Модернизация информационного табло "Бегущая строка"

Схема блока управления показана на Листе 2 Графического приложения. Центральным элементом устройства является микроконтроллер DD16. Его тактирование осуществляется от собственного кварцевого резонатора Q1. Микроконтроллер работает по собственной программе и управляет всеми другими элементами схемы.

Силовые ключи строк собраны на транзисторах VT1 - VT16 структуры p-n-p. На эмиттеры транзисторов подается напряжение питания светодиодной матрицы, которое стабилизируется микросхемой DA2. Подстройка напряжения осуществляется резистором RP1. Конденсатор C21 повышает стабильность выходного напряжения, диоды VD2, VD3 защищают стабилизатор от пробоя. На базы ключевых транзисторов сигнал управления подается с микроконтроллера через токоограничительные резисторы R4 - R19. Конденсаторы C29 - C44 форсирующие, служат для ускорения включения и выключения транзисторов, что особенно важно для динамической индикации. Тем самым можно добиться большего ударного тока и, соответственно, большей яркости светодиодов без опасности их пробоя.

Напряжение питания +5В вырабатывается вторым параметрическим стабилизатором DA1. Конденсаторы C1 - C18 - фильтрующие, служат для подавления помех по цепям питания и уменьшения пульсаций.

Текст бегущей строки хранится в памяти на микросхеме DD15. Для подключения к микроконтроллеру используется интерфейс SPI, включающий в себя 3 сигнала: MISO, MOSI, SCK. Дополнительно, для выбора микросхемы (разрешения работы) используется сигнал CS, подключаемый к порту PB4 МК. Сигнал аппаратной защиты от записи WP посажен на +5В, т.е. защита отсутствует, что требуется при программировании текста. Однако на программном уровне реализуется 2 уровня защиты от ошибочной записи данных.

Разъем XP15 предназначен для подключения внешнего программатора. Он также подключается по интерфейсу SPI и осуществляет запись программного кода в микроконтроллер. Резистор R1 и конденсатор C25 образуют цепочку начального сброса микроконтроллера по включению питания. В начальный момент времени конденсатор C25 разряжен и формирует сигнал лог.0 на входе сброса микроконтроллера RESET. После заряда конденсатора до напряжения лог.1 микроконтроллер запускается. Сброс может быть инициирован также программатором, который переводит линию RESET в лог.0, заставляя разряжаться конденсатор C25. Для уменьшения разрядного тока до безопасного уровня установлен резистор R2.

Кнопки SB1, SB2 подключаются напрямую к микроконтроллеру, и дополнительных элементов для своей работы не требуют. Порты PB2, PB3, к которым они подключены, конфигурируются как входы с подтягивающими резисторами. Обработка сигналов кнопок осуществляется программными средствами.

Цифровой датчик температуры подключается к порту PD2. В процессе работы этот порт микроконтроллера конфигурируется как вход с подтягивающим резистором либо как выход с активными сигналами лог.0 и лог.1.

Адаптер интерфейса RS-232 представляет собой микросхему DA3. Конденсаторы C19, C20, C23, C24 обеспечивают работу встроенного конвертера напряжения. Подключение ПК осуществляется через разъем XP16 типа DB-9.

Сдвиговый регистр, управляющий сигналами столбцов, образуется микросхемами DD1 - DD14. Эти регистры включены по последовательной схеме, с объединенными входами сброса и тактирования. Управление регистром идет напрямую от портов микроконтроллера. Выходные сигналы регистра подаются на разъемы XP1 - XP14, к которым с помощью кабеля подключаются отдельные модули светодиодной матрицы.

3.4 Описание работы устройства

При первом включении устройства текст бегущей строки отсутствует. На дисплее отображается текущее время и температура, считанная с датчика температуры. Если датчик отсутствует, или подключение к нему не установлено, температура отображаться не будет. Следует также учитывать, что время при отключении питания сбрасывается, поэтому его необходимо настраивать каждый раз после включения устройства.

Установить точное время можно как с ПК, так и от двух кнопок, расположенных на боковой стенке корпуса рядом с разъемами питания и связи с ПК. При нажатии первой (верхней) кнопки устройство переходит в режим установки времени. При этом изменяемое значение - часы, минуты или секунды - мигают примерно раз в секунду. При нажатии второй кнопки это значение увеличивается на 1. Достигнув максимального значения, при следующем нажатии кнопки оно сбросится в 0. Запоминание значения производится также нажатием первой кнопки.

В остальном настройка устройства производится с ПК. Для этого на компьютере (ноутбуке) запускается программа обслуживания бегущей строки, где пользователь может запрограммировать текст бегущей строки, установить скорость его движения, а также длительность паузы между повторами запуска текста. Во время пауз на дисплее отображается текущее время и температура. Пользователь также может изменить и запрограммировать шрифт символов, однако при ограниченном размере (5 х 7 точек) для большинства букв, цифр и знаков существует единственно оптимальное начертание. Эта возможность может быть полезна при создании собственных специальных знаков.

После передачи установленных параметров панель сразу же начинает работать с новыми настройками. Аппаратные настройки устройства осуществляются при сборке и отладке и в процессе эксплуатации не меняются.

3.5 Общие указания по эксплуатации

Длительная, безотказная работа устройства обеспечивается при соблюдении следующих правил:

1.Не допускается эксплуатация устройства с открытой задней крышкой, поврежденными элементами конструкции.

2. Не допускать попадания на корпус любой жидкости.

2. К ремонту устройства допускаются только квалифицированный электротехнический персонал, имеющий представление о принципе работы устройства.

3.6 Указания мер безопасности

1. К работе с устройством допускаются лица, изучившие правила технической эксплуатации и прошедшие инструктаж по технике безопасности;

2. Устройство должно быть надежно заземлено;

3. При проведении ремонтных работ питание должно быть отключено

3.7 Подготовка изделия к работе

Панель бегущей строки устанавливается в помещении, в любом удобном для просмотра текста месте, по выбору заинтересованного в этом лица. Допускается прямое попадание солнечных лучей, но при этом читаемость текста не гарантируется. Питание устройства осуществляется от внешнего блока питания, который размещается в недоступном для посторонних людей месте. После первого включения убедиться в работоспособности панели - на дисплее должны быть отображены время и температура. Датчик температуры подключается к панели через разъем RCA ("тюльпан"), любым кабелем длиной до 30 м. Датчик устанавливается внутри помещения - на уровне 150 - 180 см от пола, либо на улице с северной стороны здания.

