Аппаратно-программный комплекс измерения влажности пара

- Программная среда определяет наличие подключенного программатора и создает виртуальный порт (к примеру, RS-232-типа), на самом деле являющимся портом USB;

- Происходит передача данных от компьютера к микроконтроллеру. Программатор преобразует сигналы, полученные по интерфейсу USB с виртуального порта, в электрические сигналы, необходимые для корректной прошивки микроконтроллера.

- В некоторых случаях возможна двусторонняя связь ПК и МК, например калибровка МК в режиме реального времени (при работе с датчиками температуры, давления, гироскопом, акселерометром и т.д.)

В основном, один программатор рассчитан на линейку каких-либо МК, но так же возможно, что для МК требуется особое устройство.

3.2 Технология программирования микроконтроллеров

Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. Простота подключения и большие функциональные возможности. С помощью программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной техники.

Можно считать, что микроконтроллер (МК) - это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач.

Микроконтроллер, помимо центрального процессора (ЦП), содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение - использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое. Достаточно широкое распространение имеют МК фирмы MicroChip, которые располагают большими функциональными возможностями.

Применение МК можно разделить на два типа: первый - программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй - согласование спроектированных исполнительных устройств с программируемым МК. Значительно облегчают отладку программы на первом этапе - симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора. На втором этапе для отладки используется внутрисхемный эмулятор, который является сложным и дорогим устройством, зачастую недоступным рядовому пользователю.

В тоже время в литературе мало уделено внимания вопросам обучения программированию некоторых недорогих МК, в сочетании с реальными исполнительными устройствами.

Разработка макета программатора отличающегося простотой, наглядностью и низкой себестоимостью, становиться необходимой как для самого программирования кристаллов, так и для наглядного обучения широкого круга пользователей основам программирования МК.

для выполнения поставленной задачи мною был выбран микроконтроллер фирмы MicroChip PIC18f252, так как он имеет невысокую стоимость. Несмотря на то, что данный микроконтроллер не отличается высокой скоростью, он нас вполне устраивает, так как из-за специфики задачи фактор скорости не важен.

MPLAB IDE - это среда разработки от производителей микроконтроллеров PIC

Далее описан пример создания проекта в ней:

1) Установка MPLAB + HI-TECH компилятор (используется компилятор языка С++; возможно использование языка ассемблера с применением соответствующего компилятор)

2) Запускаем MPLAB, в меню "Проект" выбираем "Мастер проекта…"

На появившейся заставке мастера нажимаем "Далее" и в следующем диалоге выбираем модель МК который хотим использовать



Нажимаем "Далее" и во втором шаге указываем компилятор.

Если компилятора не окажется в списке, то находим его вручную и указываем.

Нажимаем "Далее" и в следующем шаге-окне нажимаем "Обзор" и создаем папку для проекта - например такую :

микроконтроллер плата проектирование программирование

Даем название проекту и нажимаем "Сохранить"



Должно получиться следующее:

Нажимаем "Далее".

В этом окне можно было бы вставить файлы в проект, например файлы с исходными текстами программы или библиотеки.

Работа мастера завершена, в появившемся окне показан отчет:



Нажимаем "Готово".

Теперь в папке проекта располагаются следующие файлы:

Создаем файл с исходным текстом программы на Си:

В MPLAB создаем новый файл - меню "File" > "New" и

сохраняем его "File" > "Save as" под именем main.c



Не забываем поставить Add File To Project- это присоединит наш файл к проекту, в противном случае мы получим файл, который просто располагается в каталоге проекта.

Теперь нужно набрать в этом окне сам текст программы:

#include <18f252.h>

__CONFIG (INTIO & UNPROTECT & LVPDIS & BOREN & MCLRDIS & PWRTEN & WDTDIS);

void main (void)

{

while (1); // бесконечный цикл

}



Выполняем компиляцию проекта, нажав F10

В результате должно появиться новое окно:

Самое важное - это сообщение об успешной компиляции "BUILD SUCCEEDED". В случае появления сообщения об ошибке уже на этом этапе, вероятнее всего есть ошибка в установке компилятора либо самой среды разработки.

