наприклад коли одним смартфоном або планшетом, який у багатьох людей постійно з ними можна керувати багатьма приладами в домі або офісі і при цьому не потрібно шукати різні пульти дистанційного керування для кожного з пристроїв. І насправді така річ буде досить корисна через те, що вона разом з спеціально розробленим програмним забезпеченням може не тільки керувати пристроями, які вже є в базі, але також і запам’ятовувати нові сигнали від передавача, що дозволить розширити функціональність майже на всі пристрої с ІЧ портом. Крім того просте встановлення пристрою в роз’єм для звичайних наушників надасть смартфону або планшету нового функціоналу.
Структура та обсяг дипломної роботи. Дипломний проект містить 76 сторінки, 7 таблиць, 42 рисунки, список літератури з 43 найменувань, 2 додатки на 4 сторінках.
У вступі поставлене завдання дипломного проекту, також актуальність роботи, її корисність та практичне значення.
Постановка задачі дослідження
Метою даного дипломного проекту є розробка ІЧ передавача та приймача для дистанційного керування побутовими приладами та розробки програмного забезпечення для розробленого пристрою. Для того щоб повністю розкрити мету дипломного проекту потрібно визначити основні характеристики, яким повинна відповідати майбутня розроблена система.
Функціональні можливості програми: програма повинна відповідати специфікації сфери застосування, забезпечувати управління пристроєм з ІЧ діодом, який буде передавати і приймати сигнали.
Відповідність апаратним засобам: в гонитві за останніми новинками програм слід не забути уточнити, чи буде ця програма функціонувати на більшості Android пристроїв.
Вартість програмного продукту: не останнє значення при виборі програми має і її ціна. Існує дуже велике варіювання цін на програми, яке залежить як від складності самих програм, так і від їх популярності на ринку програмних продуктів. Тому, зрозуміло, необхідно зважено підходити до питання ціни і особливо – до вибору оптимального співвідношення ціни, якості та функціональності.
Таким чином, при виборі необхідної програми потрібно визначити для себе оптимальне поєднання функціональності, простоти, надійності і вартості програми.
Виходячи з вище сказаного можна визначити основні позитивні сторони розроблюваного програмного продукту:
простий і зручний у використанні;
має простий і зрозумілий інтерфейс;
простота роботи з програмою зумовлюється тим, що користувач натискає на потрібні кнопки, які активують фотодіод і він передає потрібні сигнали на приймач пристрою.
не висока вартість програмного продукту;
не високі апаратні вимоги.
Дана розроблена система повинна бути масштабована, тобто в разі виникнення потреби в неї можна додати нові можливості або розширити уже наявні.
Крім цього, інтерфейс програми має бути не перевантажений непотрібним функціоналом та зрозумілий для користувача.
Огляд існуючих аналогів
В сучасному світі багато пристроїв можуть куруватися дистанційно за допомогою різноманітних пультів дистанційного керування. Деякі з цих пультів використовують для керування Wi-Fi і Bluetooth, але основними залишаються пристрої і пульти дистанційного керування на ІЧ діодах, які випромінюють ІЧ сигнали. І такими сигналами і керується більшість побутової техніки. Але все в наш час все більше і більше пристроїв в тому числі смартфони і планшети оснащується ІЧ портами і це дозволяє їм за допомогою спеціального ПЗ виконувати роль повноцінного пульту дистанційного керування.
2.1. Різновиди приладів з іч
Так як вище було написано, що деякі планшети і смартфони мають ІЧ порт і можуть використані як звичайні пульти керування, то потрібно розглянути їх ефективність в даному плані і результативність. Буде розглянуто декілька моделей смартфонів, які стали досить полярними серед багатьох власників.
Samsung Galaxy S4 можна використовувати в якості дистанційного пульта за допомогою спеціального додатка WatchON, яке встановлено на смартфоні, а також флагман має ІЧ-порт. Все це дозволяє перемикати канали, вмикати/вимикати телевізор, регулювати гучність. Однак перед використанням смартфона в якості дистанційного пульта необхідно ввести ряд параметрів, які не дуже зручно вводити в програмі для того, щоб можна було керувати різними пристроями.
Рисунок 2.1 – Вигляд пульту в WatchON
Щоб Samsung Galaxy S4 зміг працювати з іншими телевізорами, то доведеться змінити налаштування у відповідності з моделлю телевізора і постачальником послуг. Після всіх налаштувань можна використовувати даний телефон як пульт дистанційного керування. Але не кожний смартфон має ІЧ порт і не завжди доцільно змінювати свій смартфон на інший лише через відсутність ІЧ порту.
