ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8
1.1. Обзор популярных автоматизированных систему управления
гаражными воротами 8
1.1.1. Обзор привода для секционных ворот FAAC D1000HS 8
1.1.2. Обзор привода для секционных ворот CAME VER08DES 10
1.1.3. Обзор автоматики для секционных ворот Nice SPIN22BDKCE ... 11
1.1.4. Обзор автоматики для секционных ворот Hormann ProLift K 13
1.1.5. Обзор автоматики для секционных ворот Alutech LG-1000F 14
1.1.6. Обзор привода для секционных ворот Doorhan Sectional-1200 15
1.2. Выбор семейства микроконтроллеров 16
1.2.1. PIC или AVR 16
1.2.2. STM от STMicroelectronics 17
1.3. Выбор языка программирования 17
1.3.1. Ассемблер 17
1.3.2. C++ 18
1.3.3. Ada 18
1.4. Выбор среды программирования 19
1.4.1. WinAVR 19
1.4.2. Microchip Studio 20
1.5. Выбор RGB светодиодов 22
1.6. Выводы по главе 23
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ 25
2.1. Постановка задачи 25
2.2. Функциональные требования к приложению 27
2.3. Архитектура системы 35
2.4. Выводы по главе 42
3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ И РЕАЛИЗАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЯ 44
3.1. Описание режимов работы реализованной системы 44
3.3. Выводы по главе 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ 54
РЕФЕРАТ
Объем работы, листов 52
Количество рисунков 25
Количество используемых источников 21
Количество таблиц 3
MICROCHIP STUDIO, АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА,
МИКРОКОНТРОЛЛЕР, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ,
ПРОГРАММИРОВАНИЕ. Объект исследования - автоматизированная система управления. Предмет исследования - система управления гаражными воротами.
Цель работы - разработать автоматизированную систему управления гаражными воротами.
Требуется разработать автоматизированную систему управления гаражными воротами.
В результате работы изучены особенности разработки программного обеспечения для микроконтроллеров AVR, на официальной среде разработки Microchip Studio.
В современном мире, общество и поддерживающие его технологии развиваются очень быстрыми темпами. Для их развития человечество прилагает большие усилия, вкладывая огромные средства как материальные так людские. Развитие различных технологий крепко связаны между собой, так как они выступают базовыми элементами процесса развития.
Применение инновационных технологий в различных сферах общества позволяют удовлетворить растущие запросы человечества, а также снизить губительное влияние деятельности человека на окружающую среду. Ведь с каждым годом население планеты стремительно увеличивается, а общий объём природных ресурсов, таких как плодородные почвы, пресная вода, уголь, нефть, руды и другие - ограничены различными факторами. И важная цель общества, это рациональное их использование.
Стоит учитывать тот факт, что чем выше развиты технологии тем сложнее они становятся, пусть даже и приносят больше выгоды. Основная сложность состоит в том, что человечек ограничен в своих ресурсах, таких как быстрота реакции и скорость принятия решения. И для решения этих проблем разрабатываются и используются системы автоматизации. Будь то атомная электростанция, или же более простой бытовой преобразователь солнечной энергии в электрическую, в их работе используют автоматизированные системы. Это в разы повышает надёжность и безопасность, а также упрощает работу обслуживающего персонала. Так как автоматизированная система, круглосуточно и в реальном времени, сама анализирует данные и на их основе принимает решения в той или иной ситуации, по заранее заданным алгоритмам. При этом сам процесс принятия решения занимает минимально допустимое время.
Область применения таких систем очень широка. Одну из распространённых категорий рассмотрим в данной работе. Это использование технологии автоматизации в сочетании с приводом в действие секционных гаражных ворот.
Основные требования для этой категории:
• удобство;
• простота;
• безопасность;
• надёжность.
Естественно, данные системы используют, как и на производствах, предприятиях, так и в частном обиходе. Основное их отличие состоит в некоторых особенностях, зависящих от сферы применения. Также различные производители вносят дополнительный функционал, расширяющий возможности системы управления, выделяющий их продукцию на рынке. Но можно выделить общую функциональность, это открытие и закрытие ворот.
В некоторых автоматизированных системах управления гаражными воротами добавлен электронный замок, блокирующий несанкционированное открытие ворот. Также большинство систем в своём составе имеют дистанционный пульт управления, дальность работы которого в основном варьируется от 10 до 150 метров. И множество дополнительных датчиков, расширяющих функционал системы управления гаражными воротами. У всех этих систем есть как и свои преимущества так и недостатки. Естественно, чем выше цена устройства, тем больше преимуществ может представить производитель в своих системах.
На данный момент автоматизированные системы управления гаражными воротами востребованы на рынке, хоть и представлены в узком ассортименте, имеют высокую стоимость. Поэтому разработка подобной системы актуальна и позволит расширить рынок этой продукции.
Целью выпускной квалификационной работы является создание автоматизированной системы управления гаражными воротами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• выполнить анализ подобных автоматизированных систем, для понимания области разработки;
• определить функциональные требования к автоматизированной системе управления гаражными воротами;
• выбрать основную элементную базу (микроконтроллеры и т.д.);
• разработать алгоритмы для реализации требуемого набора функций;
• реализовать систему;
• выполнить тестирование и отладку созданной системы.
Практическая значимость работы заключается в создании полностью работоспособной автоматизированной системы управления гаражными воротами. Система позволяет выполнить дистанционное открытие-закрытие ворот, оснащена встроенными элементами безопасности, проста как в конструктивном исполнении, так и в управлении.
В процессе выполнения выпускной квалификационной работы было проведено исследование рынка автоматических систем управления гаражными воротами. В ходе которого были изучены основные требования к подобным системам. На основе этих данных была спроектирована автоматизированная система, при реализации которой был использован постоянно развивающийся, воспроизводительный язык программирования С++, а также официальная среда разработки от производителя используемых в работе микроконтроллеров AVR Microchip Studio. Это удобная и бесплатная среда разработки позволяющая выполнять проекты любой сложности, ведь с ней идёт огромное количество полезных библиотек. Благодаря огромной команде разработчиков, поддерживающих эту среду разработки, существует множество видео уроков объясняющих принципы написания программ под различные микросхемы.
Благодаря такому набору ресурсов были реализованы все задачи проекта, разработана функционирующая автоматическая система управления гаражными воротами. А также проведены неоднократные испытания системы. В ходе которых были проверены на практике все основные алгоритмы работы, в том числе и система самодиагностики. Для тестирования которой были специально внесены изменения в структуру системы такие как:
Заслонение инфракрасного датчика в режиме открытия ворот, что привело к блокировке системы закрытия ворот, и вывода ошибки на главный экран.
При автоматическом закрытии на линию ворот в область видимости был помещён объект, это действие вызвало экстренное полное открытие ворот, во избежание зажатия, при этом на экране была соответствующая ошибка.
При запуске открытия ворот был зажат механизм разблокировки движения, что привело к отключению основной системы и вывод соответствующей ошибки на экран.
Был протестирован умный режим, как в обычном запуске, так и с отключением среднего концевого датчика, при этом на функциональный режим работы это не повлияло и автоматический цикл был выполнен.
По итогам всех испытаний можно сделать вывод о том, что в разработанной автоматической системе весе заявленные функциональные возможности были реализованы в полном объёме.