Разработка принципиальной электронной схемы, обеспечивающей работу микроконтроллера ATmega16

Для разработки принципиальной электронной схемы, обеспечивающей работу микроконтроллера ATmega16, была использована система виртуального моделирования Proteus. Proteus – программа-симулятор, заменяющая реальные детали и приборы, виртуальными моделями. Симулятор позволяет, без сборки реального устройства, отладить работу схемы, найти ошибки. Полученные на стадии проектирования, снять необходимые характеристики и многое другое. Программа Proteus VSM, созданная фирмой Labcenter Electronics на основе ядра SPICE3F5 университета Berkeley, является так называемой средой сквозного проектирования. Это означает создание устройства, начиная с его графического изображения (принципиальной схемы) и заканчивая изготовлением печатной платы устройства, с возможностью контроля на каждой этапе производства. В «сферу влияний» Proteus входят как простейшие аналоговые устройства, так и сложные системы, созданные на микроконтроллерах. Proteus состоит из двух основных модулей: ISIS – графический редактор принципиальных схем служит для ввода разработанных проектов с последующей имитацией и передачей для разработки печатных плат в ARES. К тому же после отладки устройства можно сразу развести печатную плату в ARES которая поддерживает авто размещение и трассировку по уже существующей схеме; ARES – графический редактор печатных плат со встроенным менеджером библиотек и автотрассировщиком ELECTRA, автоматической расстановкой компонентов на печатной плате. Для симуляции работы оборудования была собрана принципиальная схема (рисунок 3.1).

Рисунок 18 – Принципиальная схема оборудования

1. COMPARATOR – компаратор (обозначение на схеме U2:A). Компаратор — электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше, чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе меньше, чем на инверсном входе. Простейший компаратор является дифференциальным усилителем. Дифференциальный усилитель — электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей и когда слабые сигналы можно потерять на фоне шума. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то такое изменение входного сигнала называют синфазным. В данном случае дифференциальный усилитель используется для того, чтобы выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей. Настройка параметров компонента COMPARATOR представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 – Окно настройки параметров компонента COMPARATOR

2. RESISTOR – (обозначение на схеме R1) пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления[1], предназначенный для линейного преобразования тока в напряжение и напряжения в ток, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств. Настройка параметров компонента RESISTOR представлена на рисунке 20

Рисунок 20 – Окно настройки параметров компонента RESISTOR

3. POT-HG – потенциометр (обозначение на схеме RV1) регулируемый делитель электрического напряжения, разновидность реостата. Представляет собой, как правило, резистор с подвижным отводным контактом (движком). С развитием электронной промышленности помимо «классических» потенциометров появились также цифровые потенциометры (англ.)русск. (например, AD5220 от Analog Devices). Такие потенциометры, как правило, представляют собой ИС, не имеющие подвижных частей и позволяющие программно выставлять собственное сопротивление с заданным шагом. Большинство разновидностей переменных резисторов могут использоваться как в качестве потенциометров, так и в качестве реостатов, разница в схемах подключения и в назначении (потенциометр — регулятор напряжения, реостат —силы тока). Потенциометры используются в качестве регуляторов параметров (громкости звука, мощности, выходного напряжения и т. д.), для подстройки внутренних характеристик цепей аппаратуры (подстроечный резистор), на основе прецизионных потенциометров построены многие типы датчиков углового или линейного перемещения. Настройка параметров компонента POT-HG представлена на рисунке 21.

Рисунок 21 – Окно настройки параметров компонента POT-HG

4. OPTOELECTRONICS – дисплей для вывода информации (обозначение на схеме LCD1). Настройка параметров компонента OPTOELECTRONICS представлена на рисунке 22.

Рисунок 22 – Окно настройки параметров компонента OPTOELECTRONICS

Листинг программы

Для разработки программного обеспечения микроконтроллера ATmega16 была использована — интегрированная среда разработки программного обеспечения AVR Studio 6. AVR Studio 6 поддерживает все многочисленное семейство микроконтроллеров AVR (включая чипы с ядром ATxmega), формирует емкий и результативный программный код. Помимо компилирования среда разработки способна записать созданную программу в память микроконтроллера. Модуль прошивки может взаимодействовать со всеми популярными программаторами (AVR910, STK200/300 и многими другими). Редактор позволяет работать с двумя проектами одновременно, размещать закладки, настраивать время автоматического сохранения результатов.

