Використання програм-симуляторів при розробці мікропроцесорної техніки

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВСТУП

Темою дипломного проекту (ДП) є використання програм - симуляторів при проведенні практики з мікропроцесорної техніки, тому що вважається, що при проведенні практик зараз краще використовувати програмні симулятори. Це дуже зручно, тому що:

­ економія коштів на придбання дорогого обладнання;

­ немає страху, щось зламати, при роботі з програмою - симулятором;

­ не потрібно калібрувати і встановлювати складне обладнання;

­ програмою користуватися зручніше, ніж приладами і т.п.

Зараз існує дуже багато симуляторів, які дозволяють працювати з більшою кількістю комплектуючих, будувати електричні схеми, але саме декілько програм, а саме Proteus VSM і NI Multisim, дають можливість розробляти схеми з більшою номенклатурою мікроконтролерів.

Загалом усі подібні програми призначені для автоматизації проектування електронних приладів або Electronic Design Automation (EDA) - комплекс програмних засобів для полегшення розробки електронних пристроїв, створення мікросхем і друкованих плат [1]. Комплекс дозволяє створити принципову електричну схему проектованого пристрою за допомогою графічного інтерфейсу, створювати і модифікувати базу радіоелектронних компонентів, перевіряти цілісність сигналів у ній. Запроваджена схема безпосередньо або через проміжний файл зв'язків («netlist») може бути перетворена в заготовок проектованої друкованої плати, з різним ступенем автоматизації. Сучасні програмні пакети симуляції дозволяють виконати автоматичну розстановку елементів, і автоматично розвести доріжки на кресленні багатошарової друкованої плати, з'єднуючи тим самим виводи радіоелектронних компонентів відповідно до принципової схеми.

Системи автоматизації проектування електроніки можуть мати можливість моделювання розроблювального пристрою і дослідження його роботи до того, як воно буде втілено в апаратуру. Також більшість пакетів програм мають можливість показати створений прилад у тривимірному виді, що надає можливість побачити друковану плату з будь-якої точки зору і побачити, як саме будуть розташовуватися елементи на друкованій платі, як тісно вони будуть розташовані один до одного.

1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Огляд аналогічних схем

1.1.1 Програмний комплекс Quartus II

Засіб розробки Quartus II - програма для проектування пристроїв з високим ступенем інтеграції, включаючи розробку завершених систем на одному програмованому кристалі (System-on-a-programmable-chip (SOPC)) [2].

Програмне забезпечення Quartus II надає повний цикл для створення високопродуктивних систем на кристалі. Quartus II поєднує в собі проектування, синтез, розміщення елементів, трасування з'єднань і верифікацію, зв'язок з системами проектування інших виробників.

Розробка систем на кристалі вимагає від розробників ефективної командної роботи. Зміна в одній частині проекту повинна мати мінімальний вплив на інших членів команди. Програмне забезпечення Quartus II - це найбільш комплексне середовище для розробки систем на кристалі SOPC, доступне на даний час. Quartus II включає в себе блочний метод розробки LogicLock.

LogicLock - це нова блокова методологія проектування, доступна лише в програмному забезпеченні Quartus II. Quartus II спільно з LogicLock - єдине програмне забезпечення для розробки пристроїв на основі програмованої логіки, яке включає в себе блочну методологію проектування як стандартну функцію. Це допомагає збільшити ефективність роботи розробників, знизити час проектування та верифікації. LogicLock дозволяє проектувати і перевіряти кожен модуль окремо. Розробники можуть об'єднувати готові модулі в проект верхнього рівня, зберігаючи продуктивність кожного модуля в процесі об'єднання. LogikLock знижує час розробки та верифікації, оскільки кожен модуль оптимізується тільки один раз.

Головне вікно програми Quartus II представлено на рисунку 1.1.



Рисунок 1.1 - Головне вікно програми Quartus II

1.1.2 Програмний комплекс KiCad

KiCad - розповсюджуваний за ліцензією GNU General Public License програмний комплекс класу EDA з відкритими вихідними текстами, призначений для розробки електричних схем і друкованих плат [3].

Кросплатформеність компонентів KiCad забезпечується використанням бібліотеки wxWidgets. Підтримуються операційні системи Linux, Windows NT 5.x, FreeBSD і Solaris.

На рисунку 1.2 зображено головне вікно програми KiCad.

Програми, що входять до KiCad:

­ kicad - менеджер проектів;

­ eeschema - редактор електричних схем;

­ вбудований редактор символів схем (бібліотечних компонентів);

­ pcbnew - редактор друкованих плат;

­ вбудований редактор образів посадочних місць (бібліотечних компонентів);

­ 3DViewer - тривимірний переглядач друкованих плат на базі OpenGL (частина pcbnew);

­ gerbview - переглядач файлів Gerber (шаблонів);

­ cvpcb - програма для вибору посадкових місць, відповідних компонентів на схемі;

­ wyoeditor - текстовий редактор для перегляду звітів.

Рисунок 1.2 - Головне вікно програми симулятора KiCad

Функції компонентів KiCad:

­ eeschema забезпечує:

1) створення однорівневих та ієрархічних схем;

2) перевірку їх коректності ERC (контроль електричних правил);

3) створення netlist для pcbnew або Spice;

4) доступ до документації на що використовуються у схемі електронні компоненти (Datasheet).