Связь с ПК осуществляется с помощью нуль-модемного кабеля соответствующей длины. После первого включения и подключения ПК убедиться в наличии связи. Для этого запустить программу обслуживания устройства, и удостовериться, что подключение установлено: в строке состояния будут отображаться параметры подключения, серийный номер строки, версии программного и аппаратного обеспечения. При отсутствии связи проверить кабель и настройки COM-порта ПК. Для связи с устройством используются следующие параметры:

- скорость 19200 бод;

- длина данных 8 бит;

- бит четности - не используется;

- длина стоп-бита - 1 бит;

- номер порта - любой свободный.

После установки текущего времени и записи текста устройство готово к работе.

3.8 Характерные неисправности и методы их устранения

Наиболее частыми причинами неисправностей могут быть:

- пониженное напряжение питания;

- несоответствие реальных временных и электрических параметров входных сигналов паспортным параметрам;

- плохой контакт в интерфейсных разъемах;

- выход из строя ЭРЭ прибора;

- нарушение контакта в местах пайки печатной платы.

Поиск неисправностей всегда следует начинать с проверки напряжения питания +6..9В. Дальнейшие действия зависят от характера неисправностей.

Если на дисплее отображается только часть информации, начиная с некоторого места, то самая вероятная причина - выход из строя микросхемы сдвигового регистра. Неисправная микросхема не передает данные дальше по цепочке, поэтому наблюдается именно такая картина. Если не отображается один или более столбцов, то необходимо проверить ключевые транзисторы этих столбцов, а также сдвиговый регистр, управляющий ими. Аналогично проверяются строковые ключи, если не горит одна из 8 строк.

Если на дисплее не горит ни один светодиод, то проверку надо начинать с напряжения питания +5В. Далее проверяется напряжение питания матрицы. Если какое-либо из них отсутствует, производится замена соответствующего стабилизатора.

Если все в норме, но изображения на матрице не формируется, то скорее всего дело в микроконтроллере. Необходимо проверить наличие тактовых импульсов на кварцевом резонаторе. Если их нет, может быть неисправен кварц. Это устраняется простой его заменой. Если и после этого панель не работает, необходимо поменять контроллер.

Отсутствие связи с ПК может говорить о неполадках адаптера интерфейса RS-232. Проверяется напряжение +10В на выводе 2, -10В на выводе 6; напряжение примерно 4..5В на конденсаторах C19, C20. Отсутствие любого из них может говорить о неисправности как соответствующего конденсатора, так и микросхемы DA3.

3.9 Техническое обслуживание

В процессе эксплуатации дополнительное техническое обслуживание панели не требуется. Достаточно периодически убирать пыль с корпуса пылесосом, щеткой или сухой тряпкой.

Техническое обслуживание панели выполняется с целью поддержания его в работоспособном состоянии, предупреждения сбоев, ошибок в работе, и заключается в проведении периодических мероприятий, указанных в таблице 9.\

Размещено на http://www.allbest.ru

РАЗДЕЛ 4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

Современная инженерная деятельность предполагает не только разработку современных конструкций и технологий, но также концентрацию усилий специалиста, позволяющего заранее определить возможный рынок реализации разработки, оценить ожидаемую прибыль. Поэтому важной составляющей любого инженерного проекта является раздел, посвященный анализу экономических характеристик и определению экономических параметров, позволяющих сделать вывод о возможности реализации инженерной мысли.

Разработка экономической части дипломного проекта должна ориентироваться на то положение, что экономическая часть посвящена разработке комплекса мероприятий организационно - экономического и финансового планов, которые необходимо выполнить для перенастройки производства, позволяющего перейти к выпуску продукции, разработанной в инженерной части дипломного проекта. В этой связи следует учесть, что слово «проект» понимается более широко, характеризуя работы и процессы, связанные с организацией экономических и хозяйственных мероприятий, позволяющее создать спроектированное изделие с наибольшей прибылью, а не с выполнением конкретного дипломного изделия.

4.1 Расчет себестоимости аппаратных средств

Для определения эффективности разработки необходимо рассчитать затраты на производство адаптера сопряжения в условиях единичного образца. Расчет себестоимости проектируемого устройства производится точным методом по основным статьям калькуляции. Состоит из нескольких составляющих:

расчет затрат на элементную базу;

расчет затрат на сырье и основные материалы;

расчет затрат, связанных с оплатой труда сотрудника;

расчет затрат на электроэнергию;

расчет затрат на изготовление технической документации;

расчёт затрат на использование персонального компьютера.

Результаты расчета прямых статей калькуляции приведены в таблицах. Для расчета себестоимости устройств, составляющих комплекс, были использованы данные о стоимости электрорадиоэлементов и комплектующих фирмы «ПЛАТАН» - крупнейшего поставщика радиоэлементов в России.

Таблица 12 Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

Покупные изделия и полуфабрикаты	Количество на РЭА	Цена за единицу, руб/шт	Сумма на РЭА
Наименование	Тип элемента
Микросхема	ATmega32L	1	220	220
Микросхема	MAX232ACPE	1	95	95
Микросхема	LM7805	1	25	25
Микросхема	LM317T	1	18	18
Микросхема	КР1533ИР8	14	15	210
Микросхема	AT25640-PI	1	175	175
Разъем	DRB-9MB	1	25	25
Разъем	PLD-8	1	4	4
Разъем	PLD-16	14	8	112
Разъем	PLS-8	2	4	8
Кнопка тактовая	SDTX-210	2	10	20
Резистор	МЛТ-0,125Вт	130	0,5	75
Резистор	3296	1	61	61
Конденсатор	К50-35-16В	10	3	30
Конденсатор	К10-17б	36	15	540
Кварцевый резонатор	HC-49S-8МГц	1	15	15
Светодиоды	АЛ307КМ	896	5	4480
Диод	1N4148	3	5	15
Транзистор	КТ816А	16	24	384
Транзистор	КТ3117А	112	18	2016
Трансформатор	PS48	1	506	506
Резистор	С2-33	1	4	4
Резистор	С2-35	1	4	4
Диод	RL207	4	2	8
		Итого:	9050,0

Таблица 13 Расчет затрат на сырье и основные материалы

Материалы	Профиль, сорт, марка, размер	Расход, м2	Цена за м2/кг, руб.	Сумма на изделие, руб.
Стеклотекстолит	СФ-2-35-2,0	0,171 м2	1472,00	251,00
Припой	ПОС-61	0,12 кг	250,00	30,0
Лакокрасочные материалы		0,05 кг	80,00	4,00
Итого:	285,00 .