В окно "Output" выводятся все сообщения о ходе работа инструментов пакета MPLAB - мы видим сейчас в нём подробности процесса компиляции. Если бы при компиляции возникли ошибки или предупреждения, то они тоже выводились бы в это окно.

Средой разработки в папке проекта были созданы новые файлы:

main.hex - это файл "прошивка" для загрузки в реальный МК

main.cof - это файл с информацией для отладки в симуляторах по исходному тексту программы на Си, например в PROTEUS - это очень удобно.

Виртуальный микроконтроллер PIC18F252 с программой откомпилирован и готов начать работать.

4. Безопасность жизнедеятельности

При работе на ПЭВМ на пользователя действуют множество опасных и вредных факторов. В разделе «Безопасность жизнедеятельности» будет проведен анализ вредного воздействия на пользователя ПЭВМ при нерациональной планировке рабочего места, будут рассмотрены мероприятия по организации безопасности рабочего места, а также произведена экологическая оценка компьютерного лома и методов их переработки. В качестве уточнения следует отметить, что разработка мер безопасности будет вестись не только для домашних ПЭВМ, но и для ПЭВМ установленных на промышленных предприятиях.

Безопасность жизнедеятельности (БЖД) - наука о комфортном и травмобезопасном взаимодействии человека со средой обитания. Является составной частью системы государственных, социальных и оборонных мероприятий, проводимых в целях защиты населения и хозяйства страны от последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий, средств поражения противника. Целью БЖД также является снижение риска возникновения чрезвычайной ситуации по вине человеческого фактора.

БЖД выполняет 3 основные задачи:

1. Идентификация вида опасности с указанием её количественных характеристик и координат.

2. Защита от опасности на основе сопоставления затрат и выгод.

3. Ликвидация возможных опасностей исходя из концентрации и остаточного риска и ликвидация последствий воздействия на человека опасности.

В данном разделе дипломного проекта проводится анализ опасных и вредных факторов при работе с ПЭВМ. Для предупреждения и устранения воздействия этих факторов и возможных чрезвычайных ситуаций приводится разработанный комплекс организационных мероприятий и технических средств защиты, устраняющих или сводящих к минимуму их воздействия.

4.1 Анализ опасных и вредных факторов, сопутствующих работе на ПЭВ

4.1.1 Опасные и вредные факторы, воздействующие на пользователя ПЭВМ

Анализ вредных факторов, влияющих на условия труда, разработчика программного продукта проведен в соответствии с [4.1 - 4.3]. Основными опасными и вредными факторами возникающие при нерациональной планировке помещений и рабочего места пользователя ПЭВМ являются:

1. Опасность пожара;

2. Опасность, вызванная влиянием электромагнитных излучений;

3. Нерациональная организация рабочего места оператора;

4. Нерациональная организация рабочего времени с ПЭВМ.

Пожары в помещениях с ПЭВМ представляют особую опасность, так как сопровождаются большими материальными потерями. Характерная особенность помещений с ПЭВМ -- небольшие площади помещений. Как известно, пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окислителя и источников зажигания. Горючими компонентами в помещениях с ПЭВМ являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы, перфокарты и перфоленты, изоляция кабелей и др. Источниками зажигания в помещениях с ПЭВМ могут быть электрические схемы от ЭВМ, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать загорания горючих материалов. Кроме того, в современных ПЭВМ очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты. При этом возможно оплавление изоляции. Для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При постоянном действии эти системы представляют собой дополнительную пожарную опасность.

На пользователей ЭВМ воздействует электромагнитное излучение видимого спектра, крайне низких, сверхнизких и высоких частот. При эксплуатации мониторов на электронно-лучевых трубках в рабочих зонах регистрируются статические электрические и импульсные электрические и магнитные поля низкой и сверхнизкой частоты, создаваемые системами кадровой и строчной развертки. Временные допустимые уровни электромагнитного поля, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах пользователей представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Временные допустимые уровни ЭМП

Наименование параметров	ВДУ
Напряженность электрического поля	в диапазоне частот 5 Гц--2 кГц	25В/М
	в диапазоне частот 2 кГц--400 кГц	2,5 В/м
Плотность магнитного потока	в диапазоне частот 5 Гц--2 кГц	250нТл
	в диапазоне частот 2 кГц--400 кГц	25нТл
Напряженность электростатического поля	15кВ/м

