КУРСОВА1


ЗМІСТ
ВСТУП 3
1ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ6
1.1Призначення проектуємого пристрою6
1.2Технічні характеристики8
1.3Розробка і обґрунтування схеми електричної структурної…..10
2СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ11
2.1Вибір і обґрунтування елементної бази11
2.2Принцип роботи окремих ВІС15
2.3Принцип роботи пристрою згідно схеми електричноїпринципової19
3ЕКСПЛУАТАЦІЙНИЙ РОЗДІЛ21
3.1Методи виготовлення( опис) друкованої плати21
3.2Робоча програма пристрою на Асемблері або
мові високого рівня24
3.3Розрахунок надійності пристрою27
АНОТАЦІЯ31
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 32

1
ВСТУП
Безупинне удосконалення технології і схемотехніки великих інтегральних мікросхем (ВІС) обумовило створення і розвиток одних з найбільш універсальних ВІС - мікропроцесорів. До сьогоднішнього часу вітчизняною промисловістю і закордонними фірмами випускається велике число комплектів мікропроцесорних ВІС, що відрізняються швидкодією, потужністю споживання, розрядністю й іншими характеристиками, а також функціональним набором схем у комплекті. Функціональний склад комплектів мікропроцесорних ВІС і їх основні характеристики визначалися на основі аналізу різних варіантів застосування мікропроцесорів і оптимізації алгоритмів керування з урахуванням вимог до продуктивності й обсягу адресуємої пам'яті.
Високий рівень технічних характеристик мікропроцесорних ВІС і порівняно низька вартість у розрахунку на одиницю оброблюваної інформації стимулювали швидке впровадження мікропроцесорів у побутову, промислову і спеціальну радіоелектронну апаратуру.
Мікропроцесор (МП) - програмно-управляючий пристрій, призначений для обробки цифрової інформації і керування процесом цієї обробки, виконаний у виді однієї (чи декількох) інтегральної схеми з високим ступенем інтеграції електронних елементів.
Продуктивність мікропроцесорів безупинно зростає в міру удосконалення мікроелектронної технології й архітектури. У найбільш досконалих мікропроцесорах вона вже з початку 80-х років не поступається продуктивності процесорам звичайних міні-ЕОМ середньої обчислювальної потужності. Процесори ЕОМ мають складну логічну структуру і містять велику кількість електронних елементів з безліччю розгалужених зв'язків між ними. Для підвищення продуктивності процесора необхідно розвивати всі його апаратні ресурси. Можливості однокристальних мікропроцесорів визначає мікроелектронна технологія на визначеному рівні розвитку. Тому, щоб збільшити продуктивність процесорів, використовують їх реалізацію у вигляді багатокристальних, а також секційних багатокристальних мікропроцесорів.
Багатокристальні МП можна одержати в тому випадку, коли відбувається поділ логічної схеми процесора на окремі функціонально закінчені частини, кожна з яких реалізується у виді інтегральної схеми.
Необхідність виконання складних функцій керування призвела до створення мікроконтролерів - керуючих пристроїв, виконаних на одному чи декількох кристалах. Мікроконтролери виконують функції логічного аналізу і керування (тому за рахунок виключення арифметичних операцій можна зменшити їхню апаратну складність чи розвинути функції логічного керування).
Архітектура мікропроцесора - функціональні можливості апаратних електронних засобів мікропроцесора, використовувані для представлення даних, машинних операцій, опису алгоритмів і процесів обчислень.
Архітектура поєднує апаратні, мікропрограмні і програмні засоби обчислювальної техніки і дозволяє чітко виділити те, що, при створенні конкретної мікропроцесорної системи і використанні можливостей мікропроцесорного комплекту, ВІС повинні бути реалізовані користувачем програмним способом і додатковими апаратними засобами.
Розробляючи програмне забезпечення для мікро-ЕОМ, програміст повинен знати архітектурні особливості і технічні характеристики мікро-ЕОМ. Ця вимога необхідна при використанні мови асемблера, але вона може виявитися істотною і при використанні мови високого рівня. Однак програміст може знатися в апаратному забезпеченні, і тим більше в схемотехнічних елементах мікро-ЕОМ не настільки детально, як інженер-розроблювач мікропроцесорних пристроїв. На відміну від останнього програміст може мати потребу в з'ясуванні і розумінні лише елементів і характеристик обчислювальної машини, що явно відбиваються в програмах і (або) повинні бути враховані при розробці і виконанні програм. До таких елементів і характеристик мікро-ЕОМ варто віднести, зокрема, число й імена програмно-доступних регістрів, розрядність машинного слова, систему команд, доступний розмір і адреси оперативної пам'яті, швидкодію процесора, схему обробки переривань, способи адресації оперативної пам'яті і зовнішніх пристроїв. Сукупність подібних зведень являє собою модель мікро-ЕОМ з погляду програміста.
