Проектирование цифровых систем передачи

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Декабря 2014 в 12:36, дипломная работа

Описание работы

Одним из перспективных направлений развития органов управления и ввода информации является ввод информации с помощью пространственных жестов руки, удерживающей КПК. Однако данный метод ввода информации ещё не реализован, нет информации как по сенсорам, с помощью которых можно реагировать на изменение угловой ориентации КПК, так и по организации взаимодействия этих сенсоров с программным обеспечением КПК. В рамках данного дипломного проекта реализована идея управления программным обеспечением КПК фирмы Palm Inc. с помощью инерционных сенсоров и специального программного обеспечения, позволяющего по показаниям этих сенсоров судить о выполнении определённых жестов.

Содержание работы

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 3
1.1 ВВЕДЕНИЕ 3
1.2 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ 4
2 РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 8
2.1 ПРЕДЛОЖЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ПОДХОДА К СОЗДАНИЮ СЕНСОРА 8
2.2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ МОДУЛЯ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 9
2.3 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 12
2.3.1 Акселерометр 12
2.3.2 Магниторезистивный сенсор 14
2.3.3 АЦП 17
2.3.4 ЦАП 21
2.3.5 Температурный датчик 23
2.3.6 Операционный усилитель 25
2.3.7 Мультиплексор 29
2.3.8 Схема сброса 31
2.3.9 ПЛИС 32
2.3.10 Микроконтроллер 34
2.4 ПРИНЦИП РАБОТЫ МОДУЛЯ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 37
2.5 РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ 39
3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НАЧАЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ МОДУЛЯ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 41
3.1 ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ НАЧАЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ МОДУЛЯ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 41
3.2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НАЧАЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 41
3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НАЧАЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 55
4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ИНЕРЦИАЛЬНЫМИ ПРИЛОЖЕНИЯМИ 58
4.1 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПРОСА МОДУЛЯ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА И ФИЛЬТРАЦИИ ПОЛУЧЕННЫХ ПОКАЗАНИЙ 58
4.2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСПОЗНАВАНИЯ БАЗОВЫХ ДВИЖЕНИЙ FLIP 61
4.3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ВЫДЕЛЕНИЯ БАЗОВЫХ ДВИЖЕНИЙ PUSH 65
5 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ НАПИСАНИЯ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ 68
5.1 СПЕЦИФИКА РАЗРАБОТКИ ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ PALM OS 4.0 68
5.2 РАЗРАБОТКА РАЗДЕЛЯЕМОГО РЕСУРСА БАЗЫ ДАННЫХ ИНЕРЦИОННОГО СЕНСОРА 72
5.3 РАЗРАБОТКА ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ИНЕРЦИАЛЬНОГО ПРИЛОЖЕНИЯ 74
6 ПЛАНИРОВАНИЕ И ОЦЕНКА ЗАТРАТ СОЗДАНИЯ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 81
6.1 СМОЛЯНАЯ ЯМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ 81
6.2 СЕТЕВОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ 82
6.3 СОЗДАНИЕ СТРУКТУРНОЙ ТАБЛИЦЫ РАБОТ 83
6.4 РАСЧЕТ ЗАТРАТ НА СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 87
6.4.1 Расчет затрат на непосредственную разработку программного комплекса 87
6.4.2 Расчет затрат на изготовление опытного образца программного продукта 89
6.4.3 Расчет затрат на технологию 90
6.4.4 Затраты на ЭВМ 90
6.4.5 Общие затраты на создание программного продукта 91
7 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 93
7.1 ВВЕДЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕННУЮ И ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ 93
7.2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ, ПРОИЗВОДСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВ 94
7.2.1 Микроклимат лаборатории 94
7.2.2 Требования к уровням шума и вибрации 96
7.2.3 Электробезопасность 97
7.2.4 Требование к защите от статического электричества и излучений при работе за компьютером. 98
7.2.5 Требования к освещению на рабочем месте 100
7.2.6 Воздействие вредных веществ при пайке 102
7.2.7 Психофизические факторы 103
7.2.8 Эргономика рабочего места 103
7.3 РАСЧЕТ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ 104
7.4 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 106
8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 108
9 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 109

Файлы: 1 файл

Диплом.doc

— 2.35 Мб (Скачать файл)

 

 

 

Рис. 6.2 Календарный график выполнения проекта

    1. Расчет затрат на создание программного продукта

 

      1. Расчет затрат на непосредственную разработку программного комплекса

 

Затраты на непосредственную разработку программного комплекса, обозначаемые К1р, состоят:

Затрат на непосредственное проектирование.