4.2 Расчет затрат на оплату труда сотрудника

Заработная плата обслуживающего персонала с начислениями составит:

ЗПобс = Чобс Тобс Стар Кзп ,

где Чобс - численность обслуживающего персонала (1 человек);

Кзп - коэффициент, учитывающий размер премии, дополнительную заработную плату, начисление на заработную плату, Кзп = 1,8 … 1,85.

Стар - Средняя часовая тарифная ставка рабочего (90 рублей);

Тобс - время, затрачиваемое на обслуживание устройства:

Тобс = Fg Кзан ,

где Fg - действительный фонд времени работы при односменном режиме работы.

Кзан - коэффициент, учитывающий занятость рабочего времени в течение рабочего дня на обслуживание одного устройства 0,333.

Fg = 22 (1 - 0,1) 8 1 =158,4 часов ,

Тобс = 158,4 0,333 = 52,75 часа

ЗПобс = 1 52,75 90 1,8 =8545 рублей

4.3 Расчет затрат на электроэнергию

На изготовление опытного образца и его отладку отводится 5 рабочих дней или 40 часов. Потребляемая мощность (усредненное значение) составляет 100 Вт/ч, тогда затраты на электроэнергию составят:

Рэл = Fg Sэл Wy ,

гдеFg - действительный фонд времени работы (40 часов);

Wy - потребляемая мощность (100 Вт/ч);

Sэл - тариф на электроэнергию (2,45 руб);

Рэл=40 2,450,1=9,8 руб

4.4 Расчет затрат на изготовление технической документации

Расчет затрат на изготовление технической документации производится по формуле:

Рраз= Ри + Рс +Рп +Рд + Рразв;

Где Ри - затраты на изучение технической документации по опыту работы при разработке электрической схемы. Равны 40 часам, т.е. Ри =40Стар.

Рс - затраты на разработку структурной схемы;

Рп - затраты на разработку принципиальной схемы;

Рд - затраты на подготовку документации;

Рразв - затраты на разводку печатной платы.

Ри =4060 = 2400 руб;

Рс = S / 0,06 k ;

гдеS - число микросхем;

k - коэффициент квалификации работника (при стаже 2-3 года k=1), тогда

Рс =19 / 0,061 = 316,6 руб;

Рп = S / 0,06k = 19 / 0,06 1 = 316,6 руб;

Рд= Рдр + Рдо ;

где Рдр - затраты на подготовку материалов в отчет:

Рдр = S /0,2 k =19/0,21 = 95 руб;

Рдо - затраты на редактирование, печать и оформление документации:

Рдо =0,75 Рдр = 0,75 95 = 71,25 руб,

Рд =95 + 71,25 =166,25 руб,

Рразв = S / 0,06 k = 19 / 0,06 1 = 316,6 руб,

Тогда суммарные затраты на изготовление технической документации составят:

Рраз = Ри + Рс + Рп + Рд + Рразв

Рраз = 2400+316,6+316,6+166,25+316,6 = 3516 руб

Таким образом, себестоимость разработки устройства в условиях единичного образца составит:

Рап = Рсм + Рэрэ + Рэл +Ритр + Рраз ;,

Рсм - сумма затрат на материалы;

Рэрэ - сумма затрат на ЭРЭ;

Рэл - сумма затрат на электроэнергию;

Ритр - затраты на оплату труда работника;

Рраз - суммарные затраты на изготовление технической документации.

Рап = 285,0+9050,0+9,8+8545+3516 = 21405 руб

4.5 Расчет себестоимости разработки программного обеспечения

Под платформой в данном случае понимается среда разработки программного обеспечения. Программа для ОМЭВМ блока управления разрабатывается на ассемблере AVR-контроллеров. Компилятор для ассемблера AVR-совместимых контроллеров распространяется фирмой ATMEL бесплатно, т.е. затраты на приобретение платформы отсутствуют.

Для расчета себестоимости необходимо предварительно определить трудоемкость разработки программного обеспечения (ПО), для которого можно использовать формулу 4.1:

t = to + tu + ta + tотл + tд,(4.1)

где, to - затраты труда на подготовку описания задачи;

tu - затраты труда на исследование алгоритма решения задач;

ta - затраты труда на разработку блок схемы алгоритма;

tu - затраты труда на программирование по готовой блок - схеме;

tотл - затраты труда на отладку программы ЭВМ;

tд - затраты труда на подготовку документации по сдаче.

Составляющие затраты труда, в свою очередь, можно определить через условное число операторов в разрабатываемом ПО. В их число входят те операторы, которые необходимо написать программисту в процессе работы над задачей и совершенствования алгоритма. Условное число операторов Q в программе определяется по формуле 4.2:

Q = q * c * (1 + p),(4.2)

где,q - предполагаемое число операторов;

с - коэффициент сложности программы;

p - коэффициент коррекции программы в ходе ее разработки.

Произведем расчет числа операторов в ПО разрабатываемого устройства:

Предполагаемое число операторов в программе: q = 500;

Коэффициент сложности программы: c = 1,5;

Коэффициент коррекции программы: p = 0,1.

Таким образом, определяем условное число операторов Q в программе:

Q = q * c * (1 + p) = 500 * 1,5 * (1 + 0,1) = 825 оператора.

Помимо коэффициентов, названных выше, используются также коэффициенты квалификации разработчиков алгоритмов и программ k и увеличения затрат труда вследствие недостаточного или некачественного описания задачи В. В нашем случае коэффициент k = 0,8. Значение 0,8 используется для работающих со стажем менее трех лет. Коэффициент увеличения затрат труда В = 1,5.

to = 20 чел.ч.

Затраты труда на описание задачи tu с учетом уточнения описания и квалификации программиста могут быть определены по формуле 4.3:

tu = Q * B / ((70…85) * k),(4.3)

tu = 825 * 1,5 / (85 * 0,8) = 18,2 чел.ч.

Затраты труда на разработку алгоритма решения задачи рассчитывается по формуле 4.4:

ta = Q / ((20…25) * k,(4.4)

ta = 825 / (25 * 0,8) = 41,25 чел.ч.

Затраты труда на составление программы по готовой схеме определяются по формуле 4.5:

tu = Q / ((20…25) * k),(4.5)

tu = 825 / (25 * 0,8) = 41,25 чел.ч.

Затраты труда на оплату программы для ПЭВМ при автономной отладке одной задачи рассчитывается по формуле 4.6:

tотл = Q / ((4…5) * k),(4.6)

tотл = 825 / (5 * 0,8) = 206,25 чел.ч.

Затраты труда на подготовку документации по задаче определяются по формуле (4,7):

tд = tдр + tдо, (4.7)

где, tд - затраты труда на подготовку материалов в рукописи, вычисляются по формуле 4.8:

tдр = Q / ((15…20) * k),(4.8)

tдр = 825 / (20 * 0,8) = 51,5625 чел.ч.

tдо затраты труда на редактирование, печать и оформление документации, вычисляемые по формуле 4.9:

tдо = 0,75 * tдр,(4.9)

tдо = 0, 75 * 51,5625 = 38,67 чел.ч.

tд = 51,5625 + 38,67 = 90,22 чел.ч.

По формуле 4.1 вычислим трудоемкость разработки ПО:

t = 20 + 18,2 + 41,25 + 41,25 + 206,25 + 90,22 = 417,17 чел.ч.

Таким образом, трудоемкость t = 417,17 чел.ч. или t/8 = 52,15 чел.дн.

Норма времени на разработку программы (в месяцах): 1 мес.

Количество человек, требуемых для разработки программного обеспечения, определяется по формуле 4.10:

K = t / Fрв, (4.10)

где, t - трудоемкость, равная 52,15 чел.дн;

Fрв - количество рабочих дней в периоде:

Fрв = 1 мес. * 25 дн. / месс. = 25 дн.

Таким образом получаем:

K = 52,15 / 24 = 2 чел.

Следовательно для разработки ПО потребуется 2 человека.

Расчет затраты на оплату труда программиста (табл. 14):

Таблица 14

Наименование затрат	Сумма руб.
Оклад программиста	20 000
Районный коэффициент 20%	4 000
Итого:	24 000
Отчисления на социальные нужды 30%	7 200
Оплата труда в месяц	31 200
Оплата труда одного человека за 1 мес	31 200

Таким образом, себестоимость разработки программного обеспечения с учетом произведенных расчетов составит:

Рпо = 31 200 * 2 = 62 400 руб.

Общая себестоимость разработки аппаратно-программного средства составит:

Pапк = Рап +Рпо = 18 557 + 62 400 = 80 957 руб.

Расчёт затрат на использование персонального компьютера

Стоимость комплекта персонального компьтера :

Системный блок 9 850 руб

Монитор 2 790 руб

Клавиатура 290 руб

Мышь 160 руб

Итого: 13 090 руб.

Раход электроэнергии РЭ = 0,5 * 23 * 8 * 2,45 = 225 руб.

Итого затраты на использование ПК составляю 13 090 + 225 = 13 315 руб.

4.6 Вывод

Конечная стоимость разработки устройства складывается из двух составляющих: аппаратного и программного обеспечений. Изготовление устройства включает в себя покупку комплектующих и материалов - 9335 руб, разработку технической документации - 3516 руб, и оплату труда инженера - 8545 руб. Программное обеспечение целиком и полностью включает в себя оплату труда двух программистов - 62 400 руб, затраты на использование ПК - 13 315 руб. Итого общая себестоимость разработки изделия, выполненной в течении 1 месяца, составила 94 272 руб.

Размещено на http://www.allbest.ru

РАЗДЕЛ 5. ЗАЩИТА И БЕЗОПАСНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ

Алгоритм функционирования устройства определяется в известной степени алгоритмом работы его микроконтроллера, который реализуется в виде программы на языке ассемблера.

Таким образом, встает задача защиты данной программы от считывания и дизассемблирования лицами, которые из корыстных или иных незаконных, и, следовательно, недопустимых действий захотят получить исходный листинг программ микроконтроллера.

Методы и средства обеспечения защиты программ микроконтроллеров от считывания и дизассемблирования.

Защиту прошитой микропрограммы можно рассматривать как с правовой точки зрения, так и с технической - с точки зрения предоставляемых самой структурой микроЭВМ методов защиты.

Для начала рассмотрим проблему защиты внутренней программы однокристальной микроЭВМ модуля с технической точки зрения. Решением данной задачи является возможность с недавнего времени (в достаточно современных микроЭВМ) при начальном программировании ППЗУ команд микроЭВМ установить так называемый бит защиты. Ниже рассмотрим, как это сделать на примере использующегося в настоящем проекте микроконтроллера ATmega32L.

Используемое для «прошивки» программ последовательное программирование микроконтроллера реализуется следующим образом. На вход сброса подают сигнал низкого уровня (лог. “0”). После этого по интерфейсу SPI должна быть передана команда разрешения программирования (см. таблицу 5.1.1). Отметим, что в этом режиме действует автоматическое предварительное стирание информации. Перед программированием какого-либо байта не надо стирать все содержимое ПЗУ - программируемый байт очищается сам перед записью. (Режим стирания очищает все содержимое ПЗУ). Частота SCK при программировании не должна превышать 1/40 значения частоты кварцевого резонатора. Перед выдачей команды разрешения программирования необходима задержка не менее 10 мс

Алгоритм программирования и верификации в рассматриваемом случае должен выглядеть так:

1. Подать напряжение питания. Установить вывод RST в 0. Если тактирование осуществляется внешним источником, подать тактовый сигнал (1...8 МГц) на XTAL1 и выдержать паузу 10 мс.

2. Разрешить последовательное программирование посылкой команды разрешения программирования. Частота тактирования по линии SCK должна быть не менее чем в 40 раз ниже тактовой частоты на XTAL1.