Для ефективного використання мікро-ЕОМ споживач повинен володіти мовами програмування різного рівня. Задачі системного програмування, наприклад, досить часто вимагають застосування мови асемблера, яка дає можливість найбільш повно і раціонально використовувати апаратні і програмні ресурси мікро-ЕОМ.
ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ
1.1Призначення проектуємого пристрою
У курсовому проекті прийняті наступні скорочення:
БА- буфер адреси;
БД- буфер даних;
ВІС- велика інтегральна схема;
ОС- обчислювальна система;
ГТІ - генератор тактових імпульсів;
ЗП - запам'ятовуючий пристрій;
ІС - інтегральна схема;
МС - мікросхема;
МА - магістраль адреси;
МД - магістраль даних;
МК - магістраль керування;
МП - мікропроцесор;
МПС - мікропроцесорна система;
ОЗП - оперативно-запам'ятовуючий пристрій;
ПДП - прямий доступ у пам'ять;
ПЗП - постійно-запам'ятовуючий пристрій;
ЦП - центральний процесор;
ПВВ - пристрій введення-виведення;
ЕОМ - електронно-обчислювальна машина;
ЧТП - читання пам'яті;
ЗПП - запис у пам'ять;
ЗПВВ - запис у пристрої введення/виведення;
Даний пристрій зібрано на основі мікроконтролера AT90S8515-8PI і призначений для відтворення певної мелодії в заданому порядку .Він має доволі багато видів застосування на практиці, може бути вбудований як сигналізація, або ж як домашній дзвінок. В основі мікросхеми лежить технологія EEPROM, тобто стирання і запис в ПЗП електричним способом.
При натисненні на дзвінкову кнопку, вмикається живлення, і пристрій видає звуковий сигнал починаючи з того, на якому закінчили минулого разу. Всі мелодії для даного приладу взято з мережі інтернет та конвертовано для мови Асемблер за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення.
Запропонований пристрій здатен синтезувати до 120 мелодій, які відтворюються послідовно з кожним наступним натисненням дзвінкової кнопки.

1.2 Технічні характеристики
При проектуванні схеми електричної принципової використано AVR мікроконтролер AT90S8515-8PI. В цьому розділі докладно викладені технічні дані про цей мікроконтролер.
Технічні характеристики і особливості мікроконтролера:
- температура зберігання - від від -65 °С до +150 °C;
- робоча температура - від -40°C до +85°C;
- робоча частота - 8MHz;
- діапазон напруг живлення від 4В до 6В;
- розрядність - 8-Bit;
- кількість портів I/O - 32;
- генератор тактової частоти - внутрішній
- програмна пам'ять - FLASH;
- інтерфейси - Послідовний периферійний (SPI), універсальний асинхронний приймач/передавач (UART), універсальний синхронно-асинхронний приймач/передавач (USART);
- серія - AVR® 90S;
- розмір програмної пам'яті - 8Кб (4К х 16);
- обсяг EEPROM - 512 х 8;
- архітектура процесора - AVR;
- обсяг RAM - 512 х 8;
- периферія - Brown-out Detect/Reset,POR,PWM,WDT
У таблиці 1.2.1 приведені параметри зовнішнього тактового сигналу мікроконтролера.
У таблиці 1.2.2 приведена характеристика по постійній напрузі та струмові.
Таблиця 1.2.1 - Параметри зовнішнього тактового сигналу
Параметри Vcc=2,7...6,0 В Vcc=4,0...6,0 В Од.вим.
Мін. Макс. Мін. Макс. Частота кварца 0 4 0 16 МГц
Перехід тактової частоти 250 62,5 нс
Тривалість “1” 40 16,7 нс
Тривалість “0” 40 16,7 нс
Тривалість фронта 10 4,15 нс
Таблиця 1.2.2 - Характеристика по постійній напрузі і струмові
Параметри Умови Мін. Тип. Макс. Од.
