пояснительная записка (1231539)
Текст из файла
Содержание
Annotation 7
Введение 8
1 Эксплуатационная часть 10
1.1 Актуальность создания информационной системы ввода/вывода 10
1.2 Архитектура систем ввода/вывода 10
1.3 Стандарт IEEE 1284 16
1.4 USB интерфейс 18
2 Техническая часть 22
2.1 Описание электрической принципиальной схемы 22
2.1.1 Описание электрической принципиальной схемы кросс-платы 22
2.1.2 Описание принципиальной электрической схемы платы ввода/вывода 24
2.2 Структура устройства 25
2.3 Описание работы устройства 26
2.4 Параллельный программируемый периферийный адаптер ввода/вывода КР580ВВ55А 27
2.4.1 Режим 0 29
2.4.2 Режим 1 31
2.4.3 Режим 2 32
2.5 Параллельный интерфейс: LPT – порт 33
2.5.1 Внутреннее устройство порта 35
2.5.2 Регистры SPP-порта. 37
2.5.3 Интерфейс Centronics 39
2.5.4 Конфигурирование LPT-портов 41
2.6 Макетная плата LPT-КР580ВВ55А 42
2.6.1 Программа для работы с макетной платы LPT-КР580ВВ55А 44
2.7 USB протокол 48
2.7.1 Физический уровень 48
2.7.2 Общая структура физического уровня. 49
2.7.3 Устройство драйверов 50
2.7.3.1 Контроллер драйвера 50
2.7.3.2 Кодер NRZI 51
2.7.3.3 Декодер 51
2.7.3.4 Генератор 51
2.7.3.5 Дифференциальный приёмник 52
2.7.3.6 Линейные приемники 52
2.7.3.7 Подтягивающие резисторы 53
2.7.3.8 Источник питания 53
2.7.4 Структура пакетов 53
2.7.5 Типы пакетов USB 54
2.7.6 Адрес 56
2.7.7 Endpoint 57
2.7.8 Запросы устройства 57
2.7.9 Дескрипторы устройств 59
2.8 Контроллер AVR-USB-MEGA16 60
2.9 SPI интерфейс 64
2.9.1 Протокол обмена по SPI 65
2.10 ПО хоста для работы с контроллером AVR-USB-MEGA16 66
2.11 Микросхема К155ИД3 (74154) 69
2.12 Оптопары транзисторные 71
2.13 Питание устройства 71
2.14 Сопряжение с ЖД автоматикой 72
3 Экономическая часть 74
3.1 Характеристика проекта 74
3.2 Расчёт затрат 76
3.2.1 Затраты на регистрацию предприятия 76
3.2.2 Расчет затрат на приобретение комплектующих 76
3.2.3 Расчет затрат на пересылку готовых печатных плат 77
3.2.4 Расчет затрат на сборку устройства 78
3.2.5 Расчет затрат на электроэнергию 79
3.2.6 Совокупные затраты 80
3.3 Маркетинговый план 80
3.3.1 Объём производства 80
3.2 определение себестоимости продукции 80
3.3 Ценообразование 81
3.3.4 Прогнозирование эффекта от проекта 81
4 Охрана труда и техника безопасности 83
4.1 Общие положения 83
4.2 Анализ условий труда 83
4.3 Обеспечение электробезопасности 86
4.4 Расчёт заземления 92
Заключение 96
Список используемых источников 97
Приложение А 100
Annotation
In this project, was created an universal device of management and control of discrete objects of railway automation. The objects of control are lamps of control board. The device is developed on the basis of КР580ВВ55A chips and pairing it with an USB interface. The principles of input output data. Have developed a schematic diagram and wiring diagram of the device. The methods of self-diagnosis device. The methods of the interfacing device to the control objects.
Using КР580ВВ55A chip allowed to make the device flexible. A special method of setting galvanic isolation.
In the process of developing were used some software components as Delphi 7 and ORCAD 9.1.
Also the economic efficiency of this device was calculated.
Section includes life safety standards of electrical safety and calculation of earthing.
The done device is ready to testing.
Введение
В современных системах автоматики большое их количество переводится на микропроцессорную элементную базу, что избавляет устройства ввода-вывода информации от механического износа, в отличие от релейно-контактных. Микропроцессорные устройства имеют большую надёжность, но требуют более стабильного питания, так как превышение допустимых норм питания микропроцессорных элементов приводит к выводу их из строя и, в большинстве случаев - замене целого модуля.