­ pcbnew забезпечує:

1) розробку плат, що містять від 1 до 16 шарів міді і до 12 технічних шарів (шовкографія, паяльна маска тощо);

2) генерацію технологічних файлів для виготовлення друкованих плат (Gerber-файли для фотоплотерів, файли свердловок та файли розміщення компонентів);

3) друк шарів у форматі PostScript.

­ gerbview дозволяє переглядати Gerber-файли.

1.1.3 Програма MAX + PLUS II

Назва системи MAX + PLUS II є абревіатурою від Multiple Array MatriX Programmable Logic User System [4]. Система MAX + PLUS II має засоби зручного введення проекту, компіляції та відлагодження, а також безпосереднього програмування пристроїв. На рисунку 1.4 зображено головне вікно програми MAX+PLUS II.

ПЗ системи MAX + PLUS II містить 11 додатків і головну керуючу програму. Різні програми, які забезпечують створення проекту, можуть бути активізовані миттєво, що дозволяє користувачеві перемикатися між ними клацанням миші або за допомогою команд меню. У цей же час може працювати один з фонових додатків, наприклад, компілятор, симулятор, аналізатор синхронізації і програматор. Одні й ті ж команди різних додатків працюють однаково, що полегшує завдання розробки логічного дизайну.

Опис додатків:

­ огляд ієрархії - відображає поточну ієрархічну структуру файлів у вигляді дерева з гілками, що представляють із себе підпроекти;

­ графічний редактор - дозволяє розробляти схемний логічний проект у форматі реального відображення на екрані WYSIWYG;

­ символьний редактор - дозволяє редагувати існуючі символи і створювати нові;

­ текстовий редактор - дозволяє створювати і редагувати текстові файли логічного дизайну, написані на мовах AHDL, VHDL, Verilog HDL;

­ сигнальний редактор - виконує подвійну функцію: інструмент для розробки дизайну та інструмент для введення тестових векторів і спостереження результатів тестування;

­ порівневий планувальник - дозволяє графічними засобами робити призначення контактам пристрою і ресурсам логічних елементів;

­ компілятор - обробляє графічні проекти;

­ симулятор - дозволяє тестувати логічні операції і внутрішню синхронізацію проектованого логічного ланцюга;

­ тимчасовий аналізатор - аналізує роботу проектованого логічного ланцюга після того, як він був синтезований і оптимізований компілятором;

­ програматор - дозволяє програмувати, конфігурувати, проводити верифікацію і тестувати ПЛІС фірми ALTERA;

­ генератор повідомлень - видає на екран повідомлення про помилки, попереджуючі і інформаційні повідомлення.

Рисунок 1.4 - Головне вікно програми MAX+PLUS II

Загалом, зараз існує дуже багато програм симуляторів, але найближчий до наших програмних пакетів це KiCad, тому що саме він містить достатню кількість необхідних додаткових програм для розробки пристроїв віртуально. В багатьох інших пакетах немає можливості подивитися на роботу схеми або використати вимірювальні прилади.

1.2 Алгоритм функціонування пристрою

З огляду технічного завдання, пристрій, що розроблюється, повинен виводити на семисегментні індикатори реальний час. Він формується за допомогою програми затримки, яка є частиною загальної програми усього пристрою. Формат годинника години:хвилини:секунди. Час можна корегувати за допомогою трьох кнопок вище індикаторів. До портів мікроконтролера підключено 4 датчики на замикання. При натисненні одного з датчиків, загорається світлодіод, вмикається сирена і запам'ятовується час спрацьовування датчика у перший банк у відповідну пару регістрів. Мікроконтролер керується за допомогою програми.

1.3 Розробка схеми електричної структурної

Структурна схема дозволяє зобразити принцип роботи пристрою. У структурну схему пристрою входять наступні блоки:

- блок живлення;

- датчики;

- мікроконтролер;

- блок індикації;

- блоки звукової і світлової індикації.

Блок живлення служить для забезпечення усіх пристроїв схеми постійним живленням.

Датчики служать для посилання сигналу на блок керування, активуючи при цьому блоки звукової і світлової індикації, і дозволяє запис часу, при якому виникло порушення.

Мікроконтролер включає в себе блок регістрів, блок управління, та пам'ять програм. Він керує програмно усією схемою.

Блоки звукової і світлової індикації служать для повідомлення про порушення сигналу з датчиків, за допомогою сирени та світлодіодів.

Блок індикації служить для зображення годин, хвилин та секунд.

2. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Вибір елементної бази

Обано мікроконтролер фірми Atmell, а саме АТ89С51,тому що з ним дуже легко працювати і програмувати його. AT89C51- це 8-розрядний мікрокомп'ютер з низьким енергоспоживанням, 4K байтами Flash програмованої зі стиранням та тільки для читання пам'яті (PEROM) [5]. Flash пам'ять може бути перепрограмовувана у самій системі або програмістом. Загалом, цей мікроконтролер забезпечить мінімальне споживання потужності, а також високу швидкодію, що відповідає технічному завданню.

Особливості АТ89С51:

– сумісність з МК сімейства MCS-51;

– 4Kбайт перепрограмовуємої Flash - пам'яті (витривалість: 1.000 циклів запису/стирання);

– робоча частота: від 0 Гц до 24 МГц;

– трирівневий захист пам'яті програм;

– 128 байт внутрішнього ОЗП;

– 32 програмовані лінії введення/виводу;

– два 16-розрядних таймера/лічильника;

– шість джерел переривань;

– програмований послідовний канал;

– режим очікування.