Повышенные статические и динамические нагрузки у пользователей ПЭВМ приводят к жалобам на боли в спине, шейном отделе позвоночника и руках. Необходимость сидеть в течение дня, монотонность работы за компьютером приводят также к сколиозу и заболеваниям желудка. Чаще всего причинами этих жалоб являются недомогания, возникающие вследствие нерациональной планировки помещения и рабочего места пользователя. Эти недомогания накапливаются постепенно и получили название “синдром длительных статических нагрузок” (СДСН). Причиной возникновения СДСН может быть длительное пребывание в положении “сидя”, которое приводит к сильному перенапряжению мышц спины и ног, в результате чего возникают боли и неприятные ощущения в нижней части спины. Основной причиной перенапряжения мышц спины и ног являются нерациональная высота рабочей поверхности стола и сидения, отсутствие опорной спинки и подлокотников, неудобное размещение монитора, клавиатуры и документов, отсутствие подставки для ног. Нерациональная организация рабочего места пользователя создает дополнительную возможность нанесения травм. Для существенного уменьшения боли и неприятных ощущений, возникающих у пользователей ПЭВМ, необходимы эргономические усовершенствования, в том числе оборудование рабочего места так, чтобы исключать неудобные позы и длительные напряжения.

Еще одним фактором риска для пользователей ПЭВМ является необходимость практически во время всего рабочего дня смотреть в экран монитора. Врачи предостерегают, что если не давать глазам отдохнуть, может значительно снизиться острота зрения. Причиной этого являются токсины усталости, которые возникают в организме именно из-за малоподвижного образа жизни. Незаметно скапливаясь в организме, они вызывают многие заболевания. Для предупреждения преждевременной утомляемости пользователей ПЭВМ рекомендуется организовывать рабочую смену путем чередования работ с использованием ПЭВМ и без него. Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии и гипокинезии, предотвращения развития позотонического утомления целесообразно выполнять комплексы упражнений. Работающим на ПЭВМ с высоким уровнем напряженности во время регламентированных перерывов и в конце рабочего дня рекомендуется психологическая разгрузка в специально оборудованных помещениях (комната психологической разгрузки).

4.1.2 Требования к освещению на рабочих местах, оборудованных ПЭВМ

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеодисплейные терминалы были ориентированы боковой стороной к световым проемам, а естественный свет падал преимущественно слева.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300--500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м2.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м2.

Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20. Показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях не более 40.

Яркость светильников общего освещения в зоне углов излучения от 50 до 90° с вертикалью в продольной и поперечной плоскостях должна составлять не более 200 кд/м2, защитный угол светильников должен быть не менее 40°.

Светильники местного освещения должны иметь непросвечивающий отражатель с защитным углом не менее 40°.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3 :1--5 : 1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10 : 1.

В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). При устройстве отраженного освещения в производственных и административно-общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп. В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в т. ч. галогенных.

Для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решетками, укомплектованными электронными пуско-регулирующими аппаратами (ЭПРА). Допускается использование многоламповых светильников с ЭПРА, состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей.

Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решеток не допускается.

При отсутствии светильников с ЭПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трехфазной сети.

Общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов. При периметральном расположении компьютеров линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.

Коэффициент запаса (Кз) для осветительных установок общего освещения должен приниматься равным 1,4.

Коэффициент пульсации не должен превышать 5 %.

Для обеспечения нормируемых значений освещенности в помещениях для использования ПЭВМ следует проводить чистку стекол оконных рам и светильников не реже двух раз в год и проводить своевременную замену перегоревших ламп.

Экологическая оценка переработки узлов компьютерной техники содержащей драгметаллы

Конструкция любого вычислительного комплекса имеет в своем составе черные, цветные, драгоценные и редкие металлы, из которых изготавливаются:

- корпус, рамы, стойки, блоки и другие вспомогательные устройства (черные металлы);

- провода для соединений, печатные платы, рисунок печатных плат (цветные и драгоценные металлы);

- на печатных платах установлены электроэлементы, содержащие драгоценные металлы, такие как золото, серебро и платина.

