Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

РЕФЕРАТ

ПЕРЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ

1.1 Аналого-цифровой преобразователь, разрешение и типы преобразования

1.2 Точность и ошибки квантования

1.3 Частота дискретизации и наложение спектров

1.4 Подмешивание псевдослучайных сигналов и передискретизация

1.5 Типы АЦП

1.6 Применение АЦП

1.7 Микроконтроллеры

1.8 ATMega8,основные аппаратные характеристики микроконтроллера

1.9 Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера

1.10 Семисегментный индикатор

2. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

2.1 Схема лабораторной установки

2.2 Описание программной части

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Разработка комплексного плана по теме

4.2 Определение потребностей в материальных ресурсах

4.3 Рассчитаем цену программного продукта

4.4 Общие показатели качества

4.5 Выводы

5. БЕЗАПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 Краткий анализ объекта (производственного помещения)

5.2 Определение опасных и вредных производственных факторов

5.3 Анализ возможных последствий воздействия негативных факторов.

5.4 Разработка мероприятий по снижению возможного воздействия вредных и устранению опасных факторов

5.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Тема данной бакалаврской работы - создание лабораторного стенда для изучения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на основе промышленного микроконтроллера. Разработка является актуальной так как АЦП на основе микроконтроллера имеет намного меншие габатиты, чем АЦП на основе различных микросхем. Быстродействие аналого-цифрового преобразователя на основе микроконтроллера намного выше, а цена ниже по сравнению с ценой и быстродействием других АЦП.



1. АНАЛИЗ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ

1.1 Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) -- устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи цифро-аналогового преобразователя. Как правило, АЦП -- электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным двоичным АЦП является компаратор.

Разрешение АЦП -- минимальное изменение величины аналогового сигнала, которое может быть преобразовано данным АЦП -- связано с его разрядностью. В случае единичного измерения без учёта шумов разрешение напрямую определяется разрядностью АЦП. Разрядность АЦП характеризует количество дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе. В двоичных АЦП разрядность измеряется в битах, в троичных разрядность измеряется в тритах. Например, двоичный АЦП, способный выдать 256 дискретных значений (0…255), имеет разрядность 8 бит, поскольку 28 = 256, троичный АЦП, имеющий разрядность 8 трит, способен выдать 6 561 дискретное значение, поскольку 38 = 6561. Разрешение по напряжению равно разности напряжений, соответствующих максимальному и минимальному выходному коду, делённой на количество выходных дискретных значений. На практике разрешение АЦП ограничено отношением сигнал/шум входного сигнала. При большой интенсивности шумов на входе АЦП различение соседних уровней входного сигнала становится невозможным, то есть ухудшается разрешение. При этом реально достижимое разрешение описывается эффективной разрядностью (effective number of bits -- ENOB), которая меньше, чем реальная разрядность АЦП. При преобразовании сильно зашумлённого сигнала младшие разряды выходного кода практически бесполезны, так как содержат шум. Для достижения заявленной разрядности отношение С/Ш входного сигнала должно быть примерно 6 дБ на каждый бит разрядности. Например:

Пример 1 :

Диапазон входных значений = от 0 до 10 вольт

Разрядность двоичного АЦП 12 бит: 212 = 4096 уровней квантования

Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-0)/4096 = 0,00244 вольт = 2,44 мВ

Разрядность троичного АЦП 12 трит: 312 = 531 441 уровень квантования

Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10-0)/531441 = 0,0188 мВ = 18,8 мкВ

Пример 2 :

Диапазон входных значений = от ?10 до +10 вольт

Разрядность двоичного АЦП 14 бит: 214 = 16 384 уровней квантования

Разрешение двоичного АЦП по напряжению: (10-(-10))/16384 = 20/16384 = 0,00122 вольт = 1,22 мВ

Разрядность троичного АЦП 14 трит: 314 = 4 782 969 уровней квантования

Разрешение троичного АЦП по напряжению: (10-(-10))/4782969 = 0,00418 мВ = 4,18 мкВ.

Аналого-цифровые преобразователи имеют разные типы еобразования: Линейные АЦП: Большинство АЦП считаются линейными, хотя аналого-цифровое преобразование по сути является нелинейным процессом (поскольку операция отображения непрерывного пространства в дискретное -- операция нелинейная). Термин линейный применительно к АЦП означает, что диапазон входных значений, отображаемый на выходное цифровое значение, связан по линейному закону с этим выходным значением, то есть выходное значение k достигается при диапазоне входных значений от m(k + b) до m(k + 1 + b), где m и b -- некоторые константы. Константа b, как правило, имеет значение 0 или ?0.5. Если b = 0, АЦП называют квантователь с ненулевой ступенью (mid-rise), если же b = ?0,5, то АЦП называют квантователь с нулём в центре шага квантования (mid-tread).

Нелинейные АЦП: Если бы плотность вероятности амплитуды входного сигнала имела равномерное распределение, то отношение сигнал/шум (применительно к шуму квантования) было бы максимально возможным. По этой причине обычно перед квантованием по амплитуде сигнал пропускают через безынерционный преобразователь, передаточная функция которого повторяет функцию распределения самого сигнала. Это улучшает достоверность передачи сигнала, так как наиболее важные области амплитуды сигнала квантуются с лучшим разрешением. Соответственно, при цифро-аналоговом преобразовании потребуется обработать сигнал функцией, обратной функции распределения исходного сигнала. Это тот же принцип, что и используемый в компандерах, применяемых в магнитофонах и различных коммуникационных системах, он направлен на максимизацию энтропии. Например, голосовой сигнал имеет лапласово распределение амплитуды. Это означает, что окрестность нуля по амплитуде несёт больше информации, чем области с большей амплитудой. По этой причине логарифмические АЦП часто применяются в системах передачи голоса для увеличения динамического диапазона передаваемых значений без изменения качества передачи сигнала в области малых амплитуд. Аналого-цифровые преобразователи 8-битные, логарифмические с a-законом или ?-законом, обеспечивают широкий динамический диапазон и имеют высокое разрешение в наиболее критичном диапазоне малых амплитуд; линейный АЦП с подобным качеством передачи должен был бы иметь разрядность около 12 бит.