вим
Вхідна напруга низького рівня (Крім XTAL1) -0,5 - 0,3Vcc B
Вхідна напруга високого рівня (Крім XTAL1 і RESET) 0,7Vcc - Vcc+0,5 B
Вхідна напруга високого рівня XTAL1 і RESET 0,7Vcc - Vcc+0,5 B
Вихідна напруга низького рівня
(Порти B і D) Lоl=25mA, Vcc=5B Lol=15mA, Vcc=3B - - 0,5
B
Вихідна напруга високого рівня
(Порти B і D) L0H=-3mA, Vcc=5B L0H=-3mA, Vcc=3B Vcc-0,5 - - В
Вихідний струм(Порти В і D) Vcc=5V, V0H=4,5VVcc=3V, V0H=2,7V - 4 - мА
Поглинаючий струм(Порти В і D) Vcc=5V, Vol=0,5VVcc=3V, Vol=0,3V - 28
11 - мА
1.3 Розробка і обґрунтування схеми електричної– структурної
МК виконує управління всією схемою та є базою даних для заздалегіть записаних мелодій.
Джерело живлення – живлення елементів схеми, як потребують напруги +5 В.
Кнопка- комутуючий пристрій, який запускає в роботу всю схему. Живлення для комутації 220 В змінної напруги.
Підлаштовний резистор - дає можливість використовувати будь-яку напругу комутації ( в залежності від налаштувань), контвертуючи її в +5 В постійної.
Складений транзистор – підсилює вихідний сигнал МК, та скеровує його на динамічну голівку( динамік).
Динамічна голівка- відтворення мелодії дзвінка.
Кварцевий резонатор – зовнішній пристрій МК для задання та врегулювання частоти роботи МК.

Рисунок 1.3.1 – Структурна схема проектуємого пристрою
СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ
Вибір і обґрунтування елементної бази
В схемі проектованого мною пристрою використано МК AT90S8515-8PI, технічні характеристики якого вказано у розділі 1.2. Крім МК, у схемі використовуються кварцовий резонатор, конденсатори, резистори, біполярні транзистори, кнопка, підлаштовний резистор.
Головним в пристрою є мікроконтролер AT90S8515-8PI з сімейства AVR.
AVR - це сімейство 8-розрядних RISC-мікроконтролерів фірми Atmel. Ці мікроконтролери дозволяють вирішувати безліч завдань вбудованих систем. Вони відрізняються від інших розповсюджених у наш час мікроконтролерів більшою швидкістю роботи, більшою універсальністю. Швидкодія даних мікроконтролерів дозволяє в ряді випадків застосовувати їх у пристроях, для реалізації яких раніше можна було застосовувати тільки 16-розрядні мікроконтролери, що дозволяє відчутно зменшити витрати на виробництво схеми. Крім того, мікроконтролери AVR дуже легко програмуються - найпростіший програматор можна виготовити самостійно за короткий проміжок часу. За заявою фірми-виробника мікроконтролерів мікроконтролери сімейства AVR можна перепрограмувати до 1000 разів, причому безпосередньо в зібраній схемі.
Мікроконтролер AT90S8515-8PI можна перевести програмним шляхом в декілька режимів енергоспоживання.
Режим холостого ходу (IDLE), у якому припиняється робота тільки процесора і фіксується вміст пам’яті даних, а внутрішній генератор синхросигналів, таймери, система переривань і WDG-таймер продовжують функціонувати.
Режим мікроспоживання (Power Down), у якому зберігається вміст регістрового файла, але зупиняється внутрішній генератор синхросигнаів.
Вихід із даного режиму можливий або сигналом загального скидання МК (RESET), або від зовнішнього джерела переривання.
Основний режим очікування (Standby) - робота генератора не припиняється. Це гарантує швидкий вихід мікроконтролера з режиму очікування лише за шість тактів генератора.
Система команд AVR-МК містить 133 різних команд . Розрізняють п’ять груп команд: умовного розгалуження, безумовного розгалуження, арифметичні і логічні операції, команди пересилки даних, команди роботи з бітами. За розмаїтістю і кількістю реалізованих команд АVR-MK – одні з найкращих на світовому ринку 8-розрядних мікроконтролерів.
Загалом прогресивна RISС архітектура AVR-МК у сполученні з регістровим файлом і розширеною системою команд дозволяє створювати компактні програми з високою швидкістю виконання.
Широка номенклатура AVR-мікроконтролерів дозволила обрати такий, який задовольнив всі наші потреби.
Високу продуктивність забезпечують:
виконанням великої кількості команд за один тактовий цикл;
конвеєром команд, що забезпечують одночасно з виконанням поточної команди вибірку наступної;
потужною системою команд єдиного 16-розрядного формату;
вбудованими апаратними пристроями.
Мале енергоспоживання забезпечують:
СМОS-технологія;
- цілком статична робота - від покрокового режиму до максимальної тактової частоти.