Рисунок 3.7 – Блок – схема программы, обеспечивающей работу микроконтроллера

3.5 Печатная плата счетчика в ARES-редакторе

ARES – программа разработки печатных плат. Вместе с программой устанавливается набор демонстрационных проектов для ознакомления. Примечательной особенностью является то, что в ARES можно увидеть 3D- 46 модель печатной платы, что позволяет разработчику оценить свое устройство еще на стадии разработки. Предположим, что печатная плата (рисунок 3.8) уже разведена и готова к изготовлению, и мы сначала хотим исследовать ее в трехмерном виде, чтобы можно было должным образом предварительно просмотреть, как она будет выглядеть в реальности и возможно сделать заключительные изменения в проекте перед макетированием. Начнем, вызовом механизма 3D визуализации в меню Выход(Output) в ARES. Рисунок 3.8 – Печатная плата электронных весов в ARES 47 4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 4.1 Анализ условий труда Согласно дипломному проекту разрабатывается цифровые весы в промышленных целях. Для размещения всего оборудования с соответствующим мировым стандартам необходимо помещение, и рассчитать условия для безопасности труда на производстве. АРТ-0201 Электро отвертка подвесная. Электро отвертка подвесная для стола АКТАКОМ. Диапазон крутящего момента 3-16 кг с/см. Скорость вращения без нагрузки: режим высоких оборотов 900 об./мин., режим низких оборотов 600 об./мин. Плавная регулировка, автореверс. Вес 660 г. Электро отвертки подвесные АРТ-0201 предназначены для монтажных работ. Имеют собственный блок питания и подвесное устройство. Рисунок 4.1 - АРТ-0201 Электро отвертка подвесная Паяльная станция YX852D+. Цифровая индикация фактической температуры потока горячего воздуха и жала паяльника позволят достичь наименьшей погрешности при работе. Индикатор состояния нагревательного элемента фена создан для дополнительного удобства при работе (горит постоянно - идет нагрев; мигает - рабочий режим, оборудование готово к использованию; не горит - нагрев отключен, фен остывает). Широкий диапазон рабочих температур позволят применять данное устройство в самых разнообразных условиях. Станция укомплектована четырьмя сменными насадками различного диаметра для фена, что обеспечивает универсальность применения данного оборудования. Керамический нагревательный элемент паяльника позволяет избежать поражения электронных компонентов напряжением, которое могло бы образоваться на жале при использовании обычного (металлического) нагревательного элемента. Удобная конструкция позволяет поменять, в случае необходимости, жало без проблем и лишних усилий. Технические характеристики: 48 - напряжение питания станции, В: 220-240; - потребляемая мощность, Вт: 350; - потребляемая мощность паяльника, Вт: 50; - потребляемая мощность нагревательного элемента фена, Вт: 250; - потребляемая мощность компрессора, Вт: 20; - диапазон рабочих температур паяльника, °C: 200 – 480; - диапазон рабочих температур фена, °C: 100 – 420; - тип нагревательного элемента паяльника: керамический; - тип нагревательного элемента фена: металлическая спираль; - тип компрессора: диафрагменный насос; - воздушный поток: 23 л/мин (максимум); - электрическое сопротивление поверхности на корпус: до 2 Ом; - габариты, мм: 187х135х245. Рисунок 4.2 - Паяльная станция YX852D+ Кондиционер с мульти сплит системой MIDEA MSCI-09HRN1 + MSCI- 12HRN1 / M2OA-21HRN1. Разработка, проектирование и исследование указанных устройств производится с применением электронно-вычислительной машины. В связи с этим будем рассматривать вредные и опасные производственные факторы, имеющие место при работе оператора ЭВМ. Согласно ГОСТ 12.0.003-74 “Классификация вредных и опасных производственных факторов” на рабочем месте оператора ЭВМ существуют следующие опасные и вредные факторы: - недостаточная освещенность рабочей зоны; - повышенный уровень вибрации; 49 - кондиционирование; - эргономика рабочего места; - неблагоприятные параметры микроклимата. Рисунок 4.3 - План рабочего помещения 4.2 Расчет системы искусственного освещения Т.