3. Программирование внутренней памяти программ производится побайтно. Для этого вначале в контроллер передается байт, в старших битах которого находятся биты старшего байта адреса, затем младший байт, после чего - байт данных. Информация о том, что должна произойти запись, содержится в двух младших битах первого переданного байта. Модифицируемый байт перед программированием автоматически стирается.

4. Верификация любого байта осуществляется командой чтения, содержащей адрес считываемой ячейки. Контроллер передает верифицируемый байт через выход MISO (P1.6).

5. После окончания программирования установить RST в 1.

6. Выключить питание.

Размещено на http://www.allbest.ru

Как видно из таблицы 16 программирование бита защиты должно производится изначально и лишь после - прошивка в ППЗУ программы. Остается добавить, что битов защиты на самом деле два - включение каждого организуется единицей в соответствующем разряде.

Итак, порядок действия следующий - четырехбайтная команда установки необходимых битов защиты, затем команда записи байта кода программы по нужному адресу - и так далее до полного программирования ППЗУ команд микроЭВМ. Таким образом, согласно заявлению разработчиков ОМЭВМ фирмы Atmel AT90S8535 делается невозможным считывание внутренней программы микроконтроллера.

Рассмотрим теперь вопрос защиты программного обеспечения микроконтроллера, а внутренняя прошивка ППЗУ является именно программой, с правовой точки зрения.

Существует Закон Российской Федерации от 23 сентября 1992 года N 3517-I о правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных. На однокристальную микроЭВМ безусловно распространяются главы этого закона, в силу очевидности факта наличия словосочетания ЭВМ (электронно-вычислительная машина) в определении микросхемы.

Приведем основные положения данного Закона.

Автору программы для ЭВМ или базы данных независимо от его имущественных прав принадлежат следующие личные права: право авторства - то есть право считаться автором программы для ЭВМ или базы данных;

Автором программы для ЭВМ или базы данных признается физическое лицо, в результате творческой деятельности которого они созданы.

Если программа для ЭВМ или база данных созданы совместной творческой деятельностью двух и более физических лиц, то независимо от того, состоит ли программа для ЭВМ или база данных из частей, каждая из которых имеет самостоятельное значение, или является неделимой, каждое из этих лиц признается автором такой программы для ЭВМ или базы данных.

В случае, если части программы для ЭВМ или базы данных имеют самостоятельное значение, каждый из авторов имеет право авторства на созданную им часть.

Авторское право на программу для ЭВМ или базу данных, впервые выпущенные в свет на территории Российской Федерации либо не выпущенные в свет, но находящиеся на ее территории в какой-либо объективной форме, действует на территории Российской Федерации. Оно признается за автором, его наследниками или иными правопреемниками автора независимо от гражданства.

Авторское право признается также за гражданами Российской Федерации, программа для ЭВМ или база данных которых выпущена в свет или находится в какой-либо объективной форме на территории иностранного государства, или за их правопреемниками.

За другими лицами авторское право на программу для ЭВМ или базу данных, впервые выпущенные в свет или находящиеся в какой-либо объективной форме на территории иностранного государства, признается в соответствии с международными договорами Российской Федерации.

Статья 18. Защита прав на программу для ЭВМ и базу данных

Автор программы для ЭВМ или базы данных и иные правообладатели вправе требовать:

признания прав;

восстановления положения, существовавшего до нарушения права, и прекращения действий, нарушающих право или создающих угрозу его нарушения;

возмещения причиненных убытков, в размер которых включается сумма доходов, неправомерно полученных нарушителем;

выплаты нарушителем компенсации в определяемой по усмотрению суда, арбитражного или третейского суда сумме от 5000-кратного до 50000-кратного установленного законом размера минимальной месячной оплаты труда в случаях нарушения с целью извлечения прибыли вместо возмещения убытков;

помимо возмещения убытков или выплаты компенсации по усмотрению суда или арбитражного суда может быть взыскан штраф в размере десяти процентов от суммы, присужденной судом или арбитражным судом в пользу истца, в доход республиканского бюджета Российской Федерации;

принятия иных, предусмотренных законодательными актами мер, связанных с защитой их прав.

За защитой своего права правообладатели могут обратиться - в суд, арбитражный или третейский суд.

Суд или арбитражный суд может вынести решение о конфискации контрафактных экземпляров программы для ЭВМ или базы данных, а также материалов и оборудования, используемых для их воспроизведения, и об их уничтожении либо о передаче их в доход республиканского бюджета Российской Федерации либо истцу по его просьбе в счет возмещения убытков.

Статья 19. Арест контрафактных экземпляров программы для ЭВМ или базы данных.

На экземпляры программы для ЭВМ или базы данных, изготовленные, воспроизведенные, распространенные, проданные, ввезенные или иным образом использованные либо предназначенные для использования в нарушение прав авторов программы для ЭВМ или базы данных и иных правообладателей, может быть наложен арест в порядке, установленном законом.

Статья 20. Иные формы ответственности.

Выпуск под своим именем чужой программы для ЭВМ или базы данных либо незаконное воспроизведение или распространение таких произведений влечет за собой уголовную ответственность в соответствии с законом.

Исходя из всего вышеописанного, можно сказать, что программа для микроЭВМ является собственностью человека или группы лиц, который имеет на нее права автора и это право защищается законом в полной мере; предусмотрены формы ответственности за нарушение авторского права. Это предоставляет возможность защиты программы для микроЭВМ как собственности в судебном порядке.

Размещено на http://www.allbest.ru

РАЗДЕЛ 6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Способы защиты от поражения электрическим током

Для работы в электроустановках до 1000 В требуются повышенные меры безопасности. Основными из них являются защитное заземление, зануление, выравнивание потенциалов, защитное отключение, понятия которых мы рассмотрим подробно.

Защитное заземление. Защитным заземлением называют электрическое соединение с землей или ее преднамеренным эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление применяется в электроустановках как основная техническая мера защиты. Электроустановки необходимо заземлять во всех случаях при переменном токе напряжением 380 В и выше и постоянном токе 440 В и выше. В помещениях с повышенной опасностью заземлению подлежат электроустановки с напряжением переменного тока 42 В и постоянного тока 110 В. Заземлению подлежат корпуса электрических машин, трансформаторов, металлические оболочки кабелей и проводов, стальные трубы электропроводки, металлические ограждения частей, находящихся под напряжением или которые могут оказаться под напряжением.