Таблица 4.3 - Химический состав компонентов компьютера

Химический элемент	Доля в компонентах компьютера, %
Кремний	25
Пластмасса	23
Железо	20
Алюминий	14
Медь	7
Свинец	6
Цинк	2
Олово	1
Никель	1
Другие вещества	1

Вышедшие из употребления стойки, блоки, панели, каркасы и т.д. относятся к лому, который подлежит сортировке по виду металла.

До недавнего времени при утилизации старых компьютеров происходила их разработка на фракции: металлы, пластмассы, стекло, провода, штекеры. Вторичные ресурсы металлов складываются из лома (3-4 %) и отходов (57 %). Из одной тонны компьютерного лома получают до 200 кг меди, 480 кг железа и нержавеющей стали, 32 кг алюминия, 3 кг серебра, 1 кг золота и 300 г палладия.

В настоящее время разработаны следующие методы переработки компьютерного лома и защиты литосферы от него:

- сортировка печатных плат по доминирующим материалам;

- дробление и измельчение;

- гранулирование, в отдельных случаях сепарация;

- обжиг полученной массы для удаления сгорающих компонент;

- расплавление полученной массы, рафинирование;

- прецизионное извлечение отдельных металлов;

- создание экологических схем переработки компьютерного лома;

- создание экологически чистых компьютеров.

В процессе переработки печатных плат и электроэлементов получают гpанулы. Разделенные по видам металлов, rpанулы плавят в отдельных индукционных печах. Золото, серебро, металлы платиновой группы выплавляют прутками в обогащенном виде, после чего окончательно обрабатывают, чтобы получить каждый металл в отдельности.

Для утилизации и переработки отходов, которые образуются после окончания срока эксплуатации ПЭВМ, ЭВМ, металл отправляют в переплав на предприятия черной и цветной металлургии и предприятия по извлечению драгоценных металлов из узлов. Остальные отходы отправляются на полигоны для захоронения твердых отходов.

Переработку целесообразно проводить в местах образования отходов, что сокращает затраты на погpузочные работы, снижает безвозвратные потери при их транспортировке и высвобождает транспортные средства.

Эффективность использования лома и отходов металла зависит от их качества. Загpязнение и засорение металлоотходов приводят к большим потерям при переработке, поэтому сбор, хранение и сдача их регламентируется специальными стандартами.

В соответствии с требованиями СН и П 2.01.08-85 переработку промышленных отходов производят на специальных полигонах, предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий, которые образуются как при изготовлении новых, приборов (в том числе и печатных плат), так и при утилизации вышедших из строя.

При работе на ЭВМ на пользователя действуют множество опасных и вредных факторов. В разделе «Безопасность жизнедеятельности» был проведен анализ вредного воздействия на пользователя ПЭВМ при нерациональной планировке рабочего места, рассмотрены мероприятия по организации безопасности рабочего места, а также произведена экологическая оценка компьютерного лома и методов их переработки.

5. Экономический раздел

5.1 Планирование разработки аппаратно-программного комплекса с использованием метода СПО

В данном разделе мы рассмотрим основные этапы разработки комплекса, а также финансовые, трудовые и временные затраты и вычислим экономическую эффективность данного проекта. Основными этапами разработки аппаратно-программного комплекса диагностики течей в турбогенераторах являются:

Разработка аппаратной части (РА) - включает в себя проектирование печатной платы, выбор необходимых элементов и покупка их в уже собранном виде.

Разработка программной части (РП) - включает в себя написание общей структуры алгоритма, написание непосредственно кода программы.

Синхронизация аппаратной и программных частей (САП) - включает в себя программирование микроконтроллера (внедрение программы), тестирование готового прибора и отладку возможных ошибок в коде.

Подготовка документации (ПД) - включает в себя описание кода программы, описание интерфейса, схема печатной платы с описанием элементов.

Таблица 5.1 - Этапы и состав работ.