У якості звукової індикації використовуємо динамік типу SOUNDER НА1 [6]:

– номер моделі ? CB27W;

– резонансна частота ? 4,1 ± 0.5KГц;

– робоча напруга ? 3 - 15В;

– номінальна напруга ? 12В;

– рівень звукового тиску (мін.) ? 83дБ на відстані 10 см при номінальній

напрузі;

– споживання струму (макс.) ? 10 мА при номінальній напрузі;

– pобоча температура ? -20 +90 ° C;

– pозмір ? 14x7.5x7.6мм.

Кварцовий резонатор задає тактову частоту роботи мікроконтролера [7]. Був обраний резонатор НС-49 з тактовою частотою 12 МГц.

Резистори для схеми розроблюваного пристрою повинні застосовуватися з невеликими габаритами. Був обраний резистор моделі С2-23-0,125 на 1 кОм [8]. Такі резистори при їхній низької вартості й гарних параметрах дуже ефективно застосовувати в даному охоронному пристрою.

Конденсатори що використовуються для працездатності кварцового резонатора обрані керамічного типу, вони мають невеликі розміри й високу стабільність параметрів.

Також в схемі знаходяться інтегральні мікросхеми CD4072 (елемент 4АБО), CD4081 (елемент 2І).

Використовуються також 6 семисегментних індикаторів типу АЛС314Б, з синім кольором світіння. В даному індикаторі вбудований дешифратор, який перетворює код 8,4,2,1 у код 7-семисегментного індикатора.

Для стабілізації напруги використовується діод фірми Generic на 30мА.

У якості 4 датчиків на схемі використовується чотири перемикачі ПКМ159. У якості кнопок корегування часу та кнопки відображення часу порушення використовуються три перемикачі ПКМ159.

Також, для зображення порушення датчика використовуємо 4 світлодіода КИПД66А - Ж.

Відповідно до технічного завдання, схеми електричної структурної та обраної елементної бази, розробимо схему електричну принципову [9]. Схема електрична принципова та перелік елементів приведені на кресленні ДП5.091504.74.11.00Е3.

2.2 Розробка алгоритму програми

На основі алгоритму функціонування пристрою, електричних структурної та принципової схем, розробляємо блок - схему алгоритму програми функціонування охоронного пристрою, що надана на кресленні ДП5.091504.74.11.00Д.

Алгоритм програми складається з 17 блоків. У блоках з 1 по 6 обнуляються усі переривання та порти. Потім, програмно, в 7 блоці, ми формуємо затримку на 1 секунду. 8 та 9 блоки перевірять сигнали на датчиках і при його наявності вмикають сирену та світлодіод, а також зберігають час вімкнення. У 10 блоці виконується збільшення значення на індикаторах на одиницю. 11 блок корегує час, а блоки 12- 17 регулюють час, що зображується на семисегментних індикаторах.

2.3 Розробка програми керування

У данному ДП за основу беремо мову програмування Ассемблер, тому що основним елементом ми використовуємо мікроконтролер. За період навчання в коледжі було досконально вивчено мову Асемблер, особливо під час проведення практики з мікропроцесорної техніки, було дуже ретельно розглянуто цю мову програмування на приладі універсальна керуюча мікроконтролера система (УКМС). Програму пишемо на основі блок- схеми алгоритму. Програма керування приведена в додатку ДП5.091504.74.11.01Д.

2.4 Опис принципу роботи пристрою

Опис принципу роботи розглянемо на основі схеми електричної структурної ДП5.091504.74.11.00Е1, схеми електричної принципової ДП5.091504.74.11.00Е3 та блок-схеми алгоритму роботи ДП5.091504.74.11.00Д.

При ввімкненні живлення програма починає обнуляти усі порти на МК (DD3). Потім програма формує затримку на 1 секунду. Під час цієї затримки опитуються порти P0.0, P0.2, P0.4, P0.6 з датчиків SA2- SA5. При наявності сигналу на одному з них загорається світлодіод, подається сигнал на телефонну станцію, вмикається сирена HA1 і зберігається час спрацьовування самої сирени у перший банк регістрів. Збільшується на один значення секунд на індикаторі HG6. Надалі, перевіряються сигнали на входах портів P2.7 та P3.7. При наявності логічної одиниці значення годин або хвилин інкрементується. Також можно подивитися, коли і який датчик бува спрацьовуванний при натисненні перемикача SA8. Наступним кроком є перевірка часу. Якщо вже кінець дев'ятої секунди, то збільшується значення десятків секунд на одиницю і обнуляється значення одиниць секунд. Далі програма перевіряє порти P2.0-P2.6 на початок шестидесятої секунди. При її наявності програма збільшить на 1 значення одиниць хвилин на індикаторі HG4, а значення одиниць і десятків хвилин на HG6 і HG5 замінить на 0. Таким чином, схема буде збільшувати одиниці і десятки, доки час не дойде до двадцяти чотирьох годин. Тому що на кінець цього часу порти, що встановлюють час повністю обнуляться. І програма буде починати свій цикл спочатку.

В пакеті Proteus у бібліотеці компонентів було обрано необхідні елементи для побудування схеми. При подвійному натисненні лівої кнопки миші на МК ми побачимо вікно, де можна вибрати тактову частоту мікроконтролера і корпус. Таким же чином можна налаштувати і кварцовий резонатор. Для підключення програми ми заходимо в Исходник - Добавить/Удалить файлы исходника. Обираємо Новый, в підменю Имя файла исходника, і шукаємо положення нашого асемблерського файлу. Далі треба прокомпілювати наш файл.