Часто такие устройства сделаны для фиксированного количества каналов ввода и каналов вывода и проектируются либо индивидуально для каждого объекта, либо в виде многомодульных систем. Использование параллельного периферийного адаптера ввода/вывода КР580ВВ55А позволяет создавать универсальные устройства, не требующие замены, либо полной реконструкции системы при изменении количества самих объектов управления и контроля.
КР580ВВ55А имеет три восьми битных регистра ввода/вывода, каждый из которых может быть настроен либо на ввод, либо на вывод, независимо друг от друга. Особенностью данного адаптера является возможность изменения конфигурации портов во время работы, то есть не требует сложного программирования на машинном языке до включения аппаратуры. Эта особенность позволяет реализовать гибкость устройств управления и контроля, разработанных на базе данного интерфейса, в отличие от устройств, реализованных на шинных формирователях. На его базе возможно реализовать различные топологии взаимодействия микроэлементов, например, соединяя их каскадно или с использованием дешифраторов.
В СЖАТ такие устройства можно использовать для управления и контроля нажатия кнопок, контроля и выдачи световой индикации пульта-табло, управления другими устройствами автоматики, счёта числа переводов стрелок, для оптимизации процесса обслуживания стрелочных переводов и электроприводов в частности, где заранее неизвестно количество объектов управления и контроля, либо оно может измениться. При модернизации станций эти устройства могут быть перенастроены с меньшими затратами и более ранние сроки.
Целью проекта является разработка универсального устройства управления и контроля устройств ЖАТ, рассмотрение технических решений и создания программного обеспечения для работы с будущим устройством.
1 Эксплуатационная часть
1.1 Актуальность создания информационной системы ввода/вывода
Трудно найти область человеческой деятельности, где бы не использовались, в той или иной форме, микропроцессоры и разнообразные устройства на их основе: начиная от сложнейших систем автоматического управления вплоть до простейших датчиков. Железнодорожные системы не являются исключением. Системы на их основе представляют собой автоматизированные микропроцессорные комплексы управления и контроля. Они разрабатываются и применяются в программных комплексах диагностики, контроля и управления в различных отраслях. Программно-технический комплекс диагностики и контроля позволяет получать исчерпывающую информацию о состоянии устройств, подключенных к микропроцессорной системе и выдавать управляющие сигналы. Промышленностью налажен выпуск программного обеспечения и специальных сменных плат, позволяющих превращать компьютер в высококачественную измерительную и испытательную систему. Компьютеры, оснащенные подобным образом, могут использоваться в качестве запоминающих цифровых осциллографов, устройств сбора данных, многоцелевых измерительных приборов. Применение компьютеров в качестве контрольно-измерительных приборов более эффективно, чем выпуск в ограниченных количествах специализированных приборов с вычислительными блоками [1].
1.2 Архитектура систем ввода/вывода
Вопросы организации ввода-вывода в вычислительной системе иногда оказываются вне поля зрения пользователей ЭВМ. Это приводит к тому, что при оценке производительности системы часто учитывается только производительность процессора, тогда как системой ввода-вывода пренебрегают. Такое отношение к системам ввода-вывода, как к не очень важным понятиям, исходит из термина «периферия», который применяется к внешним по отношению к процессору устройствам.
Основные составные элементы ПК в значительной степени определяют общий уровень функциональности и производительности. Уже сейчас можно наблюдать, что в компьютерах различного ценового класса – от рабочих станций до суперкомпьютеров (суперсерверов) – используется один и тот же тип микропроцессора. Различия в стоимости и производительности определяются практически только организацией систем памяти и ввода-вывода. Для таких систем одной из наиболее правильных оценок производительности является время ответа (время между моментом ввода пользователем задания и получением результата), которое учитывает все накладные расходы, связанные с выполнением задания в системе, включая ввод-вывод. Организация ввода-вывода существенно влияет на качественные показатели, причем в наибольшей степени тогда, когда речь идет о взаимодействии с оперативной памятью, дисковыми накопителями, видеоадаптерами, звуковыми и другими устройствами.
Эти устройства связаны посредством специальных интерфейсов, которые могут быть организованы как одна или несколько специально выделенных общих шин, к которым подключаются все подсистемы. Традиционно шины делятся на внутренние шины памяти и накопителей, магистральную шину ввода-вывода (системный интерфейс) и периферийное оборудование. Системный интерфейс имеет большую протяженность по сравнению с внутренней шиной, может поддерживать большее количество устройств, и, как правило, соответствует одному из шинных стандартов. Необходимость сохранения баланса по мере роста быстродействия микропроцессоров привела к многоуровневой организации шин системного интерфейса.
