Аннотация 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 9
1.1 «Часы говорящие для слепых» 9
1.2 «Говорящие часы с будильником и термометром» 10
1.3 «Часы наручные говорящие для слепых ARS-TK2005 в подарочной
упаковке» 11
1.4 Вывод 12
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 13
2.1 Обзор литературы по обоснованию вывода графической информации... 13
2.1.1 Цифровой семисегментный индикатор 13
2.1.2 Жидкокристаллический дисплей 14
2.2 Обзор литературы по обоснованию микроконтроллера 16
2.3 Обзор литературы по обоснованию языков программирования 20
2.3.1 С (Си) 20
2.3.2 Assembler 21
3 ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТНОЙ ЧАСТИ 23
3.1 Требования к микроконтроллеру 23
3.2 Требования к памяти 23
3.3 Требования к дисплею 23
3.4 Требования к усилителю мощности звука 23
3.5 Требования к источнику питания 23
4 ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ 24
4.1 Функциональные требования 24
5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ УСТРОЙСТВА 25
5.1 Принцип работы вывода звука 25
5.2 Работа с памятью и интерфейс SPI 28
5.2.1 Размер и хранение звука 28
5.2.2 Принцип работы интерфейса SPI 29
5.3 Источник питания 31
5.4 Синтез принципиальной схемы устройства 31
5.5 Разводка печатной платы 33
6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ УСТРОЙСТВА 34
6.1 Подготовка звука 34
6.2 Запись звука в чип памяти 37
6.3 Основная прошивка 38
6.3.1 Работа с памятью 38
6.3.2 Работа с дисплеем 39
6.3.3 Библиотека Protothread 39
6.3.4 Вывод звука 40
6.3.5 Реализация управления устройством 41
6.4 Структура интерфейса и управление часами 43
7 ТЕСТИРОВАНИЕ 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 47
ПРИЛОЖЕНИЕ В 51
Актуальность темы. По данным Всемирной организации здравоохранения на 2014 год во всем мире насчитывалось около 39 миллионов незрячих людей и 246 миллионов с плохим зрением[1]. В процентном соотношении, количество инвалидов по зрению по отношению к населению Земли (по данным ООН) составляет:
• Полностью слепых - 0.55% населения
• Инвалидов по зрению - 3.5% населения
А к 2020 году число незрячих людей в мире может возрасти до 75 миллионов человек[1][2].
Каждый год количество незрячих людей или инвалидов по зрению растет и помощь таким людям необходима. Благодаря современным достижениям науки в борьбе со слепотой (например, собаки-повадыри, компьютерных электронные устройства, компьютерные программы для незрячих людей, бионический глаз и другие изобретения) незрячим людям становится проще жить в обществе. Но многие из подобных решений для незрячих людей являются дорогими из-за своей сложности производства или являются мало функциональными, что приводит к необходимости приобретать все большее количество вспомогательных устройств или приспособлений.
Цель работы - проектирование и разработка электронных часов с функцией планирования дня, ориентированных на людей с нарушением зрения.
Задачи работы:
• Исследовать на рынке существующие аналоги;
• Изучить потребности людей с нарушением зрения;
• Изучить методы вывода звука, графической информации;
• Спроектировать и реализовать аппаратную часть;
• Спроектировать и реализовать программную часть;
• Протестировать разработанный продукт.
Практическая целесообразность. Рассматриваются часы для незрячих или слабовидящих людей, которые позволяют ориентироваться во времени. Существует множество часов для незрячих или слабовидящих людей и все они по-разному помогают ориентироваться во времени (например, тактильные часы, часы со шрифтом Брайля, часы с голосовой озвучкой). Подобные часы обладают различными функциями помимо оповещения времени. Например, функция сообщения времени каждый час, говорящий будильник с выбором музыки для него, озвучивание температуры воздуха. Но, порой, человеку необходимо не только узнать время, но и «напомнить» себе о каком-либо спланированном деле, которое ему нужно выполнить, а по будильнику не всегда явно можно вспомнить о том, что именно планировалось сделать. Разрабатываемое решение предполагает проектирование и создание электронных часов с озвучиванием времени, навигацией по ним и возможностью спланировать время человека. В частности, человек может выбрать необходимое событие в часах, которое ему нужно совершить и поставить время на это событие, когда оно должно произойти. Таким образом, человек способен проще формировать и выполнять свой распорядок дня. Также в часах голосом озвучивается каждое действие пользователя, что позволяет значительно проще ориентироваться в управлении и навигации часами.
В ходе работы над программно-аппаратным комплексом были поставлены задачи проектирования и разработки электронных часов для незрячих и слабовидящих людей со звуковым выходом и дисплеем, а также программной логики данных часов. Функционал и требования, выявленные в ходе постановки задачи, были реализованы. В результате было спроектировано и разработано устройство электронных часов со звуковым выходом и дисплеем, функцией планирования дня, а также с озвучиванием текущего времени и всех действий пользователя. Была разработана программная прошивка для микроконтроллера устройства.
Разработка устройства и программная логика были успешно протестированы на макетной плате с аппаратной платформой Arduino Nano.