Этап	Состав работ	Траб, час.	Трудозатраты час.	Кол-во человек
1	2	3	4	5
РА	Проектирование печатной платы	9	9	1
	Выбор элементов и покупка	5	5	1
РП	Написание структуры алгоритма	10	10	1
	Написание кода программы	90	90	1
САП	Внедрение программы	3	3	1
	Тестирование и отладка программы	10	0	1
ПД	Описание кода программы	3	3	1
	Описание интерфейса программы	3	3	1
	Схема ПП с описанием элементов	3	3	1

Таблица 5.2 - Показатели событий и работ сетевого графика.

Наименование события	Обозначение работы	Код работы	Наименование работы	Тц	W
Проектирование завершено	А	0-1	Проектирование печатной платы	9	1
Элементы куплены	Б	1-2	Выбор элементов и их покупка	5	1
Структура написана	В	2-3	Написание структуры алгоритма	10	1
Код написан	Г	3-4	Написание кода программы	90	1
Программа внедрена	Д	4-5	Внедрение программы	3	1
Программа отлажена	Е	5-6	Тестирование и отладка программы	10	1
Код задокументирован	Ж	6-7	Описание кода программы	3	1
Интерфейс задокументирован	З	7-8	Описание интерфейса программы	3	1
Схема задокументирована	И	8-9	Схема ПП с описанием элементов	3	1

5.2 Построение оптимизированного сетевого графика

Рисунок 5.1 - Неоптимизированный сетевой граф, критический путь 136 часов

Рисунок 5.2 - Сетевой граф оптимизирован, критический путь 127 часов.

5.3 Расчет технико-экономических показателей и экономической эффективности проекта

Теперь рассчитаем экономическую эффективность нашего проекта.

5.3.1 Расчет сметной стоимости проектирования программного модуля

Стоимость комплекса вычисляется по формуле:

Кпр=1,18*Спр+Ез

где:

Cпр - вложения, необходимые для разработки и внедрения, рубли;

Kпр - полная стоимость модуля, с учетом НДС, рубли.

Ез - единовременные затраты, рубли

Вложения, необходимые для разработки и внедрения модуля рассчитываются по формуле:

где:

Cосн - основная заработная плата разработчиков;

Cдоп - дополнительная заработная плата разработчиков;

Cотч - сумма отчислений с заработной платы;

Cмаш - стоимость машинного времени;

Cн - накладные расходы.

Основная заработная плата разработчиков зависит от количества разработчиков, времени разработки и оклада работников. Над данным комплексом работает один человек с окладом в 20000 руб./мес., или 120 руб./час. Таким образом, при продолжительности проекта в 136 рабочих часов при неоптимизированном сетевом графе, основная заработная плата составит:

Сосн = 136*120 = 16320 руб.

Дополнительных выплат по данному проекту не предусмотрено, поэтому

Cдоп = 0 руб.

Сумма отчислений на социальные нужды, согласно Налоговому кодексу РФ, составит:

Сотч = Сосн*0,34 = 16320*0,34 = 5549 руб.

Для расчета стоимости машинного времени необходимо вычислить отчисления на амортизацию Змв и затраты на электроэнергию Зэ. Примем стоимость оборудования, на котором велась разработка, за 14 000 руб. Тогда при норме амортизации 12,5% в год и примерно 17 днях работы техники, отчисления на амортизацию составят:

Змв = 14000*0,125*17/249 = 119 руб.

Расходы на электроэнергию вычисляются по формуле:

где:

W - потребляемая мощность, Вт; для имеющегося оборудования 500 Вт;

T - количество часов работы оборудования, T = 178 = 136 ч;

S - стоимость киловатт-часа электроэнергии, 3,35 руб.

Зэ = 0,5*136*3,35 = 228 руб.

Итого, стоимость машинного времени Смаш составит:

Смаш = 119+228 = 347 руб.

Накладные расходы Cн обычно составляют от 60 до 100% от основной заработной платы и включают транспортные расходы, зарплат управляющему аппарату, обслуживающему персоналу и т.д. Для данного проекта накладные расходы составят 60%, тогда:

Сн = 0,6*Сосн = 0,6*16320 = 9792 руб

По формуле [5.2] получим стоимость проекта:

Спр = 16320+5549+347+9792 = 32008 руб.

При оптимизированном сетевом графе количество рабочих часов сократится до 127 часов, соответственно значения изменяться на:

Сосн = 127*120 = 15240 руб.

