Автоматическая подача звонков. История возникновения школьного звонка
 Скачать 1.07 Mb.
|
 СОДЕРЖАНИЕ Введение..........................................................................................................................................4 Теоретическая часть...................................................................................................5 Назначение и область применения устройства..............................................5 История возникновения школьного звонка…………………………………………….…6 Специальная часть.......................................................................................................8 2.1 Постановка задачи............................................................................................................8 2.2 Разработка структурной схемы................................................................................8 2.3 Выбор оборудования программного обеспечения..............................................8 2.4 Используемые компоненты.......................................................................................9 2.5 Преимущества и особенности...................................................................................9 2.6 Разработка программы автоматических звонков в учреждении образования ........................................................................................................................9 2.7 Поиск и устранение неисправностей………………………………………………..……17 Заключение...............................................................................................................................19 Список использованных источников............................................................................20 Приложение А.......................................................................................................................... Приложение Б..................................................................................................................... ВВЕДЕНИЕ Целью курсовой работы является создание устройства автомата подачи звонков в учебном заведении на основе Персонального Компьютера. Задачей курсовой работы является создания файла прошивки устройства, создание функциональной, принципиальной, структурной схемы. сборки собственной программы и симулирование полученного устройства. Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ. Кроме ОЗУ, микроконтроллер может иметь встроенную энергонезависимую память для хранения программы и данных. Другие модификации контроллеров обладают возможностью многократной перезаписи энергонезависимой памяти. 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 отличие от обычных компьютерных микропроцессоров, в микроконтроллерах часто используется гарвардская архитектура памяти, то есть раздельное хранение данных и команд в ОЗУ и ПЗУ соответственно. 1. Теоретическая часть 1.1 Назначение и область применения устройства Устройство предназначено для автоматизации подачи звонков в учебных заведениях. Устройства для решения этой задачи не производятся серийно. В настоящий момент, налажено лишь производство непосредственно самих звонков, а подача самого сигнала – как правило, закрепляется за вахтерами. Такая организация имеет ряд недостатков. Первый и очевидный – вахтеры порой склонны забывать эту свою обязанность. Второй недостаток – необходимость платить зарплату вахтёру за осуществление данного вида работ. Кроме того, кнопки подачи звонков порой находятся в легкодоступном месте и могут быть объектом неадекватного поведения учащихся. Некоторые учебные заведения, решили данную проблему с помощью микропроцессорной системы на базе процессора Intel 8080. Это решение обеспечивает не только автоматизацию процесса, но придание звонкам более приятного для человека звучания. Однако и у этого решения есть свои недостатки. Среди которых: Сложность и высокая стоимость самого устройства. Использование процессора Intel 8080 предполагает так же наличие внешней ПЗУ и ОЗУ. Кроме того, их необходимо подключить к процессору. Необходимость замены самих звонком на динамики. Совершенно ясно, что это затратное мероприятие. Необходимость проектирования и изготовления усилителя, так как выход микросхемы не может дать необходимую мощность. Сложность программного алгоритма. Реализация более дружественного звучания звонка требует значительного усложнения используемого оборудования и программного обеспечения для его выполнения. Решение данной проблемы лишено данных недостатков. За счёт использования микроконтроллера отпала необходимость использовать внешнюю память, так как память уже встроена в сам контроллер. Устройство полностью совместимо с существующей системой подачи звонков и его внедрение не потребует существенных затрат материальных ресурсов и рабочего времени. Отпадает необходимость использования усилителей и сложных программных алгоритмов. Кроме того, устройство значительно дешевле и очень просто в изготовлении. Оно компактно, экономично, имеет минимум регулировок, что значительно упрощает освоение и использование данного решения. 1.2История возникновения школьного звонка В наши дни трудно представить школу без звонков? Звонок на урок, звонок с урока. Что же обозначает слово звонок и когда оно появилось? В словаре Ожегова дается следующее толкование понятия «звонок» – устройство, прибор для звуковых сигналов; звуковой сигнал, производимый специальным прибором .Согласно большой советской энциклопедии сигнал (от лат . signum – знак) физический процесс несущий сообщение о каком-либо событии. В нашем случае школьный звонок сообщает о начале или об окончании урока . Школьный звонок — это инструмент, призванный упорядочить учебный процесс в образовательном учреждении. Звонок в школе предназначен для уведомления учащихся и сотрудников школы о том, что наступило время очередного урока или перемены. Организация учебного процесса возможна и без звонка, так как существует расписание уроков и перемен. Но при большом количестве участников образовательного процесса в школе удобно пользоваться подобным сигналом. Первый прототип школьного звонка появился в 4 веке до н.э. неподалеку от древних Афин, в Академии, созданной Платоном. На самом деле «звонок» был будильником – водяными часами особой конструкции. Оно называлось Клепсидр или водяные часы, который состоял из двух соединенных между собой сосудов, в первый наливали воду, вытекая она вытесняла воду из второго. Воздух по трубке устремлялся к флейте, она начинала звучать, и ученики бежали на урок. Таким образом, Платон извещал учеников о начале занятий. Известно также, что раньше школьников собирали в классы чаще всего с помощью больших и маленьких колоколов. Первый электрический школьный звонок изготовил американский физик Джозеф Генри, на основе магнита в 1831 году. Тот самый привычный нам электрический звонок появился в российских школах в 20 веке. Когда в начале 20-х годов начал осуществляться план ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России), все школы оборудовали электрическими звонками. Многие школы всего мира, в том числе и в России, в последнее время заменяют обычный школьный звонок на мелодии, которые по мнению психологов, создают приятное настроение и повышают работоспособность. Вот какое определение музыкального звонка можно встретить «Музыкальные школьные звонки - это система звонков в школе, когда вместо надоевшего трезвона можно поставить абсолютно любую мелодию. Уже сейчас можно сказать, что электрический звонок по причине своей «старости», понемногу уходить в прошлое. Всё больше школ выбирают ему альтернативу. Всё больше появляется самых разнообразных предложений, например, таких как программно-аппаратные комплексы, которые представляют собой специализированные системы, предназначенные для автоматизированного управления расписанием. Использование таких систем позволяет свести к минимуму ручную подачу звонков обслуживающим персоналом, устранить все недостатки ручного управления и повысить уровень учебной дисциплины в образовательном учреждении. Такие специальные устройства, предназначенные для автоматизированной подачи музыкальных звонков с уроков на уроки в образовательных учреждениях, имеют возможность подавать звонок по заранее запрограммированным годовому плану и расписаниям, с возможность выбора мелодий. 2. Специальная часть 2.1 Постановка задачи Звонок в школе управляется с помощью ONI PLR Studio. Звонок должен звенеть в определенные моменты времени в течение 2 секунд (начало занятий, перемены, конец занятий). 2.2 Разработка структурной схемы Прежде чем приступать к разработке схемы устройства, необходимо чётко определить цели и задачи, назначение проектируемого устройства. Это позволит избежать неоправданного усложнения схемы и значительно упростит задачу разработки устройства. Итак, проектируемое устройство должно подавать звонки согласно расписанию. При этом заранее известно, что данное расписание меняется крайне редко. Этот факт позволяет отказаться от использования возможности настройки системы и расписания оператором устройства. Если это расписание меняется раз в 5-10 лет, это было бы неоправданной тратой ресурсов. Далее внимательно проанализируем само расписание звонков: Будни: 8.30-9.15,9.25-10.10,10.30-11.15,11.35-12.20,12.35-13.20,13.30-14.15 Внимательно изучив расписание, очевидно, что оно идентично в любой день недели, кроме, разумеется, субботы и воскресенья, когда звонки вообще не должны подаваться. 2.3 Выбор оборудования Программного обеспечения Решение с помощью ONI PLR Studio. Через встроенное в ONI PLR Studio реле времени задаются времена для начала занятий, перемен и конца занятий. Звонок должен звенеть с понедельника по пятницу в 8:30, 9:15, 9.25, 10.10, 11.15 ,11.35 ,12.20, 12.35, 13.20, 13.30, 14.15. Через задержку включения обеспечивается, чтобы звонок звенел только 2 секунды. 2.4 Используемые компоненты - ONI PLR Studio - Q1 Звонок 2.5 Преимущества и особенности Требуется меньше компонентов, чем при традиционном решении. Установка звонковой сигнализации может быть легко расширена; напр., отключение школьного звонка во время каникул. 2.6 Разработка программы автоматических звонков в учреждении образования  Рис. 1 Добавляем "Расписание".  Рис. 2 Выставляем дни недели.  Рис. 3 Выставляем время.  Рис. 4 Добавляем элементы "ИЛИ", “Исключающие ИЛИ”, ”Задержка выключения”.  Рис.5 Выставляем задержку выключения 2 сек  Рис. 6 Добавляем "Выход" и соединяем.  Рис. 7 Проверяем работоспособность.  Рис. 8 Проверяем работоспособность 2.7 Поиск и устранение неисправностей В данном устройстве используется минимум элементов, подверженных старению, чьи характеристики ухудшаются с течением времени. Это является фактором, существенно повышающим надёжность системы. В месте с тем, в целях удешевления и упрощения устройства, я отказался от индикации. Это несколько усложняет процесс поиска неисправностей, если они всё же возникнут. Поэтому для того, чтобы выявить неисправность с большой долей вероятности потребуется осциллограф. В число деталей, подверженных старению, входят конденсаторы, которые в данном устройстве в большинстве своём входят в стандартное подключение кварцевого резонатора. Их старение может привести к снижению точности отсчёта времени. Для устранения этого эффекта можно пользоваться построечными конденсаторами, для компенсации потерянной ёмкости. При поиске и устранении неисправностей, предлагаю пользоваться следующей таблицей:
Табл. 1 Возможные неисправности и методы их устранения ЗАКЛЮЧЕНИЕ В заключении данного курсового проекта, хочу отметить, что все поставленные задачи были решены с максимальной экономией технических, трудовых, материальных ресурсов. Предложенный вариант обладает широким спектром преимуществ перед своими аналогами и, безусловно, с легкостью может быть запущен в серийное производство. Уверен, что предложенное решение сможет достойно конкурировать на рынке. В процессе курсового проектирования я проявил полученные мною в процессе обучения знания, решил поставленную передо мной задачу. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Цифровые интегральные микросхемы: Справочник./М.И. Богданович, И.Н. Грель и др. – Мн.: Беларусь, 1991. В.В. Фролов. Язык радиосхем – М.: Радио и связь, 1988. Справочная книга радиолюбителя-конструктора/ А.А Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.;Под ред. Н.И.Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990 Сайт www.gaw.ru Сайт www.atmel.ru Сайт www.shema.ru Сайт www.schem.ru Сайт www.redair.narod.ru Сайт www.diagram.com.ua Сайт www.radiotexnika.ru Сайт www.radiochainik.narod.ru Сайт www.gelezo.com Сайт www.qrz.ru Сайт www.brgu.ru | ||||||||||||||||||||