2.5 Розрахунок потужності, що споживається

При розрахунку споживаної потужності скористаємося схемою електричною принциповою, котра зображена на кресленні ДП5.091504.74.11.00Е3 та переліком елементів ДП5.091504.74.11.00Е3.

Сумарна споживана потужність розраховується по формулі:

(2.1)

де Pі - потужність споживана елементом і-го типу, Вт;

Kі - кількість елементів і-го типу, шт;

n - кількість різних типів елементів і-го типу, шт.

Споживана потужність елементів наведена в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Споживана потужність

Найменування елемента	Позиційне позначення	Кількість Nі, шт	Pi, Вт	Pi*Nі, Вт
AT89С51	DD3	1	0,12	0,12
С2-23-0,125	R1,R2	2	0,125	0,25
CD4072	DD1	1	4*10-3	4*10-3
CD4081	DD2	1	4*10-3	4*10-3
КИПД 66А-Ж	HL1-HL4	4	0,02	0,08
CB27W	HA1	1	0,12	0,12
АЛС 314 Б	HG1-HG6	6	0,25	1,50

Розрахуємо потужність, що споживається пристроєм:

РУ = 2, 1 Вт

РУ ? 2, 1 Вт

Отримані дані задовольнять вимоги до технічного завдання на дипломне проектування.

2.6 Пошук і усунення несправностей

Несправності можуть бути як апаратні, так і програмні. Апаратні несправності, це, як правило, обрив одного з контактів, або згорання одного з елементів. Дуже часто несправності відбуваються, при некоректному програмуванні МК. Для цього використовують програматор, але якщо підключити неправильно до мікросхеми, то є великий шанс, що МК згорить, або запише до пам'яті неправильний код програми. Також, може впливати і зовнішнє середовище, наприклад, при дуже сильному електро - магнітному випромінюванні (ЕМВ), є можливість запису, замість 0 одиниці, що порушить правильність виконання програми. Тому прошивати необхідно як можно далі від джерела ЕМВ або імпульсних магнітних полів.

Дуже часто програматори підключаються через LPT- порт. При програмуванні МК є ймовірність, що кабель, за допомогою якого підключається програматор до порту, несправний, тобто якісь контакти в ньому розірвані і це важко побачити. Для цього можна скористатися тестером і перевірити на обрив.

Якщо, світлодіод не світиться, то є ймовірність, що несправність в живленні, або перегорів світлодіод. Щоб позбутись дефекту, необхідно замінити світлодіод.

Якщо немає звуку, то велика ймовірність в тому, що спікер зламався, або несправна мікросхема 4АБО(DD1), яка підходить до нього. Необхідно замінити спікер(HA1) або мікросхему(DD2).

Якщо час іде, але не можливо його налаштувати, то це означає, що немає сигналу на перемикачі, тобто можливо контакт, який іде на перемикач розірвався, або при прошивці мікроконтролера частина програми, яка відповідає за перемикачі, не запам'яталась, або записалась з дефектами. Для виправлення, треба перевірити плату, або замінити кнопки корегування часу. Якщо не допомогло перепрошити МК.

Один із індикаторів не показує час, то треба перевірити, чи немає розриву контакту при виходах з МК, на індикацію. Якщо ж усе добре, то ймовірно, що семи сегментний індикатор згорів. Його необхідно замінити. Якщо один із мікросхем індикації все одно не показує часу, то помилка в програмі. Це означає, що необхідно перепрошити МК.

3. ОХОРОНА ПРАЦІ

3.1 Загальні питання охорони праці

У цьому розділі дипломного проекту буде розглянута охорона праці в процесі виробництва охоронного пристрою. При виробництві цього приладу виконуються наступні технологічні операції: різання матеріалу на заготівлі для плат, свердління отворів, програмування мікронтроллера, хіміко-гальванічні операції, пайка, установка плат в корпус.

Охорона праці - це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, спрямованих на збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.

Небезпечні виробничі чинники - це чинники, дія яких на працюючого в певних умовах може призвести до травми.

Шкідливі виробничі чинники - чинники, дія яких на працюючого може призвести до захворювання або зниження працездатності.

3.2 Техніка безпеки

Техніка безпеки - це комплекс заходів і засобів, спрямованих на зменшення впливу небезпечних чинників виробництва, які можуть привести до нещасного випадку. При виробництві, небезпечними чинниками являються: напруга, струм, надлишки тепла, шкідливі гази і випари, механічні ушкодження при виготовленні друкованих плат, процесах виготовлення отворів в них.

При виготовленні, налаштуванні, складанні і роботі з цифровим електроустаткуванням основним чинником небезпеки для працюючого є можливість поразки електричним струмом.

Поразка електричним струмом може виникнути:

при несправності обладнання і інструментів;

при безпосередньому дотику до відкритих струмоведучих частин;

при порушенні інструкції при монтажі і наладці;

при помилковому підключенні напруги в процесі наладки.

Для запобігання поразки людини електричним струмом при проведенні робіт, на підприємстві використовується інструмент з ізольованим ручками, регулярно робиться технічний огляд устаткування і інструментів, проводиться інструктаж по техніці безпеки і електробезпеки, а також застосовується захисне заземлення, що знижує напругу на металевих частинах електроустановок.