Малу вартість як на рівні вартості апаратного обладнання, так і на рівні вартості розробки і налагодження прикладних програм, забезпечують:
Flash-пам'яттю програм, яку програмують на цільовій платі;
можливістю вибору мікроконтролера з достатньою і відповідною кількістю функцій і вбудованої периферії
Підлаштовний резистор - різновид змінного резистора, що зазвичай не має продовгувастого осердя для можливості встановлення ручки задля здійснення безпосереднього регулювання вручну, а замість того обов'язково має шліц під викрутку. Встановлюється в якості елемента моношассі або електронного компонента, за допомогою якого здійснюється післямонтажне налагоджування пристрою. Особливо важливе місце підлаштовний резистор посідає у приладах, що потребують перед-експлуатаційного та посеред-експлуатаційного юстування в схемах, де необхідна точна підгонка режимів роботи елементів кіл, параметри компонентів яких змінюються внаслідок старіння та зносу.
Принцип дії повністю аналогічний принципу дії змінного опору - резистивний шар підлаштовного резистора розміщується на його нерухомій частині (статорі). По ньому переміщується контактна група - повзунок ротора. При русі ротора опір між рухомим контактом і виводами резистивного шару змінюється. Підлаштовні резистори призначені для підстроювання напруги та струму в колах електронних пристроїв, де їх встановлено, та на відміну від змінних резисторів не призначені для оперативної зміни свого опору під час повсякденної експлуатації пристрою.
У прецизійних підлаштовних резисторах обертання ротору приводиться за допомогою черв'якового механізму, що дає змогу зробити резистор багатообертовим, внаслідок чого досягається більш точне підлаштування в заданому діапазоні значень опорів.
Скла́дений транзи́стор (транзистор Дарлінгтона) — об'єднання двох чи більше біполярних транзисторів з метою збільшення коефіцієнта підсилення по струму . Такий транзистор використовується в схемах, що працюють з великими струмами (наприклад, в схемах стабілізаторів напруги, вихідних каскадів підсилювачів потужності) і у вхідних каскадах підсилювачів, якщо необхідно забезпечити великий вхідний імпеданс.
Складовою транзистор має три виводи (база, емітер і колектор), які еквівалентні виводам звичайного одиночного транзистора. Коефіцієнт посилення по струму типового складеного транзистора (іноді помилково званого «супербета») , у потужних транзисторів (наприклад - КТ825) ≈ 1000 та у малопотужних транзисторів (типу КТ3102 і т п.). ≈ 50000 Це означає, що невеликого струму бази достатньо для того, щоб складений транзистор відкрився .
Кварцовий резонатор — п'єзоелектричний резонатор, основною складовою частиною якого є кристалічний елемент з кварцу. Замість кварца часто використовують і інші п'єзоелектрики, наприклад, кераміку.
Принцип дії:
На пластинку (або кільце, або брусок), вирізану з кристалу кварца належним чином, наносять 2 і більше електродів — провідних смужок.
Пластинка закріплена і має власну резонансну частоту механічних коливань. При подачі напруги на електроди завдяки п'єзоелектричному ефекту виникає згин, стискання або зсув в залежності від того, яким чином вирізали пластину (або кільце, або брусок).
Пластинка, яка коливається, утворює в зовнішньому колі проти-ЕРС, що можна розглядати як явище, еквівалентне роботі котушки індуктивності в коливальному контурі.
Якщо частота напруги, що подається, близька до частоти власних механічних коливань пластинки, затрати енергії на підтримку коливань пластинки будуть набагато нижчі, чим при великій різниці частот. Це теж відповідає поведінці коливального контура.
Принцип роботи окремих ВІС
Особливість AVR-МК – їх широка номенклатура, що дозволяє користувачеві вибрати мікроконтролер із мінімальною апаратною надмірністю і, отже , найменшої вартості . Так, наприклад, у номенклатурі групи AT90S8515-8PI входять прилади з ПЗП ємністю від 1 до 8 кбайт, з різним набором периферійних пристроїв у корпусах із кількістю виводів від 8 до 48.
Розглянемо архітектуру мікроконтролера сім’ї Classic AT90S8515-8PI, яка зображена на малюнку 2.2.1, більш детально її показано на блок-схемі МК (рисунок 2.2.2). 110490915670





Рисунок 2.2.1 – Архітектура мікроконтролера AT90S8515-8PI
-3810408940
Рисунок 2.2.2 - Блок-схема МК AT90S8515-8PI
AVR ядро об'єднує потужну систему команд з 32 регістрами загального призначення та конвеєрне звернення до пам'яті програм. Архітектура ефективно підтримує як мови високого рівня, так і програми на мовах асемблера.
