Создание отладочной платы и загрузка в микроконтроллер готовой программы для работы с датчиком цвета

Работа из раздела: «Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»

РЕФЕРАТ

Разработка, сенсорный интерфейс, лабораторный комплекс, графическая платформа.

Объект исследования: изучить возможность программ Multisim и Ultiboard при создании схем, включающих в себя микропроцессоры.

Цель: создание отладочной платы и загрузка в микроконтроллер готовой программы для работы с датчиком цвета.

Для создания использовались программы Multisim и Ultiboard версии 12.0. Был использован микропроцессор Intel 8051.

В ходе выполнения работы была разработана электрическая схема и создан макет печатной платы. В качестве проверки работоспособности разработанного устройства в микропроцессор была загружена прошивка с простым кодом. На основании проверки установлено, что данная разработка полностью соответствует предъявляемым требованиям.

РЭФЕРАТ

Распрацоўка, сэнсарны інтэрфейс, лабараторны комплекс, графічная платформа.

Аб'ект даследавання: вывучыць магчымасць праграм Multisim і Ultiboard пры стварэнні схем, якія ўключаюць у сябе мікрапрацэсары.

Мэта: стварэнне адладкавай платы і загрузка ў мікракантролер гатовай праграмы для працы з датчыкам колеру.

Для стварэння выкарыстоўваліся праграмы Multisim і Ultiboard версіі 12.0. Быў выкарыстаны мікрапрацэсар Intel 8051.

У ходзе выканання работы была распрацавана электрычная схема і створаны макет друкаванай платы. У якасці праверкі працаздольнасці распрацаванага прылады ў мікрапрацэсар была загружаная прашыўка з простым кодам. На падставу праверкі можна сказаць, што дадзеная распрацоўка цалкам адпавядае нашым патрабаванням.

ABSTRACT

Design(development?), touch interface, laboratory complex, graphics platform.

The object of research is: to study the possibility of Multisim and Ultiboard programs to create circuits, including microprocessors.

The goal of the project: To attempt to create a debugging board and loading the program into the microcontroller ready to work with the color sensor.

To create a program used Multisim and Ultiboard 12.0. We used Intel 8051 microprocessor.

In the course of the work has been developed and designed circuitry PCB layout. In the test the operation of the microprocessor developed device was loaded with a simple firmware and software. Based on the test can be said that this development is fully consistent with our requirements.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОГРАММ

1.2 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

1.3 ОБЗОР КОМПОНЕНТОВ

1.4 ВИРТУАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

2. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ПО СОЗДАНИЮ СЕНСОРНОГО ИНТЕРФЕЙСА НА ОСНОВЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМЫ CICRCUIT DESIGN SUITE

2.1 ВЫБОР ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.2 МИКРОПРОЦЕССОР

2.3 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

2.4 СОЗДАНИЕ СХЕМЫ В ПРОГРАММЕ MULTISIM

3. БИЗНЕС-ПЛАНИРОВНИЕ И МЕНЕДЖМЕНТ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

3.1 ОЦЕНКА КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕДИНОВРЕМЕННЫХ ЗАТРАТ НА СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА (РАЗРАБОТКУ МОДЕЛИ)

3.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ РАЗРАБОТКИ АЛГОРИТМА ПП

3.2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТОВОЙ И ОТПУСКНОЙ ЦЕНЫ ПП

3.2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЖИДАЕМОГО ПРИРОСТА ПРИБЫЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНЕДРЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

3.2.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ ТЕКУЩИХ ЗАТРАТ, СВЯЗАННЫХ С ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ЗАДАЧИ

3.2.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЖИДАЕМОГО ПРИРОСТА ПРИБЫЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНЕДРЕНИЯ ПП

3.2.7 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

4. ОХРАНА ТРУДА

4.1 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ САНИТАРИЯ И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

4.1.1 ВРЕДНЫЕ ФАКТОРЫ

4.2 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

4.3 ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ

4.5 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА

4.6 ОСВЕЩЕНИЕ

4.6.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ, РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ.

4.7 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Популярный программный пакет, позволяющий моделировать электронные схемы и разводить печатные платы. Главная особенность NI Multisim - простой наглядный интерфейс, мощные средства графического анализа результатов моделирования, наличие виртуальных измерительных приборов, копирующих реальные аналоги. Библиотека элементов содержит более 2000 SPICE-моделей компонентов National Semiconductor, Analog Devices, Phillips, NXP и других производителей. Присутствуют электромеханические модели, импульсные источники питания, преобразователи мощности. Инструмент Convergence Assistant автоматически исправляет параметры SPICE, корректируя ошибки моделирования. NI Multisim выпускается в двух вариантах - Professional и Education.

Версия Multisim Education предназначена для учебных заведений и включает в себя обучающие курсы, подготовленные аппаратные решения и рабочие учебники. Основная задача - закрепить теоретический материал, наглядно продемонстрировав работу тех или иных законов и процессов в реальных проектах. Для этого помимо интерактивных компонентов программа способна взаимодействовать с аппаратными платформами NI myDAQ (библиотека контрольно-измерительного оборудования) и NI ELVIS (виртуальный инструментарий для учебной мастерской), что делает возможным создание целых виртуальных лаборатории систем управления, энергетики, мехатроники и силовой техники.

Версия Multisim Professional специально создана для быстрого прототипирования и решения задач оптимизации соединений. Предлагается расширенный пользовательский интерфейс, нестандартные методы анализа, основанные на фирменной системе NI LabVIEW, и обычные алгоритмы имитационного моделирования схем по стандарту SPICE.

Первые версии программы имели название Electronics Workbench и разрабатывались одноименной фирмой. В настоящее время Electronics Workbench является дочерней компанией, которая принадлежит National Instruments (http://russia.ni.com/). Штаб-квартира NI расположена в городе Остин (Техас, США).

Последние версии программы обладают улучшенной функциональностью, новыми инструментами для моделирования, расширенной базой элементов, благодаря чему разработка и создание проектов электрических схем может выполняться гораздо более точно и быстро. NI Multisim может взаимодействовать со средой разработки систем измерения LabVIEW, что позволяет сопоставлять теоретические данные с реальными, прямо в ходе создания схем печатных плат. Это уменьшает количество проектных ошибок и ускоряет реализацию проектов. Обратной стороной этого стали завышенные системные требования, предъявляемые к оборудованию. Нагрузка на процессор и память при работе с большими схемами и при трассировке очень велика.

Для облегчения процесса создания печатных плат компания дает возможность каждому разработчику вступить в онлайн-сообщество NI Circuit Design Community для того, чтобы обмениваться своими работами, прототипами, шаблонами, обсуждать нюансы разработок и получать новые знания от коллег и единомышленников, живущих по всему миру.

Язык интерфейса только английский, но существуют самодельные варианты русификации пакета.

Рабочая платформа - 32-разрядная Windows XP, Vista, 7 или 64-разрядная - Vista и 7. Программа не поддерживает Windows 95, 98, 2000, NT, Me и 64-разрядную Windows XP.

Простая в применении среда разработки Multisim предлагает графический подход, позволяющий уйти от употребления традиционных методов моделирования схем, и обеспечивающий преподавателей, студентов и профессионалов мощным инструментом для оценки схем.

Multisim 12 - позволяет специалистам оптимизировать собственные проекты, минимизировать ошибки и снизить число итераций при разработке. В сочетании с NI Ultiboard 12 - программным снабжением для разработки топологии печатных плат, Multisim - являет собой платформу сквозного проектирования. Тесная интеграция со средой графической разработки NI LabVIEW позволяет специалистам различного уровня внедрять собственные алгоритмы анализа и улучшать верификацию своих проектов.

Multisim наиболее интегрирована с LabVIEW для моделирования работы замкнутых аналоговых и цифровых систем. Благодаря абсолютно новому подходу, разработчики имеют все шансы оценивать цифровые управляющие логические схемы FPGA параллельно с аналоговыми схемами (например, для силовых устройств) до окончания стадии настольного моделирования (desktop simulation).

Основные новшества Multisim:

- Обновленная база моделей (электромеханические модели, преобразователи мощности, импульсные источники питания для силовых схем).

- Более 90 соединителей для облегчения разработки личных аппаратных решений.

- Моделирование на уровне системы аналоговых и цифровых схем дает возможность сэкономить время.

Последние версии программ обладают повышенной функциональностью, новыми возможностями пользовательского интерфейса и поддерживают более 300 новых компонентов от лидирующих мировых производителей. Благодаря новым возможностям разработка и создание прототипов электрических схем может проводиться гораздо быстрее и с большей точностью.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОГРАММ

Multisim - это единственный в мире интерактивный эмулятор схем, он позволяет вам создавать лучшие продукты за минимальное время. Multisim включает в себя версию Multicap, что делает его идеальным средством для программного описания и немедленного последующего тестирования схем. Multisim так же поддерживает взаимодействие с LabVIEW и SignalExpress производства National Instruments для тесной интеграции средств разработки и тестирования.

Ultiboard - это средство, разработанное специально для увеличения производительности. Благодаря автоматизации наиболее популярных последовательностей действий, например, размещения и соединения компонентов, количество щелчков мышью и нажатий клавиш во время разработки можно пересчитать по пальцам. Благодаря технологии ограничений схемы Ultiboard легко поддерживать современную быструю разработку схем.