Затрат на программирование

Затрат отладку.

Затрат на испытание программного комплекса

 

К1р рассчитывается по формуле:

 

К1р=(ПК/Р)*ПijСij  [чел/день], где:

ПК – объем программы, Кбайт;

Р – интегральный показатель средней производительности труда разработчика, чел/день;

Сij – коэффициенты изменения трудоёмкости;

 

В нашем случае известно:

ПК = 64Кбайт;

Р = 0.02 чел/день;

ТН = 100; - наработка на отказ в час.

ρ = 0.8; - загрузка ЭВМ, на которой ведётся разработка;

tэ = 3 часа; – время эксплуатации;

N = 50 копий; - первичный тираж программы;

 

Определим коэффициенты Cij:

 

С11 – изменение трудоемкости при увеличении объема программы;

C11 = lg(ПК*10-3) = 1.193 чел/день

 

C12 – изменение трудоемкости при изменении базы данных. В нашей разработке данный коэффициент не учитывается;

 

C13 – учет надёжности функционирования;

С13 = lg(ТН*10)=3 чел/день

 

C14 – ограничение ресурсов производительности и оперативной памяти;

C14 = 1/1.4(1-ρ)1/2 = 0.0285 чел/день

 

С15 – длительность предлагаемой эксплуатации;

С15 = 0.8*lg(tЭ*10) = 1.18 чел/день

 

C16 – предполагаемый тираж программы;

C16 = 1.5*(1-exp(-1.1*N)) = 1.499 чел/день

 

По вышеприведённым коэффициентам рассчитаем затраты на разработку:

 

К1р=(ПК/Р)*ПijСij  = 577 чел/день;

К1р=577*206=118862р.

 

      1. Расчет затрат на изготовление опытного образца программного продукта

 

Затраты на изготовление опытного образца программного продукта, обозначаемые К2Р, составляют 10-15% от затрат на непосредственную разработку, и состоят из: затрат на изготовление носителей программ опытного образца, обозначаемых К2Р1, и затрат на создание комплекта документации, обозначаемых К2Р2.

Затраты на изготовление носителей программ опытного образца составляют:

 

К2Р1=5.77 чел/день

 

Затраты на создание комплекта документации составляют:

 

К2Р2 = 50.54 чел/день

 

Отсюда, затраты на изготовление опытного образца составляют:

 

К2Р = К2Р1 + К2Р2 = 56.31 чел/день

К2Р = 56.31*206=11599р

 

      1. Расчет затрат на технологию

 

Для создания программного продукта необходима среда разработки Metrowerks Codewarrior 8.0, Стоимость которой равна 15500р. Следовательно затраты на технологию составляют:

 

К3Р = 15500р

 

      1. Затраты на ЭВМ

 

Для разработки программного продукта требуется оснастить программистов персональными компьютерами со следующими характеристиками:

  • Тактовая частота процессора: 733Мгц
  • Объем ОЗУ: 256Мбайт
  • Объем жесткого диска: 10Гбайт
  • Монитор с диагональю: 17’’

 

Средняя цена персонального компьютера со следующими характеристиками равна:

21800р.

Для отладки программного обеспечения требуется карманный персональный компьютер Palm m505, средняя цена его равна 12400р.

Следовательно затраты на ЭВМ будут составлять:

 

К4Р = 12400+21800=37200р

 

      1. Общие затраты на создание программного продукта

 

Общие затраты будут вычисляться суммированием всех затрат рассчитанных выше и составят:

 

К= К1р+ К2р+ К3р +К4р=118862+11599+15500+37200=183161р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Производственная и экологическая безопасность

 

    1. Введение в производственную и экологическую безопасность

 

Со временем развитие промышленности привело к огромным проблемам загрязнения окружающей среды. Химические продукты, выбрасываемые в атмосферу и считающиеся не токсичными, накапливаются и разлагаются. В результате разложения появляются очень токсичные вещества. Продукты разложения попадают в организм через: дыхательные пути человека, кожный покров и продукты питания. Поступающие в организм вещества накапливаясь могут вызвать концерогенные, мутагенные, аллергенные и другие последствия, проявляющиеся как немедленно, так и через достаточно большое время. Порой даже в последующих поколениях. Одной из главнейших проблем на сегодняшний день является обеспечение безопасности труда и охрана окружающей среды.