Архітектура МК містить АЛП, регістровий файл, пам’ять програм, пам’ять даних, сторожовий таймер, аналоговий компаратор, лічильник, регістр контролю/стану, вказівник стека, 15 ліній вводу/виводу, блок SPI, систему внутрішніх і зовнішніх переривань , різні інтерфейсні схеми (периферію).
При розробці мікроконтролер була використана Гарвардська архітектура. Значення її заключається в тому , що пам’ять програм і даних програми розміщуються в різних областях пам’яті.
Доступ до пам’яті здійснюється наступним чином: під час виконання одної команди наступна команда вибирається із пам’яті програм. Це дає можливість виконувати по одній команді за один машинний цикл.
Регістровий файл складається з 32 8-розрядних регістрів загального призначення, доступ до яких відбувається за один машинний цикл. Шість із 32 регістрів файла можна використовувати як 3 16-розрядні покажчики адреси у процесі непрямого адресування даних. Один із цих покажчиків, Z Pointer, застосовують для доступу даних, записаних у пам’яті програм МК.
Режими адресації МК AT90S8515-8PI:
пряма регістрова адресація з одним регістром;
пряма регістрова адресація з двома регістрами;
пряма адресація до області вводу/виводу;
непряма регістрова адресація;
непряма адресація до пам’яті даних;
непряма адресація до пам’яті даних зі здвигом.
Пам’ять програм. AVR-MK має Flash-пам’ять, яку можна завантажити за
допомогою програм і SPI-інтерфейсу, безпосередньо на цільовій платі. Програму-завантажник створює сам розробник, вона має бути запрограмована зовнішнім програматором. Кількість циклів перезапису - не менше 1000.
Пам’ять даних. AVR-МК має блок енергонезалежної пам’яті даних з електричним стиранням EEPROM. Цей тип пам’яті використовується для зберігання проміжних даних, різних констант, таблиць перекодувань, каліброваних коефіцієнтів тощо. Кількість циклів перезапису - не менше 100000.
Блок SPI (SPI UNIT) призначено для послідовного введення і виведення даних, він використовується для програмування МК після установки на друкарську плату.
Вказівник стека SP (Stack Pointer) – 16-розоядний регістр, у якому зберігається адреса останньої зайнятої комірки пам’яті.
Аналоговий компаратор AC (Analog Comparator) порівнює за напругою сигнали, що надходять на входи AIN0 і AIN1.
Сторожовий таймер WDT (Watchdog Timer) призначено для перезапуску програми тільки якщо з’явиться збій у ході її виконання. Програма, що працює без збоїв, періодично скидає сторожовий таймер, не допускаючи його переповнення.
До периферії пристроїв належать 8-розрядні порти введення-виведення, послідовний порт, таймери/лічильники, контролер переривань.
Кількість незалежних ліній портів введення-виведення – від 3 до 53. Кожний розряд порту можна запрограмувати на введення або виведення інформації.
Принцип роботи пристрою згідно схеми електричної принципової
Принципова схема дзвінка зображена на Рис.2.3.1. Його основа - мікроконтролер AT90S8515-8PI фірми ATMEL.
При натисканні на дзвінкові кнопку SB 1 включається живлення пристрою, починає працювати програма, записана в пам'ять мікроконтролера, і на виведенні 39 (РАВ) з'являється напруга логічної 1. В результаті відкривається транзистор VT1, спрацьовує реле К1 і своїми контактами К 1.1 блокує кнопку дзвінка.  
Для формування коливань 3Ч використовується таймер мікроконтролера і режим його роботи на переключення зовнішнього виведення PD5 (для отримання потрібної звукової частоти частоту роботи таймера потрібно помножити на два). Сигнал, що знімається з цього виводу, посилюється складовим транзистором VT2VT3, в колекторних ланцюг якого включена динамічна головка ВА1.
Для регулювання гучності послідовно з нею можна включити, резистор R5 (зображений штриховою лінією). 
Після програвання мелодії програма записує в енергонезалежну пам'ять (EEPROM) мікроконтролера покажчик на наступну мелодію, високий рівень на його виведенні 39 змінюється низьким і реле розриває ланцюг живлення до наступного натискання на кнопку SB1. 
Мелодії для дзвінка взяті з програми Melody Player for Motorol. Для конвертації мелодій у асемблерний вид написана програма motcvt. Використовуючи її, неважко змінити / додати / прибрати будь-яку мелодію.