1.2 Точность и ошибки квантования

Имеется несколько источников погрешности АЦП. Ошибки квантования и (считая, что АЦП должен быть линейным) нелинейности присущи любому аналого-цифровому преобразованию. Кроме того, существуют так называемые апертурные ошибки которые являются следствием джиттера (англ. jitter) тактового генератора, они проявляются при преобразовании сигнала в целом (а не одного отсчёта). Эти ошибки измеряются в единицах, называемых МЗР -- младший значащий разряд. В приведённом выше примере 8-битного двоичного АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/256 от полного диапазона сигнала, то есть 0,4 %, в 8-тритном троичном АЦП ошибка в 1 МЗР составляет 1/6561, то есть 0,015 %.

Ошибки квантования являются следствием ограниченного разрешения АЦП. Этот недостаток не может быть устранён ни при каком типе аналого-цифрового преобразования. Абсолютная величина ошибки квантования при каждом отсчёте находится в пределах от нуля до половины МЗР. Как правило, амплитуда входного сигнала много больше, чем МЗР. В этом случае ошибка квантования не коррелирована с сигналом и имеет равномерное распределение. Её среднеквадратическое значение совпадает с среднеквадратичным отклонением распределения, которое равно . В случае 8-битного АЦП это составит 0,113 % от полного диапазона сигнала.

Нелинейность: Всем АЦП присущи ошибки, связанные с нелинейностью, которые являются следствием физического несовершенства АЦП. Это приводит к тому, что передаточная характеристика (в указанном выше смысле) отличается от линейной (точнее от желаемой функции, так как она не обязательно линейна). Ошибки могут быть уменьшены путём калибровки. Важным параметром, описывающим нелинейность, является интегральная нелинейность (INL) и дифференциальная нелинейность (DNL).

Апертурная погрешность (джиттер): Пусть мы оцифровываем синусоидальный сигнал x(t) = Asin2?f0t. В идеальном случае отсчёты берутся через равные промежутки времени. Однако в реальности время момента взятия отсчёта подвержено флуктуациям из-за дрожания фронта синхросигнала (clock jitter). Легко видеть, что ошибка относительно невелика на низких частотах, однако на больших частотах она может существенно возрасти. Эффект апертурной погрешности может быть проигнорирован, если её величина сравнительно невелика по сравнению с ошибкой квантования. Таким образом, можно установить следующие требования к дрожанию фронта сигнала синхронизации:

где q -- разрядность АЦП.Разрядность АЦП Максимальная частота синала

ч q	44,1 кГц	192 кГц	1 МГц	10 МГц	100 МГц
8	28,2 нс	6,48 нс	1,24 нс	124 пс	12,4 пс
10	7,05 нс	1,62 нс	311 пс	31,1 пс	3,11 пс
12	1,76 нс	405 пс	77,7 пс	7,77 пс	777 фс
14	441 пс	101 пс	19,4 пс	1,94 пс	194 фс
16	110 пс	25,3 пс	4,86 пс	486 фс	48,6 фс
18	27,5 пс	6,32 пс	1,21 пс	121 фс	12,1 фс
24	430 фс	98,8 фс	19,0 фс	1,9 фс	190 ас

Таблица 1.1

Из этой таблицы можно сделать вывод о целесообразности применения АЦП определённой разрядности с учётом ограничений, накладываемых дрожанием фронта синхронизации (clock jitter). Например, бессмысленно использовать прецизионный 24-битный АЦП для записи звука, если система распределения синхросигнала не в состоянии обеспечить ультрамалой неопределённости.



1.3 Частота дискретизации и наложение спектров (алиасинг)

Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП. Непрерывно меняющийся сигнал с ограниченной спектральной полосой подвергается оцифровке (то есть значения сигнала измеряются через интервал времени T -- период дискретизации) и исходный сигнал может быть точно восстановлен из дискретных во времени значений путём интерполяции. Точность восстановления ограничена ошибкой квантования. Однако в соответствии с теоремой Котельникова-Шеннона точное восстановление возможно, только если частота дискретизации выше, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Поскольку реальные АЦП не могут произвести аналого-цифровое преобразование мгновенно, входное аналоговое значение должно удерживаться постоянным по крайней мере от начала до конца процесса преобразования (этот интервал времени называют время преобразования). Эта задача решается путём использования специальной схемы на входе АЦП -- устройства выборки-хранения -- УВХ. УВХ, как правило, хранит входное напряжение в конденсаторе, который соединён со входом через аналоговый ключ: при замыкании ключа происходит выборка входного сигнала (конденсатор заряжается до входного напряжения), при размыкании -- хранение. Многие АЦП, выполненные в виде интегральных микросхем содержат встроенное УВХ.

Все АЦП работают путём выборки входных значений через фиксированные интервалы времени. Следовательно, выходные значения являются неполной картиной того, что подаётся на вход. Глядя на выходные значения, нет никакой возможности установить, как вёл себя входной сигнал между выборками. Если известно, что входной сигнал меняется достаточно медленно относительно частоты дискретизации, то можно предположить, что промежуточные значения между выборками находятся где-то между значениями этих выборок. Если же входной сигнал меняется быстро, то никаких предположений о промежуточных значениях входного сигнала сделать нельзя, а следовательно, невозможно однозначно восстановить форму исходного сигнала. Если последовательность цифровых значений, выдаваемая АЦП, где-либо преобразуется обратно в аналоговую форму цифро-аналоговым преобразователем, желательно, чтобы полученный аналоговый сигнал был максимально точной копией исходного сигнала. Если входной сигнал меняется быстрее, чем делаются его отсчёты, то точное восстановление сигнала невозможно, и на выходе ЦАП будет присутствовать ложный сигнал. Ложные частотные компоненты сигнала (отсутствующие в спектре исходного сигнала) получили название alias (ложная частота, побочная низкочастотная составляющая). Частота ложных компонент зависит от разницы между частотой сигнала и частотой дискретизации. Например, синусоидальный сигнал с частотой 2 кГц, дискретизованный с частотой 1.5 кГц был бы воспроизведён как синусоида с частотой 500 Гц. Эта проблема получила название наложение частот (aliasing).Для предотвращения наложения спектров сигнал, подаваемый на вход АЦП, должен быть пропущен через фильтр низких частот для подавления спектральных компонент, частота которых превышает половину частоты дискретизации. Этот фильтр получил название anti-aliasing (антиалиасинговый) фильтр, его применение чрезвычайно важно при построении реальных АЦП. Хотя наложение спектров в большинстве случаев является нежелательным эффектом, его можно использовать во благо. Например, благодаря этому эффекту можно обойтись без преобразования частоты вниз при оцифровке узкополосного высокочастотного сигнала (смотри смеситель). Для этого, однако, входные аналоговые каскады АЦП должны иметь значительно более высокие параметры, чем это требуется для стандартного использования АЦП на основной (видео или низшей) гармонике.