Разработка микропроцессорных устройств ведется преимущественно с использованием вычислительной техники. Большую опасность для организма человека представляет излучение электроприборов используемых в работе, таких как монитор компьютера. Уровень шумов и вибрации на рабочем месте может привести к ухудшению состояния здоровья. Вредные вещества, выделяющиеся при пайке, раздражают слизистые оболочки носа и глаз. Недостаточное освещение вызывает ослабление зрения.

В процессе регулировки и тестирования разработанных изделий могут возникнуть травмы из-за поражения током или огнем. Незаземленные или неисправные приборы представляют непосредственную опасность здоровью и жизни человека. Повышенная или пониженная температура, плохая вентиляция помещения и сильная зашумленность резко снижает работоспособность.

 

    1. Обеспечение производственной безопасности при разработке, производстве и эксплуатации микропроцессорных устройств

 

Влияние внешней среды на рабочего в лаборатории крайне высоко. На этапах проектирования, производства, отладки и тестирования микропроцессорных устройств, на организм человека оказывают негативные воздействия ряд факторов. Рассмотрим основные из них:

Микроклимат лаборатории;

Шум и вибрации;

Электрическая опасность;

Электромагнитные излучения;

Нерациональное освещение (искусственное и естественное);

Химическая опасность (вредные вещества, выделяемые при пайке);

Психофизические факторы.

 

      1. Микроклимат лаборатории

 

Существует стандарт, которому должны соответствовать все производственные помещения и рабочие места. СН 4088-86 "Микроклимат производственных помещений". Данный стандарт устанавливает следующие правила построения микроклимата на рабочих местах в лаборатории:

 

    • Температура воздуха, скорость его движения и относительная влажность, в холодный период года (конец осени, зима, начало весны), должны составлять соответственно:: 22-24 градуса; 0.1 м/с; 40-60% ; Температура воздуха в помещении может колебаться в пределах от 21 до 25 градусов при сохранении остальных параметров в вышеуказанных пределах.

 

    • Температура воздуха, скорость его перемещения и относительная влажность, в тёплый период года (конец весны, лето начало осени), должны соответственно составлять: 23-25 градуса; 0.1-0.2 м/с; 40-60%; Температура воздуха в помещении может колебаться в пределах от 22 до 26 градусов при сохранении остальных параметров в вышеуказанных пределах.

 

    • Запылённость воздуха не должна превышать требований п. 4.13 СН 512-78, а воздух, поступающий в помещение, должен быть очищен от загрязнений, в том числе от пыли и микроорганизмов.

 

    • Необходимо наладить систему кондиционирования воздуха, которая должна обеспечивать автоматическое поддержание параметров микроклимата в необходимых пределах в течение всех сезонов года, проводить очистку воздуха от пыли и вредных веществ, создавать небольшое избыточного давление в чистых помещениях для исключения поступления неочищенного воздуха. Также необходимо учесть возможность индивидуальной регулировки раздачи воздуха в отдельных помещениях.

 

    • Температура воздуха нагнетаемого в помещение должна быть не ниже 19 градусов. Также требуется наладить естественную вентиляцию, с помощью фрамуг и открывающихся окон.

 

    • Требуется также отводить избыток тепла выделяемого работой микроэлектронных устройств.

 

      1. Требования к уровням шума и вибрации

Шум, беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты, создаётся внутренними источникам лаборатории, такими как: электроустановки, кондиционеры, станки и т.п. Допустимые уровни звукового давления, уровня звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах должны соответствовать требованиям "Санитарных норм допустимых уровней шума на рабочих местах" N 3223-85. Снижение уровня шума в лабораторных помещениях достигается ослаблением шумовых характеристик источников шума и специальными мероприятиями, такими как:

 

    • Облицовкой стен шумопоглощающими панелями.
    • Уменьшением размера оконных проёмов и стеклянных перегородок.
    • Установкой шумоиздающих приборов на специальные демпфирующие подставки.
    • Установкой шумопоглощающих экранов на рабочих местах.
    • Изоляцией помещений с высоким уровнем шума, от других помещений.