Дополнительных выплат по данному проекту не предусмотрено, поэтому

Cдоп = 0 руб

Сумма отчислений на социальные нужды, согласно Налоговому кодексу РФ, составит:

Сотч = 15240*0,34 = 5182 руб.

Для расчета стоимости машинного времени необходимо вычислить отчисления на амортизацию Змв и затраты на электроэнергию Зэ. Примем стоимость оборудования, на котором велась разработка, за 14 000 руб. Тогда при норме амортизации 12,5% в год и примерно 16 днях работы техники, отчисления на амортизацию составят:

Змв = 14000*0,125*16/249 = 112 руб.

Расходы на электроэнергию вычисляются по формуле (5.3)

W - потребляемая мощность, Вт; для имеющегося оборудования 500 Вт;

T - количество часов работы оборудования, T = 168 = 128 ч;

S - стоимость киловатт-часа электроэнергии, 3,35 руб.

Зэ = 0,5*128*3,35 = 214 руб.

Итого, стоимость машинного времени Смаш составит:

Смаш = 112+214 = 326 руб.

Накладные расходы Cн обычно составляют от 60 до 100% от основной заработной платы и включают транспортные расходы, зарплат управляющему аппарату, обслуживающему персоналу и т.д. Для данного проекта накладные расходы составят 60%, тогда:

Сн = 0,6*Сосн = 0,6*15240 = 9144 руб

По формуле [5.2] получим стоимость проекта:

Спр = 15240+5182+326+9144 = 29892 руб.

Следовательно, выгода, полученная в ходе оптимизации сетевого графа, составит 2116 рублей.

Единовременные затраты включают в себя покупку:

1) Микроконтроллер PIC - 500 рублей

2) Электронный преобразователь значений влагосодержания в цифровые сигналы, отображаемые на дисплее - 4200 рублей

3) Источники электропитания электронных схем - 600 рублей

4) Электронный преобразователь значений влагосодержания в различных зонах генератора в электрические токовые сигналы в диапазоне токов 4-20 мА - 6000 рублей

Стоимость проекта составит:

Кпр = 29892 + 11300 = 41192 руб.

5.3.2 Годовая экономия текущих затрат

В базовом варианте используется стандартный измеритель влажности в турбогенераторе, стоимостью около 15000 рублей. Он устанавливается на турбогенератор при производстве и поэтому мы не рассчитываем его стоимость в базовом варианте. При подобном положении дел очевидно, что если требуется единичная копия этого прибора, то наш проект себя не оправдывает с точки зрения экономической выгоды. Однако если требуется большее количество приборов то ситуация складывается несколько иная, поскольку ПО к прибору разрабатывать не требуется, то производство второй копии прибора потребует 11300 рублей единовременных затрат.

Имея эти данные, мы можем получить, что минимальный заказ дающий экономию составляет 9 приборов. При подобной ситуации экономия(?C) составляет:

?С = 9*15000-(11300*9+29892) = 135000-131592 = 3408 руб.

Несложно теперь вывести формулу экономии в зависимости от количества требуемых приборов(N):

?С = (N-9)*3700+3408

Таким образом, при заказе, допустим 100 приборов, мы получим экономию:

?С = (100-9)*3700+3408 = 341040 руб.

Основным достоинством данного проекта является не столько экономическая выгода, а высокая надежность контроля влажности пара в паропроводе, что приводит к улучшению качества обслуживания потребителей тепла и экономии средств предприятия-поставщика тепла (как в виде финансовых средств, так и топлива, уходящего на перегрев пара). Если при стандартном наборе оборудования вероятность своевременного обнаружения снижения сухости составляет 50-60%, то с использованием данного микроконтроллера она возрастает до 99%.

Таблица 5.3 - Технико-экономические показатели проекта

Наименование показателя	Базовый вариант	Проектный вариант	Экономия
1	2	3	4
Стоимость единичной копии прибора, руб.	15 000	11 300	3 700
Стоимость партии из 8 приборов (+затраты на разработку - в проектном варианте), руб.	135 000	131 592	3 408
Стоимость партии из 100 приборов (+затраты на разработку - в проектном варианте), руб.	1 500 000	1 159 892	340 108

Заключение

Задача, поставленная при разработке данного дипломного проекта, была решена. Система разработана, отлажена и протестирована.

В исследовательском разделе произведен анализ принципов определения сухости водяного пара в системах теплоснабжения и метод реализации вычислений на микроконтроллере. Эта информация послужила основой для разработки программного комплекса. На основе анализа для реализации дипломного проекта была выбран микроконтроллер серии PIC и интегрированная среда программирования MPLAB X.

В специальном разделе выполнено проектирование принципиальной схемы и топологии печатной платы, разработано алгоритмическое и программное обеспечение для разрабатываемого комплекса.

В технологическом разделе описана технология работы с микроконтроллерами по интерфейсу USB и технология разработки программы для микроконтроллера.

В разделе "Безопасность жизнедеятельности" проведен анализ опасных, вредных факторов и чрезвычайных ситуаций, возникающих при эксплуатации компьютерной техники, подробно рассмотрены мероприятия по снижению синдрома длительных зрительных нагрузок, а также проведена комплексная оценка компьютерной техники с точки зрения ее влияния на экологию.

В экономическом разделе проведено планирование разработки программно-аппаратного комплекса. Это позволило определить состав работ, этапы и стадии разработки программы, построить и оптимизировать сетевой график.

Продолжительность работ в сетевом графике до оптимизации составила 136 часов, после оптимизации - 127 часов. Также произведен расчет основных показателей экономической эффективности. Годовая экономия текущих затрат составила 3408 рублей на каждый прибор, так же необходимо учитывать экономию средств и топлива предприятия-поставщика тепла и улучшение позиций с потребителями. Таким образом, обеспечивается не только материальная эффективность.

Список использованных источников

Белов А.Б. Конструирование устройств на микроконтроллерах / Наука и Техника, 2009. - 255 с.

Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. / Пер. с англ. под ред.И. И. Шагурина и С.Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2011. - 416 с.

Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 2. / Пер. с англ. под ред.И. И. Шагурина и С.Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2011. - 488 с.

Вуд А. Микропроцессоры в вопросах и ответах. / Пер. с англ. под ред. Д.А. Поспелова. - М.: Энергоатомиздат. 1985. - 184 с.

Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.

СанПиН 2.2.2/2.4.1340-13. Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2013. -54с.

СН 512-09. Инструкция по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин.

ГОСТ 12.2.032-09 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя.

Приложение А

Графический материал

Слайд 1 - Постановка задачи

Разработать систему измерения сухости пара, отвечающей следующим требованиям:

- В качестве управляющей части выступает микроконтроллер

- Автоматическое циклическое измерение сухости пара

- Автоматический перегрев пара в случае снижения сухости до критического значения

- Силовая часть системы гальванически развязана от управляющей

- Оповещение оператора в реальном времени

- Предусмотрена возможность расширения для подключения внешней флэш-памяти для журналирования событий

Слайд 2 - Пример реализации прибора

Слайд 3 - Структурная схема

Слайд 4 - Алгоритм работы

нет

да

да

нет

Слайд 5 - Электрическая принципиальная схем

Слайд 6 - Топология печатной платы

Слайд 7 - Технико-экономические показатели проекта

Таблица 5.3 - Технико-экономические показатели проекта

Наименование показателя	Базовый вариант	Проектный вариант	Экономия
1	2	3	4
Стоимость единичной копии прибора, руб.	15 000	11 300	3 700
Стоимость партии из 8 приборов (+затраты на разработку - в проектном варианте), руб.	135 000	131 592	3 408
Стоимость партии из 100 приборов (+затраты на разработку - в проектном варианте), руб.	1 500 000	1 159 892	340 108

Слайд 8 - Сетевой график

Приложение Б

Исходный код программы

#include <pic18xxxx.h>

#include <delays.h>

#include <alcd.h>

#include <stdio.h>

#include <natively.h>

unsigned char heating = 0;

unsigned char lockers = 0;

int humid;

int temp;

int temp_old;

int pres;

int pres_old;

char lcd_buffer[31];

char chan_set = 3;

unsigned char LH_time;

unsigned char j = 1;

eeprom unsigned char sec = 1;

eeprom unsigned char min = 2;

eeprom unsigned char hour = 3;

interrupt void int0(void)