1.4 Подмешивание псевдослучайного сигнала (dither) и передискретизация

Некоторые характеристики АЦП могут быть улучшены путём использования методики подмешивания псевдослучайного сигнала (англ. dither). Она заключается в добавлении к входному аналоговому сигналу случайного шума (белый шум) небольшой амплитуды. Амплитуда шума, как правило, выбирается на уровне половины МЗР. Эффект от такого добавления заключается в том, что состояние МЗР случайным образом переходит между состояниями 0 и 1 при очень малом входном сигнале (без добавления шума МЗР был бы в состоянии 0 или 1 долговременно). Для сигнала с подмешанным шумом вместо простого округления сигнала до ближайшего разряда происходит случайное округление вверх или вниз, причём среднее время, в течение которого сигнал округлён к тому или иному уровню зависит от того, насколько сигнал близок к этому уровню. Таким образом, оцифрованный сигнал содержит информацию об амплитуде сигнала с разрешающей способностью лучше, чем МЗР, то есть происходит увеличение эффективной разрядности АЦП. Негативной стороной методики является увеличение шума в выходном сигнале. Фактически, ошибка квантования размазывается по нескольким соседним отсчётам. Такой подход является более желательным, чем простое округление до ближайшего дискретного уровня. В результате использования методики подмешивания псевдослучайного сигнала мы имеем более точное воспроизведение сигнала во времени. Малые изменения сигнала могут быть восстановлены из псевдослучайных скачков МЗР путём фильтрации. Кроме того, если шум детерминирован (амплитуда добавляемого шума точно известна в любой момент времени), то его можно вычесть из оцифрованного сигнала, предварительно увеличив его разрядность, тем самым почти полностью избавиться от добавленного шума. Звуковые сигналы очень малых амплитуд, оцифрованные без псевдослучайного сигнала, воспринимаются на слух очень искажёнными и неприятными. При подмешивании псевдослучайного сигнала истинный уровень сигнала представлен средним значением нескольких последовательных отсчётов. Однако, в последнее время (2009 год), в связи с удешевлением 24-битных АЦП, имеющих даже без dihter'а динамический диапазон более 120 дБ, что на несколько порядков превышает полный воспринимаемый человеком диапазон слуха, данная технология потеряла актуальность в звукотехнике. При этом, она используется в ВЧ и СВЧ технике, где битность АЦП обычно мала из-за высокой частоты дискретизации. Очень похожий процесс, также называемый dither или диффузия ошибок, применяется для представления полутонов изображений в компьютерной графике при малом количестве бит на пиксел. При этом изображение становится зашумленным, но визуально воспринимается реалистичнее чем то же изображение полученное простым квантованием.

Как правило, сигналы оцифровываются с минимально необходимой частотой дискретизации из соображений экономии, при этом шум квантования является белым, то есть его спектральная плотность мощности равномерно распределена во всей полосе. Если же оцифровать сигнал с частотой дискретизации, гораздо большей, чем по теореме Котельникова-Шеннона, а затем подвергнуть цифровой фильтрации для подавления спектра вне частотной полосы исходного сигнала, то отношение сигнал/шум, будет лучше, чем при использовании всей полосы. Таким образом можно достичь эффективного разрешения большего, чем разрядность АЦП. Передискретизация также может быть использована для смягчения требований к крутизне перехода от полосы пропускания к полосе подавления антиалиасингового фильтра. Для этого сигнал оцифровывают, например, на вдвое большей частоте, затем производят цифровую фильтрацию, подавляя частотные компоненты вне полосы исходного сигнала, и, наконец, понижают частоту дискретизации путём децимации.

1.5 Типы АЦП

АЦП прямого преобразования или параллельный АЦП - содержит по одному компаратору на каждый дискретный уровень входного сигнала. В любой момент времени только компараторы, соответствующие уровням ниже уровня входного сигнала, выдадут на своём выходе сигнал превышения. Сигналы со всех компараторов поступают на логическую схему, которая выдаёт цифровой код, зависящий от того, сколько и какие компараторы показали превышение. Параллельные АЦП очень быстры, но обычно имеют разрешение не более 8 бит (256 компараторов), так как имеют большую и дорогую схему. АЦП этого типа имеют очень большой размер кристалла микросхемы, высокую входную ёмкость, и могут выдавать кратковременные ошибки на выходе. Часто используются для видео или других высокочастотных сигналов.

Последовательно-параллельные АЦП - сохраняя высокое быстродействие позволяет значительно уменьшить количество компараторов, требуещееся для преобразования аналогового сигнала в цифровой. Содержат в своем составе два -- три параллельных АЦП. Второй АЦП служит для уменьшения ошибки квантования первого АЦП путем оцифровки этой ошибки. Для увеличения скорости выходного оцифрованного потока данных в последовательно-параллельных АЦП применяется конвейерная работа параллельных АЦП.

АЦП последовательного приближения или АЦП с поразрядным уравновешиванием - содержит компаратор, вспомогательный ЦАП и регистр последовательного приближения. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой за N шагов, где N -- разрядность АЦП. На каждом шаге определяется по одному биту искомого цифрового значения, начиная от СЗР и заканчивая МЗР. Последовательность действий по определению очередного бита заключается в следующем. На вспомогательном ЦАП выставляется аналоговое значение, образованное из битов, уже определённых на предыдущих шагах; бит, который должен быть определён на этом шаге, выставляется в 1, более младшие биты установлены в 0. Полученное на вспомогательном ЦАП значение сравнивается с входным аналоговым значением. Если значение входного сигнала больше значения на вспомогательном ЦАП, то определяемый бит получает значение 1, в противном случае 0. Таким образом, определение итогового цифрового значения напоминает двоичный поиск. АЦП этого типа обладают одновременно высокой скоростью и хорошим разрешением. Однако при отсутствии устройства выборки хранения погрешность будет значительно больше (представьте, что после оцифровки самого большого разряда сигнал начал меняться).