 

Вибрация оборудования, это тот же самый шум, но очень низкой частоты, не слышимой человеком. В отличии от слышимого шума, вибрация не раздражает слух, но способствует переутомлению глаз. Вибрация оборудования на рабочих местах не должна превышать предельно допустимых величин, установленных "Санитарными нормами вибрации рабочих мест" N 3044-84. Для уменьшения вибрации оборудования, её устанавливают на специальный фундамент и амортизирующие прокладки из резины или войлока.

 

      1. Электробезопасность

 

На данный момент электроэнергия используется во всех отраслях промышленности, и травмы, полученные в результате неосторожного обращения с электроприборами или электропроводкой, составляют большой процент среди разнообразия производственных травм.

Травмы, полученные в результате воздействия электрического тока, возникают при случайных прикосновениях или приближениях на опасное расстояние к токоведущим частям приборов. Воздействие электрического тока может привести  к нарушению или полному прекращению   жизнедеятельности организма.

Основными средствами защиты от поражения электрическим током при работе с электроприборами являются защитное заземление и зануление. Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление является простым, эффективным и широко распространенным способом защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим поверхностям, оказавшимся под напряжением. Обеспечивается это снижением напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасной величины. Зануление является одним из средств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок. Оно выполняется присоединением к неоднократно заземленному нулевому проводу корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции.

Также очень эффективным оказывается изоляция токоведущих частей электроустановок. Она предохраняет людей от поражения током и от возникновения искрения, вызывающего пожары. Проводка в производственных помещениях делается проводом с двойной изоляцией и помещается в специальные короба, предотвращающие механические повреждения электропроводки.

Одним из важных мероприятий по защите от поражения электрическим током является обязательный, периодический инструктаж рабочего персонала по электробезопасности.

 

      1. Требование к защите от статического электричества и излучений при работе за компьютером.

 

Для предотвращения образования и защиты от статического электричества в помещениях, где используется вычислительная техника, необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическое покрытие. Защита от статического электричества должна проводиться в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами допускаемой напряженности электрического поля. Допускаемые уровни напряженности электростатических полей не должны превышать 20 кВ в течение 1 часа (ГОСТ 12.1045-84).

Основным источником излучения, при работе за компьютером являются дисплеи, особенно дисплеи с электронно-лучевой трубкой. Дисплеи генерируют несколько видов излучения, в том числе: радиочастотное, рентгеновское, ультрафиолетовое и видимое. Вопрос о вредности излучения мониторов компьютеров, на данный момент, не имеет четкого ответа, и опирается в основном на статистические данные. Учёные считают рентгеновское излучение монитора пренебрежимо малым и сильно ослабляемым защитными экранами. Опасность вызывают излучения очень низких частот и крайне низких частот, способные вызывать биологические эффекты при воздействии на живые ткани организма человека. На излучение очень низких частот разработано несколько стандартов. Производители мониторов стараются их придерживаться. Ситуация обстоит совсем по иному с излучениями крайне низких частот, на них стандартов ещё не выпущено.

При оснащении рабочих мест лучше всего пользоваться жидкокристаллическими мониторами, у которых подобные излучения отсутствуют, но из-за их высокой стоимости и недостаточно точной цветопередаче ими редко оснащают рабочие места. При оснащении рабочих мест мониторами с электронно-лучевой трубкой следует знать, что излучение по бокам и сзади монитора намного превышает излучение с лицевой стороны. По этому следует располагать рабочие места не менее чем на 1.5м друг от друга.

Следует также выделить несколько мероприятий по защите от воздействия излучений:

 

    • Устанавливать на экраны мониторов защитные фильтры с заземлением.
    • Проводить регулярные обследования у окулиста.
    • Обновлять мониторы в соответствии с появляющимися стандартами на электромагнитные излучения.

Информация о работе Проектирование цифровых систем передачи