{

if (chan_set <= 3)

{chan_set++; }

else

{chan_set = 0; }

}

interrupt void int1(void)

{

if (j == 0) {

if (chan_set == 2) {

sec++;

lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(lcd_buffer, "%2i:%2i:%2i", hour,min,sec);

lcd_puts(lcd_buffer);

}

if (chan_set == 1) {

min++;

lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(lcd_buffer, "%2i:%2i:%2i", hour,min,sec);

lcd_puts(lcd_buffer);

}

if (chan_set == 0) {

hour++;

lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(lcd_buffer, "%2i:%2i:%2i", hour,min,sec);

lcd_puts(lcd_buffer);

}

}

}

// Timer2 output compare interrupt service routine

interrupt void timer2_comp_isr(void)

{

//-------CLOCK----------

sec++; //

if (sec>=60) //

{sec=0; min++;} //

if (min>=60) //

{ min=0; hour++;} //

if (hour>=24) //

{ hour=0;} //

//-----ON_LCD_PRINT-----

if (j == 0)

{

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_clear();

sprintf(lcd_buffer, "%2i:%2i:%2i hm:%4i", hour,min,sec,humid);

lcd_puts(lcd_buffer);

//-----ON_CLOCK_SET-----

if (chan_set == 2) {lcd_gotoxy(7,1); lcd_putchar('^');}

if (chan_set == 1) {lcd_gotoxy(4,1); lcd_putchar('^');}

if (chan_set == 0) {lcd_gotoxy(1,1); lcd_putchar('^');}

//-----ADC_SENSORS------

LH_time++;

}

}

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

{

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

}

void humid_calc(void)

{

humid = (temp_old*pres*100)/(temp*pres_old);

}

void control_mech(void)

{

if (LH_time == 3)

{

delay_ms(10);

temp_old = read_adc(0)*5-read_adc(0)/10;

delay_ms(10);

pres_old = read_adc(1)*5-read_adc(1)/10;

lockers = 0;

heating = 0;

}

if (LH_time == 4)

{

lockers = 1;

heating = 1;

}

if (LH_time == 10)

{

delay_ms(10);

temp = read_adc(0)*5-read_adc(0)/10;

delay_ms(10);

pres = read_adc(1)*5-read_adc(1)/10;

lockers = 0;

heating = 0;

humid_calc();

LH_time = 0;

}

}

void main(void)

{

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

PORTB=0x00;

DDRB=0xFF;

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

PORTD=0b11110000;

DDRD=0b00001111;

GICR |= (1<<INT0)|(1<<INT1);

MCUCR |= (1<<ISC01)|(0<<ISC00)|(0<<ISC11)|(0<<ISC10);

ASSR|=(1<<AS2);

TCCR2|=(1<<CS20)|(1<<CS21)|(1<<CS22)|(1<<WGM21);

OCR2=(32-1); // (для 32 тактов OCR0=31!), совпадения с частотой 1 Гц.

TIMSK|=(1<<OCIE2); // Разрешить прерывание по совпадению Т2.

TCNT2=0x00;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 1000,000 kHz

// ADC Voltage Reference: AVCC pin

// ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: Free Running

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0xA1;

SFIOR&=0x0F;

lcd_init(16);

// Global enable interrupts

SREG |= (1<<7);

#asm("sei")

lcd_gotoxy(1,0);

lcd_putsf("GYGRO+ BY SOMA");

delay_ms(200);

lcd_gotoxy(1,0);

lcd_putsf("FIRMWARE v1.14");

delay_ms(200);

while (j < 18) {

j++;

lcd_gotoxy(j-2,1);

delay_ms(10);

lcd_putchar(0xFF);

}

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_clear();

j = 0;

while (1)

{

control_mech();

if (heating == 1)

{ PORTD.4 = 1; }

else

{ PORTD.4 = 0; }

if (lockers == 1)

{ PORTD.5 = 1; }

else

{ PORTD.5 = 0; }

if (humid < 95)

{ PORTD.6 = 1;; // red on

PORTD.7 = 0; // green off

}

else

{ PORTD.6 = 0; // red off

PORTD.7 = 1; // green on

}

}

}

Размещено на Allbest.ru