АЦП дифференциального кодирования (англ. delta-encoded ADC) - содержат реверсивный счётчик, код с которого поступает на вспомогательный ЦАП. Входной сигнал и сигнал со вспомогательного ЦАП сравниваются на компараторе. Благодаря отрицательной обратной связи с компаратора на счётчик код на счётчике постоянно меняется так, чтобы сигнал со вспомогательного ЦАП как можно меньше отличался от входного сигнала. По прошествии некоторого времени разница сигналов становится меньше, чем МЗР, при этом код счётчика считывается как выходной цифровой сигнал АЦП. АЦП этого типа имеют очень большой диапазон входного сигнала и высокое разрешение, но время преобразования зависит от входного сигнала, хотя и ограничено сверху. В худшем случае время преобразования равно Tmax=(2q)/fс, где q -- разрядность АЦП, fс -- частота тактового генератора счётчика. АЦП дифференциального кодирования обычно являются хорошим выбором для оцифровки сигналов реального мира, так как большинство сигналов в физических системах не склонны к скачкообразным изменениям. В некоторых АЦП применяется комбинированный подход: дифференциальное кодирование и последовательное приближение; это особенно хорошо работает в случаях, когда известно, что высокочастотные компоненты в сигнале относительно невелики.

АЦП сравнения с пилообразным сигналом (некоторые АЦП этого типа называют Интегрирующие АЦП) содержат генератор пилообразного напряжения, компаратор и счётчик времени. Пилообразный сигнал линейно нарастает до некоторого уровня, затем быстро спадает до нуля. В момент начала нарастания запускается счётчик времени. Когда пилообразный сигнал достигает уровня входного сигнала, компаратор срабатывает и останавливает счётчик; значение считывается со счётчика и подаётся на выход АЦП. Данный тип АЦП является наиболее простым по структуре и содержит минимальное число элементов. Вместе с тем простейшие АЦП этого типа обладают довольно низкой точностью и чувствительны к температуре и другим внешним параметрам. Для увеличения точности генератор пилообразного сигнала может быть построен на основе счётчика и вспомогательного ЦАП, однако такая структура не имеет никаких преимуществ по сравнению с АЦП последовательного приближения и АЦП дифференциального кодирования.

АЦП с уравновешиванием заряда (к ним относятся АЦП с двухстадийным интегрированием, АЦП с многостадийным интегрированием и некоторые другие) содержат генератор стабильного тока, компаратор, интегратор тока, тактовый генератор и счётчик импульсов. Преобразование происходит в два этапа (двухстадийное интегрирование). На первом этапе значение входного напряжения преобразуется в ток (пропорциональный входному напряжению), который подаётся на интегратор тока, заряд которого изначально равен нулю. Этот процесс длится в течение времени TN, где T -- период тактового генератора, N -- константа (большое целое число, определяет время накопления заряда). По прошествии этого времени вход интегратора отключается от входа АЦП и подключается к генератору стабильного тока. Полярность генератора такова, что он уменьшает заряд, накопленный в интеграторе. Процесс разряда длится до тех пор, пока заряд в интеграторе не уменьшится до нуля. Время разряда измеряется путём счёта тактовых импульсов от момента начала разряда до достижения нулевого заряда на интеграторе. Посчитанное количество тактовых импульсов и будет выходным кодом АЦП. Можно показать, что количество импульсов n, посчитанное за время разряда, равно: n=UвхN(RI0)?1, где Uвх -- входное напряжение АЦП, N -- число импульсов этапа накопления (определено выше), R -- сопротивление резистора, преобразующего входное напряжение в ток, I0 -- значение тока от генератора стабильного тока, разряжающего интегратор на втором этапе. Таким образом, потенциально нестабильные параметры системы (прежде всего, ёмкость конденсатора интегратора) не входят в итоговое выражение. Это является следствием двухстадийности процесса: погрешности, введённые на первом и втором этапах, взаимно вычитаются. Не предъявляются жёсткие требования даже к долговременной стабильности тактового генератора и напряжению смещения компаратора: эти параметры должны быть стабильны лишь кратковременно, то есть в течение каждого преобразования (не более 2TN). Фактически, принцип двухстадийного интегрирования позволяет напрямую преобразовывать отношение двух аналоговых величин (входного и образцового тока) в отношение числовых кодов (n и N в терминах, определённых выше) практически без внесения дополнительных ошибок. Типичная разрядность АЦП этого типа составляет от 10 до 18 двоичных разрядов. Дополнительным достоинством является возможность построения преобразователей, нечувствительных к периодическим помехам (например, помеха от сетевого питания) благодаря точному интегрированию входного сигнала за фиксированный временной интервал. Недостатком данного типа АЦП является низкая скорость преобразования. АЦП с уравновешиванием заряда используются в измерительных приборах высокой точности.

Конвейерные АЦП используют два или более шага-поддиапазона. На первом шаге производится грубое преобразование (с низким разрешением). Далее определяется разница между входным сигналом и аналоговым сигналом, соответствующим результату грубого преобразования (со вспомогательного ЦАП, на который подаётся грубый код). На втором шаге найденная разница подвергается преобразованию, и полученный код объединяется с грубым кодом для получения полного выгодного цифрового значения. АЦП этого типа быстры, имеют высокое разрешение и небольшой размер корпуса.

Сигма-дельта-АЦП (называемые также дельта-сигма АЦП) производит аналого-цифровое преобразование с частотой дискретизации, во много раз превышающей требуемую и путём фильтрации оставляет в сигнале только нужную спектральную полосу. Неэлектронные АЦП обычно строятся на тех же принципах.