Ще однією цікавим аналогічним пристроєм є пульт дистанційного керування, який реалізовувався з ІЧ передавачем і приймачем, що взаємодіяли з Raspberry на базі дистрибутиву Xbian.
На один з виходів GPIO потрібно встановити ІЧ LED від пульта і подавати на нього сигнали, які розуміє мій телевізор. Для управління телевізором потрібен ІЧ передавач, а щоб дізнатися, які сигнали передавати на телевізор потрібно просканувати пульт від цього телевізора. Для цього потрібен ІЧ приймач, тому плата для Raspberry буде складатися з приймача і передавача.
Рисунок 2.2 – Принципіальна схема плати
Плата займає мало місця і інсталюватися на GPIO. Приймач використовує GPIO 11, передавач GPIO 9, плюс живлення 3.3 В і земля, разом задіяно 4 виходи.
Сама плата достатньо проста і складається з таких компонентів:
R1 — 1 кОм (резистор, обмежує струм бази до 2.5 мА, максимальний струм бази, який може витримати GPIO і не згоріти 16 мА )
R2 — 33 Ом (резистор, обмежує струм на світлодіоді до 50 мА, завдяки цьому сигнал стабільний, дальність більше 5 метрів)
Q1 — BC547 (транзистор для посилення сигналу)
D1 — IR LED з пульта 36-38 кГц (ІЧ передавач)
IR — TSOP1738 (ІЧ приймач)
Для створення готово пристрою була створена плата за допомогою ЛУТ технології. Виготовлена плата встановлена у Raspberry і її модуль займає нижні 5х2 роз’єм GPIO, хоча її можна встановити і на 5х1 роз’єм.
Рисунок 2.3 – Виготовлена плата
Плата готова і встановлена, серед мінусів можна виділити те, що ІЧ приймач занадто громіздкий і не поміщається в корпус Raspberry, це можна побачити на рисунку 2.4.
Рисунок 2.4 – Плата Raspberry з встановленим ІЧ приймачем і передавачем
Для того щоб замінити приймач можна використовувати будь-який інший більш компактний ІЧ приймач на частоті 38 кГц. До мінусів також можна віднести те, що вартість Raspberry занадто висока, а для проектування такого пристрою потрібно мати хоча б базові навички в схемотехніці. Також сам по собі пристрій може використовуватися тільки для того, щоб керувати тільки одним телевізором і для цього використовувалася стороння плата Raspberry для якої була написана спеціальна програма, що дозволяла керувати ІЧ приймачем і передавачем.
Для того щоб налаштувати потрібне програмне забезпечення потрібно виконати наступні пункти:
налаштувати Lirc для зчитування пульта і для передачі ІК команд;
Сервер, який приймає HTTP команди, відправляє ІК сигнали через lirc;
Клієнтський додаток для телефону, що передає HTTP команди сервера
Крім смартфонів на сучасних планшетах розробники почали встановлювати ІЧ порт. Першим із таких планшетів став достатньо популярний Samsung Galaxy Tab 7.
Рисунок 2.5 – Samsung Galaxy Tab4 з ІЧ портом
Даний пристрій, який зображений на рисунку 2.5 має вбудований ІЧ порт на верхній грані корпусу, який надає можливість використовувати його в якості пульта дистанційного керування для телевізора і інших пристроїв. Ця можливість і реалізована виробником за допомогою власної програми Smart Remote, що поставляється у стандартному наборі встановлених програм.
Рисунок 2.6 – Вікно SmartRemote
Додаток призначений для дистанційного управління телевізором з планшета. При першому включенні програми, вона запропонує вибрати одну із моделей телевізорів, слід зазначити, що підтримуються не тільки моделі від фірми Samsung, але і багато інших відомих брендів. Після вибору бренда, потрібно протестувати роботу програми з конкретним телевізором.
Планшет надішле сигнал включення, щоб дізнатися, чи правильні налаштування були обрані. Якщо телевізор не включився, то будуть тестуватися інші шаблони керування (для деяких брендів доступно до десяти шаблонів). За умови, якщо телевізор визначається планшетом, то можна відправити запит на додавання його підтримки. Але багато власників планшету пишуть, що не можуть добавити інший телевізор в базу Smart Remote і не мають змоги керувати багатьма телевізорами одночасно. Цю проблему можна вирішити за допомогою інсталювання в планшет іншого програмного забезпечення, але воно не безкоштовне і за нього потрібно заплатити. Крім цього не відомо чи дійсно воно буде якісним і задовольняти всі потреби користувача.