Заземление осуществляется при помощи устройства, состоящего из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называют металлический проводник или группу проводников, находящихся в соприкосновении с землей (подземная часть). Защитное заземление должно удовлетворять ряду требований, изложенных в ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81. Помещения вычислительных центров оборудуются контуром-шиной защитного заземления, который соединяется с заземлителем. Контур-шина представляет собой сетку из медного провода сечением 6 кв. мм. и укладываемую под всей площадью, занимаемой машиной. Размер ячеек сетки 1200 х 1000 кв. мм. Места пересечения проводов пропаиваются с применением безкислотного флюса. Все подлежащие заземлению объекты ВЦ присоединяют к контуру-шине отдельным заземляющим проводником.

Зануление - это средство заключается в преднамеренном электрическом соединении с нулевым защитным проводником металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление применяют в четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. Защитный эффект зануления заключается в уменьшении длительности замыкания на корпус, а, следовательно, в уменьшении времени воздействия электрического тока на человека. Это достигается благодаря подключению металлических корпусов электроустановок к нулевому проводу, при таком соединении любое замыкание на корпус становится коротким однофазным замыканием, в результате чего срабатывает максимальная токовая защита, которая селективно отключает поврежденный участок сети.

Выравнивание потенциалов. Для снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек, применяют выравнивание потенциалов путем устройства контурных заземлителей. В ВЦ функцию контура выравнивания потенциала выполняет заземляющая сетка.

Защитное отключение - вид защиты, при котором производится автоматическое отключение всех фаз аварийного участка сети за время, допустимое по условиям безопасности для человека. Защитное отключение должно удовлетворять следующим требованиям:

быстродействие (Т откл. 0,2 с);

надежность;

высокая чувствительность;

селективность (избирательность, т.е. отключение только аварийного участка);

простота устройства.

Защитное отключение является единственной мерой защиты в передвижных электроустановках напряжением до 1000 В.

6.2 Требования к персоналу, обслуживающему ПЭВМ и устройство

При поступлении на работу, лица, обслуживающие средства вычислительной техники, должны пройти вводный инструктаж по технике безопасности. Лица, обслуживающие средства вычислительной техники и имеющие группы по технике безопасности со второй по пятую включительно, должны:

не иметь увечий или болезней, мешающих производственной деятельности;

знать правила техники безопасности при эксплуатации электроприборов с напряжениями до 1000 В;

пройти обучение безопасным методам работы на рабочем месте под руководством опытного работника;

пройти проверку знаний в квалификационной комиссии с присвоением соответствующей квалификационной группы;

быть обучены приемам освобождения пострадавшего от электрического тока и правилам оказания первой помощи пострадавшим.

Лица, не достигшие 18 лет, не могут быть допущены к самостоятельной работе в действующих средствах вычислительной техники. К оперативному обслуживанию допускаются лица, знающие схемы и принципы функционирования блоков и узлов вычислительной техники, эксплуатационные инструкции, прошедшие обучение и проверку знаний.

6.3 Техника безопасности при обслуживании ПЭВМ и устройства

Меры безопасности при работе с устройством ЭА и ПЭВМ следующие:

обслуживающий персонал обязан знать и строго выполнять порядок включения и выключения ПЭВМ и устройства ЭА;

в местах вынужденного отключения напряжения необходимо вывешивать соответствующие плакаты;

в помещениях, предназначенных для эксплуатации устройства должны быть предусмотрены противопожарные меры безопасности;

перед снятием крышки корпуса необходимо отключить питание;

поиск неисправностей разрешается производить во включенном состоянии с использованием исправных измерительных приборов, стандартных щупов, имеющих провод заземления;

заменять неисправные элементы разрешается на специальном столе, отвечающем требованиям ТБ электромонтажных работ и оснащенном вытяжной вентиляцией;

напряжение питания электроинструмента - 35 В, но допускается применение напряжения до 220 В при наличии надежного заземления.

При обслуживании устройства недопустимо:

проверка на ощупь наличия напряжения и нагрева токопроводящих частей;

установка или удаление каких-либо узлов при включенном питании;

подключение (отключение) интерфейсного кабеля к устройству при включенном питании;

производство пайки и замена радиоэлементов при включенном питании.

Устройство предназначено для работы в составе станочного оборудования при температуре окружающей среды от +10 до +45 при относительной влажности от 30 до 80 % во всем интервале рабочих температур.

6.4 Методы и средства обеспечения безопасности жизнедеятельности при работе с электроустановками

Безопасность производственного оборудования, производственных процессов, зданий и сооружений обеспечивают путем приведения их в соответствие с требованиями стандартов, норм и правил органов государственного надзора, соблюдение всех правил охраны труда.

Нормализацию санитарно-гигиенических условий труда обеспечивают устранением причин возникновения опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах и применения эффективных средств коллективной защиты. Обеспечение средствами индивидуальной защиты осуществляют в соответствии с действующими нормами и установленным порядком их выдачи хранения и пользования. Режимы труда и отдыха предусматривают с учетом специфики труда всех работающих, в первую очередь обеспечивают оптимальные режимы работающих с повышенными физическими и нервно-эмоциональными нагрузками, в условиях монотонности и с воздействием опасных и вредных производственных факторов.

Лечебно-профилактическое обслуживание включает предварительные и периодические медицинские осмотры работающих, лечебно-профилактическое питание и проведение лечебно-профилактических мероприятий по предупреждению заболеваний работающих.

Санитарно-бытовое обслуживание предусматривает обеспечение работающих санитарно-бытовыми помещениями и устройствами и их функционированием, согласно действующим нормам и правилам.

Профессиональный отбор по отдельным специальностям предусматривает установление профессиональной (физиологической и психологической) пригодности работающих к безопасному выполнению работ.

Решение задач управления охраной труда осуществляют при взаимодействии всех структурных подразделений и служб предприятия. Обучение работающих безопасности труда является первейшей задачей управления охраной труда. Обучение проводят в соответствии с ГОСТ 12.0.004-79 "Организация обучения работающих безопасности труда. Общие положения". В соответствии с этим ГОСТом обучение работающих безопасности труда проводят на всех предприятиях независимо от характера и степени опасности производства при подготовке новых рабочих; повышении квалификации; проведении различных видов инструктажа.