Для большинства АЦП разрядность составляет от 6 до 24 бит, частота дискретизации до 1 МГц. Мега- и гигагерцовые АЦП также доступны (февраль 2002). Мегагерцовые АЦП требуются в цифровых видеокамерах, устройствах видеозахвата и цифровых ТВ-тюнерах для оцифровки полного видеосигнала. Коммерческие АЦП обычно имеют выходную ошибку от ±0,5 до ±1,5 МЗР. Один из факторов увеличивающих стоимость микросхем -- это количество выводов, поскольку они вынуждают делать корпус микросхемы больше, и каждый вывод должен быть присоединён к кристаллу. Для уменьшения количества выводов часто АЦП, работающие на низких частотах дискретизации, имеют последовательный интерфейс. Применение АЦП с последовательным интерфейсом зачастую позволяет увеличить плотность монтажа и создать плату с меньшей площадью. Часто микросхемы АЦП имеют несколько аналоговых входов, подключённых внутри микросхемы к единственному АЦП через аналоговый мультиплексор. Различные модели АЦП могут включать в себя устройства выборки-хранения, инструментальные усилители или высоковольтный дифференциальный вход и другие подобные цепи.



1.6 Применения АЦП

Аналого-цифровое преобразование используется везде, где требуется обрабатывать, хранить или передавать сигнал в цифровой форме. АЦП являются составной частью систем сбора данных. Быстрые видео АЦП используются в ТВ-тюнерах. Медленные встроенные 8, 10, 12 или 16-битные АЦП часто входят в состав микроконтроллеров. Очень быстрые АЦП необходимы в цифровых осциллографах. Современные весы используют АЦП с разрядностью до 24 бит, преобразующие сигнал непосредственно от тензометрического датчика. АЦП входят в состав радиомодемов и других устройств радиопередачи данных, где используются совместно с процессором ЦОС в качестве демодулятора. Сверхбыстрые АЦП используются в антенных системах базовых станций (в так называемых SMART-антеннах) и в антенных решётках РЛС.

АЦП встроены в большую часть современной звукозаписывающей аппаратуры, поскольку обработка звука делается, как правило, на компьютерах; даже при использовании аналоговой записи АЦП необходим для перевода сигнала в PCM-поток, который будет записан на компакт-диск. Современные АЦП, используемые в звукозаписи, могут работать на частотах дискретизации до 192 кГц. Многие люди, занятые в этой области, считают, что данный показатель избыточен и используется из чисто маркетинговых соображений (об этом свидетельствует теорема Котельникова-Шеннона). Можно сказать, что звуковой аналоговый сигнал не содержит столько информации, сколько может быть сохранено в цифровом сигнале при такой высокой частоте дискретизации, и зачастую для Hi-Fi-аудиотехники используется частота дискретизации 44,1 кГц (стандартная для компакт-дисков) или 48 кГц (типична для представления звука в компьютерах). Однако широкая полоса упрощает и удешевляет реализацию антиалиасинговых фильтров, позволяя делать их с меньшим числом звеньев или с меньшей крутизной в полосе заграждения, что положительно сказывается на фазовой характеристике фильтра в полосе пропускания. АЦП для звукозаписи, используемые в компьютерах, бывают внутренние и внешние. Также существует свободный программный комплекс PulseAudio для Linux, позволяющий использовать вспомогательные компьютеры как внешние ЦАП/АЦП для основного компьютера с гарантированным временем запаздывания.

1.7 Микроконтроллеры

Микроконтроллер (MCU) - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ и ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Использование одной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров. Микроконтроллеры являются основой для построения встраиваемых систем, их можно встретить во многих современных приборах, таких, как телефоны, стиральные машины и т. п. Большая часть выпускаемых в мире процессоров - микроконтроллеры. Термин «микроконтроллер» (МК) вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин «однокристальная микро-ЭВМ». Первый же патент на однокристальную микро-ЭВМ был выдан в 1971 году инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам Texas Instruments. Именно они предложили на одном кристалле разместить не только микропроцессор, но и память, устройства ввода-вывода. С появлением однокристальных микро-ЭВМ связывают начало эры компьютерной автоматизации в области управления. По-видимому, это обстоятельство и определило термин «микроконтроллер» (control -- управление). В 1979 году НИИ ТТ разработали однокристальную 16-разрядную ЭВМ К1801ВЕ1, архитектура которой называлась «Электроника НЦ». В 1980 году фирма Intel выпускает микроконтроллер i8048. Чуть позже в этом же году Intel выпускает следующий микроконтроллер: i8051. Удачный набор периферийных устройств, возможность гибкого выбора внешней или внутренней программной памяти и приемлемая цена обеспечили этому микроконтроллеру успех на рынке. С точки зрения технологии микроконтроллер i8051 являлся для своего времени очень сложным изделием -- в кристалле было использовано 128 тыс. транзисторов, что в 4 раза превышало количество транзисторов в 16-разрядном микропроцессоре i8086.

На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров, совместимых с i8051, выпускаемых двумя десятками компаний, и большое количество микроконтроллеров других типов. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, шестнадцатибитные MSP430 фирмы TI, а также ARM, архитектуру которых разрабатывает фирма ARM и продаёт лицензии другим фирмам для их производства.

При проектировании микроконтроллеров приходится соблюдать баланс между размерами и стоимостью с одной стороны и гибкостью и производительностью с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д. В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность, но важна низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие большимми вычислительными возможностями, например цифровые сигнальные процессоры. Ограничения по цене и энергопотреблению сдерживают также рост тактовой частоты контроллеров. Хотя производители стремятся обеспечить работу своих изделий на высоких частотах, они, в то же время, предоставляют заказчикам выбор, выпуская модификации, рассчитанные на разные частоты и напряжения питания. Во многих моделях микроконтроллеров используется статическая память для ОЗУ и внутренних регистров. Это даёт контроллеру возможность работать на меньших частотах и даже не терять данные при полной остановке тактового генератора. Часто предусмотрены различные режимы энергосбережения, в которых отключается часть периферийных устройств и вычислительный модуль. Большое распространение получили микроконтроллеры с RISC-архитектурой (англ. Reduced Instruction Set Computer - вычисления с сокращённым набором команд). Сокращенный набор команд позволяет выполнять большинство инструкций за один такт, что обеспечивает высокое быстродействие даже при относительно низкой тактовой частоте. Кроме ОЗУ, микроконтроллер может иметь встроенную энергонезависимую память для хранения программы и данных. Во многих контроллерах вообще нет шин для подключения внешней памяти. Наиболее дешёвые типы памяти допускают лишь однократную запись. Такие устройства подходят для массового производства в тех случаях, когда программа контроллера не будет обновляться. Другие модификации контроллеров обладают возможностью многократной перезаписи энергонезависимой памяти. В отличие от процессоров общего назначения, в микроконтроллерах часто используется гарвардская архитектура памяти, то есть раздельное хранение данных и команд в ОЗУ и ПЗУ соответственно. Неполный список периферии, которая может присутствовать в микроконтроллерах, включает в себя:

1) универсальные цифровые порты, которые можно настраивать как на ввод, так и на вывод

2) различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I?C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet

3) аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи,

4) компараторы,

5) широтно-импульсные модуляторы,

6) таймеры,

7) контроллеры бесколлекторных двигателей,

8) контроллеры дисплеев и клавиатур,

9) радиочастотные приемники и передатчики,

10) массивы встроенной флеш-памяти,

11) встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер.

Программирование микроконтроллеров обычно осуществляется на языке ассемблера или Си, хотя существуют компиляторы для других языков, например, Форта. Используются также встроенные интерпретаторы Бейсика. Для отладки программ используются программные симуляторы (специальные программы для персональных компьютеров, имитирующие работу микроконтроллера), внутрисхемные эмуляторы (электронные устройства, имитирующие микроконтроллер, которые можно подключить вместо него к разрабатываемому встроенному устройству) и интерфейс JTAG.

1.8 Микроконтроллер ATMega 8, основные аппаратные характеристики микроконтроллера

ATMega-8 - 8-разрядный КМОП микроконтроллер, основанный на архитектуре Atmel AVR. Контроллер выполняет большинство инструкций за 1 такт, поэтому вычислительная мощность контроллера равна 1MIPS на 1 Мгц. Микроконтроллер имеет RISC-архитектуру, но формат команды двухоперандный, за один такт может быть обращение только к двум регистрам. Контроллер содержит 32 регистра, которые могут равноправно использоваться в арифметических операциях.



Таблица 1

Основные аппаратные характеристики микроконтроллера

8 Кбт флеш-памяти команд;

512 байт электрически программируемой памяти;

1 Кбайт статической памяти;

23 линии ввода/вывода общего назначения;

32 РОНа;

три многоцелевых таймер-счётчика с режимом сравнения;

поддержка внутренних и внешних прерываний;

универсальный асинхронный адаптер;

байт-ориентированный двухпроводной последовательный интерфейс;

6/8 канальный АЦП с точностью 8 и 10 двоичных разрядов;

сторожевой таймер;

последовательный порт SPI;

расширенные режимы управления энергопотреблением.

1.9 Аналого-цифровой преобразователь микроконтроллера

Модуль 8-битного аналого-цифрового преобразователя входит в состав микроконтроллера. В качестве источника опорного напряжения для АЦП может использоваться как напряжения питания микроконтроллера, так и внешний либо внутренний источник опорного напряжения.

Модуль АЦП может работать в двух режимах:

1)режим одиночного преобразования, когда запуск каждого преобразования инициируется пользователем;

2) режим непрерывного преобразования, когда запуск преобразования выполняется непрерывно через определенные интервалы времени.

Регистры необходимые для управления АЦП приведены в таблице

Названия регистр	Описания	Адрес
ADCSR	Управления и состояния	$06($26)
ADMUX	Управление мультиплексором	$07($27)
SFIOR	Специальные функции	$30($50)

Для разрешения работы АЦП необходимо записать логическую 1 в бит ADEN регистра ADCSR, а для выключения - соответственно логический 0. Режим работы АЦП определяется состоянием бита ADFR. Если он установлен в 1,АЦП работает в режиме непрерывного преобразования.

После завершения преобразования его результат сохраняется в регистре данных АЦП. При выключении микроконтроллера в регистре данных АЦП содержится значение $0000;

1.10 Семисегментный индикатор

Семисегментный индикатор это устройство отображения цифровой информации. Семисегментный индикатор состоит из семи элементов индикации (сегментов), включающихся и выключающихся по отдельности. Включая их в разных комбинациях, из них можно составить упрощённые изображения арабских цифр. Часто семисегментные индикаторы делают в курсивном начертании, что повышает читаемость. Семисегментный индикатор показывает цифры шестнадцате­ричного кода Сегменты обозначаются буквами от A до G; восьмой сегмент -- десятичная запятая, предназначенная для отображения дробных чисел. Изредка на семисегментном индикаторе отображают буквы. Светодиодные индикаторы имеют предельно простую форму, так как в них применяются светодиоды, отлитые в форме сегментов, и чем меньше разных типов светодиодов, тем дешевле устройство. В жидкокристаллических, газорязрядных, вакуумно-люминесцентных (катодно-люминесцентных) и других индикаторах дизайнеры находят место для вариации формы сегментов.

Таблица истинности преобразователя семисегментного кода.

Отображаемые цифры и буквы	Входная комбинация (двоичный код)	Выходная комбинация (семисегментный код)
	X3	X2	X1	X0	g	f	e	d	c	b	a
0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1
1	0	0	0	1	0	0	0	0	1	1	0
2	0	0	1	0	1	0	1	1	0	1	1
3	0	0	1	1	1	0	0	1	1	1	1
4	0	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0
5	0	1	0	1	1	1	0	1	1	0	1
6	0	1	1	0	1	1	1	1	1	0	1
7	0	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1
8	1	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
9	1	0	0	1	1	1	0	1	1	1	1
A	1	0	1	0	1	1	1	0	1	1	1
B	1	0	1	1	1	1	1	1	1	0	0
C	1	1	0	0	0	1	1	1	0	0	1
D	1	1	0	1	1	0	1	1	1	1	0
F	1	1	1	0	1	1	1	1	0	0	1
G	1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	1

Рассмотрим работу с трехзначным индикатором, коим является BC56-12xxx. У него есть 12 выходов. Схема индикатора изображена на рисунке 1.