LabVIEW - это графическая среда разработки и создания гибких, масштабируемых приложений тестирования, измерения и управления с минимальными затратами времени и средств. Разработка приложений в LabVIEW отличается быстротой и эффективностью для пользователей, вне зависимости от их опыта.

Комплект виртуальных инструментов для учебной лаборатории от компании National Instruments (Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite NI ELVIS) - это среда разработки на основе LabVIEW, предназначенная специально для научных и инженерных работников. NI ELVIS состоит из набора виртуальных инструментов LabVIEW, многофункционального прибора сбора данных и созданного по вашим требованиям рабочего места и макетной платы. Получается полный комплект приборов для образовательной лаборатории. Система основана на LabVIEW, поэтому сбор данных и разработка прототипа доступны в полном объеме. Система идеально подходит для образовательных целей от лабораторных работы для студентов до законченных курсовых работ. Последние могут быть выполнены в рамках курсов по схемотехнике, связи, управлению, мехатронике и сбору данных.

графический платформа микроконтроллер палата

1.2 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ

Multisim - это уникальная возможность разработки схемы и ее тестирования/эмуляции из одной среды разработки. У такого подхода есть множество преимуществ. Новичкам в Multisim не нужно беспокоиться о сложном синтаксисе SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis - программа эмуляции со встроенным обработчиком схем) и его командах, а у продвинутых пользователей есть возможность настройки всех параметров SPICE.

Благодаря Multisim описание схемы стало как никогда простым и интуитивно понятным. Представление в виде электронной таблицы позволяет одновременно изменять характеристики любого количества элементов: от схемы печатной платы (PCB = PBC???) до модели SPICE. Безрежимное редактирование - это наиболее эффективный способ размещения и соединения компонентов. Работать с аналоговыми и цифровыми составными элементами интуитивно просто и понятно.

Кроме традиционного анализа SPICE, Multisim позволят пользователям подключать к схеме виртуальные приборы. Концепция виртуальных инструментов - это простой и быстрый способ увидеть результат с помощью имитации реальных событий.

Также в Multisim есть специальные компоненты под названием 'интерактивные элементы' (interactive parts), вы можете изменять их во время эмуляции. К интерактивным элементам относятся переключатели, потенциометры, малейшие изменения элемента сразу отражаются в имитации.

При необходимости более сложного анализа Multisim предлагает более 15 различных функций анализа. Некоторые примеры включают использование переменного тока, монте-карло, анализ наиболее неблагоприятных условий и Фурье. В Multisim входит Grapher - мощное средство просмотра и анализа данных эмуляции.

Функции описания и тестирования схемы, представленные в Multisim помогут любому разработчику схем, сэкономят его время и спасут от ошибок на всем пути разработки схемы.

Среда Multisim

Интерфейс пользователя состоит из нескольких основных элементов, которые представлены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Среда Multisim.

1.3 ОБЗОР КОМПОНЕНТОВ

Рисунок 1.2 - Библиотека компонентов.

В Multisim есть базы данных трех уровней:

-Из Главной базы данных (Master Database) можно только считывать информацию, в ней находятся все компоненты;

-Пользовательская база данных (User Database) соответствует текущему пользователю компьютера. Она предназначена для хранения компонентов, которые нежелательно предоставлять в общий доступ;

- Корпоративная база данных (Corporate Database). Предназначена для тех компонентов, которые должны быть доступны другим пользователям по сети.

Средства управления базами данных позволяют перемещать компоненты, объединять две базы в одну и редактировать их. Все базы данных разделяются на группы, а они, в свою очередь., на семейства. Когда пользователь выбирает компонент и помещает его в схему, создается новая копия, Все изменения с ней никак не затрагивают информацию, хранящуюся в базе данных.

База данных Master Database разделена на группы:

1) Sources. Содержит все источники напряжения и тока, заземления. Например, power sources (источники постоянного, переменного напряжения, заземление, беспроводные соединения - VCC, VDD, VSS, VEE), signal voltage sources (источники прямоугольных импульсов, источник сигнала через определенные промежутки времени), signal current sourses (постоянные, переменные источники тока, источники прямоугольных импульсов)

2) Basic. Содержит основные элементы схемотехники: резисторы, индуктивные элементы, емкостные элементы, ключи, трансформаторы, реле, коннекторы и т.д.

3) Diodes. Содержит различные виды диодов: фотодиоды, диоды Шоттке, светодиоды и т.д.

4) Transistors. Содержит различные виды транзисторов: pnp-,npn- транзисторы, биполярные транзисторы, МОП-транзисторы, КМОП- транзисторы и т.д.

5) Analog. Содержит все виды усилителей: операционные, дифференциальные, инвертирующие и т.д.

6) TTL. Содержит элементы транзисторно-транзисторной логики

7) CMOS. Содержит элементы КМОП-логики.

8) MCU Module - управляющий модуль многопунктовой связи (от англ. multipoint control unit)

9) Advanced_Peripherals. Содержит подключаемые внешние устройства (дисплеи, терминалы, клавишные поля).

10) Misc Digital. Содержит различные цифровые устройства.

11) Mixed. Содержит комбинированные компоненты

12) Indicators. Содержит измерительные приборы( вольтметры, амперметры), лампы и т.д.

1.4 ВИРТУАЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Виртуальные приборы - это модельные компоненты Multisim, которые соответствуют реальным приборам. Например, среди виртуальных приборов в Multisim есть осциллографы, генераторы сигналов, сетевые анализаторы и плоттеры боде.

Виртуальные приборы - это простой и понятный метод взаимодействия со схемой, почти не отличающийся от традиционного при тестировании или создании прототипа.

Разработчики, знакомые с National Instruments LabVIEW могут создавать свои собственные приборы буквально из ничего. Например, для моделирования электромагнитных помех можно сделать собственный генератор шума.

Виртуальные приборы LabVIEW могут регистрировать реальные данные, пользоваться ими во время эмуляции, отправлять данные на вывод аналоговых приборов. Таким образом, эмулированные данные могут управлять реальными приборами. Для создания виртуальных приборов среда разработки LabVIEW необходима, а для использования уже созданных - нет.

Мультиметр (рисунок 1.3) предназначен для измерения переменного или постоянного тока или напряжения, сопротивления или затухания между двумя узлами схемы. Диапазон измерений мультиметра (рисунок 1.4) подбирается автоматически. Его внутреннее сопротивление и ток близки к идеальным значениям, но их можно изменить.

Рисунок 1.3 - Символ мультиметра

Рисунок 1.4 - Лицевая панель мультиметра.

Генератор сигналов (рисунок 1.5) - это источник напряжения, который может генерировать синусоидальные, пилообразные и прямоугольные импульсы. Можно изменить форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Диапазон генератора достаточен, чтобы воспроизвести сигналы с частотами от несколько герц до аудио и радиочастотных. У генератора (рисунок 1.6) сигналов есть три терминала-источника импульсов. Общий центральный терминал определяет положение нуля.

Рисунок 1.5 - Символ генератора сигналов

Рисунок.1.6 - Лицевая панель.

В Multisim есть несколько модификаций осциллографов (рисунок 1.7), которыми можно управлять как настоящими. Они позволяют устанавливать параметры временно развертки и напряжения, выбирать тип и уровень запуска измерений. Данные специальные осциллографов (рисунок 1.8) Multisim можно посмотреть после эмуляции с помощью самописца (Grapher) из меню Вид/Плоттер (View/Grapher).

Рисунок 1.7 - Символ осциллографа

Рисунок 1.8 - Лицевая панель

В Multisim есть следующие осциллографы:

· • 2-х канальный

· • 4-х канальный

· • Осциллограф смешанных сигналов Agilent 54622D.

· • 4-х канальный цифровой осциллограф с записью Tektronix TDS 2024.

Плоттер Боде (рисунок 1.9, рисунок 1.10) отображает относительный фазовый или амплитудный отклик входного и выходного сигнала. Это особенно удобно при анализе свойств полосовых фильтров.

Рисунок 1.9 - Символ генератора сигналов

Рисунок 1.10 - Лицевая панель

Спектральный анализатор (spectrum analyzer) служит для измерения амплитуды гармоники с заданной частотой. Также он может измерить мощность сигнала и частотных компонент, определить наличие гармоник в сигнале.

Результаты работы спектрального анализатора (рисунок 1.11) отображаются в спектральной области, а не временной. Обычно сигнал - это функция времени, для ее измерения используется осциллограф. Иногда ожидается синусоальный сигнал, но он может содержать дополнительные гармоники. В результате, невозможно измерить уровень сигнала. Если же сигнал измеряется спектральным анализатором (рисунок 1.12), получается частотный состав сигнала, т.е. амплитуда основной и дополнительных гармоник.

Рисунок 1.11 - Символ спектрального анализатора

Рисунок 1.12 - Лицевая панель

ELVIS

National Instruments ELVIS - это идеальный прибор для любой электротехнической лаборатории, в которой есть Multisim. В ELVIS есть среда разработки макетных плат со встроенными приборами, включая генератор сигналов, цифровой мультиметр, осциллограф и источник питания переменной мощности. Макетная плата съемная, это позволяет студентам выполнять часть лабораторной работы отдельно от модуля ELVIS.

В ELVIS есть программное обеспечение на базе LabVIEW для взаимодействия с виртуальными приборами. В эти приборы можно добавить возможность загрузки данных Multisim для сравнения результатов эмуляции и измерений.

Рисунок 1.13 - Анализ Боде в ELVIS и сравнение с данными Multisim.

2.1 ВЫБОР ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Существует множество платформ для конструирования электронных схем. P-CAD, Proteus, sPlan и многие другие предлагают схожую функциональность. Однако выбор пал на программы Multisim и Ultiboard, т.к. эта платформа одна из наиболее популярных в мире программ конструирования электронных схем, характеризуется сочетанием профессиональных возможностей и простоты, расширяемостью функций от простой настольной системы до сетевой корпоративной системы. Это объясняет широкое использование этой замечательной программы как для учебных целей так и для промышленного производства сложных электронных устройств.

Особенностью программы Multisim является наличие виртуальных измерительных приборов, имитирующих реальные аналоги. В состав Multisim входят эффективные средства графической обработки результатов моделирования. Другая важная особенность программы заключается в том, что Multisim поддерживает взаимодействие с графической средой LabVIEW, предназначенной для разработки программно-аппаратных средств измеренияи управления.

NI Multisim 12.0 позволяет объединить процессы разработки электронных устройств и тестирования на основе технологии виртуальных приборов для учебных и производственных целей. Подразделение Electronics Workbench Group компании National Instruments анонсировало выпуск Multisim 12.0 и Ultiboard 12.0, самых последних версий программного обеспечения для интерактивного SPICE-моделирования и анализа электрических цепей, используемых в схемотехнике, проектировании печатных плат и комплексном тестировании. Эта платформа связывает процессы тестирования и проектирования, предоставляя разработчику элек- тронного оборудования гибкие возможности технологии виртуальных приборов. Совместное использование программного обеспечения для моделирования электрических цепей Multisim 12.0 компании National Instruments со средой разработки измерительных систем LabVIEW, позволяет сравнивать теоретические данные с реальными непосредственно в процессе создания схем обычных печатных плат, что снижает количество проектных итераций, число ошибок в прототипах и ускоряет выход продукции на рынок.

Можно использовать Multisim 12.0 для интерактивного создания принципиальных электрических схем и моделирования их режимов работы. «Multisim 12.0 составляет основу платформы для обучения электротехнике компании National Instruments, включающей в себя прототип рабочей станции NI ELVIS и NI LabVIEW.

База данных компонентов включает более 1200 SPICE-моделей элементов от ведущих производителей, таких как Analog Devices, Linear Technology и Texas Instruments, а также более 100 новых моделей импульсных источников питания. Помимо этого, в новой версии программного обеспечения появился помощник Convergence Assistant, который автоматически корректирует параметры SPICE, исправляя ошибки моделирования. Добавлена поддержка моделей МОП-транзисторов стандарта BSIM4, а также расширены возможности отображения и анализа данных, включая новый пробник для значений тока и обновленные статические пробники для дифференциальных измерений.

2.2 МИКРОПРОЦЕССОР

В качестве микропроцессора, который будет использован в разработке, был выбран Intel 8051 (рисунок 2.1).

Выбор этого микропроцессора был обусловлен тем, что база микропроцессоров программы Multisim содержит всего 4 микропроцессора. Такие как Intel 8051, Intel 8052, PIC16F84 и PIC16F84A.

Рисунок 2.1 - Микропроцессор Intel 8051

Общей особенностью в современных 8051-совместимых микроконтроллерах стало встраивание улучшенных и дополнительных схем, таких как: автоматический сброс по падению питающего напряжения; встроенные тактовые генераторы; внутрисхемное программирование памяти программ; автозагрузчики долговременной памяти данных на основе EEPROM; IІC ; SPI (стандарт 3-проводной последовательной шины); USB хост-интерфейс; ШИМ-генераторы; аналоговых компараторов; АЦП и ЦАП преобразователей; часов реального времени; дополнительных таймеров и счетчиков; внутрисхемных отладчиков, дополнительных источников прерываний; расширенных энергосберегающих режимов.

8051-совместимые микроконтроллеры обычно имеют один или два УАПП (UART), два или три таймера, 128 или 256 байт встроенной ОЗУ (16 байт которой имеют побитовую адресацию), от 512 байт до 128 Кбайт встроенной памяти программ (ПЗУ), и иногда встречается использование EEPROM, адресуемой через «регистры специального назначения» (SFR = special function register). УАПП/UART может быть настроен для использования в режиме 9-бит данных, что делает возможным адресную приёмопередачу в многоточечном подключении на основе RS-485 аппаратного протокола.

Один машинный цикл оригинального 8051-ядра занимает 12 временных тактов, а большинство инструкций выполняется за один или два машинных цикла. При частоте тактового генератора, равной 12 МГц, 8051-ядро может выполнять 1 миллион операций в секунду, выполняемых за один цикл, или 500 тысяч операций в секунду, выполняемых за два цикла. Улучшенное 8051-совместимое ядро, которое в настоящее время распространено, выполняет машинный цикл за шесть, четыре, два, или даже за один временной такт, и позволяет использовать тактовые генераторы с частотой до 100 МГц, что позволило увеличить количество выполняемых операций в секунду.

Рисунок 2.2 - Обобщенная структурная схема контроллера Intel 8051

Еще более быстрые 8051-ядра, с 1 тактом на машинный цикл, организуются с использованием ПЛИС, таких как FPGA (скорость в диапазоне 130 - 150 МГц) или ASIC (скорость в диапазоне нескольких сотен МГц), при помощи специальной прошивки. Все 8051-совместимые устройства, производимые SILabs, некоторые из производимых Dallas и немногие из производимых Atmel имеют ядро с 1 тактом на машинный цикл.

Чрезвычайно полезной особенностью 8051-ядра является обработка булевых данных, что позволило ввести бинарную логику, оперирующую напрямую с битами внутренней ОЗУ (области из 128 прямо-адресуемых битов) и регистров. Данная особенность была востребована в приложениях промышленной автоматики. Еще одна ценная особенность состояла в 4 независимых наборах регистров, которые значительно уменьшали задержки при обработке прерываний, в сравнении с классическим использованием стека, применявшимся ранее.

2.3 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

В качестве примеров для создания принципиальной электрической схемы(рисунок 2.3) были взяты Arduino Uno на микропроцессоре ATMega328 и ChipKIT Max32 на базирующийся на PIC32MX795F512.

Рисунок 2.3 - Принципиальная электрическая схема разработки.

Как говорилось ранее, в качестве микропроцессора используется Intel 8051. Для питания может быть использовано как 5В, так и 3.3В. Схема (рисунок 2.3) содержит разъём ICSP(In-Circuit Serial Programming), он необходим для того, чтобы к схеме можно было подключить программатор для внесения прошивки в микропроцессор. Также схема включает в себя набор цифровых и аналоговых выходов, для подключения всевозможных датчиков. Так в неё включен кварцевый генератор, который предназначен для получения колебаний фиксированной частоты с высокой температурной и временномй стабильностью, низким уровнем фазовых шумов. Транзисторы в цепи используются для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Конденсаторы в цепи применяются в качестве фильтра, который способен довольно успешно подавлять ВЧ и НЧ помехи, пульсации напряжения и скачки переменного тока. Диоды - чтобы переменный ток преобразовать в постоянный, в частности их используют для выпрямителей которые входят в конструкции сетевого адаптера. Разъём D-sub широко применяются для передачи данных по последовательному интерфейсу RS-232. Стандарт рекомендует, но не обязывает использовать для этих целей разъёмы D-sub.

2.4 СОЗДАНИЕ СХЕМЫ В ПРОГРАММЕ MULTISIM

Первым этапом в создании электрической схемы в программе Multisim был этап выбора из библиотеки (рисунок 2.4) необходимого микроопроцессора и задание его начальных параметров.

Рисунок 2.4 - Окно выбора компонентов.

В качестве микропроцессора был выбран Intel 8051 в корпусе DIP-40.

Далее наступил этап его настройки. На рисунках 2.5, 2.6, 2.7 представлена вся последовательность операции по начальной настройке.

Рисунок 2.5 - Окно настройки микропроцессора (шаг 1).

В первом шаге настройки (рисунок 2.5) указывается название рабочей области и где она будет располагаться.

Рисунок 2.6 - Окно настройки микропроцессора (шаг 2).

Рисунок 2.7 - Окно настройки микропроцессора (шаг 3).

Во втором шаге настройки (рисунок 2.6) указывается тип проектирования микропроцессора. Для больше простоты был выбран тип с использование внешнего hex файла, в котором содержится уже готовая прошивка микропроцессора.

В заключительном шаге настройки (рисунок 2.7) указывается будет ли использован уже готовый проект или же будет создан пустой проект.

После того как все шаги настройки завершены осуществляется переход в настройки микропроцессора. В настройках указан объём встроенной внутренней RAM, встроенной внешней RAM, объём ROM, указывается тактовая частота на которой работает микропроцессор.

Для внесения файла прошивки необходимо перейти в раздел “Менеджер кодов MCU”. Далее выбирается проект, который был создан при настройке микропроцессора и указывается пусть для файла машинного кода для моделирования. Окно менеджера кодов MCU показано на рисунке 2.8.

Рисунок 2.8 - Менеджер кодов MCU.

После внесения прошивки производится проверка его работоспособности и проверяется память на наличие ошибок при заливки прошивки в микропроцессор (рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 - Окно просмотра памяти.

В качестве макета, на которым располагаются все элементы схемы, был выбран Arduino Uno Shield, который представляет пустую плату, на которой лишь расположены выходы для подключения датчиков.

После создания макета в программе Multisim была произведена трансляция данный схемы в программу Ultiboard, для создания её 3D модели (рисунок 2.11) и расположения элементов на плате (рисунок 2.12). 3D модель показывает как будет выглядеть наша разработка, ещё до того, как она будет изготовлена.

На рисунке 2.12 показано расположение элементов на печатной плате. Оно необходимо для создания шаблона, по которому будут изготавливаться первые пробные образцы.

Рисунок 2.10. - Arduino Uno Shield в программе Multisim.

Рисунок 2.11 - 3D модель Arduino Uno Shield в программе Ultiboard.

Рисунок 2.12 - Arduino Uno Shield в программе Ultiboard

Далее в программе была нарисована принципиальная электрической схемы нашей разработки (рисунок 2.13.)

Рисунок 2.13 - Готовая разработка в программе Multisim.

После создания схемы в программе Multisim, она была транслирована в программу Ultiboard, для создания 3D модели разработки (рисунок 2.14), расположения элементов на печатной плате и разводке элементов по печатной плате (рисунок 2.15).

Рисунок 2.14 - 3D модель готовой разработки в программе Ultiboard.

Рисунок 2.15 - Печатная плата готовой разработки в программе Ultiboard.

Весь пусть создания разработки можно представить на блок схеме которая изображена на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 - Пусть создания разработки.

3. БИЗНЕС-ПЛАНИРОВНИЕ И МЕНЕДЖМЕНТ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

3.1 ОЦЕНКА КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Исследуемое программное обеспечение представляет собой пакет для выполнения расчетов цепей электрических схем в программном комплексе Circuit Design Suite.

В данном дипломном проекте рассматривается возможность создания виртуальной отладочной платы на основе уже имеющихся аналогов. В качестве аналогов будут использованы платформы ChipKIT ™ Max32 и Arduino Uno. Эти платформы представляют собой простые платы для тестирования различных прошивок сбора схемы с нуля. Они помогают облегчить путь освоения микроэлектроники начинающим радиолюбителям. Задача состоит создании схемы не уступающей по функционалу в программном комплексе Multisim и Ultiboard.

В таблице 3.1 приведены основные показатели данного продукта в системе оценки конкурентоспособности.

Таблица 3.1 - Показатели для оценки конкурентоспособности продукции

Наименование показателя	Един. изм.	Коэф. весом.	Значения показателей оцениваемых объектов
			Оцениваемая продукция	ChipKIT Max32	Arduino Uno
Технические параметры
Интерфейс	балл	0,20	9	9	9
Функциональность	балл	0,30	7	7	9
Доп. модули	балл	0,20	1	1	10
Количество версий	балл	0,20	1	5	10
Защищённость	балл	0.10	5,6	8,5	10
Экономическе параметры
Цена	тыс.руб.	0,4	280000	360000	430000

В таблице 3.2 приведены основные критерии выставления баллов.

Таблица 3.2 - Критерий выставления балла показателей оценки конкурентоспособности

Наименование шкалы	Балл	Описание
Интерфейс	0	Сложный интерфейс, с расположением многих элементов в одном окне, присутствие рекламных баннеров, яркий цвет интерфейса
	1-3	Сложный интерфейс, перегружен лишней информацией, шрифт, не позволяющий легко читать информацию
	4-6	Сложный интерфейс, много лишней информации, сложный ввод информации, много рекламы
	7-9	Простой интерфейс, не перегружен лишней информацией, отсутствие рекламных баннеров, шрифт, позволяющий легко читать информацию

На основании таблицы 3.1 изобразим радар конкурентоспособности на рисунке 3.1:

Рисунок 3.1 - Радар конкурентоспособности

Индивидуальные индексы по техническим показателям определяются по формуле:

(3.1)

где Pi, P0- величина i-го технического показателя сравниваемого аналога, и величина данного продукта.

Групповой индекс по техническим показателям определяется по формуле:

(3.2)

где qi- единичный индекс по i-му техническому показателю;

ai- весомость i-го технического показателя, определяемая путем экспертных оценок

n - количество технических показателей, подлежащих оценке.

Групповой индекс по экономическим показателям определяется по формуле:

Расчет интегрального показателя конкурентоспособности ведется по формуле:

Вывод:

Так как интегральный показатель К1 > 1 и К2 > 1, то рассматриваемая разработка конкурентоспособна на данном рынке с иностранными (ChipKIT Max32 и Arduino Uno) аналогами в данный период времени.

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕДИНОВРЕМЕННЫХ ЗАТРАТ НА СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА (РАЗРАБОТКУ МОДЕЛИ)

Целью данного раздела является расчет экономических показателей, а также экономической эффективности на рынке предлагаемых аналогов данного прибора.

3.2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ РАЗРАБОТКИ АЛГОРИТМА ПП

Трудоемкость создания ПП определяется укрупненным методом:

(3.3)

где - трудоемкость подготовки описания задачи и исследования алгоритма решения,

- трудоемкость разработки блок-схемы алгоритма,

- трудоемкость программирования по готовой блок-схеме,

-трудоемкость отладки программы на ЭВМ,

- трудоемкость подготовки документации по задаче в рукописи,

- трудоемкость редактирования, печати и оформления документации по задаче.

Составляющие приведенной формулы определяются, в свою очередь, через условное число операторов Q в разрабатываемом ПП по формуле:

, (3.4)

где q - число операторов в программе,

С - коэффициент сложности программы,

p - коэффициент коррекции программы в ходе ее разработки.

Коэффициент сложности программы С характеризует относительную сложность программ задачи по отношению к так называемой типовой задаче, сложность которой принята за единицу. Значение коэффициента определяется на базе экспертных оценок.

Коэффициент коррекции программ p характеризует увеличение объема работ за счет внесения изменений в алгоритм и программу, изменения состава и структуры информации, а также уточнений, вносимых разработчиком программы для улучшения ее качества без изменения постановки задачи. Значение p может быть принято равным 0,15...0,5.

Q = 128 * 1 * (1 + 0,3) = 166,4 опер.

Составляющие трудоемкости разработки программы определятся по формулам (3.3) - (3.8).

, (3.5)

, (3.6)

, (3.7)

, (3.8)

, (3.9)

. (3.10)

где W - коэффициент увеличения затрат труда вследствие недостаточного или некачественного описания задачи (W = 1,2...1,5),

К - коэффициент квалификации разработчика алгоритмов и программ (при стаже работы до двух лет К=0,8, при стаже от двух до трех лет К=1,0, при стаже от трех до пяти лет К=1,1...1,2 ,при стаже от пяти до семи лет К=1,3...1,4 , при стаже свыше семи лет К= 1,5...1,6.).

Примем W = 1,4; K = 0,8.

Трудоемкость разработки ПП:

3.2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ СОЗДАНИЯ ПП

Для определения себестоимости создания программного продукта необходимо определить затраты на заработную плату разработчика по формуле:

, (3.11)

где - трудоемкость разработки программного продукта, чел-ч.,

- среднечасовая ставка работника, осуществлявшего разработку программного продукта, руб,

- коэффициент, учитывающий процент премий в организации-разработчике (принят 0,4),

- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату (принят 0,15),

- коэффициент, учитывающий отчисления от фонда заработной платы (отчисления в фонд социальной защиты населения и отчисления на обязательное медицинское страхование от несчастных случаев); (принят 0,346).

Среднечасовая ставка работника определяется исходя из Единой тарифной системы оплаты труда в Республике Беларусь по следующей формуле:

, (3.12)

tчр =

где - среднемесячная заработная плата работника 1 разряда (принята 292 000 руб),

- тарифный коэффициент работника соответствующего разряда (принят 3,54),

170 - среднее нормативное количество рабочих часов в месяце для 2015 года.

В себестоимость разработки ПП включаются также затраты на отладку ПП в процессе его создания. Для определения их величины необходимо рассчитать стоимость машиночаса работы ЭВМ, на которой осуществлялась отладка.

Затраты на отладку программы определяются по формуле:

, (3.13)

где - трудоемкость отладки программы, час,

- стоимость машиночаса работы ЭВМ, руб/час.

Количество символов в написанной программе составляет 1 536. Выполнение отладки осуществляется со скоростью 30 символов в минуту. Отсюда,

минуты = 0,85 часа.

Стоимость машиночаса работы ЭВМ определяется по формуле:

, (3.14)

где - расходы на электроэнергию за час работы ЭВМ, руб,

- годовая величина амортизационных отчислений на реновацию ЭВМ,

- годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание ЭВМ, руб,

- годовая величина амортизационных отчислений на реновацию производственных площадей, занимаемых ЭВМ, руб,

- годовые затраты на ремонт и содержание производственных площадей, руб,

- годовая величина арендных платежей за помещение, занимаемое ЭВМ, руб,

- годовой фонд времени работы ЭВМ, час.

Расходы на электроэнергию за час работы ЭВМ определяются по формуле:

, (3.15)

где - стоимость 1 кВт-часа электроэнергии, руб (принята 1779,6 руб.),

- среднечасовое потребление электроэнергии ЭВМ, кВт (принято 0,6).

Годовая величина амортизационных отчислений на реновацию ЭВМ определяется по формуле:

(3.16)

где - цена ЭВМ на момент ее выпуска, руб (5 000 000 руб.),

- коэффициент удорожания ЭВМ (зависит от года выпуска) (В том случае, когда в качестве цены используется цена текущего года, коэффициент удорожания =1),

- коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и транспортировку ЭВМ ( = 1,05),

- норма амортизационных отчислений на ЭВМ, % (=10%),

- балансовая стоимость ЭВМ, руб.

руб.

Годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание ЭВМ укрупненно могут быть определены по формуле:

, (3.17)

где - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт и техническое обслуживание ЭВМ, в том числе затраты на запчасти, зарплату ремонтного персонала и др. ( = 0,13).

руб.

Годовая величина амортизационных отчислений на реновацию производственных площадей, занятых ЭВМ определяется по формуле:

, (3.18)

где - балансовая стоимость площадей, руб,

- норма амортизационных отчислений на производственные площади, % (=1,2%),

- площадь, занимаемая ЭВМ, м2 (принята 1 м2),

- коэффициент, учитывающий дополнительную площадь (kд = 3),

- цена 1 квадратного метра производственной площади, руб. (принята 3 500 000 руб.).

Тогда балансовая стоимость в этом случае составит

руб.

Годовые затраты на ремонт и содержание производственных площадей укрупненно могут быть определены по формуле:

, (3.19)

где - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт и эксплуатацию производственных площадей ( = 0,05).

Годовая величина арендных платежей за помещение, занимаемое ЭВМ, рассчитывается по формуле:

, (3.20)

где - площадь, занимаемая ЭВМ, м2 (принята 1,5 м2),

- коэффициент, учитывающий дополнительную площадь ( = 3),

- ставка арендных платежей за помещение (принята 120 000 руб.),

- коэффициент комфортности помещения (принят 0,75),

- повышающий коэффициент, учитывающий географическое размещение площади (принят 0,85).

Годовой фонд времени работы ЭВМ определяется исходя из режима ее работы и может быть рассчитан по формуле:

(3.21)

где - среднесуточная фактическая загрузка ЭВМ, час (принята 8 часов),

- среднее количество дней работы ЭВМ в год (принято 250 дней).

ч.

руб.

Себестоимость разработки ПП определяется по формуле:

, (3.22)

где - коэффициент накладных расходов проектной организации без учета эксплуатации ЭВМ (принят 1,2).

3.2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТОВОЙ И ОТПУСКНОЙ ЦЕНЫ ПП

Оптовая цена складывается из себестоимости создания программного продукта и плановой прибыли на программу.

Оптовая цена ПП определяется по формуле:

, (3.23)

где - плановая прибыль на программу, руб.

Плановая прибыль на программу определяется по формуле:

, (3.24)

где - себестоимость программы,

- норма прибыли проектной организации (принята 0,3).

Отпускная цена программы определяется по формуле:

, (3.25)

где - оптовая цена программы, руб,

- затраты на заработную плату разработчиков программы,

- размер плановой прибыли на программу,

- ставка налога на добавленную стоимость ().

3.2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЖИДАЕМОГО ПРИРОСТА ПРИБЫЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНЕДРЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

Годовые эксплуатационные расходы при ручной обработке информации (ручном решении задачи) определяются по формуле:

, (3.26)

где - трудоемкость разового решения задачи вручную, чел-ч.,

- периодичность решения задачи в течение года, раз/год,

- среднечасовая ставка работника, осуществляющего ручной расчет задачи, руб.,

- коэффициент, учитывающий процент премий,

- коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату,

- коэффициент, учитывающий отчисления от фонда заработной платы.

Определение величин , , , ведется аналогично указаниям, приведенным в п. 3.1.2. настоящих указаний.

На ввод необходимых параметров, проведение расчетов, ожидание результата и его анализ уходит приблизительно 1 час. Периодичность возникновения необходимости решения проявляет себя каждые 60 часов, то есть через 2.5 рабочих дней. Таким образом, периодичность решения задачи в течение года составляет 100 раз в год.

3.2.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВЫХ ТЕКУЩИХ ЗАТРАТ, СВЯЗАННЫХ С ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ ЗАДАЧИ

Для расчета годовых текущих затрат, связанных с эксплуатацией ПП, необходимо определить время решения данной задачи на ЭВМ.

Время решения задачи на ЭВМ определяется по формуле:

, (3.27)

где - время ввода в ЭВМ исходных данных, необходимых для решения задачи, мин,

- время вычислений, мин,

- время вывода результатов решения задачи (включая время распечатки на принтере и графопостроителе), мин,

- коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время ( = 0,2).

Время ввода в ЭВМ исходных данных может быть определено по формуле:

, (3.28)

где - среднее количество знаков, набираемых с клавиатуры при вводе исходных данных (принимаем 100),

- норматив набора 100 знаков, мин ( = 6).

= 6 мин.

Среднее время вычислений составляет 1 минуты ( = 1 мин). Время вывода результатов на дисплей в ходе тестирования в среднем составляли 1 минуты ( = 1 мин).

Таким образом время решения задачи на ЭВМ:

мин.

На основе рассчитанного времени решения задачи может быть определена заработная плата пользователя данного ПП. Затраты на заработную плату пользователя ПП определяются по формуле:

, (3.29)

где - время решения задачи на ЭВМ, час,

- среднечасовая ставка пользователя программы, руб. (определяется аналогично ставке работника, осуществляющего ручной расчет).

В состав затрат, связанных с решением задачи включаются также затраты, связанные с эксплуатацией ЭВМ.

Затраты на оплату аренды ЭВМ для решения задачи определяются по следующей формуле:

, (3.30)

где - стоимость одного машиночаса работы ЭВМ, которая будет использоваться для решения задачи, руб (согласно вычислениям пункта 3.1.2).

Годовые текущие затраты, связанные с эксплуатацией задачи, определяются по формуле:

, (3.31)

где - затраты на заработную плату пользователя программы,

- затраты на оплату аренды ЭВМ при решении задачи.

3.2.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЖИДАЕМОГО ПРИРОСТА ПРИБЫЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНЕДРЕНИЯ ПП

Ожидаемый прирост прибыли в результате внедрения задачи взамен ручного ее расчета укрупненно может быть определен по формуле:

, (3.32)

где - ставка налога на прибыль ( = 18%).

()

3.2.7 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

Для определения годового экономического эффекта от разработанной программы необходимо определить суммарные капитальные затраты на разработку и внедрения программы по формуле:

, (3.33)

где - капитальные и приравненные к ним затраты,

- отпускная цена программы.

Капитальные и приравненные к ним затраты определяются.

В случае, если необходимо приобретение новой ЭВМ для решения комплекса задач, в который входит рассматриваемая, по формуле:

, (3.34)

где - балансовая стоимость комплекта вычислительной техники, необходимого для решения задачи, руб. (=5 000 000 руб. в соответствии с вычислениями пункта 3.2.2).

Годовой экономический эффект от сокращения ручного труда при обработке информации определяется по формуле:

, (3.35)

Где Е - коэффициент эффективности, равный ставке за кредиты на рынке долгосрочных кредитов (Е = 0,4).

Срок возврата инвестиций определяется по формуле:

, (3.36)

Результаты расчета сводятся в таблицу 3.3 (выносится на лист и дублируется в пояснительной записке).

Таблица 3.3 - Технико-экономические показатели проекта

Наименование показателя	Варианты
	Базовый	Проектный
1. Трудоемкость решения задачи, мин	60	0,16
2. Периодичность решения задачи, раз/год	100	100
3. Годовые текущие затраты, связанные с решением задачи, руб.
4. Отпускная цена программы, руб.	-
5. Степень новизны программы	-	В
6. Группа сложности алгоритма	-	1
7. Прирост условной прибыли, руб.	-
8. Годовой экономический эффект, руб.	-
9. Срок возврата инвестиций, лет	-	2,45

В результате расчёта экономических показателей, а также экономической эффективности на рынке предлагаемых аналогов данного прибора, а именно степень новизны программы В, группа сложности алгоритма уровня 1 было выявлено, что при полученных годовых текущих затратах и прибыли срок возврата инвестиций составляет 2,45 года (срок эксплуатации данной разработки превышает 5 лет). Годовой экономический эффект будет положительным 12 412,47 руб., а также ожидается прирост условной прибыли в размере 866 670,37 руб.

4. ОХРАНА ТРУДА

В соответствии с заданием по дипломному проектированию в разделе «Охрана труда» рассматриваются вопросы обеспечения безопасности при эксплуатации дисплеев, воздействие вредных и опасных факторов при работе и меры безопастности, а также организация рабочего места оператора ЭВМ.

Под охраной труда подразумевается система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая правовые, социально-экономические, организационные, технические, психофизиологические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия и средства (в соответствии с законом Республики Беларусь от 12 июля 2013 г. № 61-З «Об охране труда»).

Согласно ГОСТ 12.0.002-80 «Система стандартов безопасности труда» охрана труда представляет собой систему законодательных актов, а также предупредительных и регламентирующих социально-экономических, организационных, технических, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на обеспечение безопасных условий труда.

В Трудовом кодексе Республики Беларусь от 26.07.1999 №296-3 (ред. от 31.12.2009) вопросам охраны труда посвящена глава 16. В соответствии с нормами по охране труда работников, установленными ст.226 ТК, наниматель должен обеспечить:

· безопасность при эксплуатации производственных зданий, сооружений, оборудования;

· условия труда на каждом рабочем месте, соответствующие требованиям техники безопасности и производственной санитарии;

· режим труда и отдыха работников, установленный законодательством, коллективным договором, трудовым договором;

· проведение аттестации рабочих мест по условиям труда;

· подготовку, инструктаж, повышение квалификации и проверку знаний работников по вопросам охраны труда;

· информирование работников о состоянии условий и охраны труда на рабочем месте, о существующем риске повреждения здоровья и полагающихся средствах индивидуальной защиты;

· возмещение вреда, причиненного жизни и здоровью работников, в том числе выплату единовременного пособия работнику, утратившему трудоспособность;

· беспрепятственный допуск представителей соответствующих органов, имеющих на то право, к проведению проверки, предоставление сведений по охране труда по вопросам их компетенции;

Требования охраны труда обязательны для исполнения юридическими и физическими лицами при осуществлении ими любых видов деятельности, в т.ч. при проектировании, строительстве (реконструкции), ремонте и техническом обслуживании зданий, сооружений и других объектов; конструировании, изготовлении (модернизации), эксплуатации станков, машин, механизмов, другого оборудования, средств коллективной и индивидуальной защиты; производстве и применении химических веществ и материалов, разработке и проведении технологических процессов, организации производства и труда.

Широкое использование компьютерной техники во всех сферах деятельности привело к тому, что неблагоприятное воздействие ЭВМ и ПЭВМ учитывается не в полной мере.

4.1 Производственная санитария и техника безопасности

4.1.1 Вредные факторы

Вредные производственные факторы - это неблагоприятные факторы трудового процесса или условий окружающей среды, которые могут оказать вредное воздействие на здоровье и работоспособность человека. Длительное воздействие на человека вредного производственного фактора приводит к заболеванию.

Вредный производственный фактор может стать опасным в зависимости от уровня и продолжительности воздействия на человека.

В соответствии со стандартом 'ГОСТ 12.1.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.' Опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на следующие группы:

· физические;

· химические;

· биологические;

· психофизиологические.

Очевидно, что вредные и опасные излучения по природе действия относятся к группе - 'физические', которые в свою очередь подразделяются на:

· повышенный уровень ионизирующих излучений в рабочей зоне;

· повышенный уровень электромагнитных излучений;

· повышенная напряжённость электрического поля;

· повышенная напряжённость магнитного поля;

· повышенная яркость света;

· повышенный уровень ультрафиолетовой радиации;

· повышенный уровень инфракрасной радиации.

Опасные излучения по природе происхождения могут быть как электромагнитные, так и корпускулярные. Электромагнитные излучения характеризуются диапазонами длин волн и частоты.

Шум

Уровни шума на рабочих местах рекомендуется нормировать в соответствии с санитарными нормами, правилами и гигиеническими нормативами «Шум на рабочих местах, в транспортных средствах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». - Мн.: Министерство здравоохранения Республики Беларусь, 2011.

Нормируется дли видов трудовой деятельности:

I - творческая деятельность, руководящая работа с повышенными требованиями, научная деятельность, конструирование и проектирования, программирование, преподавание и обучение, врачебная деятельность.

II - высококвалифицированная работа, требующая сосредоточенности, административно-управленческая деятельность, измерительные и аналитические работы в лаборатории;

III - работа, выполняемая с часто получаемыми указаниями и акустическими сигналами; работа, требующая постоянного слухового контроля: операторская работа по точному графику с инструкцией; диспетчерская работа; в залах обработки информации на вычислительных машинах;

IV - работа, требующая сосредоточенности; работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производственными циклами. Рабочие места в помещениях лабораторий с шумным оборудованием, в помещениях для размещения шумных агрегатов вычислительных машин

Основными источниками шума в помещениях, оборудованных ЭВМ, являются принтеры, множительная техника и оборудование для кондиционирования воздуха. В самих ЭВМ - вентиляторы систем охлаждения и трансформаторы.

Уровень шума на рабочих местах операторов не превышает 50 дБА согласно санитарным нормам, правилам и гигиеническими нормативам «Шум на рабочих местах, в транспортных средствах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» (таблица 4.1).

Таблица 4.1 - Допустимые уровни шума на рабочих местах операторов

Помещения	Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц.	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1.Диспетчерские, операторские	1	1	4	9	5	2	40	38	50
2.Инженерно-технических работников	79	70	63	58	55	52	50	49	60
3.Операторов ЭВМ	83	74	68	63	60	57	55	54	65
4.Для размещения сервисной аппаратуры	91	83	77	73	70	68	66	64	75

Вибрация

В производственных помещениях, в которых работа с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ является основной, вибрация на рабочих местах относится к общей вибрации категории 3 (технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации), типу а (вибрация на постоянных рабочих местах производственных помещений предприятий).

Согласно санитарным нормам и правилам «Требования к производственной вибрации, вибрации в жилых помещениях, помещениях административных и общественных зданий», а так же гигиеническим нормативам «Предельно допустимые и допустимые уровни нормируемых параметров при работах источниками производственных вибраций», вибрация не должна превышать допустимых значений, приведенных в таблице 4.2.

Снизить уровень шума в помещениях с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ можно использованием звукопоглощающих материалов для отделки помещений, разрешенных органами Государственного санитарного надзора Республики Беларусь, с максимальными коэффициентами звукопоглощения в области частот 63 - 8000 Гц и подтвержденных специальными акустическими расчетами. Дополнительным звукопоглощением служат однотонные занавеси из плотной ткани, гармонирующие с окраской стен и подвешенные в складку на расстоянии 15-20 см от ограждения. Ширина занавеси должна быть в два раза больше ширины окна.

Таблица 4.2 - Допустимые уровни вибрации

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Предельно допустимые значения по осям XY Z
	по виброускорению	по виброскорости
	м/с2	дБ	м/с. 10-2	дБ
2	0,14	53	1,30	108
4	0,10	50	0,45	99
8	0,10	50	0,22	93
16	0,20	56	0,20	92
31,5	0,40	62	0,20	92
63	0,80	68	0,20	92
Корректированные значения, их уровни в дБУ	0,10	50	0,20	92

Излучение

Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн производится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах.

Для экранов применяют материалы с высокой электрической проводимостью (сталь, медь, алюминий, латунь) в виде листов толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 44 мм.

При работе на персональном компьютере наиболее тяжелая ситуация связана с полями излучений очень низких частот, которые способны вызывать биологические эффекты при воздействии на живые организмы.

Запрещается проводить ремонт ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ непосредственно в рабочих, учебных и дошкольных помещениях.

При работе ВДТ уровни напряженности, плотности магнитного потока электромагнитного поля, напряженности электростатического поля не должны превышать допустимых значений, приведенных в таблице 4.3 (СанПиН 2.2.4/2.1.8.9-36-2002 ).

Таблица 4.3 - Допустимые значения параметров излучений

Наименование параметра	Допустимые
Напряженность электрической составляющей	2,5 В/м
Напряженность магнитной составляющей	0,3А/м
Напряженность электростатического поля не превышает для взрослых пользователей	15 кВ/м
Плотность магнитного потока не более: диапазон частот 5 Гц - 2 кГц диапазон частот 2 - 4 кГц	250 нТл 25 нТл
Поверхностный электростатический потенциал не превышает	500 В

Уровни положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, согласно СанПиН № 9-98 РБ 98 «Аэроионизации воздушной среды производственных и общественных помещений» должны соответствовать нормам, приведенным в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Уровни ионизации воздуха при работе на ЭВМ

Уровни	Число ионов в 1 см3 воздуха
	n+	n-
Минимально необходимые	400	600
Оптимальные	1500-3000	3000-5000
Максимально допустимые	50000	50000

Основными мероприятиями, направленными на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения являются:

· снижение интенсивности источника;

· защитное экранирование источника и рабочего места;

· использование средств индивидуальной защиты;

· лечебно-профилактические мероприятия.

4.2 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

В производственных помещениях, в которых работа на ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ является вспомогательной (не основной), температура, относительная влажность и скорость движения воздуха на рабочих местах должны соответствовать характеру основной выполняемой работы в соответствие с действующими санитарными номами и правилами «Требования к микроклимату рабочих мест в производственных и офисных помещениях», а так же гигиеническими нормативами «Показатели микроклимата производственных и офисных помещений», пост. МЗ РБ от 30.04.2013 г. №3.

В производственных помещениях, в которых работа на ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.), должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата (таблица 4.5).

Таблица 4.5 - Требования к микроклиматическим условиям

Период года	Категория работ	Параметры воздушной среды на рабочих местах
		Температура,С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Легкая-1а	22 - 24	40 - 60	0,1
	Легкая- 1б	21- 23	40 - 60	0,1
Теплый	Легкая-1а	23 - 25	40 - 60	0,1
	Легкая -1б	22 - 24	40 - 60	0,2

Контроль параметров микроклимата осуществляется с помощью приборов непрерывного и периодического измерения. Для обеспечения требуемых метеорологических условий труда применяют системы отопления, вентиляции и кондиционирования.

4.3 ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ

Одним из мероприятий по оздоровлению воздушной среды является устройство вентиляции и кондиционирования.

Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий на рабочих местах. Чистота воздушной среды достигается удалением загрязненного или нагретого воздуха. Работа видеотерминалов сопровождается выделением тепла. Для поддержания нормального микроклимата необходим достаточный объем вентиляции, для чего в вычислительном центре предусматривается кондиционирование воздуха, осуществляется поддержание постоянных параметров микроклимата в помещении независимо от наружных условий.

Системы вентиляции и кондиционирования необходимо выбирать, руководствуясь следующими требованиями согласно СНБ 4.02-01-03:

· кондиционирование предусматривают для обеспечения нормируемой чистоты и метеорологических условий воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещения или отдельных его участков;

· кондиционирование воздуха, в нашем случае, принимают третьего класса (для обеспечения метеорологических условий в пределах допустимых норм, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха или оптимальных норм при экономическом обосновании);

· вентиляцию с искусственным побуждением устанавливают, если метеорологические условия и чистота воздуха не могут быть обеспечены вентиляцией с естественным побуждением или для помещений и зон без естественного проветривания. Допускается проектировать смешанную вентиляцию с частичным использованием естественного побуждения для притока или удаления воздуха;

· потолочные вентиляторы предусматривают, как правило, дополнительно к системе приточной вентиляции для периодического увеличения скорости движения воздуха в теплый период года выше допустимой, но не более чем на 0.3м/с на рабочих местах или отдельных участках помещений;

· при нагревании воздуха в приточных и рециркуляционных установках принимают температуру теплоносителя (воды, пара и др.) воздухонагревателей и теплоотдающих поверхностей электровоздухонагревателей, а также газовоздухонагревателей в соответствии с категорией помещений для вентиляционного оборудования;

· очистку воздуха от пыли в системах с искусственным побуждением проектируют так, чтобы содержание пыли в подаваемом воздухе не превышало 30% ПДК;

· системы приточной вентиляции с искусственным побуждением для производственных помещений, работа в которых производится более восьми часов в сутки, как правило, совмещают с воздушным отоплением;

· систему кондиционирования, предназначенную для круглосуточного и круглогодичного обеспечения требуемых параметров воздуха в помещениях, предусматривают не менее чем с двумя кондиционерами.

4.5 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА

Согласно Санитарным нормам и правилам «Требования при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами» пост. МЗ РБ от 28.06.2013 г.№59 площадь одного рабочего места, оборудованного ПЭВМ, должна составлять не менее 6 м2, а для обеспечения безопасности работников на соседних рабочих местах расстояние между рабочими столами с мониторами должно быть не менее 1,2 м.

При оборудовании рабочего места ПЭВМ учитываются границы поля зрения оператора, которые определяются движениями глаз и головы (рисунок 4.2).

1,2 - зоны для размещения часто используемых органов управления,

3 - зоны для размещения редко используемых органов управления.

Рисунок 4.1 - Зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления

Плоскость стола, а также сидение оператора регулируются по высоте. Высоту плоскости стола регулируют в диапазоне 65-85 см. При этом высота от горизонтальной линии зрения до рабочей поверхности стола при выпрямленной рабочей позе 45-50 см.

Высота сидений от пола регулируется в пределах 42-55 см. По желанию оператора устанавливается подставка для ног размером 40х30х15 см и углом наклона 0-20є с нескользящим покрытием и неперемещаемая по полу.

Планировка рабочего места удовлетворяет требованиям удобства выполнения работ и экономии энергии оператора, рационального использования площадей и удобства обслуживания устройств ЭВМ.

Пространственные параметры рабочего места оператора ЭВМ представлены на рисунке 4.3.

Рисунок 4.2 - Пространственные параметры рабочего места оператора ЭВМ

4.6 ОСВЕЩЕНИЕ

Важное место в комплексе мероприятий по охране труда и оздоровлению условий труда лиц, работающих с ЭВМ занимает создание оптимальной световой среды, т.е. рациональная организация естественного и искусственного освещения помещения и рабочих мест. Согласно ТКП 45-2-04-153-2000 работы, выполняемые в помещениях с дисплеями и ВТ относятся к III в группе по задачам зрительной работы.

На рабочем месте в светлое время суток предусматривается естественное одностороннее боковое освещение (КЕО=1,5% в соответствии с ТКП 45-2-04-153-2000). Экран дисплея развернут боком к окну. Окна снабжены светорассеивающими шторами.

Искусственное освещение должно создавать хорошую видимость информации на экране видеотерминала и рабочих материалов на столе. Для освещения рабочего места применяется общее освещение. Освещенность рабочих поверхностей при общем искусственном освещении в соответствии с ТКП 45-2-04-153-2000 составляет 300 лк.

Следует избегать расположения рабочего места в углах комнаты или лицом к стене - расстояние от компьютера до стены должно быть не менее 1 метра (рисунок 4.1).

Рисунок 4.3 - Размещение рабочих мест относительно друг друга, окон и стен помещения

В тех случаях, когда естественного освещения недостаточно, устраивают совмещенное освещение. При этом дополнительное искусственное освещение в помещениях и рабочих местах должно создавать хорошую видимость информации на экране ВТ, машинописного и рукописного текста и других рабочих материалов.

При работе на компьютере человек имеет дело с активной зрительной нагрузкой: он рассматривает изображение на дисплее, считывает конкретные данные, графики, постоянно сосредоточен, так как принимает решения, от которых зависит его работа. Глаза человека, сидящего за компьютером, должны перефокусироваться 15 - 20 тыс. раз в течение рабочего дня.

Мерцание экрана, невысокая резкость символов, наличие бликов и искажений, проблемы с оптимальным соотношением яркости и контрастности создают серьезные проблемы для пользователя, что приводит к зрительному дискомфорту, ухудшению зрения у 60 - 85% пользователей.

Требования к организации режима труда и отдыха при работе с видеодисплейными терминалами (ВДТ), электронно-вычислительными машинами (ЭВМ) и персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ) урегулированы санитарными правилами и нормами.

Согласно Санитарным нормам и правилам «Требования при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами» пост. МЗ РБ от 23.06.2013 г.№59 режимы труда и отдыха при работе с ЭВМ, ПЭВМ и ВДТ должны определяться видом и категорией трудовой деятельности.

Виды трудовой деятельности разделяются на три группы: группа А - работа по считыванию информации с экрана ВДТ, ПЭВМ или ЭВМ с предварительным запросом; группа Б - работа по вводу информации; группа В - творческая работа в режиме диалога с ЭВМ. При выполнении в течение рабочей смены работ, относящихся к разным видам трудовой деятельности, за основную работу с ЭВМ, ПЭВМ и ВДТ следует принимать такую, которая занимает не менее 50% времени в течение рабочей смены или рабочего дня.

Для видов трудовой деятельности устанавливается три категории тяжести и напряженности работы с ВДТ, ПЭВМ и ЭВМ, приведенные в таблице 4.6.

Таблица 4.6 - Время регламентированных перерывов

Категория работы с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ	Уровень нагрузки за рабочую смену при видах работ с ВДТ	Суммарное время регламентированных перерывов, мин
	группа А, количество знаков	Группа Б, количество знаков	группа В, час	при8-ми часовой смене	при 12-ти часовой смене
1	2	3	4	5	6
I	до 20000	до 15000	до 2,0	30	70
II	до 40000	до 30000	до 4,0	50	90
III	до 60000	до 40000	до 6,0	70	120

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей, на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы.

Время регламентированных перерывов в течении рабочей смены следует устанавливать в зависимости от ее продолжительности, вида и категории трудовой деятельности.

Продолжительность непрерывной работы с ВДТ без регламентированного перерыва не должна превышать двух часов.

При 8-ми часовой рабочей смене и работе на ВДТ, ПЭВМ и ЭВМ регламентированные перерывы следует устанавливать: для I категории работ через два часа от начала рабочей смены и через два часа после обеденного перерыва продолжительностью пятнадцать минут каждый; для II категории работ через два часа от начала рабочей смены и через полтора - два часа после обеденного перерыва продолжительностью пятнадцать минут каждый или продолжительностью десять минут через каждый час работы; для III категории через полтора - два часа от начала рабочей смены и через полтора - два часа после обеденного перерыва продолжительностью двадцать минут каждый или продолжительностью пятнадцать минут через каждый час работы.

Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии и гипокинезии, предотвращения развития статического утомления целесообразно выполнять комплексы специальных упражнений.

4.6.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ, РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ

Освещаемый объем помещения ограничивается ограждающими поверхностями, отражающими значительную часть светового потока, попадающего на них от источников света. В установках внутреннего освещения отражающими поверхностями являются пол, стены, потолок и оборудование, установленное в помещении. В тех случаях, когда поверхности, ограничивающие пространство, имеют высокие значения коэффициентов отражения, отраженная составляющая освещенности может иметь также большое значение и ее учет необходим, поскольку отраженные потоки могут быть сравнимы с прямыми и их недооценка может привести к значительным погрешностям в расчетах.

В процессе выполнения расчетной части необходимо:

а) выбрать систему освещения, источник света, тип светильника для заданного участка или рабочего помещения;

б) произвести расчет общего освещения рабочего помещения.

Цель расчета общего освещения - определить количество светильников необходимых для обеспечения Еmin и мощность осветительной установки, необходимых для обеспечения в цехе нормированной освещенности. Ниже рассмотрен расчет общего освещения методом коэффициента использования светового потока.

При расчете по указанному методу необходимый световой поток одной лампы определяется по формуле:

(4.1)

или количество светильников:

(4.2)

где - минимальная нормированная освещенность, лк;

k - коэффициент запаса (для ламп накаливания k=1,15, для люминесцентных и ламп ДРЛ, ДРИ И ДНаТ k=1,3);

S - освещаемая площадь, м2;

Z - коэффициент минимальной освещенности (коэффициент неравномерности освещения)(при расчете освещения от светильников с лампами накаливания, ДРЛ, ДРИ, и ДНаТ Z = 1,15, с люминесцентными лампами Z = 1,1);

N - число светильников;

n - число ламп в светильнике;

- коэффициент использования светового потока в долях единицы.

Мощность осветительной установки Р определяется из выражения:

(4.3)

где - потребляемая мощность одной лампы, кВт.

Выбор системы освещения зависит, прежде всего, от такого важнейшего фактора, как точность выполняемых зрительных работ (наименьший размер объекта различения), согласно действующим нормам при выполнении работ I - IV разрядов следует применять систему комбинированного освещения. Выбор системы освещения производится одновременно с выбором нормированной освещенности.

Проектируя освещение, конструктор всегда принимает компромиссное решение.

Лампы накаливания - малоэкономичны, имеют светоодачу 7 -26 лм/Вт, они имеют искаженный спектр излучения, при работе сильно нагреваются. Но, с другой стороны они имеют низкую стоимость, просты в эксплуатации и могут быть рекомендованы для помещений с временным пребыванием людей, бытовых помещений и др.

Основным достоинством люминесцентных ламп их высокая светоодача, до 75 лм/Вт и срок службы до 10000 ч, хорошая цветопередача, низкая температура. Хотя они дорогие, требуют специалистов для их обслуживания, имеют сложную пусковую аппаратуру, иногда шумят, мигают, при их утилизации возникают проблемы.

В помещениях высотой до 6 м рекомендуется применять люминесцентные лампы.

В производственных помещениях высотой до 7 - 12 м целесообразно применять лампы типа ДРЛ, т.к. они более мощные и имеют большую светоотдачу до 90 лм/Вт.

Коэффициент использования светового потока h

Для определения коэффициента использования светового потока h находят индекс помещения i и предполагаемые коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка rп, стен rс, пола rр.

Обычно для светлых административно- конторских помещений:

rп = 70%,

rс = 50%,

rр = 30%.

Для производственных помещений с незначительными пылевыделениями:

rп = 50%,

rс = 30%,

rр = 10%.

Для пыльных производственных помещений:

rп = 30%,

rс = 10%,

rр = 10%.

Индекс помещения i

Индекс помещения определяется по следующему выражению:

(4.4)

где А, В, h - длина, ширина и расчетная высота (высота подвеса светильника над рабочей поверхностью) помещения, м.

(4.5)

где H - геометрическая высота помещения;

hсв - свес светильника.

Обычно hсв = 0,2 ...0,8 м;

hp - высота рабочей поверхности.

hp = 0,8 ...1,0 м.

Коэффициент использования светового потока есть сложная функция, зависящая от типа светильника, индекса помещения, коэффициента отражения потолка стен и пола. Для наиболее распространенного светильника с люминесцентными лампами коэффициент h может быть определен из таблицы.

Промежуточные значения коэффициента использования находятся методом интерполяции.

Для сложных светильников этот коэффициент может быть найден в специальной справочной литературе или в приложениях.

4.7 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Повышенным источником пожароопасности на рабочем месте оператора является ПЭВМ. При прохождении по соединительным проводам и коммутационным кабелям электрического тока выделяется значительное количество теплоты, что может привести к повышению температуры отдельных узлов, плавлению соединительных проводов, их оголению и, как следствие, короткому замыканию, которое сопровождается искрением электронных схем.

Рассматриваемое здание по степени взрывоопасной и пожарной опасности относится к категории В2, согласно ТКП 474-2013 «Категорирование помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». В соответствии с ТКП 45-3.02-90-2008 «Производственные здания. Строительные нормы проектирования» здание относится к III степени огнестойкости. По функциональной пожарной опасности (ТКП 45-3.02-90-2008) здание относится к категории Ф4 (учебные заведения, научные проектные организации).

Возможные причины пожаров:

- неисправность электропроводки;

- неисправность оборудования (короткое замыкание, перегрузки);

- несоблюдение графика планово-предупредительных работ.

Согласно ТКП 45-2.02-279-2013 «Эвакуация людей из зданий и сооружений при пожаре» защиту путей эвакуации следует предусматривать исходя из условия обеспечения безопасной эвакуации людей с учетом функциональной пожарной опасности помещений, выходящих на эвакуационный путь, количества эвакуируемых, степени огнестойкости и класса здания по функциональной пожарной опасности, количества эвакуационных выходов с этажа и из здания в целом, а также технических средств противопожарной защиты.

Эвакуационные выходы должны располагаться рассредоточено. Минимальное расстояние (L), м, между наиболее удаленными один от другого эвакуационными выходами из помещения следует определять по формуле (4.6):

L ? 15, (4.6)

где Р - периметр помещения, м.

Двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода из здания. Допускается предусматривать один эвакуационный выход (дверь) из расположенного на любом этаже помещения с одновременным пребыванием в нем не более пятидесяти человек, если расстояние от наиболее удаленной точки пола помещения по путям эвакуации до указанного выхода не превышает 25 м.

Ширину эвакуационного выхода из помещений следует принимать в зависимости от общего количества людей, эвакуирующихся через этот выход, и количества людей на 1 м ширины выхода (таблица 4.7).

Таблица 4.7 - Количество людей на 1 м ширины выхода

Категория наиболее пожароопасного помещения, выходящего в коридор	Степень огнестойкости здания	Количество людей на 1 м ширины эвакуационного выхода (двери) из коридора, чел.
А, В	I, II, III, IV	85
В1 - В3	I, II, III, IV	175
В4, Г, Д	I, II, III, IV	260

Для предотвращения распространения огня во время пожара с одной части здания на другую устраивают противопожарные преграды в виде стен, перегородок, дверей, окон, люков, клапанов. Все виды кабелей прокладываются в металлических коробах до распределительных щитов или стоек питания.

На рисунке 4.4 показан эвакуационный план при пожаре из офисного помещения, расположенного на первом этаже многоэтажного здания.

Рисунок 4.4 - Эвакуационные выходы из помещений первого этажа

Описание маршрута эвакуации из первого этажа наружу представлено в таблице 4.8.

Таблица 4.8 - Маршрут эвакуации из первого этажа

Номера маршрутов	Описание маршрута эвакуации из помещений первого этажа наружу:
1	непосредственно;
2	через коридор;
3	через вестибюль (фойе);
4	через лестничную клетку;
5	через коридор и вестибюль (фойе);
6	через коридор и лестничную клетку;
7	в соседнее помещение (кроме помещения категории А и Б), обеспеченное эвакуационными выходами

Для тушения пожаров в помещениях такого типа согласно ТКП 295-2011 «Пожарная техника. Огнетушители. Требования к выбору и эксплуатации» используются углекислотные огнетушители ОУ-5, предназначенные для тушения загораний различных горючих веществ, горение которых не может происходить без доступа воздуха, на промышленных предприятиях, на транспортных средствах (железнодорожном, городском, морском транспорте), загораний электроустановок, находящихся под напряжением не более 1000 В. При тушении загораний в закрытых помещениях необходимо вводить его не более 30% объема, так как углекислый газ токсичен и не имеет запаха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, был разработан лабораторный комплекс по созданию сенсорного интерфейса на основе графической платформы Circuit Design. Для этого в программах Multisim и Ultiboard был создан макет платы разработчика с микропроцессором. Была произведена трассировка платы. Далее была создана 3D модель данной платы. Был внесён файл прошивки в микропроцессор для проверки работоспособности всей системы.

В качестве микропроцессора был использован один из стандартных, которые имеются в программе. Такой выбор был продиктован следующим соображением: доступность, т.к. Multisim имеет скромную базу микропроцессоров. Проведённые измерения показали достаточную работоспособность разрабатываемой макетной платы для поставленной задачи.

Полагаясь на результаты эксперимента можно с уверенностью сказать, что данная система может с успехом применяться для учебных целей в качестве учебного стенда.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. National Instruments [Elecrtonic Resourse] / Сайт компани National Instruments, 2013. - Режим доступа: www.ni.com, свободный. - Загл. с экрана. (03.03.2015).

2. Батоврин В.К., Бесонов А.С., Мошкин В.В. LabVIEW: практикум по электронике и микропроцесорной технике: Учеб. пособие для ВУЗов. - М.: ДМК- Прес, 205. - 128 с., ил.

3. Жарков Ф.П., Каратаев В.В., Никифоров В.Ф. и др. Использование виртуальных инструментов Labview. М.: Радио и связь. 199, 268с.

4. Трэвис Д. LabVIEW для всех. Пер. с англ. Клушин Н.А. - М.: 205. 54 с.

5. Суранов А. Я. LabVIEW 7: справочник по функциям. - М.: ДМК Прес, 205. - 512 с.

6. Пейч Л.И., Точилин Д. А., Полак Б.П. LabVIEW для новичков и специалистов. - М.: Горячая линия - Телеком, 204. - 384 с