к. обе комнаты по габаритам идентичны выполняем один расчет. Рассчитаем общее освещение помещения длиной А= 4 м., шириной В= 4 м., высотой Н=4 м. С побеленным потолком, светлыми стенами и не завешенными окнами. Разряд зрительной работы – III высокой точности. Нормируемая освещенность – 300 лк. Для используем люминесцентную лампу ЛБ (белого цвета), мощностью 40 Вт., световым потоком 3120 лм., диаметром 40 мм. и длиной со штырьками 1213,6 мм. Высота рабочей поверхности hр=0,8 м. Определим необходимое расстояние между светильниками: L = λ ∙ h, м, (4.1) где λ=1,2 - 1,4. Высота светильника над освещаемой поверхностью: h = H - hp = 4 - 0,8 = 3,2 м. По этим данным находим, что необходимое расстояние между светильниками равно: 50 L = λ ∙ h = 1,2 ∙ 3,2 = 3,84 м. Определим индекс помещения I: I= A∙B h∙(A+B) = 4∙4 3,2∙(4+4) =0,625 м Определим коэффициент использования η,. η=0,61 В качестве светильника возьмем ЛСП-02 рассчитанный на две лампы мощностью 40 Вт, диаметром 40 мм и длиной со штырьками 1213,6 мм. Длина светильника 1234 мм, ширина 276 мм. Световой поток лампы ЛБ 40 Фл составляет 3120 лм., световой поток, излучаемый светильником Фсв равен: Фсв = Фл ∙ 2 = 3120 ∙ 2 = 6240 лм. Определим число светильников: (4.2) где S – площадь помещения, S=16 м2.; КЗ – коэффициент запаса, КЗ=1,5; Е – заданная минимальная освещенность, Е=400 лк.; Z – коэффициент неравномерности освещения, Z=1,2; n – количество ламп в светильнике, n=2; Фл – световой поток выбранной лампы, Фл=3120 лм.; η– коэффициент использования, η=0,61. N= 400∙1,5∙16∙1,2 2∙3120∙0,61 3 светильников 51 Рисунок 4.4 – Расположение светильников в помещении 4.3 Кондиционирование Чтобы выполнить расчет кондиционирования, необходимо знать количество тепла, поступающего в комнату. Эти данные легко вычислить, если посчитать высоту и площадь комнаты, количество поступающего с улицы света в комнате, количество людей, живущих в квартире, количество офисных и бытовых приборов, обогревательных и осветительных приборов. Модель кондиционера в таком случае должна обладать аналогичной или немногим большей мощностью. В кондиционируемом помещении находятся приборы которые излучают тепло: - паяльная станция – 1 (Q = 350 Вт); - подвесная электро отвертка – 1 (Q = 30 Вт); - компьютер – 1 (Q = 500 Вт); - светильник – 3 (Q = 40 Вт). Для выполнения расчета кондиционирования можно воспользоваться простой формулой: Тобщ = T1+ T2+ T3 , (4.3) где T1 = S h k (S – это площадь помещения, h – высота от пола до потолка, k – коэффициент, который равняется 30 Вт для умеренного освещения, 35 Вт для среднего освещения, 40 Вт для ярко освещенного помещения). 52 T1=16 ∙ 4 ∙ 35=2240 Вт T = Тср N (Тср – количество тепла, которое выделяется человеком и оно колеблется от 130 Вт до 440 Вт, в зависимости от количества движения. N – количество людей). T2=130 ∙ 4 =520 Вт = Q1+Q2+…Qn (Q – 30% мощности от каждого прибора. n – количество приборов). T3=2240+520+364+12 ∙ 3 =3060 Вт Расчет кондиционирования измеряется в специальной единице – BTU. Единица BTU равна 0,293 Вт. Для правильного выбора системы кондиционирования необходимо также учитывать общее количество комнат и их предназначение. Если комфортный климат требуется для нескольких соседних помещений, то, возможно, стоит обратить внимание на мультисплит-систему. Выполнив расчет кондиционирования, подбираем нужный по мощности кондиционер. Кондиционер с мульти сплит системой MIDEA MSCI-09HRN1 + MSCI-12HRN1 / M2OA-21HRN1. Характеристики: - количество комнат – 2; - обслуживаемая площадь – 55 ; - режим обогрева – есть; - мощность – 3500 Вт. Рисунок 4.5 - MIDEA MSCI-09HRN1 + MSCI-12HRN1 / M2OA-21HRN1. 53 4.4 Эргономика рабочего места К психофизиологическим опасным и вредным факторам в работе оператора ЭВМ можно отнести в соответствии с ГОСТ 12.2.032 – 78 нервно – психическое состояние организма, вызванное недостаточной освещенностью и монотонностью труда, а так же плохую организацию рабочего места. Психофизические опасные и вредные факторы ведут к нервно-психическим перегрузкам. В связи с этим производственное оборудование и приборы в лаборатории спроектированы с учетом физиологических и психологических данных человека. Были учтены психическое напряжение работника, использующего разработанное устройство, повышенное внимание и физические нагрузки при работе с устройствами дозирования электрической энергии и количества электричества. Все виды оборудования удобны для использования. Расположение органов управления обеспечивает экономию движений, исключает неудобное напряжение положения тела. Для создания благоприятных условий выполнены следующие требования в отношении рабочего места оператора ЭВМ: рациональный выбор рабочей зоны; выбор рабочей позы; выбор оптимального размещения основных и вспомогательных материалов. Основные элементы рабочего места показаны на рисунке 6.4. Рисунок 4.6 - Основные элементы рабочего места: 1 - рабочее кресло; 2 - рабочая поверхность; 3 – ЭВМ Высота поверхности сиденья определяется высотой подколенной ямки над полом, измеренной в положении сидя при угле сгибания колена на 90°. При высоте стула 400 мм высота рабочей поверхности 710 ± 5 мм является оптимальной. Для удобства эксплуатации монитор ЭВМ установлен на регулируемую подставку, которая позволяет установить его так, чтобы обеспечивался удобный зрительный контроль. В процессе подбора проектирования устройства были учтены следующие факторы: 54 - положение тела оператора; - расположение органов управления; - размер и форма органов управления; - направление, амплитуда и траектория их движения; отношение величины перемещения ручек управления к величине перемещения указателя индикатора и т.п. Размер зоны приложения труда ограничивается площадью, оснащенной технологической оснасткой, инструментами и приспособлениями. При расположении элементов рабочего места предусмотрены необходимые средства защиты проектировщика от опасных и вредных факторов в соответствии с ГОСТ 12.0.003 – 74. Взаимное расположение элементов рабочего места способствует оптимальному режиму труда и отдыха, снижению утомления, предупреждению появления ошибочных действий. Выполнение оператором движений в пределах оптимальной зоны значительно снижает мышечное напряжение. При компоновке ростов и пультов управления учтено, что зона обзора в горизонтальной плоскости без поворота головы составляет 1200, с поворотом 1300. Допустимый угол обзора по вертикали 1300. Удобное и рациональное расположение материалов, инструментов, приспособлений исключает лишние, непроизводственные движения. Инструменты, обрабатываемые материалы и изделия располагаются на рабочем месте с учетом частоты их употребления: более часто употребляемые размещаются в оптимальной рабочей зоне досягаемости рук без наклонов туловища, редко употребляемые – в более отдаленной зоне. В целях сведения к минимуму проблемы аварийности и травматизма при эксплуатации изделия, рабочее место соответствует нормам технической и пожарной безопасности, а проектировщик в процессе работы должен соблюдать нормы и требования безопасности труда и не способствовать созданию аварийных ситуаций. 4.5 Противопожарная безопасность Противопожарная безопасность регламентируется ГОСТ 12.1.004-85 “Пожарная безопасность” и ГОСТ 12.1.010-85 “Взрывобезопасность. Общие требования.”. Согласно Приказа № 32 от 31.10.95 (введен 1.01.96) лаборатория ЭВМ относится к помещениям категории “Д”, т.е. помещение, содержащее негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Пожарная безопасность объекта в соответствии с ГОСТ 12.1.004-85 обеспечивается системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, предусмотрены организационно – технические мероприятия. Системы пожарной безопасности должны характеризоваться уровнем обеспечения пожарной безопасности людей и материальных ценностей. 55 Для профилактики пожарной безопасности проводятся следующие мероприятия: - вентиляция взрывобезопасного исполнения; - здание строится из несгораемых материалов; - лаборатория укомплектована переносным огнетушителем; - в центральном коридоре установлен пожарный гидрант; - во всех помещениях корпуса имеется план эвакуации в случае пожара; - пожарная сигнализация включает в себя датчики ДИП – 215 3М3; - оповещение световое и звуковое; - инструктаж персонала по технике безопасности. В помещении лаборатории, а также в коридоре учебно-лабораторного корпуса находятся первичные средства пожаротушения (огнетушители, гидр помпы, ведра, лопаты, ящики с песком). Лаборатория оборудована порошковым огнетушителем марки ОПС-10. Огнетушитель расположен на видном месте и легкодоступен. Для различных помещений существуют нормы первичных средств пожаротушения. На каждые 100 м2 пола производственных помещений требуется 1-2 огнетушителя. В рабочем помещении установлена пожарная сигнализация с тепловым извещателем. Коридоры, лестничные площадки не заставлены посторонними предметами, затрудняющими эвакуацию людей в случае пожара. Расстояние от цеха до пожарного гидранта около 8 метров. 56 5 Технико-экономическое обоснование 5.1 Цели и задачи проекта Целью данного проекта, разработка цифровых весов на базе микроконтроллера. Цифровые весы на базе микроконтроллера являются уникальной разработкой так как в их основе используется программируемый микроконтроллер по сравнению с основной долей производителей весов которые используют обычные микросхемы. У весов на базе микроконтроллера имеются ярко выраженные преимущества в виде изменения показаний физиологических показаний человека, сохранение изменений показаний для нескольких персон учет веса нетто, брутто. В данном разделе моего проекта будут произведены соответствующие расчеты для определения экономической выгоды. Для определения себестоимости разработки нужно найти и включить в нее все затраты, связанные с проведением НИР. Калькуляция плановой себестоимости НИР составляется по следующим статьям: − материалы; − спецоборудование для научных (экспериментальных) работ; − основная заработная плата; − дополнительная заработная плата; − отчисления на социальные нужды; − расходы на потерю электроэнергии; − накладные расходы; − арендная плата. 5.1.1 Расчет трудоемкости и продолжительности работ Трудоемкость выполнения работ по созданию программы управления базой данных учебных материалов на каждой из стадий определяется в соответствии с (5.2). Трудоемкость выполнения работ по созданию программы по сумме трудоемкости этапов и видов работ, оцениваемых экспертным путем в человеко-днях, и носит вероятностный характер, так как зависит от множества трудно учитываемых факторов. Трудоемкость каждого вида работ определяется по формуле 5 3 2 Tmin Tmax Ti × + × , (5.1)= где Tmin – минимально возможная трудоемкость выполнения отдельного вида работ (5.1); Tmax – максимально возможная трудоемкость выполнения отдельного вида работ. 57 Продолжительность каждого вида работ в календарных днях (ti) определяется в днях по формуле: Квых Чi T t i i × = , (5.2) где Ti – трудоемкость работ, человек-дней; Чi – численность исполнителей, человек; Kвых – коэффициент, учитывающий выходные и праздничные дни: , (5.3) где Ккал. – число календарных дней; Краб. – рабочие дни; Согласно производственному и налоговому календарю на 2015 год, количество рабочих дней составляет 246 дней, количество праздничных дней – 10, таким образом: Kвых=1,4 . Полный список этапов работ по созданию ПО, экспертные оценки и расчетные величины их трудоемкости, а также продолжительность каждого вида работ, рассчитанные по формулам (5.1) и (5.2), представлены в таблице 5.1 Т а б л и ц а 5.1 - Расчет трудоемкости работ по созданию ПО № работы Стадии разработки Трудоемкость, чел.дни Количество работников, чел. Продолжительн ость работ, календарные дни Tmin Tmax Ti Чi ti 1 2 3 4 5 6 7 Техническое задание 1 постановка задачи 1 1 1 1 1 2 сбор материалов и анализ существующих разработок 1 2 2 1 4 3 подбор литературы 5 8 2 1 3 4 определение требований к системе 2 3 2 1 3 58 Продолжение таблицы 5.1 5 определение стадий, этапов и сроков разработки электронной библиотеки 2 3 1 1 3 Эскизный проект 6 анализ программных средств схожей тематики 7 8 2 1 3 7 разработка функциональной схемы программы 3 5 2 1 4 8 разработка структуры программы управления по подсистемам 4 6 1 1 3 9 Документирование 1 3 2 1 3 Технический проект 10 определение требований к программе управления 3 3 2 1 3 11 выбор инструментальных средств 1 1 2 1 3 12 определение свойств и требований к аппаратному обеспечению 2 3 1 1 5 Рабочий проект 13 Программирование 15 30 2 1 3 14 тестирование и отладка программы управления 7 8 2 1 3 15 согласование и утверждение работоспособности системы 2 3 2 1 4 Внедрение 16 опытная эксплуатация 7 8 2 1 3 17 анализ данных, полученных в результате эксплуатации 3 3 1 1 1 59 Продолжение таблицы 5.1 18 корректировка технической документации по результатам испытаний 2 3 2 1 4 Общая трудоемкость разработки - - 31 - 56 Таким образом, общая продолжительность проведения единовременных работ составит 56 рабочих дней, а трудоемкость 31 при последовательном выполнении всех перечисленных в таблице 5.1 этапов работы. Для последующего производства продукции данная трудоемкость уже учитываться не будет, т.к. разработка требует разового вложения труда. Необходимо лишь учитывать затраты на сборку и тестирование. Это не является трудной задачей и для полной сборки одного устройства и последующего тестирования нужен 1 день. 5.1.2 Расчет затрат на разработку программного продукта Основная заработная плата исполнителей определяется по формуле: Cосн Cср= Т× , (5.4) где Сосн – заработная плата исполнителей (тг.); Сср – средняя дневная оплата труда работника организации- разработчика программного продукта (5500 тг./чел.дн.); Т – трудоемкость разработки программного продукта (чел.дн.). Зосн 170500=31× 5500= тг. Оклад за месяц усреднено за 22 рабочих дня. Т а б л и ц а 5.2 – Расчет основной заработной платы Исполнитель Оклад, тг/мес. Оклад, тг./дн. Трудоемкость, чел.-дн. Сумма Тг. Разработчик 121000 5500 31 170500 Основная заработная плата исполнителя З осн 170500 Дополнительная заработная плата исполнителей, учитывающая потери времени на отпуска и болезни (принимается в среднем 15% от основной заработной платы); З× 0,15=доп осн З , (5.5) 60 25575 тг. доп З=170500 × 0,15 = Отчисления на социальные нужды состоят из единого социального налога. Ставка налога рассчитывается, исходя из зарплаты сотрудника. - Пенсионный фонд Республики Казахстан — 10 % - Социальный налог—11%. Фонд оплаты труда складывается из основной и дополнительной заработной платы: ФОТ=Зосн+Здоп=170500+255750=196075 тг. Пенсионные отчисления Сп =ФОТ ·10%=19608 тг. Социальный налог высчитывается после пенсионных отчислений С (ФОТ С ) 11% (196075 19608) 11% 19411тг. соц п- = ,= × - = × В статью «Материалы» включаются затраты на основные и вспомогательные материалы, покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия, необходимые для выполнения конкретной разработки. Затраты по этой статье определяются по действующим ценам с учетом транспортно- заготовительных расходов, устанавливаемых в процентах от стоимости материалов, комплектующих и т.п. Т а б л и ц а 5.3 – Материальные расходы Материалы и другие материальные ресурсы Единица измерения Количество Цена за единицу тг. Сумма тг. Гетинакс Листов шт. 1 100 100 Резисторы Шт. 15 10 150 Припой Гр. 120 200 200 Канифоль Шт. 1 100 100 61 Продолжение таблицы 5.3 Кислота паяльная Шт. 1 250 250 Транзисторы Шт. 3 50 150 Разъёмы Шт. 2 25 50 Итого 1000 Расходы на транспортировку составят 10% от итоговой суммы. См=1000+100=1100 тг. Т а б л и ц а 5.4 – Расходы на полуфабрикаты и комплектующие Наименование Тип Количество Цена за единицу тг. Сумма тг. Songle реле 1 50 50 ATmega16 микроконтроллер 1 350 350 Кнопки 2 25 50 Батарейки 2 100 200 Блок питания 1 200 200 Корпус 1 200 200 LCD дисплей 1 200 200 Итого 1250 Расходы на транспортировку составят 12% от итоговой суммы. Ск=1250+125=1375 тг. Т а б л и ц а 5.5 – Расходы на специальное оборудование Оборудование Цена за единицу т. Количество Сумма тг. Паяльная станция 5000 1 5000 Штангенциркуль 3500 1 3500 Мультиметр 2000 1 2000 Персональный компьютер 75000 1 75000 Итого 85500 5.1.3 Амортизация Амортизационные отчисления Са определяются по формуле: С (Н Ф)/100%, а (5.6)× = 62 где Н— среднегодовая норма амортизации, % Ф — первоначальная стоимость оборудования, тенге. Среднегодовая норма амортизации составляет 15 процентов от балансовой стоимости оборудования, т.к. срок эксплуатации в среднем превышает 6 лет . Значит в месяц – 1,25 процентов. 12825 тг. Са=85500)/100 × (15 = Т.к. проект изначально разрабатывался как научно исследовательский, время в течение которого будет использоваться оборудование 56 дня, округляя 2 месяца. . Стоимость электроэнергии Сэ определяется по формуле: , Сэ W×АD = (5.7) где А - расходы энергии в день, кВт/чD W — цена 1 кВт/ч энергии, тенге. 56 24 0.2кВт/ч 13.4 3601 тг. Сэ = × × × = Расходы на аренду помещения зависят от текущих цен на недвижимость в качестве арендной платы в г. Алматы возьмём 60000 тенге в месяц. Данная цена включает коммунальные услуги. Формула для расчета в предполагаемый период разработки 2 месяца: Сарн=4·Парн=60000·2=120000 тг. 5.1.4 Общая сумма затрат разработки Сзат=ФОТ+Ссоц+Са+См+Ск+Сэ+Сарн+Соб+Н, (5.8) где ФОТ – фонд оплаты труда; Ссоц – социальный налог; Са – амортизация основных фондов; См – расходы на материалы; Ск – расходы на комплектующие; Сэ – расходы на электроэнергию; Сарн – арендная плата; Соб – расходы на оборудование; 63 Н – накладные расходы 25% от суммы всех затрат. Сзат =196075+19411+ +1100+1375+3601+120000+85500+107300= =536500 тг. Рисунок 5.1 – Общая сумма затрат в процентном соотношении 5.2 Расчет себестоимости Для правильного расчета себестоимости надо задаться количеством, в которых будет производиться устройство. Предполагаемый объем производства 500 шт. в месяц, оплата сборщика устройств 100 тг. за 1 единицу, оплата труда сдельная. Расчет себестоимости за месяц будет состоять из расходов на аренду, ФОТ, социальный налог, расходов на материалы и комплектующие на ед. продукции и накладных расходов. ФОТ за месяц 50000 тг. Социальный налог 11%, будет рассчитываться после вычета, 10% на пенсионные отчисления. Социальный налог равен 4950 тг. Накладные расходы примем 30% от суммы всех затрат. Остальные расходы рассчитанные ранее сохраняются. , (5.9) 33% 3% 1% 3% 0% 0% 21% 20% 19% Общая сумма затрат Фонд оплаты труда Социальный налог Амортизация основных фондов Расходы на материалы Расходы на комплектующие Расходы на электроэнергию Арендная плата Накладные расходы Расходы на оборудование 64 С= 50000+4950+2138+1930+60000+121058+500·(1100+1375) 500 5.2.1 Первоначальная цена Для определения первоначальной цены нужно определиться с уровнем рентабельности. Для новой разработки не нужно задавать слишком большой уровень рентабельности, постепенно повышать его следует лишь после старта продаж. Зададимся уровнем рентабельности в 30% . Цп = С(1+Р/100), (5.10) где Р - уровень рентабельности в процентах Цп = 2713+814 = 3527тг. С учетом НДС который на сегодня равен 12% цена вырастет. Цр = Цп +НДС, (5.11) Цр = 3527 + 423 = 3950 тг. 5.2.2 Срок окупаемости Прибыль за единицу продукции есть разница между первоначальной ценой без учета НДС и себестоимостью продукции:1378800 , (5.12) В месяц будут продаваться предполагаемые 500 штук, то прибыль составит в месяц, тогда прибыль за год составит 407000 · 12 = 4884000 тг. С учетом налогов 20% прибыль составит 4884000 · 0,8 = 3907200 тг. Ранее рассчитанные расходы на разработку составляют 536500 тг. отсюда рассчитаем номер дисконта по следующей формуле: , (5.13) . Рассчитаем срок окупаемости по следующей формуле: 65 , (5.14) Срок окупаемости составил 1.644 мес . 5.3 Рекомендации наиболее выгодного использования Для разработки цифровых весов на базе микроконтроллера было рассчитано себестоимость продукта, оплата труда сотрудникам, количество получаемой прибыли и окупаемость проекта. Данные цифровые весы могут использоваться во всех местах, где это необходимо, производство, медицина и тд. На сегодняшний день стоимость цифровых весов данного типа составляет 10000 тг. по оптовой цене.

На мой взгляд, данная разработка цифровых весов является выгодной во всех пониманиях этого слова, будь то в экономическом и техническом планах. Выгода от использования данных весов позволяет сократить расходы на персонал, также повышается точность взвешивания. Основное преимущество разработки расширяемость технических характеристик, для разных клиентов можно разрабатывать с определенными характеристиками. То есть ничего лишнего, за что им придется платить, в отличие от промышленных систем с очень высокими ценами. В определенных случаях весы можно запрограммировать под заказ клиента, то есть внести дополнительные команды и они их арсенал пополниться новыми функциями. Косвенно предприятие, использовавшие эти весы, может получить выгоду за счет уменьшения брака и простоя, также за счет простоты работы и обслуживания данных весов, дополнительных вложений не требующее. 66

Заключение

Электронные весы отечественного и зарубежного производства достаточно распространены и, в последнее время, некоторые модели имеют весьма привлекательную цену. Однако весы с доступной для семьи со средним доходом по показателям качества, точности и надёжности не устраивают конечных потребителей.

В результате дипломного проектирования было разработано устройство – цифровые весы. Это устройство в отличие от устройств подобного рода имеют большую точность, меньшие габариты, массу и набор сервисных функций при доступной цене. Позволяют производить взвешивания в отведенных диапазонах. В случае возникновения помехи при взвешивании электронные весы позволяют произвести контрольное взвешивание без снятия взвешиваемого груза после устранения помехи (касания взвешиваемого груза руками или различными поверхностями).

В результате выполненной дипломной работы была разработана структурная и принципиальная схема устройства.

Произведён анализ и выбор элементной базы устройства, рассчитана система обеспечения питанием всего прибора в целом, разработана печатная плата, произведены конструкторские расчеты печатной платы.

Расчёты технико-экономических показателей применения предложенного устройства, показали его высокую эффективность и относительно низкую стоимость изготовления при небольших дополнительных капитальных вложениях.

Проработаны вопросы общей безопасности при производстве устройства, рассчитана освещённость участка сборки и проработаны вопросы пожарной безопасности.

Разработанное устройство обладает низкой оптовой ценой, при этом устройство потребляет меньшую электрическую мощность и обладает лучшими потребительскими свойствами.

Список использованной литературы

1. С.И. Гаузнер. Измерение массы, объема и плотности. – М: издательство стандартов. 1978г.

2. В.С. Попов. Электрические измерения. Учебное пособие для приборостроительных специальностей вузов. – М: Энергия. 1998г.

3. В.И. Иванов. Применение цифровых интегральных схем. – Москва. Энергоатомиздат, 1998г.

4. Коломбет . А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. – М.: Радио и связь, 1991г.

5. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988г.

6. А.Е.Знаменский. Активны RC фильтры - Москва : Связь, 1984г.

7. Инженерный синтез активных RC фильтров низких и инфранизких частот. - Москва: Энергия, 1988г.

8. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирования, параметры, применения. – М: Энергоатомиздат, 1990г.

9. Интегральные микросхемы: справочник, под рд. Б.В. Тарабрина. - изд., М.: Энергоатомиздат, 1985г.

10. Шляндин В. М. Цифровые измерительные устройства: Учебное пособие для вузов. – М.: Высш. школа, 1998г.

11. «Микросхемы и их применение» В.А.Бутушев, В.Н.Вениаминов Москва: Радио и связь, 1994г.

12. http://www.123avr.com/.

13. Методические указания по дипломному проектированию. Конструкторско-технологическая часть-СПб, СЗПИ, 1997г.

14. Методические указания к дипломному проектированию, технико- экономический расчёты, СПБ, СЗПИ, 1996г.

15. Электрическое освещение. Учебное пособие для студентов высших учебных завидней. – М.6 Энергия, 1973г.

16. Методические указания к дипломному проектированию, общего положения, СПБ, СЗПИ, 1996г.

17. Н.Н.Горюнов, «Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным микросхемам» Москва: Энергия, 1984г.

Приложение А