Количество и типы устройств ввода-вывода в вычислительных системах не фиксируется, что позволяет пользователю самому подбирать необходимую конфигурацию. Системный интерфейс может рассматриваться как шина расширения, обеспечивающая постепенное наращивание устройств. Разработанные стандарты позволяют разработчикам внешних устройств работать независимо. Успех того или иного стандарта, в значительной степени, определяется принятием его такими организациями, как ANSI (Национальный институт по стандартизации США) или IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике). Кроме того, стандарт шины может быть разработан одним из комитетов по стандартизации (например, FutureBus).
Периферийные устройства, такие, как принтер, модем, мышь, сканер и другие включаются через устройства, называемые адаптерами. Взаимодействие осуществляется через интерфейс, определяющий тип соединения, уровень и длительность электрических сигналов протокола обмена. Стандартные последовательные и параллельные интерфейсы называют портом ввода-вывода. Последовательный порт обеспечивает передачу информационных бит данных последовательно один за другим, а параллельный – передает несколько бит данных одновременно. Эти особенности накладывают определенные требования на организацию протокола обмена информацией.
Набор внешних устройств может включать устройства ввода, вывода или двунаправленные. При этом каждое устройство может работать по-своему, а обмен информацией обеспечивает драйвер устройства или базовая система ввода-вывода. Направления и скорости обмена для периферийного оборудования находятся в большом диапазоне и это должно быть учтено при обслуживании таких устройств.
С точки зрения пользователя, характеристики производительности устройств ввода-вывода являются субъективными, однако для разработчика это имеет существенное значение. При разработке системы управления объектами необходимо в первую очередь, определиться с характеристиками объектов, их количеством, характером информации, требуемой скорости передачи, длительностью управляющих сигналов. Эти и многие другие параметры определяют тип интерфейса устройства с компьютером.
Практически во всех компьютерах присутствуют стандартные порты ввода-вывода:
– параллельные (LPT1-LPT4), к ним обычно присоединяют принтеры и сканеры, что должно учитываться разработчиком устройства связи с объектом (УСО);
– асинхронные последовательные порты (COM1-COM4), к которым подключаются: мышь, модем и другие устройства;
– игровой порт для подключения джойстика;
– порт USB (универсальная последовательная шина). Он является наиболее перспективным и имеет высокую скорость ввода-вывода. К нему подключаются новые модели принтеров, сканеров, модемов. Главным его достоинством является возможность подключения целой цепочки устройств. По скорости обмена наилучшие показатели имеет спецификация USB2.0. Скорость его работы превосходит параллельные порты, которые, в свою очередь, выполняют ввод-вывод с большей скоростью, чем последовательные за счет использования большего числа проводов в кабеле.
Помимо стандартных, в компьютере могут применяться системные интерфейсы:
– ISA посредством слота расширения, работающая на частоте 8 МГц, что соответствует максимальной скорости передачи 16 Мбайт/с;
– EISA, обеспечивающая адресное пространство 4 Гбайта и
32-разрядную передачу данных. Она тактируется частотой 8 МГц и обеспечивает пропускную способность 33 Мбайт/с;
– PCI – поддерживает 32-разрядный канал передачи данных с тактовой частотой 33 МГц и имеет пропускную способность 120 Мбайт/с.
Кроме того, применяются шины MCA, VL-bus, VME, SCSI и другие. Для подключения видеооборудования используется шина AGP.
При построении систем управления и контроля необходимо выбрать один из интерфейсов, разработать функциональные и принципиальные схемы, провести подбор и расчет элементов схем, создать программное обеспечение.
Анализ функциональных схем позволяет находить наиболее оптимальные решения по выбору элементной базы, а возможность программирования некоторых фаз в работе (например, исключение аппаратного генератора тактовых импульсов с заменой его на программный) приводит к упрощению схемы на этапе реализации УСО.
Разработка устройств сопряжения предусматривает два способа взаимодействия компьютера и исполнительных устройств. Первый способ основан на создании устройства для включения в слоты расширения ПК (ISA, EISA, PCI), т.е. реализуется на основе интерфейсного модуля, включаемого в шину системного интерфейса персонального компьютера (ПК).
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