Рисунок 1. Схема индикатора

Внутри линейной схемы находятся три семисегментных индикатора, соединенные параллельно, и от каждого из них выходит один общий электрод (катод или анод). Чтобы было понятнее, электрическая схема подключения семисегментных индикаторов изображена на рисунке 2.

аналоговый цифровой преобразователь микроконтроллер

Рисунок 2. Схема подключения



Итак, подавая напряжение на выводы 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 11, формируем цифру (символ), мы их назовем информационными или шиной данных, а управляя выводами 8, 9, 12, определяют позицию этой цифры. Выводы 8, 9, 12 назовем выводами выбора устройства или шиной адреса. Понятно, что нельзя одновременно зажечь две или три разные цифры. Придется использовать стробирование, т. е. зажигать цифры по очереди с высокой скоростью. Они будут мерцать, но глаз этого не успеет заметить. Значит, с выводами 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 11 работа совершенно аналогична. А выводы 8, 9, 12 нужно замыкать на землю по очереди. Казалось бы, чего проще - присоединить их к МК и все. Не следует цеплять к МК общий электрод - это слишком большая нагрузка для него, и его порт ввода-вывода может сгореть. Следует использовать полевые транзисторы.



РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

На рисунке 1 представлена схема строения микроконтроллера ATMega8 с учетом привязки всех портов к ножкам микроконтроллера. Для нашего стенда будем использовать связь с семисегментным индикатором через порт PD(0…7), также будет задействован порт РС(4) так как именно он является входом аналого-цифрового преобразователя. Кроме этого нам нужнобудет подать питание на микроконтроллер для этого используем ножку входа VCC.

Програмирование микроконтроллера осуществляем с помощью програматора AVRisi



4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Разработка комплексного плана по теме

Цель анализа - получение информации о финансовом положении, платежеспособности и доходности. В нашем случае будет приведен пример окончательного расчета конкурентоспособности, а также непосредственный расчет себестоимости и цены данного программного продукта по сравнению с существующими аналогами. Разрабатываемый лабораторный стенд представляет собой аппаратно-программный комплекс и предполагает полную информатизацию процесса передачи информации от уровня технологического оборудования до уровня принятия управленческих решений. Основное предназначение системы - визуализация работы аналого-цифрового преобразователя промышленного микроконтроллера.

Анализ рынка в данной части не будет проведен, так как устройство не предназначено для массового производства. Производство системы требует первоначального расчета себестоимости, конкурентоспособности, и, как результат, экономического обоснования необходимости разработки такого рода устройства. В таблице 4.1.1 приведен перечень работ которые необходимо проделать для реализации устройства. Для проведения работ необходимы два специалиста: разработчик-схемотехник, инженер-програмист.



Таблица 4.1.1

Результаты расчета трудоемкости

№	Наименование этапов	Продолжительность в днях	Трудоемкость, чел/дн.	исполнители
				Руководитель-схемотехник	Программист
Подготовка
1	Разработка ТЗ на постановку задачи	1	1	1
2	Организационная подготовка к созданию устройства	1	1	1
Постановка задачи
3	Разработка структурной схемы УС	1	1	1
	Разработка математической модели и алгоритмов	1	1		1
4	Разработка функциональной схемы УС	2	2	2
	Разработка информационной базы	2	2		2
	Разработка электрической принципиальной схемы	4	4	4
5	Разработка структуры базы данных	3	3		3
6	Разработка тестового примера	3	3		3
7	Разработка описания задачи и ТЗ на реализацию ПП	2	2	2
Разработка системы управления
8	Расчет электрической принципиальной схемы	8	8	8
	Разработка машинных алгоритмов	6	6		6
	Разработка электромонтажного чертежа	4	4	4
9	Разработка программ	9	9		9
10	Разработка документации на систему	3	3	3
Внедрение
11	Опытная эксплуатация УС	4	4	4
12	Отладка, корректировка программы и документации	4	4		4
13	Сдача проэкта	2	2	4
Итого	60	60	34	26

В результате получили, что на разработку системы потребуется 60 дней.

Заработная плата инженера-программиста, составляет 2100 грн/мес (22 рабочих дня в месяце).Для разработки устройства сопряжения понадобится разработчик-схемотехник зарплата которого составляет 2300 грн/месс. Расчет себестоимости работ начнем с расчета фонда основной заработной платы по стадиям и теме в целом

Таблица 4.1.2

Состав исполнителей работы

Исполнители	Должность оклада, грн.
	Месячные	Дневные
Разработчик - схемотехник	2300	115
Программист	2100	105

Основная заработная плата определяется по формуле:

Дополнительная заработная плата составляет 10% от основной заработной платы: Здоп =656 грн.

Заработной платы составляет ОЗП+Здоп = 7216грн.

4.2 Определение потребностей в материальных ресурсах

В данном случае рассчитывается себестоимость программного продукта и устройства сопряжения. Расходы на материалы представлены в таблице 4.2.1 и таблице 4.2.2

Таблица 4.2.1

Расходы на разработку программы

Материал	Кол-во, шт.	Цена, грн	Сумма, грн	Назначение
CD-R диск	1 шт	3,5	3,5	Хранение ПО
Картридж для принтера	1 шт	80,00	80,00	Печать документации
Бумага формата А4, пачка (500 л.)	1 шт.	40,00	40,00	Печать документации, отчетов
Услуги сети Интернет	50 МБ	0,5	25,00	Поиск дополнительной информации
Дискета 3,5”	1 шт.	5,00	5,00	Хранение резервной копии
Итого	148,5

Таблица 4.2.2

Расчет количества и стоимости изделий для разработки устройства сопряжения

Наименование покупных изделий	Тип, техническое обозначения	Количество изделий на прибор	Цена за единицу изделия (грн.)	Сумма (грн.)
Плата		1	10	10
Резисторы	МЛТ-0,125-330Ом+5%	14	0,2	2,8
	МЛТ-0,25-330Ом+5%	14	0,3	4,2
	МЛТ-0,125-660Ом+5%	14	0,25	3,5
Микросхемы	ATMega 8	1	9	9
	RL-T526360	1	10	10
Паяльник	АR-60	1	50	50
Мульти метр	DT-830В	1	30	30
Всего:	123,5