При запуску в командному рядку вказують ім'я файлу з мелодіями від mp4m та ім'я, під яким треба записати результуючий файл (наприклад, mel.inc). 
При використанні кварцового резонатора на іншу частоту необхідно в рядку. Equ fsck = 3618400 файлу zvonok.asm змінити значення частоти (3618400) на фактично використовуване (у герцах). Все інше перерахує асемблер. Програма написана і налагоджена за допомогою AVRStudio 4.0 Build 181. 
35984657
Рисунок 2.3.1 – схема дзвінка на 120 мелодій
ЕКСПЛУАТАЦІЙНИЙ РОЗДІЛ
Виготовлення друкованої плати
Друкована плата - пластина, виконана з діелектрика, на якій сформована (зазвичай друкованим методом) хоча б одна електропровідна ланцюг. Друкована плата (ПП) призначена для електричного і механічного з'єднання різних електронних компонентів або з'єднання окремих електронних вузлів. Електронні компоненти на ПП з'єднуються своїми висновками з елементами провідного малюнка, звичайно паянням, або накруткою, або склепка, або пресування, в результаті чого збирається електронний модуль (або змонтована друкована плата).
Залежно від кількості шарів з електропровідним малюнком, друковані плати поділяють на односторонні, двосторонні та багатошарові.
На відміну від навісного монтажу, на друкованій платі електропровідний малюнок виконаний з фольги аддитивним або субтрактівним методом. У аддитивном методі проводить малюнок формується на нефольгірованном матеріалі, звичайно шляхом хімічного міднення через попередньо нанесену на матеріал захисну маску. У субтрактивном методі проводить малюнок формується на фольгованим матеріалі, шляхом видалення непотрібних ділянок фольги, при цьому зазвичай використовується хімічна травлення.
Друкована плата зазвичай містить монтажні отвори і контактні площадки, які можуть бути додатково покриті захисним покриттям: сплавом олова і свинцю, оловом, золотом, сріблом, органічним захисним покриттям. Крім того в друкованих платах є перехідні отвори для електричного з'єднання шарів плати, зовнішнє ізоляційне покриття ("захисна маска") яке закриває ізоляційним шаром невживану для контакту поверхню плати, маркування зазвичай наноситься за допомогою шовкографії, рідше - струменевим методом або лазером.
Основою друкованої плати служить діелектрик, найбільш часто використовуються такі матеріали, як текстоліт, склотекстоліт, гетинакс. Так само основою ПП може служити металева підстава, покрите діелектриком (наприклад, анодований алюміній), поверх діелектрика наноситься мідна фольга доріжок. Такі ПП застосовуються в силовій електроніці для ефективного тепловідведення від електронних компонентів. При цьому металева підстава плати кріпиться до радіатора.
Як матеріал для друкованих плат, що працюють в діапазоні НВЧ і при температурах до 260 C, застосовується фторопласт, армований склотканиною і кераміка. Гнучкі плати роблять з поліїмидні матеріалів, таких як каптон.
Під виготовленням друкованих плат зазвичай розуміють обробку заготовки (фольгированного матеріалу). Типовий процес складається з декількох етапів: сверловка перехідних отворів, отримання малюнка провідників шляхом видалення надлишків мідної фольги, металізація отворів, нанесення захисних покриттів і лудіння, нанесення маркування.
При виготовленні плат використовуються хімічні, електролітичні або механічні методи відтворення необхідного струмопровідного рисунка, а також їх комбінації.
Хімічний спосіб виготовлення друкованих плат з готового фольгованого матеріалу складається з двох основних етапів: нанесення захисного шару на фольгу і травлення незахищених ділянок хімічними методами.
Механічний спосіб виготовлення припускає використання фрезерно-гравірувальних верстатів або інших інструментів для механічного видалення шару фольги з заданих ділянок.
На рис. 3.1.1 зображено приклад пайки елементів для даної схеми.

Рисунок 3.1.1 - Приклад друкованої плати для музичного дзвінка.