Для запобігання нещасним випадкам при виготовленні друкованих плат під час хіміко-гальванічного процесу і при монтажі друкованих плат використовується припливно-витяжна вентиляція на кожному робочому місці.

Під час виготовлення отворів в друкованих платах на виробництві використовується свердлувальний верстат із захисним кожухом. Робітники, що виконують процес свердління отворів обов'язково використовують спецодяг.

Важливим, з точки зору техніки безпеки, являється організація робочого місця при монтажних роботах:

планування робочого місця - позбавляє робітника від зайвих і стомливих рухів і забезпечує зручну позу;

робоче місце відповідно до санітарних норм освітлене і провентильоване, постійне міститися в чистоті.

Недопустимі: засміченість робочого місця, хаотичне зберігання інструментів і матеріалів.

3.3 Виробнича санітарія

Промислова санітарія - це система організаційних і санітарно-технічних заходів і засобів, що запобігають дії на працюючих шкідливих і небезпечних виробничих чинників.

Основними шкідливими виробничими чинниками є:

несприятливі метеорологічні умови;

підвищення рівня пилу, газів пари; шкідливі пари свинцю і олова, які виділяються при пайці;

недостатня освітленість робочих місць.

Для їх запобігання виконуються наступні заходи:

застосування вентиляції;

вибір правильного освітлення, що забезпечує нормальні умови роботи : рівномірний розподіл яскравості в поле зору, постійність освітлення, відсутність осліплення;

підвищення шумоізоляції, зменшення вібрації;

дотримання правил особистої гігієни.

Для забезпечення здорових умов праці робочі місця відповідають вимогам гігієни. З робочого місця кожен день персоналом видаляється пил, тирса, стружка, обрізки оброблюваного матеріалу, залишки припою і т. д.

Велике значення в області поліпшення умов праці і підвищення продуктивності праці мають метеорологічні умови, які визначаються атмосферним тиском, температурою, швидкістю руху повітря і відносною вологістю.

На підприємстві, що розробляється, передбачається робота 7 чоловік, на сумарній площі 32 м2 або згідно норм на одну людину передбачається не менше 4,5 м2 виробничої площі. Основні параметри мікроклімату, які повинні підтримуватися на підприємстві,, а також допустимі параметри мікроклімату приведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 Основних параметрів мікроклімату

Параметр	Фактичне значення	Значення по СН-2455-71	Відповідність СН-2455-71
Шум, дБ	50	60	У межах норми
Освітленість, Лк	300	300-400	У межах норми
Значення К.П.О.	1,4	1,5	У межах норми
Загазованість(концентрація вид газу), мг/м3	Озону - 0,1 Оксидів азоту - 2	Озону - 0,1-0,2 Оксидів азоту - 5	У межах норми
Запиленість і вид пилу, мг/м3	Побутовий пил 2	Побутовий пил 4	У межах норми
Температура повітря (холодний/теплий), °С	20 23	20-22 23-25	У межах норми
Відносна вологість, %	50	40-60	У межах норми
Швидкість руху повітря. м/с	0,2	0,1-0,2	У межах норми

3.4 Пожежна безпека

Пожежа - неконтрольоване горіння поза спеціальним вогнищем, яке призводить до матеріальної шкоди.

Пожежна безпека - це стан об'єкту, при якому із встановленою вірогідністю виключена можливість виникнення і розвитку пожежі та вплив на людей небезпечних факторів пожежі, а також забезпечується захист матеріальних цінностей.

Причинами пожеж та вибухів на підприємстві є порушення правил і норм пожежної безпеки, невиконання закону «Про пожежну безпеку».

У виробничому приміщенні знаходяться дерев'яні та синтетичні матеріали, які можуть горіти. До них відносяться дерев'яні столи, стільці, шафи, стелажі, а також самі комп'ютери, які встановлені з пластмаси та легко займаються.

Категорія приміщення за вибухопожежною та пожежною небезпекою є категорія В, бо в приміщенні є тверді горючі та важкогорючі речовини та матеріали.

Пожежа може виникнути внаслідок короткого замикання та струмового перевантаження. Короткі замикання виникають внаслідок неправильного монтажу або експлуатації електроустановок, старіння або пошкодження ізоляції. Струм короткого замикання залежить від потужності джерела струму, відстані від джерела струму до місця замикання та виду замикання.

Попередження розповсюдження пожеж, в основному визначається пожежною безпекою будівель та споруд.

Припинення горіння досягається за допомогою вогнегасників. Для приміщення 32 м2 достатньо трьох вогнегасників ВВ-5.

Надійним і швидким засобом повідомлення про пожежу є пожежна сигналізація, яка установлена в даному приміщенні. У приміщенні також є телефон, за допомогою якого можна попередити про виникнення пожежі.

При виникненні пожежі на початковій стадії виділяється тепло, токсичні продукти згорання, можливі обвалення конструкцій. Тому слід враховувати необхідність евакуації людей у визначені терміни. Схема евакуації людей в разі пожежі приведена на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 - План евакуації при пожежі

3.5 Охорона навколишнього середовища

Велика увага в охороні праці приділяється захисту довкілля. Жива природа - це єдине джерело, у якого людина бере усі засоби для існування. Одним з найважливіших чинників впливу на місце існування є господарська діяльність людини, яка вносить істотні зміни у біосферу. Охороною довкілля називається комплекс заходів, спрямованих на розумне поєднання господарської діяльності людини і можливостей природи до самовідновлення.