При приеме на работу проводят вводный и первичный инструктаж на рабочем месте, обучение по охране труда при профессиональной подготовке новых работников и стажировку с последующей первичной проверкой знаний. В ходе работы проводят повторный, внеплановый и текущий инструктаж, обучение по охране труда при технической учебе и повышении квалификации, периодическую проверку знаний. Организацию обучения и проверки знаний возлагают на руководителя структурного подразделения. Контроль за соблюдением своевременности и качества обучения работающих по охране труда в подразделении осуществляет отдел охраны труда или специалист, на которого возложены эти обязанности приказом руководителя предприятия.

Для проведения обучения, инструктажей и проверки знаний на предприятиях используют кабинеты охраны труда, создаваемые в соответствии с "Типовым положением о кабинете охраны труда", вводный инструктаж проводят с целью ознакомления новых работников с общими положениями по технике безопасности и производственной санитарии, производственной обстановкой и правилами внутреннего трудового распорядка на предприятии. Вводный инструктаж проводит инженер по технике безопасности, главный инженер или специалист, на которого возложены вопросы обучения по охране труда.

Первичный инструктаж на рабочем месте проводят с целью ознакомления с конкретной производственной обстановкой и безопасными приемами труда на данном рабочем месте. Первичный инструктаж поводит непосредственный руководитель со всеми вновь принятыми.

Проверку знаний по безопасности труда проводят после окончания обучения и в дальнейшем ежегодно комиссией, назначенной приказом руководителя предприятия в составе мастера, инженера по технике безопасности и представителя профкома. В зависимости от сдающего экзамены контингента в состав комиссии могут быть включены, кроме указанных лиц, руководитель подразделения, начальник отдела технического обучения, главные специалисты предприятия по профилю работ. Результаты проверки знаний оформляют записью в журнале регистрации проверки знаний работников по безопасности труда, личной карточке и в удостоверении. Рабочих, показавших неудовлетворительные знания по безопасности труда, к самостоятельной работе не допускают.

После обучения и проверки знаний все рабочие в течение первых 2 - 5 смен проходят стажировку, т.е. выполняют работу под наблюдением мастера или бригадира, после чего оформляют допуск их к самостоятельной работе записью в личной карточке.

Повторный инструктаж руководитель работ проводит не реже одного раза в три месяца со всеми работниками с целью проверки и повышения уровня знаний правил и инструкций по охране труда.

Внеплановый инструктаж проводят при изменении условий и требований безопасности труда, технологического процесса, замене или модернизации оборудования и др.; нарушении работниками требований безопасности труда, которые могут привести или привели к травме, аварии, взрыву или пожару; перерывах в работе более 30 календарных дней. Внеплановый инструктаж, проводят мастера участков, цехов, а также специалисты предприятия индивидуально или с группой работников одной профессии в объеме первичного инструктажа с учетом имеющихся изменений в производственном процессе с показом в необходимых случаях безопасных правил и приемов работ.

Текущий инструктаж проводит руководитель работ перед началом работы с целью разъяснения мер безопасности при выполнении работ, на которые выдают наряд-допуск. Если в течение рабочего дня характер и условия труда изменяются несколько раз, то и текущий инструктаж проводят столько же раз. При технической учебе и повышении квалификации на производственно-технических курсах, курсах целевого назначения, школах по изучению передовых приемов и методов труда обучающиеся одновременно повышают свой уровень знаний по безопасности труда. Проведение всех видов инструктажей по охране труда регистрируется в специальных журналах.

Заключение

В результате выполнения выпускной квалификационной работы была проведена модернизация бегущей строки, устанавливаемой на кафедре ЭВС ВСГТУ.

Все требования, изложенные в техническом задании, выполнены.

Размерность светодиодной матрицы была увеличена с 80 до 112 столбцов. Введена поддержка стандартной клавиатуры PC/2, установлены дополнительные кнопки подстройки времени и даты, что позволяет управлять бегущей строкой без использования ПК. На корпусе информационного табло предусмотрен вход для подключения цифрового датчика температуры. Так же добавлен USB адаптер интерфейса RS-232 для соеденения с устройствами без COM -порта.Программное обеспечение контроллера доработано и стало более надежным, обеспечивает защиту от сбоев системы и зависаний.

В качестве центральной микроЭВМ был и остается микроконтроллер фирмы ATMEL типа ATmega32L, программируемый по интерфейсу SPI. Его емкости памяти, периферии было достаточно для проведения модернизации устройства, значительного расширения функциональных возможностей.

Измерение температуры производится датчиком типа DS18B20 фирмы DALLAS, имеющим цифровой последовательный интерфейс. Он подключается к панели через двух контактный разъем. Питание датчика и обмен данными с ним производятся по единому проводу.

Была разработана программа обслуживания бегущей строки при помощи ПК, с интуитивным наглядным интерфейсом.

Анализ существующих табло показывает, что дальнейшее совершенствование устройства идет по пути значительного усложнения программного обеспечения, добавление новых функций, в то время как аппаратная база остается без изменений. В дальнейшем, выбрав более мощный микроконтроллер, можно добавить различные спецэффекты, увеличить емкость программируемой памяти, а главное - ввести режим работы по расписанию.

Список использованных источников

Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы - М.: «Энергоиздат», 2009. - 288 с.: ил.

Бирюков С. А. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП - М.: «ДМК», 1999. - 240 с.: ил.

Брежнева К.М., Гантман Е.И., Давыдова Т.И. и др. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник; Под ред. Б.Л. Перельмана -- М.; Радио и связь, 2010. -- 656 с., ил.

М. Гук Аппаратные интерфейсы ПК /Энциклопедия. - СПб.: «Питер», 2003. - 528 с.: ил.

Петровский И. И., Прибыльский А. В., Троян А. А., Чувелев В. С.. Логические ИС КР1533, КР1554: Справочник. В двух частях. Часть 1, Часть 2. - М.:ТОО «Бином», 2005. - 496 с.: ил.