Робоча програма пристрою на Ассемблері або мові високого рівня
include <P16F628A.INC>
LIST p=16F628A ;
__CONFIG H'3F02' ;
Sec equ 0120h ;
Sec0 equ 0121h ;
Sec1 equ 0122h ;
scetbit equ 0123h ;
perem equ 0124h ;
Klast equ 0125h
Prov1 equ 0126h ;
SDcom equ 0127h ;
AdrHH equ 0128h ;
AdrHL equ 0129h ;
AdrLH equ 012Ah ;
AdrLL equ 012Bh ;
firstklL equ 012Ch
SDcrc equ 012Dh ;
firstklH equ 012Eh
HH equ 012Fh
HL equ 0130h
LH equ 0131h
LL equ 0132h
FATH equ 0133h
FATL equ 0134h
rootH equ 0135h
rootL equ 0136h
datH equ 0137h
datL equ 0138h
zapLL equ 0139h
zapLH equ 013Ah
zapHL equ 013Bh
namesec equ 013Ch
kol2x equ 013Dh
rsec0 equ 013Eh
rsec1 equ 013Fh
kolsek equ 0140h
sizeLL equ 0141h
sizeLH equ 0142h
sizeHL equ 0143h
sizeHH equ 0144h
sheterr equ 0145h
Sec2 equ 0146h
Sec3 equ 0147h
Sec4 equ 0148h
W_temp equ 0079h
STATUS_temp equ 007Ah
FSR_temp equ 007Bh
FSRtmp equ 007Ch
shim45 equ 007Dh
flag equ 007Eh
flag1 equ 007Fh
data1 equ 0020h
#DEFINE stop PORTB,1
#DEFINE next PORTB,2
#DEFINE play PORTB,0
#DEFINE back PORTB,4
Підпрограма оброблення периривань
;читання байтів з 2-го и 3-го банків ОЗП
org 0004h
btfss INTCON,INTF
goto wavprer
bcf INTCON,INTE
bcf INTCON,INTF
retfie
wavprer movwf W_temp ;збереження регістрів STATUS і W
swapf STATUS,W
bcf STATUS,RP1
movwf STATUS_temp
movf FSR,W ;збереження регістрів FSR,
movwf FSR_temp ;
movf FSRtmp,W ;переривання
movwf FSR

btfss flag,2 ;перевірка прапорця банку ОЗУ, якщо =1
goto bnk3 ;заповнення банку 2
;якщо =0, то то переходимо до заповнення 3-го банку
btfss flag,3 ;
goto ustbnk2 ;

bnk2 btfsc INDF,0 ;читання молодших бітів
bsf shim45,4 ;збереження цих бітів в shim45,
btfss INDF,0 ;біти 4 і 5.
bcf shim45,4 ;
pausled movlw .10
paus movwf Sec0
pld3 movlw .160
movwf Sec1
pld2 movlw .255
movwf Sec
pld1 decfsz Sec,F
goto pld1
decfsz Sec1,F
goto pld2
decfsz Sec0,F
goto pld3
return
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
END
Розрахунок надійності пристрою
Надійність – властивість пристрою виконувати задані функції в заданих режимах і умовах застосування, обслуговування, ремонту, збереження, транспортування на протязі необхідного інтервалу часу.
Показники надійності:
безвідмовність;
довговічність;
ремонтопридатність;
збереження.
Безвідмовність – властивість безупинно зберігати працездатність до граничного стану, після настання, якого подальша експлуатація виробу економічно недоцільна.
Ремонтопридатність – пристосованість пристрою до попередження відмовлень, до можливості виявлення та усунення несправностей шляхом проведення ремонту і технічного обслуговування.
До термінів ремонтопридатності відносяться: відмовлення, збереження.
Відмовлення – подія, що полягає в повній або частковій утраті працездатності пристрою.
Відмовлення бувають:
Раптові (катастрофічні) – стрибкоподібна зміна параметрів робочого виробу.
Поступові (параметричні) – постійна зміна одного або декількох параметрів з часом, що виходять за припустимі межі.
Збереження – термін, протягом якого при дотриманні режимів збереження виріб зберігає працездатний стан.
Розрахунок надійності поділяється на три розділи:
визначення значення інтенсивності відмовлення всіх елементів за принциповою схемою вузла пристрою;
визначення значення імовірності безвідмовної роботи всієї схеми;
визначення середнього наробітку до першого відмовлення.
Виконання розрахунків проходить наступним чином:
Інтенсивність відмовлення всіх елементів визначається за формулою:
,(3.3.1)
де ni – кількість елементів у схемі;
i – інтенсивність відмовлень і-го елемента;
m – кількість типів елементів.
При розрахунку також потрібно враховувати інтенсивність відмовлень через пайки радіоелементів на друкованій платі.
Інтенсивність відмовлень елементів розраховуємо за формулою:
,(3.3.2)
де о – інтенсивність відмовлень елементів у режимі номінального навантаження;
Кe – експлуатаційний коефіцієнт;
Кр – коефіцієнт навантаження.
Усі ці параметри беруться з довідника з розрахунку надійності.