4.3 Рассчитаем цену программного продукта

Эксплуатационные расходы рассчитаем по формуле:

(4.3.1)

где - время кодирования и отладки программного продукта на ЭВМ, рассчитываем по формуле:

=, (4.3.2)



где m - средние затраты машинного времени на кодирование и отладку одной условной команды (0,5 мин); Q - общее число команд, рассчитываемое по формуле:

, (4.3.3)

где q - предполагаемое число команд программы (q=1534 k=1,2 - коэффициент сложности программы, n=5 с коррекцией 0,5, - коэффициент коррекции программы. Рассчитываем общее число команд

Q=1534*1,2*(1+(0,5+0,5+0,5+0,5+0,5)) =4602.

- коэффициент квалификации исполнителя. =1,2 (т.к. стаж исполнителя меньше 5лет). Время кодирования и отладки ПО

час (4.3.4)

- стоимость машинного времени (1,5 грн./час). Эксплуатационные расходы составляют Зэр = 32*1,5=48грн.

Годовая норма амортизационных отчислений рассчитывается как

АМО = ,

АМО=

Накладные расходы составляют 50 % от заработной платы:

Рн= 6560*0,5=3280 грн..

Командировочных расходов при проектировании ПП не было. Сметная калькуляция на разработку программного продукта представлена в таблице 4.3.1.

Таблица 4.3.1

Сметная калькуляция на разработку ПО

Статья расхода	Сметная стоимость, грн
Материалы с учетом НДС	272
Основная заработная плата	6560
Дополнительная заработная плата	656
Заработной платы Фзп=Зос+Здоп	7216
Отчисления на соц.нужды, фонд страхов.(37.5%)	2706
Эксплуатационные расходы	48
Амортизационные отчисления	127
Накладные расходы Фпз*0,5	3608
Себестоимость разработки	21193
Плановая прибыль(25% от себестоимости)	5298,25
Цена разработки (без НДС)	26491,25
Цена разработки с НДС	31789,5

Себестоимость разработки программного продукта равна сумме всех расходов (затраты на материалы, заработную плату, отчисления, прямые расходы)

Ср=272+6560+656+7216+2706+48+127+3608=21193грн.

Цена разработки рассчитывается по формуле:

,

где П - плановая прибыль (25% от себестоимости разработки).

П= 21193*0,25=5298,25грн

Цразр без НДС =21193+5298,25=26491,25 грн;

4.4 Общие показатели качества

Поскольку, в классе лабораторных стендов с аналого-цифровым преобразователем на основе промышленного микроконтроллера аналоги не обнаружены, то для оценки уровня качества используем существующие разработки, выполняющие некоторые аналогичные функции, предоставляемых разработанным устройством и не удовлетворяющих пользователя по ряду причин (интерфейс, управление, достоверность выдаваемых данных и др.). Можно рассмотреть гипотетический вариант, имеющий максимальную оценку по всем выбранным показателям.

Перечень основных показателей качества:

1) Требование к ресурсам

2) Служба помощи

3) Точность результатов

4) Визуализация результатов

5) Интерфейс пользователя.

Показатели делятся на минимизируемые и максимизируемые.

Минимизируемые показатели рассчитываются по формуле (4.1), максимизируемые - по формуле (4.2).

(4.4.1)

(4.4.2)

Где - относительный показатель i-го показателя для j-го варианта, - абсолютный показатель i -го показателя для j-го варианта i-го показателя для гипотетического варианта.

Показателя качества присваивают коэффициенты весомости , при этом и . После чего рассчитывают обобщенные показатели качества по j-варианту:

(4.4.3)

Затем рассчитываем уровни качества нового (базового) продукта по сравнению с изделиями-конкурентами (j-ми вариантами):

(4.4.4)

Обобщенный показатель качества является уровнем качества рассматриваемого j-го варианта по гипотетическому.

Анализ конкурентоспособности приведен в таблице 4.3.2.

Таблица 4.4.1

Анализ конкурентоспособности

№	Показатели качества	Коэффициент весомости	Абсолютное значение показателей	Относительное значение показателей
			Варианты	Варианты
	Наименование		1		ГИП	1
1	Интерфейс пользователя.	0,2	6		7	0,85	0,17
2	Требование к ресурсам	0,3	8	9	0,88	0,264
3	Служба помощи	0,15	7	8	0,87	0,135
4	Возможность редактирования программы	0,2	6	6	1	0,2
5	Визуализация результатов	0,15	5	5	1	0,15
	0,919

4.5 Вывод

В результате разработки экономической части можно сказать, что изготовленное устройство является конкурентоспособным, имеет абсолютное значение показателей качества 0,919 что вполне приемлемо для нашего устройства. Указанная цена продукта приемлема для нашего .



5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 Краткий анализ объекта (производственного помещения)

Работа происходит в зоне производственного помещения, в которой находится: лабораторный стенд с аналого-цифровым преобразователем на основе промышленного микроконтроллера, робот-манипулятор МП-9С, станок с ЧПУ (числовым программируем устройством) для обработки изделия, рабочее место пользователя ЭВМ, шкаф для верхней одежды. Данное устройство состоит из набора микросхем помещенные на плату, с помощью разработанного устройства, осуществляется наглядная демонстрация работы аналого-цифрового преобразователя. Данная комната имеет размер: длина 6м, ширина 5м и высота 2,5м. В помещении находится два окна размером 4м2. Комната оборудована системой централизованного отопления.

5.2 Определение опасных и вредных производственных факторов, действующих в рабочей зоне производственного помещения

С целью выявления всех опасных и вредных производственных факторов в данном помещении проведем предварительный анализ безопасности объекта. Целью механической обработки является придание необходимой формы изделию, размеров и чистоты поверхности путём снятия припуска режущими инструментом. Следовательно, при механической обработке металлов на металлорежущих станках возникает ряд опасных и вредных производственных факторов. К основным опасным производственным факторам, которые возникают в производственного помещения, относятся: