Актуальные вопросы информационно-коммуникационных и компьютерных технологий

Скачать 0.82 Mb.

Название	Актуальные вопросы информационно-коммуникационных и компьютерных технологий
страница	2/7
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 2 3 4 5 6 7

Разработка интерактивного цветного «облака» на платформе Arduino
Иксанов А.Ю., Морозов Н.О., студенты Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Хакимова Г.Г., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники.

Светодиодное «облако»используется для измерения температуры и влажности воздуха, а также в качестве осветительного прибора. Светодиоды, используемые в шарах, дают достаточное количество света, чтобы осветить рабочий стол в темное время суток. Температура и влажность выводятся на ЖК-дисплей. Интерактивное цветное «облако» на платформе Arduino может использоваться в жилых помещениях, в офисах, на складах, а также в транспортных средствах.

Структурная схема интерактивного цветного «облака» представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Интерактивное цветное «облако» на платформе Arduino. Схема электрическая структурная

Структурная схема интерактивного цветного «облака» на платформе Arduino включает в себя следующие блоки:

датчик звука предназначен для измерения уровня шума;
датчик температуры и влажности предназначен для измерения температуры и влажности воздуха;
плата Arduino предназначена для обработки сигналов, принятых с датчика звука и датчика температуры и влажности, и передачи сигналов на ЖК-дисплей и блок светодиодов.
ЖК-дисплей предназначен для отображения символьной информации о влажности и температуре воздуха, передаваемой от платы Arduino.
регулятор контрастности дисплея регулирует напряжение, подаваемое на вход ЖК-дисплея.
блок светодиодов предназначен для визуального отображения информации о температуре воздуха, получаемой с платы Arduino. Синие светодиоды отображают очень низкую температуру, белые светодиоды отображают низкую температуру, зеленые светодиоды отображают нормальную температуру воздуха, красные светодиоды отображают повышенную температуру воздуха.

Принципиальная схема интерактивного цветного «облака» представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Интерактивное цветное «облако» на платформе Arduino.

Схема электрическая принципиальная

Принципиальная схема интерактивного цветного «облака» на платформе Arduino включает в себя 2 датчика, предназначенные для выполнения необходимых измерений; 1 плату микроконтроллера для обработки сигналов; 1 жидкокристаллический индикатор для отображения точных значений температуры, 12 светодиодов для отображения визуальной информации, 4 резистора для светодиодов и 1 подстроечный резистор для регулировки контрастности дисплея.

Для программирования интерактивного «облака» на платформе Arduino выбрана интегрированная среда разработки Arduino IDE.

Arduino IDE - это специальная программа, работающая на компьютере, которая позволяет писать программное обеспечение для платформы Arduino на простом языке по образцу языка Processing. При нажатии кнопки Загрузка скетча на плату - код транслируется в язык C++, и передаётся компилятору, важной части открытого программного обеспечения, который и производит финальную трансляцию в язык, понятный микроконтроллеру.

Для разработки программного кода использовались библиотеки Arduino. Библиотеки Arduino предоставляют дополнительную функциональность для использования в скетчах при работе с оборудованием или манипулированием данными. Ряд основных библиотек устанавливается вместе со средой Arduino IDE, ну а дополнительные можно найти в сети Internet.

В используеиой версии среды разработки Arduino 1.6.3, скачивать и устанавливать библиотеки не требуется, т.к. они уже интегрированы. В программе используются две библиотеки. Библиотека DHT, предназначенная для работы с датчиком температуры DHT11 и библиотека LiquidCrystal для управления LCD-дисплеем.

В программе задаются пины для диодов, датчика звука, LCD-дисплея, а также несколько настроек для звука. На три диода одного цвета задаётся один пин. Для старта программы запускается функция setup(), которая используется для инициализации переменных, определения режимов работы выводов, запуска используемых библиотек и т.д.

Размер программного обеспечения составил в двоичном коде: 7 380 байт (из 253 952 байт максимум).

Рисунок 14 – Выполненная загрузка
Разработка устройства обнаружения объектов и препятствий с голосовым оповещением

Кирамов М.Р., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Литвинова И.В., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Обнаружение объектов, представляет собой немаловажную роль в жизни человека, так как применяется довольно во многих руслах, таких как:

- гидрометео (измерение скорости ветра);

- автомобилестроение (парктроник) ;

- пожарная сигнализация;

- видеонаблюдение;

- медицина;

- освещение.

Устройство обнаружения объектов и препятствий с голосовым оповещением, рассматривается как модуль поиска препятствий для применения в робототехнике. Использоваться оно может, как в полноценном роботе для обнаружения объектов и препятствий, так и в игрушечном.

Структурная схема устройства обнаружения объектов и препятствий с голосовым оповещением представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Стурктурная схема устройства обнаружения объектов и препятствий

с голосовым оповещением
Структурная схема устройства обнаружения объектов и препятствий с голосовым оповещением состоит из следующих блоков:

ИК датчик – инфракрасный датчик – служит для обнаружения тел, излучающих тепло;

УЗ датчик – ультразвуковой датчик – служит для обнаружения объектов;

ЗУ – запоминающее устройство – служит картой памяти для хранения голоса, воспроизводимого при срабатывании датчиков;

МК – микроконтроллер – предназначен для обработки информации, поступающей с датчиков движения, управления воспроизведением звукового файла с карты памяти на динамике, а также управления индикацией режимов обнаружения объектов;

Индикаторы – служат для индикации режима обнаружения объекта, при подаче сигнала на них от МК;

Динамик – воспроизводит голосовое сообщение при обнаружении объекта;

БП – блок питания – служит для подачи напряжения питания на все узлы устройства.

Рисунок 2 - Принципиальная схема устройства обнаружения объектов с голосовым оповещением
Основой устройства является микроконтроллер ATmega8A (на схеме DD1)

Напряжение 3,3 В по схеме необходимо только для карты памяти micro SD (на схеме представлена разъемом Х1). Остальная схема питается от 5 В, усилитель можно питать от более высоковольтного источника. Стабилизатор выполнен на линейном стабилизаторе L7805 (на схеме DA1). Так как микроконтроллер подключен к питанию 5 В, а карта памяти к питанию 3,3 В, между ними необходимо согласование уровней. По схеме согласование уровней выполняют делители напряжения на резисторах R7, R9, R10, R11, R13 и R14. Резистор R5 в этом случае ограничивает ток, протекающий через стабилитрон и гарантирует его исправность при работе. Конденсаторы (С1, С3, С5, С6, С9, С10) в обвязке линейного стабилизатора и стабилитрона гарантируют правильную работу стабилизаторов, а также фильтрацию помех.

Так как в микроконтроллере используется АЦП (аналого-цифровой преобразователь), питание АЦП берется от 5 вольтового источника через дроссель L1 для максимально стабильной работы.

Вращением переменного резистора R12 происходит регулировка первого порога срабатывания ультразвукового датчика и по причине, что минимальный порог задан программно, резистор R8 убирает этот минимальный диапазон из возможности регулировать переменным резистором. R12 представляет собой делитель напряжения, а R8 не позволит вращением ручки добиться нулевого значения на делителе, при крайнем положении ручки переменного резистора всегда будет минимальный потенциал на входе АЦП. Также это предотвращает "пустое" вращение ручки резистора. R6 ограничивает ток на выводе АЦП микроконтроллера.

Подключение ультразвукового датчика движения (на схеме BS1) происходит через конденсатор С10, что гарантирует правильную работу датчика. Для подключения инфракрасного датчика движения (на схеме BL1) используется конденсатор С11. Работа датчиков, помимо звукового сигнала, имеет индикацию на светодиодах. При подключении светодиодов (на схеме HL1, HL2, HL3), к микроконтроллеру используются резисторы R1, R3, R4 для ограничения тока. Резистор R2, подключенный к выводу reset микроконтроллера предотвращает самопроизвольный перезапуск микроконтроллера в случаях наводок или других помех. Звуковой сигнал формируется с помощью широтно-импульсной модуляции контроллере, однако уровень громкости не всегда годится, поэтому используется усилитель на двух транзисторах (на схеме VT1 VT2). L2 и C13 образуют высокочастотный фильтр, чтобы убрать помехи, конденсатор C12 ограничивает ток, проходящий через динамик ВА1.

Разработка внешней звуковой карты с подключением через USB-интерфейс

Мурсалимов К.Р., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Литвинова И.В., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Звуковая карта предназначена для работы со звуком: преобразования из цифрового формата в аналоговый (воспроизведение) и из аналогового в цифровой (запись).

Присутствие звуковой карты является обязательным условием для создания звука и его дальнейшего воспроизведения подключенными к компьютеру колонками.

Внешняя звуковая карта с подключением через USB-интерфейс пригодится в случае, если:

- вышла из строя интегрированная в материнскую плату звуковая карта;

- нужно добиться от своего компьютера первоклассного звука.

Внешнюю звуковую карту с подключением через USB-интерфейс, можно легко подсоединить к любому компьютеру, у которого имеется USB порт.

Рисунок 1 - Структурная схема устройства внешней звуковой карты с подключением через USB-интерфейс
Структурная схема устройства внешней звуковой карты с подключением через USB-интерфейс состоит из следующих блоков:

ПК - персональный компьютер - предназначен для подачи цифрового кода на Блок интерфейса USB;

Блок интерфейса USB – предназначен для подключения устройства к персональному компьютеру по USB и передачи от ПК цифрового кода на ЦАП;

Стабилизатор напряжения – обеспечивает снижение напряжения питания для аудио-ЦАП с 5 В до 3.3 В и поддержание его при изменении входного напряжения;

Аудио-ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь - предназначен для преобразования цифрового кода, который поступает с Блока интерфейса USB, в аналоговый сигнал;

Выход на акустическую систему – разъем, предназначенный для подключения к устройству акустических систем;

Акустическое устройство – представляет собой устройство, которое подключается к выходу на акустическую систему, это могут быть наушники, колонки и т.д.

Рисунок 2 - Принципиальная схема устройства внешней звуковой карты с подключением через USB-интерфейс
Первым звеном схемы является USB разъем типа B (XS1), который предназначен для подключения устройства внешней звуковой карты с подключением через USB-интерфейс к компьютеру.

Вторым звеном схемы является стабилизатор напряжения LM1117 (DA1) с выходным напряжением 3,3 Вольта, который предназначен для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки.

Сигнал с 3 выхода стабилизатора напряжения (DA1), поступает на 10 вывод аудио-ЦАП PCM2705 (DD1). На 1 вход поступает напряжение питания, с 1 вывода USB разъема типа B (XS1). Конденсатор C1 обеспечивает снижение уровня помех. Одновременно напряжение подается на светодиод HL1 через ограничительный резистор R1. В результате светодиод загорается при подключении устройства к питанию.

Третьим звеном схемы является аудио-ЦАП PCM2705 (DD1), который обеспечивает преобразование цифрового сигнала, подаваемого через USB-интерфейс, в аналоговый звуковой сигнал.

Кварцевый резонатор (ZQ1) и конденсаторы C4 и C5, подключённые к выводам 1 и 28 аудио-ЦАП PCM2705 (DD1), предназначены для задания рабочей частоты.

Конденсатор C3 обеспечивает снижение помех. Конденсаторы С6, С7, С8 и С9 являются фильтрами для снижения помех по питанию для аудио-ЦАП, что необходимо для получения качественного звука.

Сигнал, снимаемый с аналоговых выводов 14 и 15 аудио-ЦАП PCM2705 (DD1), проходит через пассивный RC фильтр, выполненный на конденсаторах С10, С11, С12, С13 и резисторах R7 и R8, отфильтрованные сигналы подаются на выводы 1 и 2 акустического разъема Jack 3.5 (XT1). Фильтр необходим для среза высоких частот, срез составляет около 28 кГц.

Четвертым звеном схемы является акустический разъем Jack 3.5 (XT1), который предназначен для подключения акустических устройств к внешней звуковой карте с подключением через USB-интерфейс.

На первый и второй выводы разъема сигналы поступают с аналоговых выводов аудио-ЦАП.

Конструкция устройства представляет собой одностороннюю печатную плату, к которой припаиваются все элементы. Плата помещается в корпус с вырезами под разъемы USB и Jack 3.5 и светодиод.

Рисунок 3 – Внешний вид устройства

Разработка устройства «Интервальный таймер»

Шарафутдинов А.Р., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Литвинова И.В., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
В современной ЭВМ таймер может выполнять достаточно разнообразные функции:

1 отсчитывать интервалы регенерации динамической памяти. В этом случае выбор оптимального периода позволяет повысить производительность вычислительной системы за счет уменьшения простоев процессора при регенерации памяти;

в мультизадачных системах таймер позволяет отслеживать время выполнения той или иной задачи;
возможно использование таймера в системах реального времени для задания времени выполнения технологических операций на производстве;
счетчики таймера могут быть использованы для генерации псевдослучайных чисел;
иногда таймеры применяются при создании систем с закрытыми алгоритмами обработки информации для защиты от раскрытия алгоритма трассировкой;
таймер может быть использован в качестве сторожа при работе процессора в защищенном режиме для выхода из тупиковых ситуаций;
достаточно часто таймер применяют при генерации различных звуковых эффектов в игровых системах;
при использовании таймера в качестве датчика реального времени его показания учитываются при ведении файловой системы;
широкое применение таймер имеет как источник опорной частоты при работе других устройств компьютера.

Кроме того, интервальный таймер может применяться для задания времени работы различных устройств, например, в системе вентиляции или освещения, что позволяет экономить электроэнергию.

Рисунок 1 – Структурная схема интервального таймера
Структурная схема устройства «Интервальный таймер» состоит из следующих блоков:

Кнопки – группа из 4х кнопок – служит для установки времени и управления таймером;

МК – микроконтроллер – обеспечивает работу часов реального времени и задания интервалов таймера;

Монитор – позволяет визуально следить за установкой времени и работой таймера;

Кварцевый генератор – используется для работы часов реального времени;

Управляющий контур – представляет собой транзистор, управляющий электрод которого подключен к микроконтроллеру. Позволяет передавать управляющий сигнал на какое-либо устройство;

Порт программатора – обеспечивает программирование микроконтроллера без его выпаивания из схемы.

Рисунок 2 - Принципиальная схема устройства «Интервальный таймер»
Основой устройства является микроконтроллер PIC16F684 (на схеме DD1).

К линии RC5 микроконтроллера подключены резистор R3 и кнопка S1, при помощи которой производится установка режима таймера. К линии RC4 подключены резистор R4 и кнопка S2, при помощи которой производится установка минут. К линии RC3 подключены резистор R5 и кнопка S3, при помощи которой производится установка часов. Линии MCLR, RC5, RC4, RC3 через соответственно подключенные к ним резисторы R1, R3, R4, R5, через конденсатор C5 подключаются к заземлению.

К линии Int микроконтроллера подключена кнопка S4, при помощи которой производится переход в режим установок и запись таймеров в память.

К линиям RC0, RC1, RC2 микроконтроллера подключаются выводы Load, Data, Clock жидкокристаллического индикатора HG1 соответственно. Индикатор имеет встроенный последовательный интерфейс по типу SPI.

Линия Vdd микроконтроллера подключается к разъёму XP1 и линии Vdd индикатора HG1.

Линия Vcc микроконтроллера подключается к разъёму XP1, линии Vcc индикатора HG1 и к линии Vdd через параллельно соединенные конденсаторы C3 и С4.

Линия ICSPCLK подключается к разъёму XP1.