2.Ймовірністю безвідмовної роботи називається ймовірність того, що за певних умов експлуатації в заданому інтервалі часу не відбудеться жодного відмовлення.
Ймовірність безвідмовної роботи визначається за формулою:
,(3.3.3)
де - інтенсивність відмов всіх елементів;
t – час, (год).
За результатами розрахунків складається таблиця і графік.
Середній наробіток до першого відмовлення – це час роботи пристрою до першої відмови.
Середній наробіток на відмовлення визначається за формулою:
,(3.3.4)
Розрахунок надійності пристрою приведено далі.
Таблиця 3.3.1 – Розрахунок надійності пристрою
Тип елемента Кількість елементів,n Інтенсив-ність відмов, λ0, год Експлуатаційний коефіціент Ке Коефіціент навантаже-ння Кр Добуток λ0*Ке*Кp Інтенсивність відмов всіх елементів, n*λ
Мікросхеми            
AT90S8515-8PI 1 0,58 0,05 1 0,029 0,029
Діоди            
1N4004 1 0,69 0,15 0,32 0,03312 0,03312
Конденсатори            
КС-33 2 0,15 0,06 0,56 0,00504 0,01008
Резистори            
МЛМТ 7 0,12 0,0091 0,64 0,000699 0,00489216
МЛМТ 015 1 0,69 0,15 0,32 0,03312 0,03312
Транзистори            
КТ819Г 3 0,16 0,05 0,32 0,00256 0,00768
Кнопка 1 0,18 1 0,4 0,072 0,072
Динамічна голівка 1 0,1 0,05 1 0,005 0,005
Комутуючий пристрій 1 0,05 0,1 1 0,005 0,005
Пайка 98 0,0004 1 1 0,0004 0,0392
Ітогова інтенсивність відмов λ 1/год       2,3909E-06
Період для якого необхідно розрахувати ймовірність безвідмовної роботи t год       1000
Таблиця 3.3.2 - Вихідні дані для побудови графіка ймовірності
безвідмовної роботи пристрою
Вихідні дані для побудови графіка
λ t -λ*t P
2,390E-06 0 0 1
2,390E-06 10 -0,0000239 0,9999761
2,390E-06 100 -0,000239 0,999761029
2,390E-06 1000 -0,00239 0,997612854
2,390E-06 10000 -0,0239 0,976383343
2,390E-06 100000 -0,239 0,787414882
2,390E-06 1000000 -2,39 0,0916296839
2,390E-06 10000000 -23,9 0,0000000000
left15240
Рисунок 3.3.1 – Графік ймовірності безвідмовної роботи пристрою
АНОТАЦІЯ
В даному курсовому проекті розроблено схему електричну принципову з використанням AVR мікроконтролера AT90S8515-8PI, яка дозволяє реалізувати музичний дзвоник на двері житлового чи офісного будинку для повідомлення про прихід гостей чи відвідувачів. У відповідних розділах курсового проекту розкрито особливості роботи даного пристрою, характеристика використаних деталей, параметри роботи та викладено приклад програми, за якою він може працювати, а також приведено розрахунок надійності даного пристрою.
Під час виконання даного курсового проекту я повторив та закріпив вивчений протягом навчального року матеріал з предмету «Комп’ютерна схемотехніка», звернувся до додаткової літератури та вивчив багато нового, а також навчився проектувати електричні принципові схеми.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
Методичні вказівки щодо виконання курсового проекту.
ЕСКД ГОСТ 2.105-79 „Общие требования к текстовым документам”.
Якименко Ю.І., Терещенко Т.О., Сокол Є.І., Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С., «Мікропроцесорна техніка» // К.: Кондор, 2004. – 440 с.
Локазюк В.М., «Мікропроцесори та мікроЕОМ у виробничих системах» // К.: Академія, 2002. – 368 с.
Крылов Ю.И., Долгий А.С., Чуднов В.К., журнал «Радио» // М.: ИД Медиа-Пресса, №10, 2004. – 33 с.
Євстифеев А., «Микроконтролери AVR симейства Classic фирмы Atmel» // М.: Додека, 2002.
Atmel Corporation, «8-bit AVR: ATmega8535-16PI», 2002.
Коршун И.В., «Современные микроконтроллеры» // М.: Аким, 1998. – 272 с.
Голубцов М.С., «Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному» // М.: СОЛОН-Пресс, 2003. – 288 с.
ЕСКД ГОСТ 2.708-81 „Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники”.

Приложенные файлы

  • docx 572202
    Размер файла: 744 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий