Курсовая ЭВМ Якушев Шавырин ИБ-211. Светодиодная гирлянда на мк attiny45
 Скачать 1.55 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ) Факультет информационных технологий и компьютерной безопасности Кафедра систем информационной безопасности КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ) по дисциплине «Организация ЭВМ и вычислительных систем» Тема « Светодиодная гирлянда на МК Attiny45» РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Разработали студенты гр.ИБ-211 « » И.И. Якушев, Е.Д. Шавырин Подпись, дата Инициалы, фамилия Руководитель работы: « » проф. К.А. Разинкин Подпись, дата должность, инициалы, фамилия Нормоконтролёр___ «______» проф. К.А. Разинкин Подпись, дата должность, инициалы, фамилия Защищена ____________________ Оценка _________________ дата Воронеж 2022 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ) Кафедра систем информационной безопасности ЗАДАНИЕ на курсовую работу Специальность «Информационная безопасность автоматизированных систем» Задание на курсовую работу Студентов Якушеве И.И., Шавырина Е.Д. (Ф.И.О.) по дисциплине « Организация ЭВМ и вычислительных систем» 1.Тема курсовой работы: «Светодиодная гирлянда на МК Attiny45» 2. Вариант 28 3. Перечень подлежащих разработке вопросов: а) по теоретической части сбор, обработка, анализ и систематизация научно-технической информации; разработка проекта; обоснование выбора темы, изучение функциональной схемы устройства, изучение принципов работы элементов. б) по аналитической части: разработка программного обеспечения; изучение инструментов моделирования программируемых устройств; сборка проекта; оценивание эффективности реализованного проекта; проведение экспериментально-исследовательских работ Исходные данные: выдаются преподавателем в соответствии с рабочей программой и оценочными материалами. Отзыв руководителя не требуется. 4. Содержание и объем работы (графические работы, расчеты и прочее) 16 страниц, 22 рисунка, 0 таблиц, 0 приложений 5. Список рекомендуемых источников приведён в соответствующем разделе работы. 6. Контрольные сроки представления отдельных разделов курсовой работы: 25% − получение задания, введение, обоснование актуальности, новизны и практической значимости работы « 18» сентября 2022 г. 50% − работа над теоретическим разделом «24» ноября 2022 г. 75% −работа над практической частью «10» декабря 2022 г. 100% оформление работы «23» декабря 2022 г. 8. Срок защиты студентом курсовой работы «___» 20___г. Дата выдачи задания «11» сентября 2022 г. Руководитель курсовой работы д.т.н., доцент Разинкин Константин Александрович (ученая степень, звание) (подпись) (Ф.И.О.) Задание приняли к исполнению студенты курса 2 группы ИБ-211 Якушев И.И., Шавырин Е.Д. (подпись) (Ф.И.О.) 1 Содержание Введение ............................................................................................................................... 2 Глава 1 .................................................................................................................................. 3 1.1 Обоснование выбора темы ........................................................................................... 3 1.2 Функциональная схема устройства ............................................................................. 5 1.3 Описание устройства микроконтроллера ................................................................... 5 Глава 2 .................................................................................................................................. 7 2.1 Инструменты моделирования работы программируемых устройств PROTEUS ... 7 2.2 Последовательность размещения электронных компонентов на монтажной плате, и их соединениям ................................................................................................................ 8 2.3 Интегрированная среда разработки ........................................................................... 10 2.4 Работа с программой USB Asp ................................................................................... 10 2.5 Результаты работы ...................................................................................................... 13 Заключение ......................................................................................................................... 15 Библиографический список .............................................................................................. 16 2 Введение Электрическая гирлянда – неотъемлемый атрибут, применяемый для украшения праздничной ели на Новый год и Рождество. Первые новогодние световые гирлянды появились в Северной Америке в конце XIX века, придя на замену пожароопасным свечам и бумажной мишуре. Изобретена электрогирлянда была в 1882 году Эдвардом Джонсоном, помощником и учеником знаменитого ученого Томаса Эдисона. Веселые мигающие новогодние огоньки. В Европе такое елочное украшение появилась только в начале XX века, с помощью разноцветных электрических ламп в 1906 году украсили несколько новогодних елей в столице Финляндии. В дореволюционной России разноцветные электрические огоньки не прижились – церковь считала их надругательством над христианскими традициями, официальная власть ассоциировала с ненавистной в те дни Германией. Все изменилось с приходом советской власти, которая, несмотря на порицание всего буржуазного и западного, очень быстро освоила выпуск этого украшения для новогодней ели. Выпуск первых елочных украшений из ламп накаливания в СССР начался уже в 1938 году. В послевоенное время изготовление новогодних мигающих огоньков достигло невиданного размаха, и уже в 70-х годах на смену простым лампочкам пришли более надежные, долговечные и яркие светодиоды. Современные модели данного елочного украшения очень разнообразны: от простых «нитей» до светодиодных сеток, завес, украшений, у которых отдельный светящийся элемент выглядит как крупная пятиконечная звездочка. Конечно, можно отправиться в ближайший магазин и за 10-15 минут купить всё необходимое, но гораздо интереснее смотрятся вещи, сделанные своими руками. Вот и в нашем проекте мы решили сделать самодельную мини-гирлянду, полностью описав все этапы сборки и программирования. 3 1 Глава 1.1 Обоснование выбора темы Микропроцессорная система представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом из микропроцессора и/или микроконтроллера. Микропроцессор – это программно-управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой или аналоговой информации – ввода исходных данных, выполнения арифметических, логических и других операций, выдачи результатов в соответствии с командами, которые он считывает из памяти, а также для управления процессом этой обработки. Микроконтроллер – это микроэлектронное программируемое устройство, предназначенное для обработки информации и управления процессами обмена этой информацией в составе микропроцессорной системы. Attiny45 – это экономичный восьми разрядный CMOS микроконтроллер, выполненный по усовершенствованной RISC-архитектуре. Возможность исполнения инструкций за один аппаратный цикл позволяет микроконтроллерам Attiny45 достигать показателей производительности в один миллион операций в секунду с тактовой частотой в 1MHz. Подобная производительность позволяет разработчикам оптимизировать быстродействие и потребляемую мощность. Ядро AVR позволяет комбинировать широкий набор инструкций и 32 регистра общего назначения, подключенными непосредственно к АЛУ устройству. Использование арифметико-логического устройства позволяет получать доступ к нескольким регистрам одновременно и выполнять инструкцию за один машинный цикл. RISC- архитектура обладает прекрасной производительностью, которая превышает производительность традиционных CISC-микроконтроллеров более чем в десять раз. Основные характеристики микроконтроллера Attiny 45 • Тактовая частота: 0 - 20 МГц (при 4,5 - 5,5 В) • Объём Flash-памяти: 4 кб 4 • Объём SRAM-памяти: 256 байт • Объём EEPROM-памяти: 256 байт • Напряжение питания: 2,7 - 5,5 В • Потребляемый ток в режиме работы: 0,4 мА (1 МГц, 2,7 ) • Потребляемый ток в режиме сна: 0,1 мкА (1 МГц, 2,7 В) • Количество таймеров/счётчиков: 2 восьмибитных • Общее количество портов: 6 • Количество ШИМ (PWM) выходов: 4 • Количество каналов АЦП (аналоговые входы): 4 • Аппаратная коммуникация: 1 USI (Universal Serial Interface) Рисунок 1 - Блок схема ATTINY 45 5 1.2 Функциональная схема устройства Схема состоит из источника питания, МК, 5 резисторов и светодиодов, земли, источника питания (в протеусе источник питания встроен в МК) Рисунок 2 – Схема устройства 1.3 Описание устройства микроконтроллера Attiny 45 имеет память в 4кб и 6 входов/выходов. 6 Рисунок 3 – Описание МК Рисунок 4 – Распиновка МК 7 Глава 2 2.1 Инструменты моделирования работы программируемых устройств PROTEUS 1) Создаём пустой проект Рисунок 5 – Создание пустого проекта 2) Указываем путь к прошивке Рисунок 6 – Путь к прошивке МК 3) Имитируем источник питания Рисунок 7 – Источник питания для МК 4) Выбираем светодиод и источник питания 8 Рисунок 9 – Меню поиска устройсв и модулей Рисунок 10 – Источники питания 2.2 Последовательность размещения электронных компонентов на монтажной плате, и их соединения 1) МК Attiny45 Рисунок 11 – Нашли МК Attiny45 2) Добавляем 5 резисторов на 100 Ом 9 Рисунок 12 – Добавили 5 резисторов на 100 ом 3) Добавляем 5 светодиодов Рисунок 13 – Добавили 5 светодиодов 4) Добавляем землю Рисунок 14 – Добавили землю 10 2.3 Интегрированная среда разработки 1) Создаём исполняем проект (Рис. 15). 2) Задаем все ножки МК на выход, и подаём напряжение командой PORTB, на нужные нам ножки. 3) В конце компилируем. (Рис. 16) 4) И получаем hex файл прошивки Рисунок 15 – Созданный исполняемый проект Рисунок 16 – Компилирование проекта 2.4 Работа с программой USB Asp Выбираем наш программатор в диспетчере устройств, скачиваем и устанавливаем драйвера на USBasp (Рис. 17, 18). После чего подключаем, согласно распиновке, программатор и микроконтроллер (Рис. 19). 11 Рисунок 17 – устанавливаем драйвер на USBasp Рисунок 18 – Установленный драйвер 12 Рисунок 19 – Распиновка USB Asp Скачиваем и запускаем программу AVRDUDE PROG 3.3, выбираем в ней наш МК ATTINY45, выбираем наш программатор USB asp и указываем путь к нашей прошивке (Рис. 20) Рисунок 20 – меню AVRDUDE 13 2.5 Результаты работы Рисунок 21 – Готовая гирлянда 14 Рисунок 22 – Готовая гирлянда 15 Заключение В ходе выполнения курсовой работы была реализована задача инженерного проектирования светодиодной гирлянды. В теоретической части рассмотрены функциональная схема устройства и его элементов и принципы их работы. В практической части реализованы программное обеспечение проекта, дальнейшее программирование и его окончательное завершение проекты (создание). Основные результаты работы состоят в следующем: 1) Предложен проект, а также создана по нему светодиодная гирлянда. 2) Обоснованы причины выбора проекта. 3) Рассмотрено устройство микропроцессора. 4) Изучены задействованные компоненты, их особенности и принципы действия. 5) Реализовано программное обеспечение для устройства. 6) Реализована сборка проекта с проверкой его работоспособности. 16 Библиографический список 1) Всё для Arduino [Электронный ресурс]. – https://amperka.ru/ 2) Книги по теме Ардуино [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://alexgyver.ru/lessons/books/. 3) Среда разработки Ардуино [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://arduino.ru/Arduino_environment. 4) Микропроцессоры [Электронный ресурс]. – https://dic.academic.ru 5) Что такое микроконтроллеры - назначение и устройство [Электронный ресурс]. – https://electronoff.ua/academy/post/chto-takoe-mikrokontrollery- naznachenie-i-ustrojstvo.php 6) микроконтроллер ATTINY45 [Электронный ресурс]. – https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=729368 |