Транзистор VT1 выполняет роль ключа для управляющего контура. Затвор транзистора подключен к выводу ICSPDAT микроконтроллера через резистор R2.

Питание устройства осуществляется от источника питания напряжением 3В. Для снижения возможных пульсаций напряжения между линиями Vcc и Vdd включены конденсаторы С3 и С4.

К выводам Osc1 и Osc2 микроконтроллера подключается кварцевый генератор ZQ1 и конденсаторы C1 и С2, которые в свою очередь, подключены к заземлению. Работа контроллера производится от встроенного RC-генератора 8 МГц. Кварцеый генератор ZQ1 с частотой 32768 Гц необходим для работы часов реального времени.

Установки производятся четырьмя кнопками. Удержание нажатой кнопки "установка" S1 в течении 2-2,5 сек. приводит к переходу в режим установок. При входе в режим предлагается первой установка текущего времени (часов). При этом индикация перемещается в крайнюю левую позицию. Кнопками "мин" и "часы" (S2 и S3 соответственно) производится инкрементная установка нужного времени. Удержание этих кнопок более 2 сек. приводит к автоинкременту соответствующей величины с частотой около 2 Гц. После установки текущего времени обязательно производится запись однократным нажатием на кнопку "установка". Если требуется установка таймера включения или выключения, то нажатиями на кнопку "время/таймер вкл/таймер выкл" S4 выбирается нужная величина для установки. При переключении в установку таймеров индикация перемещается в крайнюю правую позицию, а слева подстрочным нулем или единицей показывается какой таймер в данный момент подлежит установке. Порядок установки таймеров такой же, как и у времени. После установки каждого таймера необходимо записать величину в память нажатием кнопки "установка". В режиме установок таймер не срабатывает.

1 2 3 4 5 6 7

	Рабочая программа дисциплины дисциплина м в «Применение информационно-коммуникационных... Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов, способных решать вопросы применения информационно-коммуникационных технологий...		Аналитическая справка о состоянии выполнения национальных программ... Азербайджанской Республике «Годом информационно-коммуникационных технологий» утвержден «План мероприятий в связи с объявлением 2013...
	Постановление Правительства Российской Федерации от 24 мая 2010 г.... Повышения эффективности планирования, создания и использования информационно-коммуникационных технологий в деятельности федеральных...		Муниципальное учреждение «краснодарский методический центр информационно-коммуникационных... «краснодарский методический центр информационно-коммуникационных технологий «старт»
	«Китайский сектор информационно-коммуникационных технологий в конкурентной...		Общая информация Директор государственного автономного учреждения Архангельской области «Управление информационно-коммуникационных технологий»
	Кабинета информатики и информационно-коммуникационных технологий ...		Программа развития универсальных учебных действий, включающая формирование...
	Согласовано Программа развития универсальных учебных действий, включающая формирование компетенций обучающихся в области использования информационно-коммуникационных...		Новости Форум Актуальные вопросы проектирования предметной информационно-образовательной среды учителя предметника
	Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... «Особенности стратегических альянсов международных компаний в секторе информационно-коммуникационных технологий в XXI веке»		Республика Северная Осетия Алания Министерство образования и науки... Победитель республиканского конкурса «Внедрение в образовательный процесс современных информационно-коммуникационных технологий»
	Республика Северная Осетия Алания Министерство образования и науки... Победитель республиканского конкурса «Внедрение в образовательный процесс современных информационно-коммуникационных технологий»		Актуальные вопросы финансирования Актуальные вопросы финансирования и развития здравоохранения ростовской области в свете 20-летия обязательного медицинского страхования...
	Актуальные вопросы фтизиатрии Буканова А. В., Гордашников В. А. «Актуальные вопросы фтизиатрии»: Учебное пособие/ Владивосток; 2007. 320 с		Программы основного общего образовани я 4 Пояснительная записка 4 Программа развития универсальных учебных действий, включающая формирование компетенций обучающихся в области использования информационно-коммуникационных...

Актуальные вопросы информационно-коммуникационных и компьютерных технологий

Похожие: