«Научное обоснование технологии создания проекта микроконтроллера на основе электронного пульсометра»

• 1 слайд

  на тему: «Научное обоснование технологии создания проекта микроконт-роллера на основе электронного пульсометра»
  по специальности 6М070300 – Информационные системы
  ( научно-педагогическому направлению 2 года обучения)
  
  
  Магистрант К.А.Алдибекова
  
  Научный руководитель, к.т.н., и.о. доцента К.Е. Турганбай
  
  
  
  Алматы 2015
  
  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
  

• 2 слайд

  Актуальность исследования микроконтроллера является очень важной проблемой, при подключении программатора к компьютеру, в программной оболочке появлялось сообщение о том, что программатор не был найден с соблюдением всех временных ограничений возникла актуальность разработки плата в программе Sprint - Layout с использованием высокоуровневого языка Ассемблера
  

• 3 слайд

  Целью работы является разработка электронного пульсометра на основе микроконтроллера PIC16F628A с использованием высокоуровневого языка АССЕМБЛЕРА и сборка его на электронной плате, методом пайки, с использованием электронных компонентов.
  

• 4 слайд

  Объектом исследования является микроконтроллер PIC16F628A с использованием высокоуровневого языка Ассемблера и сборка его на электронной плате, методом пайки, с использованием электронных компонентов.
  Предмет исследования является электронная система, обеспечивающая разнообразные методы измерения и реализующая их аппаратура, от простых счетчиков-частометров и до сложных компьютерных программ.
  

• 5 слайд

  Задачи исследования:
  – изготовить печатную плату из текстолита химическим способом, для этого нужно разработать макет платы в программе Sprint – Layout, после чего распечатать проект на самоклеющейся бумаге и с помощью утюга перенести непосредственно на текстолит, далее текстолит помещается в раствор «хлорного железа»;
  
  – написать программу для микроконтроллера на языке Ассемблера и скомпилировать ее в формат hex, так как при программирование микроконтроллера через программную оболочку необходим именно этот формат;
  

• 6 слайд

  – запрограммировать микроконтроллер через программу «PICkit 2 programmer»;
  
  – разработать практические рекомендации, технические условия корпус для устройства для того, чтобы при транспортировке устройство не сломалось, корпус изготавливается из подручных средств.
  
  

• 7 слайд

  Научная новизна:
  выявление проблемы и обоснование условий формирования структурной схемы для разработки платы в программе Sprint – Layout
  данная программа является очень удобной и простой в использовании для создания печатных плат
  обоснование архитектуры, разработка и изготовление печатной платы на текстолите.
  изготовлена плата из текстолита химическим методом, смыслом которого является использование «хлорного железа» для вытравливания непосредственно платы.
  

• 8 слайд

  Практическое применение работы: написан программный код на Ассемблер для микроконтроллера, после чего он был скомпилирован в формат .hex, так как для программирования микроконтроллера через программатор требуется файл именно такого разрешения. Для программирования микроконтроллера была использована программа «PICkit 2 programmer».
  В результате всей проделанной работы было создано устройство, которое является дешевым аналогом других устройств. Написан код для данного устройства.
  

• 9 слайд

  Данный магистерская диссертация демонстрирует технику измерения частоты сердечных сокращений по изменению объема крови в артерии пальца. В работе мы рассмотрим все основные моменты в аппаратной и программной реализации устройства.
  Пульс – это количество ударов сердца в единицу времени.
  
  

• 10 слайд

  Для измерения пульса используется датчик, который состоит из инфракрасного светодиода, который передает ИК сигнал на палец человека, и фотодиода, который принимает отраженный от клеток крови сигнал. Светодиод и фотодиод должны быть расположены близко друг к другу.
  Вывод измеренного значения пульса осуществляется на 3-х разрядный семисегментный индикатор. Примененный микроконтроллер PIC16F628A производства компании Microchip.
  

• 11 слайд

  Изготовление платы из текстолита
  Использовалась программа Sprint layout 6
  
  

• 12 слайд

  Изготовление платы из текстолита
  Изготовление химическим способом
  
  

• 13 слайд

  Готовая плата
  

• 14 слайд

  Процесс испытания
  

• 15 слайд

  Детали для создания устройства
  В магистерской работе использовались резисторы, конденсаторы, дисплей и др.
  

• 16 слайд

  Детали для создания устройства
  PIC16F628A
  
  

• 17 слайд

  Характеристики микроконтроллера
  Характеристика RISC ядра: Тактовая частота от DC до 20МГц
  Поддержка прерываний
  8-уровневый аппаратный стек
  Прямая, косвенная и относительная адресация
  35 однословных команд
  - все команды выполняются за один машинный цикл, кроме команд ветвления и условия с истинным результатом
  
  

• 18 слайд

  Программирование микроконтроллера
  Измерение пульса в течении 15 секунд
  voidcountpulse(){
  IR_Tx = 1;
  delay_debounce();
  delay_debounce();
  TMR0=0;
  Delay_ms(15000);
  IR_Tx = 0;
  pulsecount = TMR0;
  pulserate = pulsecount*4;
  }
  
  

• 19 слайд

  
  Детали для создания устройства
  Резисторы
  Конденсатор
  Операционный усилитель
  Трехсегментный дисплей
  

• 20 слайд

  Резистор – пассивный элемент электрической цепи, характеризуемый сопротивлением электрическому току. Резисторы обеспечивают режим смещения транзисторов в усилительных каскадах, позволяют контролировать и регулировать значения токов и напряжений в различных электрических цепях.
  Конденсатор  - двухполюстник с определённым значением емкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конструкция состоит из двух электродов в форме пластин, разделённых диэлектриком , толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.
  

• 21 слайд

  Операционный усилитель (ОУ, OpAmp) — это усилитель постоянного тока с дифференциальным входом и, как правило, единственным выходом, имеющий высокий коэффициент усиления. Операционные усилители чаще всего используются в схемах с глубокой отрицательной обратной связью, которая, благодаря высокому коэффициенту усиления ОУ, полностью определяет коэффициент передачи полученной схемы.
  Дисплей (англ. display — показывать, от лат. displicare — рассеивать, разбрасывать) — электронное устройство, предназначенное для визуального отображения информации.
  

• 22 слайд

  Разработка пульсометра
  Разработка пульсометра первоначально предпола-галась на одном каскаде усилителя. При измере-нии выяснилось, что один каскад усилителя не- достаточен
  
  

• 23 слайд

  Были добавлены 3 дополнительных каскада. Они дали положительный результат, но этого результата не было достаточно, так как амплитуда этих коскадов едва доходила до 2 вольт. Было решено добавить еще три каскада усиления.
  

• 24 слайд

  В этоге мы добились желаемого - 4,5 вольт. Это дало нам возможность продвинутся
  вперед - определили сегменты панели. Следуюшим шагом стало подключение импульсных диодов. Схема шла к завершению.
  

• 25 слайд

  Оканчательная схема усиления импульса
  

• 26 слайд

  Изготовления корпуса
  

• 27 слайд

  Схема пульсометра
  

• 28 слайд

  Сборка схемы
  Монтажная плата
  Распайка элементов
  Сегментная панель в сборе
  

• 29 слайд

  Для программирования микроконтроллера необходим программатор и программная оболочка для него. Для программатора для PIC микроконтроллеров используется программная оболочка «PICit 2 Programmer»
  При запуске программа производит опрос программатора и автоматический определяет тип программируемого микроконтроллера по индефикационным битам(ID).
  Создание програмы
  

• 30 слайд

  
  Создание програмы
  Для создания программы использовали амплитуду усиления на выходе от импульсника.Так как нам надо было автоматически в течении 5 секунд дать информацию о сердцебиении человека, мы не стали ждать минуту, так как импульс выдавался в пол секунды один раз. Мы посчитали время между первыми мпульсами, умножили на минуту, задали программу в АССЕМБЛЕРЕ, создали программу в HEX-файле, запрограмировали микроконтроллер PIC16F628A.
  

• 31 слайд

  Программатор ПИКЕТ-2. Разработчик - компания МИКРОЧИП
  

• 32 слайд

  Рead Device –Выбираем команду (Читать устройство)
  

• 33 слайд

  Импортируем заранее подготовленную программу НЕХ файл
  

• 34 слайд

  После импорта нажимаем команду ВРАЙТ(Запись)
  

• 35 слайд

  Пульсометр
  

• 36 слайд

  Норма пульса по возрастам
  

• 37 слайд

  Показатели пульса
  

• 38 слайд

  Определение пульса коммисии
  Татенов А.М. _________
  Турганбай К.Е. _________
  Балабекова М.Ж. _________
  Малайсарова К.Н. ________
  

• 39 слайд

  Диаграмма изменении пульса
  

• 40 слайд

  Заключение
  Результаты работы получены на основе комплексного исследования электронных пульсометров, печатная плата разработана и изготовлена на текстолите.
  Разработка платы в программе Sprint – Layout и данная программа является очень удобной и простой в использовании для создания печатных плат.
  Была изготовлена плата из текстолита химическим методом, смыслом которого является использование «хлорного железа» для вытравливания непосредственно платы
  Написан программный код на Ассемблер для микроконтроллера, после чего он был скомпилирован в формат .hex, так как для программирования микроконтроллера через программатор требуется файл именно такого разрешения. Для программирования микроконтроллера была использована программа «PICkit 2 programmer». Подробная инструкция по программированию через эту программу была рассмотрена во второй главе.
  

• 41 слайд

  В результате всей проделанной работы было создано устройство, которое является дешевым аналогом других устройств. Написан код для данного устройства.
  Реализация данного проекта была проведена без привлечения дорогостоящих инструментов и дорогостоящего программного обеспечения.
  При выполнении магистерской диссертации были закреплены навыки работы с технической, справочной и методической литературой, действующими отраслевыми и государственными стандартами, получен опыт разработки конструкторской документации.
  

• 42 слайд

  
  Публикации:
  
  1. Турганбай К.Е., Алдибекова К.А. Прошивка микроконтроллера PIC16F628A. - Материали XI международной научно-практической конференции, Современные научные достижения - 2015, 22 - 30 января 2015 г. на математика. Физика. Современные технологии на информации. 35-39 стр. Том 14. Чехия;
  2. Турганбай К.Е., Алдибекова К.А. Технология травления платы. .- Материалы XI международной научно-практической конференции, Научное пространство Европы-2015, 07 -15 апреля 2015 г. Место издания: Польша 2015 на математика. Физика. 24-28 стр. Том 25. Польша;
  3. Алдибекова К.А., Байтолеуов Ж.А., Прошивка микроконтроллера PIC16F628A. ISSN 2410-3780 Периодический мультидисциплинарный электронный научный журнал конструктивные педагогические заметки;
  4. Алдибекова К.А., Байтолеуов Ж.А., Научное обоснование технологии создания проекта микроконтроллера на основе электронного пульсометра. ISSN 2410-3780 Периодический мультидисциплинарный электронный научный журнал конструктивные педагогические заметки;
  5. Алдибекова К.А., Three-dimensional transistors. Международной Образовательной Корпорации.
  

• 43 слайд

  Спасибо за внимание!!!!!!