Охорона довкілля включає:

охорону атмосферного повітря;

охорону земляних надр;

охорону водойм;

охорону рослинного світу;

охорону тваринного світу.

Основним завданням в охороні атмосфери є зменшення відсоткового вмісту вуглекислого газу в атмосфері, а також очищення промислових викидів в атмосферу.

Щоб цього не відбувалося при проектування систем вентиляції й кондиціонування повітря передбачається використання рециркуляції й установка додаткових фільтрів на витяжних системах.

4. БІЗНЕС-ПЛАН

4.1 Резюме

В даному дипломному проекті розроблено охоронний пристрій.

Проводити реалізацію даного пристрою передбачається протягом трьох років.

При вартості виробу без ПДВ 170 грн., його собівартість складає 121,69 грн.

Від аналогічних приладів відрізняється нижчими ціною і габаритами.

За рахунок більш високих технічних характеристик, ніж у виробів конкурентів, і невеликого підвищення ціни можна очікувати значного збільшення збуту та обсягу прибутку при реалізації розробленого пристрою .За попередніми підрахунками і оцінками на наступні три роки передбачається наступний обсяг продажу:

­ за перший рік реалізації 5000 пристроїв;

­ за другий рік реалізації 5000 пристроїв;

­ за третій рік реалізації 5000 пристроїв;

Загальна кількість пристроїв, які передбачається реалізувати складає 15 000 шт.

Передбачається, що прибуток за три роки реалізації досягне 481218 грн., а витрати на організацію виробництва окупляться вже після продажу 2097 пристроїв.

4.2 Оцінка ринку збуту

Оцінка ринку збуту готової продукції - одне з основних питань, детальна розробка якого дає змогу отримати найбільш реальні фінансові результати.

Основна мета цього розділу - дослідження ринку збуту з метою визначення ринкової ніші передбаченого пристрою.

Потенційними покупцями пристроїв є приватні підприємства.

Потенційні покупці розташовані в Україні.

Обсяг продажу розробленого пристрою на 3 роки, що прогнозується з урахуванням результатів, отриманих при дослідженні ринку збуту, наведений в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.- Прогнозований об'єм продажу

Період	Споживачі	Кількість продажу, шт.
Перший рік реалізації
Січень		417
Лютий		417
Березень		417
Квітень	Приватні підприємства України	417
Травень		417
Червень		417
Липень		417
Серпень		417
Вересень		417
Жовтень		417
Листопад		417
Грудень		413
Всього		5000
Другий рік реалізації
1 квартал	Приватні підприємства України	1250
2 квартал		1250
3 квартал		1250
4 квартал		1250
Всього		5000
Третій рік реалізації
Всього	Приватні підприємства України	5000
Всього за 3 роки		15000

4.3 Конкуренція

У теперішній час існують чотири фірми - конкурента, що постачають на ринок аналогічну продукцію.

Рівень цін фірм-конкурентів на аналогічні прилади не дуже високий і політика цін полягає в незначному їх підвищенні.

За результатами аналізу позицій на ринку фірм-конкурентів зроблено їх ранжування по силі/слабкості.

Результати ранжування приведені в таблиці 4.2

Таблиця 4.2. - Аналіз фірм-конкурентів

Ключові фактори успіху	Результати ранжирування фірм-конкурентів за силою-слабкістю позицій на ринку
	1	2	3	4	5
Потужність	Х1	Х4	Х3	Х2	0
Точність	Х4	Х3	Х2	0	Х1
Габарити	Х2	0	Х1	Х4	Х3
Індикація	Х3	Х1	Х2	0	Х4
Швидкодія	Х1	Х4	0	Х3	Х2
Собівартість	Х4	Х1	0	Х3	Х2
Ціна	Х4	Х3	Х1	0	Х2

Примітка:

1. 0-наша фірма;Х1,Х2,Х3-фірми-конкуренти.

2. Чим менша кількість балів, які набрала фірма, тим сильніша вона є.

Х1 = 1 + 5 + 3 + 2 + 1 + 2 + 3 = 17 б.

Х2 = 4 + 3 + 1 + 3 + 5 + 5 + 5 = 26 б.

Х3 = 3 + 2 + 5 + 1 + 4 + 4 + 2 = 21 б.

Х4 = 2 + 1 + 4 + 5 + 2 + 1 + 1 = 16 б.

0 =.5 + 4 + 2 + 4 + 3 + 3 + 4 = 25 б.

Таким чином найбільш сильну позицію серед фірм-конкурентів має фірма Х2, яка набрала 26 б., її продукція буде головним конкурентом нашої продукції.

Наступний крок оцінки конкурентноздатності нашої продукції є виявлення технічних та економічних показників, що впливають на успіх нашої продукції на ринку. Результати дослідження заносимо в таблицю 4.3.

Таблиця розраховується таким чином:

Відбір технічних та економічних показників, які належить оцінювати називають ключовими факторами успіху. Перелік показників заносимо у стовпчик (1) таблиці.

Далі заповнюються одиниці виміру та значення параметрів на базі експертних оцінок.

Дані (стовпчик 5) - вага j-го параметру, визначаються експертним шляхом,

; - для технічних параметрів,

; - для економічних параметрів.

Одиничні параметричні показники gj по кожному j-му параметру (як технічних, так економічних) (стовпчик 6) розраховують за такою формулою:

, (4.1) якщо

, (4.2) якщо

де Pjн, Pja - величина j-го параметру нового виробу та виробу конкуруючого (аналога) відповідно.

Таблиця 4.3. - Матриця рангів технічних та економічних параметрів

Параметри	Одиниці виміру	Значення параметру	Вага параметру, aj, bj	Одиничн. параметр. показник, qj	Одиничн. параметр. індекс, Іт, Іе
		новий виріб, Pjн	аналог. виріб, Pjа
1	2	3	4	5	6	7
Технічні параметри
Потужність	Ватт	3,1	5	0,2	1,61	0,322
Індикація	бал	4	3	0,2	1,33	0,266
Габарити	бал	2	1	0,3	2	0,6
Швидкодія	мкс	10	7	0,3	0,7	0,21
Всього				1		1,398
Економічні параметри
Собівартість	грн.	122,00	120,00	0,5	0,98	0,49
Ціна	грн.	170,00	165,00	0,5	0,97	0,485
Всього				1		0,975

Розрахунок одиничних параметричних індексів іtj ;іej (стовпчик 7) здійснюється наступним чином:

(4.3)

(4.4)

Зведений параметричний індекс обчислюється за формулою:

(4.5)

(4.6)

Розрахунок інтегрального показника відносної конкурентоспроможності (К) нового виробу по відношенню до виробу - конкурента (аналога) обчислюється за формулою:

 (4.7)

= 1,44

якщо К>1 - новий вибір перевищує вибір - конкурента;

К<1 - поступається;

К=1 - знаходиться на одному рівні.

К > 1, отже пропонує новий пристрій переважає пристрій конкурентів.

За розрахунками конкурентоспроможності, виявлено, що даний пристрій конкурентоздатний.

4.4 Стратегія маркетингу

Споживчий ринок вже сформований і існують розроблені аналогічні пристрої. У зв'язку з цим ринкова стратегія нашої фірми визначається як більш глибоке проникнення на ринок.

Отримання доходу досягається за рахунок значного підвищення якості та технічних параметрів продукції за рахунок незначного підвищення ціни товару.

Для визначення собівартості та ціни нашої продукції необхідно обчислити витрати матеріалів і праці на виробництво одиниці продукції, дані про комплектуючі, необхідні для виготовлення продукції наведені в таблиці 4.4, а витрати праці на виробництві одиниці продукції в таблиці 4.5

Таблиця 4.4 - Витрати комплектуючих на виготовлення одиниці продукції.

Найменування	Кількість матеріалу, шт.	Вартість одиниці, грн.	Загальна вартість, грн.
АТ89С51	1	17,17	17,17
Резистор С2-23-0,125	1	1,1	1,1
Конденсатор К10-62	3	0,8	2,4
CD4072	1	0,65	0,65
CD4081	1	0,65	0,65
Діод Generic	1	0,3	0,3
Перемикач ПКМ159	7	0,83	5,81
Світлодіод КИПД 66А-Ж	4	0,52	2,08
Спікер CB27W	1	6,14	6,14
Індикатори АЛС314 Б	6	8,21	49,26
Кварцевий резонатор	1	2,20	2,20
Всього:			87,76

З цих розрахунків видно, що витрати матеріалів на виготовлення одиниці продукції складають 87,76 грн.

Розрахунок трудових витрат на виготовлення одиниці продукції представлено в таблиці 4.5.

Таблиця 4.5 Розрахунок трудових витрат на виготовлення одиниці продукції

Етапи виробництва	Трудоміст-кість, н/год.	Розряд робіт	Тариф, грн.	Розцінка, грн.
Підготовка плати	0,3	3	6,55	1,97
Розмітка	0,2	4	7,26	1,45
Збірка і пайка	0,5	3 шкідливий	8,19	4,10
Тестування	0,2	4	7,26	1,45
Упаковка	0,1	1	5,46	0,55
Всього:	1,3			9,52

З цих розрахунків видно, що трудові витрати на виготовлення одиниці продукції складають 9,52 грн.

Додаткова заробітна плата складає 20% від основної заробітної плати:

9,52 грн. * 0,2 = 1,91 грн.

Витрати електроенергії розраховується виходячи з часу роботи на устаткуванні, яке потребує витрати електроенергії, потужності устаткування та часового тарифу оплати за електроенергію.

Час роботи на устаткування включає 0,5 + 0,2 = 0,7 год.

Велектр.ен. = час роботи на устаткуванні* потужність машини* тариф (4.8)

Вел= 0,7 год.* 0,3 КВт* 0,95 грн. = 0,20 грн.

Витрати оренди приміщення на одиницю продукції розраховується за наступною формулою:

(4.9)

де: КРАБ.М - кількість робочих місць на виробництві, кіл.;

НПЛ - норма площі на одне робоче місце,м2;

КВСП - коефіцієнт допоміжних приміщень;

АПЛ - орендна плата за 1м2 в місяць, грн.

Опр- об'єм випуску продукції

Таким чином при кількості робочих місць 7, норма площі на одне робоче місце 4,5м2, коефіцієнт допоміжних приміщень 1,1 та орендна плата 20 грн. в місяць за 1м2.

Коефіцієнт допоміжних приміщень складає від 30-150% (чим менше кількість основних робочих, тим вище коефіцієнт).

= 0,83 грн.

Відрахування на соціальні потреби складає 38% від фонду оплати праці:

== 4,35 грн.

Витрати на експлуатацію устаткування складають від 20-50% від основної заробітної плати

= = 3,34 грн.

Цехові витрати складають від 40-100% від фонду оплати праці:

= 8,01грн.

Виробнича собівартість продукції складає

87,76 + 0,2 + 9,52 + 1,91 + 4,35 + 3,34 + 8,01+ + 0,83 = 115,92 грн.

Невиробничі витрати складають від 3-10% від виробничої собівартості.

= 5,77 грн.

Повна собівартість 115,92 грн. + 5,77 грн. = 121,69 грн.

Прибуток 39,7 % від повної собівартості:

.= 48,31 грн.

Ціна виробу без ПДВ складає = 121, 69 грн. + 48,31 грн. = 170,00 грн.

Всі витрати заносимо до таблиці 4.6.

Таблиця 4.6-Розрахунок ціни продукції

Стаття	Сума, грн.
1.Матеріали	87,76
2.Технологічні витрати електроенергії	0,2
3.Основна заробітна плата	9,52
4.Додаткова заробітна плата	1,91
5.Відрахування на соціальні потреби	4,35
6.Експлуатація устаткування	3,34
7.Цехові затрати	8,01
8.Орендна плата	0,83
Виробнича собівартість	115,92
9.Невиробничі витрати	5,77
Повна собівартість	121,69
11.Прибуток	48,31
Оптова ціна виробу	170,00

4.5 Фінансовий план

Цей розділ узагальнює і систематизує всі матеріали попередніх розділів та представляє їх у вартісному вираженні.

В таблиці 4.7 приведені дані прибутків та витрат на підприємстві.

Таблиця 4.7 - Дані прибутків та витрат

Доходи та витрати	До початку реаліза-ції	1 рік	2 рік	3 рік	Усього
Об'єм продажу, кіл.	-	5000	5000	5000	15000
Дохід від реалізації, грн.	-	850000	850000	850000	2550000
	матеріали	-	438800	438800	438800	1316400
Змінні витрати,грн.	витрати електроенергії	-	1000	1000	1000	3000
	основна ЗП	-	47600	47600	47600	142800
	додаткова ЗП	-	19550	19550	19550	58650
	відрахування на соціальні потреби	-	21750	21750	21750	65250
	ВСЬОГО змінні витрати	-	528700	528700	528700	1586100
Постійні витрати, грн.	експлуатація устаткування	-	16700	16700	16700	50100
	цехові витрати	-	40050	40050	40050	120150
	орендна плата	-	4150	4150	4150	12450
	невиробничі витрати	-	28850	28850	28850	86550
	Кредит	45000	-	-	-	45000
	відсоток за кредит	-	-	11250	-	11250
	ВСЬОГО постійних витрат	45000	89750	101000	89750	89750
ВСЬОГО витрат, грн.	45000	618450	629700	618450	1911600
Прибуток, грн.	-45000	231550	220300	231550	638400
Податок на прибуток 23%	-	53256,5	50669	53256,5	157182
Чистий прибуток, грн.	-45000	178293,5	169631	178293,5	481218

Знайдемо точку беззбитковості за формулою:

(4.10)

= 2097 шт.

Де: Впост. - загальні постійні витрати, грн.

Ц - ціна одиниці продукції, грн.

Ззм. на одиницю - змінні витрати на одиницю продукції, грн.

Ця крапка показує, яку кількість виробів необхідно реалізувати, щоб окупити виробничі витрати. Графік беззбитковості, представлений на рисунку 4.1.



Рисунок 4.1 - Графік беззбитковості

ВИСНОВКИ

програма симулятор мікропроцесор

За період виконання дипломного проекту було розглянуто програми симулятори, та побудовано охоронний пристрій на основі мікроконтролера за допомогою пакету Proteus VSM. Була виконана розробка таких розділів курсового проекту, як - огляд аналогічних схем, вибір елементної бази, розробка програмного забезпечення, розрахунок споживаної потужності (2,08Вт), пошук і усунення несправностей, охорона праці та бізнес - план. Також було побудовано схеми електричну структурну, електричну принципову, алгоритм програми і саму програму роботи схеми на мові Assembler. Також було оформлено презентацію ДП і розглянуто принцип роботи в пакеті Proteus VSM.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Electronic Design Automation - http://ru.wikipedia.org/wiki/EDA

2. Средство разработки Quartus II -

http://www.icgamma.ru/linecard/altera/kits/quartus2

3. KiCad - http://ru.wikipedia.org/wiki/KiCad

4.Система проэктирования MAX+PLUS II ALTERA -

http://chipnews.gaw.ru/html.cgi/arhiv/99_09/stat_15.htm

5. Atmell Corporation AT89C51 -

http://www.atmel.com/dyn/products/product_card.asp?part_id=1930

6. Sounders, Piezo- electric-

http://www.anglia.com/product_guide/sounders/719_720.pdf

7. Плонский А. Ф., Пьезокварц в технике связи, М. - Л., 1951.(кварцевий генератор)

8. Пухальский Г.И., Цифровые устройства:Учебное позобие для втузов.- СПб.: Политехника, 1996

9. Усатенко С.Т. и др. Графическое изображение электрорадиосхем: Справочник/С.Т. Усатенко, Т.К. Каченюк, М.В. Терехова.-К.:Техніка,1986

10. Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда. Учебник. - Изд. 2-е, дополненное. - Львов: Афиша, 2000

Размещено на Allbest.ru