Романычева Э.Т, Иванова А.К. и другие, Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник - М.: «Радио и связь», 1989. - 448 с.: ил. 2-е издание переработанное и дополненное.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(Справочное)

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ AT90S8535

Отличительные особенности:

AVR RISK архитектура - архитектура высокой производительности и малого энергопотребления

Расширенная RISC-архитектура:

118 команд, большинство которых выполняется за один машинный цикл

32 регистра общего назначения

Полностью статическая работа

Производительность до 8 MIPS (миллион команд в секунду) при частоте 8 МГц

Энергонезависимая память программ и данных:

8 Кбайт Flash ПЗУ программ, с возможностью внутрисистемного перепрограммирования и загрузки через SPI последовательный канал; гарантировано 10000 циклов стирание/запись

512 байт ЭСППЗУ данных (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) с возможностью внутрисистемного перепрограммирования и загрузки через SPI последовательный канал, 1000 циклов стирание/запись

Внутреннее ОЗУ объемом 512 байт

Программируемая защита программного обеспечения

Периферийное обеспечение

Два 8-битных таймера/счетчика с раздельными предделителями и режимами сравнения

Один 16-битный таймер/счетчик с отдельным предделителем, режимами захвата/сравнения

Счетчик реального времени на отдельном резонаторе

Четыре ШИМ-канала

8-канальный, 10-битный АЦП в режиме

8 одиночных каналов

7 дифференциальных канала (только для TQFP-корпуса)

2 дифференциальных канала с программируемым усилением в 1, 10 и 200 раз

Байт-ориентированный двухпроводной интерфейс

Программируемый универсальный синхронный/асинхронный последовательный интерфейс

Программируемый SPI-интерфейс в режиме ведущего/ведомого

Программируемый сторожевой таймер с отдельным генератором

Встроенный аналоговый компаратор

Особые функции микроконтроллера

Сброс по включению питания и программируемый монитор питания

Внутренний калиброванный RC-генератор

Внешние и внутренние источники прерываний

6 режимов энергосбережения: пассивный (Idle), шумоподавление АЦП (ADC Noise Reduction), экономичный (Power-save), отключение (Power-down), ожидание (Standby) и расширенный режим ожидания (Extended Standby)

Ввод/вывод и корпуса

32 программируемых линии ввода/вывода

40-выводной корпус PDIP и 44-выводной TQFP и 44-выводной MLF

Напряжения питания

2,7 - 5,5В для AT90S8535L

4,5 - 5,5В для AT90S8535

Рабочая частота

0 - 4 МГц для AT90S8535L

0 - 8 МГц для AT90S8535



Блок-схема микроконтроллера ATmega32L

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(Справочное)

Описание протокола 1-wire ® DALLAS

Протокол 1-Wire имеет несколько разных уровней. Самый низкий уровень описывает, каким образом передаются отдельные биты. Протокол предусматривает двухсторонний обмен информации. При этом все операции на шине производятся исключительно под управлением Master устройства. Master может выполнять операции двух видов: записывать информацию в Slave устройство или считывать информацию из него. Информация передается побайтно, в последовательном виде, бит за битом, начиная с младшего бита. В любом из этих двух случаев, для передачи информации Master устройство вырабатывает на шине тактовые импульсы. Для этого оно периодически "подсаживает" шину при помощи выходного транзистора своего 1-wire интерфейса (см. рис. Б-1).

Рисунок Б-1 -- Электрическая схема 1-wire интерфейса.

Полезная информация передается путем изменения длительности этих импульсов. Причем при записи информации длительностью импульсов управляет исключительно Master устройство.

В режиме чтения начинает формирование импульса Master устройство, но Slave устройство может продлевать длительность любого импульса, "подсаживая" в свою очередь сигнал на линии в нужный момент. На рис. Б-2 изображены две временные диаграммы.

Рисунок Б-2 -- Временные диаграммы записи и чтения "0" и "1".

Верхняя диаграмма иллюстрирует режим записи двух разных битов информации, а нижняя - режим чтения. Участки диаграммы, где линия "отпущена" и уровень сигнала на линии определяется лишь резистором RН, изображены на диаграмме при помощи тонких линий. Участки, где один из элементов сети "подсаживает" линию, изображены при помощи широких линий. Рассмотрим подробнее два режима работы сети.

Запись бита. В исходном состоянии все Slave устройства, подключенные к шине, находятся в режиме ожидания. Линия "отпущена". То есть выходные транзисторы всех элементов шины закрыты, и напряжение на шине определяется резистором нагрузки RН. Для того, чтобы записать данные в одно из Slave устройств, Master начинает формировать отрицательные синхроимпульсы (верхняя диаграмма). На каждый передаваемый бит формируется один импульс. Для передачи каждого бита выделяется промежуток времени стандартной длительности. Этот промежуток получил название "слот". Если значение передаваемого бита равна 0, то Master вырабатывает длинный импульс. Его длина равна длительности слота. Для передачи единичного бита Master вырабатывает короткий импульс, который, по сути, является чистым синхроимпульсом. Оставшаяся часть слота должна быть заполнена единичным сигналом. Между двумя слотами обязательно должен быть небольшой промежуток, во время которого уровень сигнала на шине тоже равен единице. Slave устройство в этом режиме только принимает сигнал. Для этого оно постоянно находится в режиме ожидания. Обнаружив начало синхроимпульса, Slave устройство начинает процесс приема бита информации. Передний фронт этого импульса служит Slave устройству началом отсчета. Выдержав паузу, равную длительности синхроимпульса, Slave устройство считывает уровень сигнала на линии. Если в этот момент времени уровень сигнала на линии равен нулю, значит и передаваемый бит равен нулю. Если же сигнал будет равен единице, то и бит равен единице. Протокол шины 1-wire жестко определяет только длительность слота. Интервал между слотами имеет ограничение только на минимальное свое значение. Максимальное значение интервала между слотами не ограничено. Таким образом, может легко регулироваться скорость передачи данных от своего максимального значения (16,3 Кбит/сек) практически до нуля.

Чтение бита. Процесс чтения бита (нижняя диаграмма) очень похож на процесс записи.

ПРИЛОЖЕНИЕ В (Обязательно)

Датчик DS1820. Алгоритм распознавания адресов.

Размещено на allbest.ru