ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 8
1.1. Описание предметной области 8
1.2. Трудности сравнения существующих СМИК 9
1.3. МА «СИСТЕМСЕРВИС» 10
1.4. ООО «ЭЛГАД ТОП» 10
1.5. ООО ОПТИЗ-Мониторинг 11
1.6. Сравнение аналогов 11
1.7. Устранение недостатков существующих систем 12
2. ОПИСАНИЕ МЕТОДА РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ 13
2.1. Порядок разработки 13
2.2. Обоснование выбранных технологий 14
2.2.1. Выбор графического редактора 14
2.2.2. Выбор САПР для разработки печатной платы 14
2.2.3. Выбор САПР для электронного моделирования 14
2.3. Технические характеристики выбранных электрических
компонентов 15
2.3.1. Датчик температуры DS18B20 15
2.3.2. Датчик Холла SS49 17
2.3.3. Акселерометр ADXL345 18
2.3.4. Дисплей LM016L 19
2.3.5. Шина питания 20
2.3.6. Интерфейс RS-485 22
2.3.7. Используемые микроконтроллеры 22
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ 26
3.1. Проектирование структурной схемы 26
3.2. Проектирование принципиальных схем 26
3.2.1. Схема управляющего модуля принципиальная
электрическая 27
3.2.2. Схема измерительного модуля принципиальная
электрическая 29
3.3. Схема программы устройства 30
3.3.1. Схема программы измерительного модуля 31
3.3.2. Схема программы управляющего модуля 32
3.4. Проектирование печатной платы 37
3.5. Электронное моделирование 44
3.6. Моделирование на макетной плате 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ A. СХЕМЫ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ЛИСТИНГ
Информационные технологии и электроника в наши дни широко применяются во всех сферах жизни. Однако их наиболее важное предназначение - точная оценка процессов и контроль превышения допустимых значений параметров, которые человек не в состоянии осуществлять непрерывно с заданной точностью. Примером является предупреждение опасных для жизни и здоровья человека ситуаций. Это мониторинг природных явлений и погоды, контроль работы различных механизмов (от двигателей автомобилей до реакторов АЭС), и т.д.
Одним из примеров предупреждения опасных ситуаций является контроль несущих конструкций зданий и сооружений. Это актуально не только для сейсмоактивных районов, но и для строений в любой другой части мира: от ошибок проектирования, нарушений при строительстве и эксплуатации, использования некачественных материалов и т.п. не застраховано ни одно здание. Последствия перечисленного опасны для здоровья и жизни человека. Чтобы избежать этого, используют системы мониторинга инженерных (несущих) конструкций, опасных природных процессов и явлений.
В данной выпускной квалификационной работе будет представлен процесс разработки системы контроля несущих конструкций здания. При ее создании необходимо решить ряд задач: разработать общую структуру устройства (структурная схема), электрические схемы используемых модулей (принципиальные схемы), описать алгоритм работы, создать печатные платы для используемых модулей, смоделировать на компьютере работу части системы (для этого потребуется запрограммировать микроконтроллер).
Задачей проектирования данной выпускной квалификационной работы являлась разработка СМИК. Проведен анализ предметной области: поставлены задачи по созданию СМИК с заданными параметрами; рассмотрены современные аналоги создаваемого устройства; выбраны и проанализированы элементы аппаратной части, а также специализированные программные продукты для решения схемотехнических задач. Была создана система взаимодействия между несколькими микроконтроллерами. Разработанная система позволяет следить за состоянием инженерных конструкций, вовремя выявлять деформации и подавать сигналы тревоги, редактировать пороги срабатывания измеряющих датчиков.
Пройдены все этапы разработки печатной платы: создание структурной схемы, схемы электрической принципиальной, схемы программы. Проведено электронное моделирование части системы, которая была затем собрана на макетной плате.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были продемонстрированы и закреплены навыки, полученные в ходе обучения: умение работать со специальной САПР для решения схемотехнических задач, умение проектировать печатные платы, умение создавать и оформлять документацию, получены знания об изучаемой предметной области.
