Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 111134
Наименование:
Диплом Разработка устройства MIDI контроллера на платформе Arduino
Информация:
Тип работы: Диплом.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 18.01.2018.
Год: 2017.
Страниц: 55.
Уникальность по antiplagiat.ru: 75. *
Описание (план):
Оглавление
Введение 4 1 Общая часть 7 1.1 Назначение устройства MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino 7 1.2 Обзор аналогов MIDI-контроллера 8 2 Специальная часть 13 2.1 Разработка схемы устройства 13 2.1.1 Разработка структурной схемы устройства MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino 13 2.1.2 Описание принципиальной схемы устройства MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino 14 2.1.3. Выбор и обоснование элементной базы устройства MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino 16 2.1.4 Разработка программного кода 19 2.1.5 Описание процесса программирования MIDI-контроллера на платформе Arduino 21 2.2 Расчетная часть 27 2.2.1 Расчет основных параметров надежности MIDI-контроллера на платформе Arduino 27 2.3 Конструкторская часть 30 2.3.1 Разработка инструкции пользователя 30 2.3.2 Разработка конструкции MIDI-контроллера на платформе Arduino 34 2.4 Технологическая часть 38 ... Введение В настоящее время, в мире широко распространены различные цифровые устройства, такие как компьютер, телефон, телевизор и многие другие устройства, без которых уже просто невозможно представить нашу жизнь. Одни устройства предназначены для развлечения, другие необходимы для работы. Согласно Указа Президента Российской Федерации № 808, в 2014 году государство впервые возводит культуру в ранг национальных приоритетов и признает ее важнейшим фактором роста качества жизни и гармонизации общественных отношений, залогом динамичного социально-экономичес ого развития, гарантом сохранения единого культурного пространства и территориальной целостности России. Одним из устройств которое призвано упростить работу людей в области культуры, а именно в организации культурно массовых мероприятий является MIDI-контроллер. MIDI-контроллер – это устройство, преобразующее определённый физический процесс в набор цифровых команд формата MIDI. Физическим процессом может являться всё, что угодно — от нажатия пальцем на клавишу до поворота ручки громкости. Полученный поток команд передаётся посредством протокола MIDI другим устройствам, например, компьютеру. MIDI-контроллеры могут быть построены на цифровых микросхемах различной степени интеграции, а также на микроконтроллерах. Для надежной работы MIDI-контроллера лучше всего использовать микроконтроллер, который будет обеспечивать правильное считывание всех клавиш и регуляторов. Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и ПЗУ. По - другому, это однокристальный компьютер, способный выполнять относительно простые задачи. Микроконтроллер отличается от микропроцессора интегрированными в микросхему устройствами ввода-вывода, таймерами и другими периферийными устройствами. При проектировании микроконтроллеров соблюдаются компромиссы между размерами и стоимостью с одной стороны, гибкостью и производительностью с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и других параметров может различаться очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д. В настоящее время существует множество различных программно-аппаратных средств, которые отличаются качеством, производительностью, поддержкой со стороны производителей (драйвера, программы), и прежде всего ценой. Одним из самых известных программно-аппаратных платформ является Arduino. Arduino - это комплекс аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированный на непрофессиональных пользователей. Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат, продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino. Актуальность выбранной темы дипломного проекта заключается в том, что разрабатываемое устройство будет являться универсальным по сравнению с существующими MIDI-контроллерами. В нем будут реализованы такие задачи, как регулировка звука, света, управление различными приборами, при этом устройство будет обладать более низкой ценой. Современность разрабатываемого устройства обуславливается тем, что устройство имеет функции, которые могут заменить некоторые другие устройства, что позволит уменьшить количество оборудования, которое необходимо закупить и как следствие сэкономить деньги, затраченные на его закупку, а также сэкономить место, которое необходимо для его хранения. Целью дипломного проектирования является разработка устройства MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino Задачей дипломного проекта является создание макета MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino и его программирование. Объектом исследования в данном дипломном проекте будет являться устройство MIDI-контроллер, который позволит управлять различными процессами в зависимости от поставленных задач. Так же устройство может быть использовано в качестве модуля для создания более сложных устройств управления электрическими устройствами на предприятиях. Предметом исследования в данном дипломном проекте является программно-аппаратная платформа Arduino – это плата с собственным процессором и памятью Практическая значимость заключается в том, что для современных музыкантов и продюсеров MIDI-контроллеры стали неотъемлемой частью процесса создания цифровой музыки. Использовать мышку при работе с такими программами как Traktor, Virtual Dj, Fruity Loops Studio, Cubase, Reaper и т.д очень неудобно. Однако с помощью MIDI-контроллеров можно упростить этот процесс, намного проще передвинуть фейдер или прокрутить ручку, вместо того чтобы использовать мышку и двигать ее по всей рабочей зоне.
1 Общая часть 1.1 Назначение и область применения устройства MIDI-контроллер на базе программно-аппаратной платформы Arduino Микроконтроллер предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой. В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства. Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера, их очень просто подключать, и они имеют широкие функциональные возможности, с помощью чего в свою очередь можно решить многие практические задачи техники. В данном дипломном проекте разрабатываемый MIDI-контроллер, построенный на программно-аппаратной платформе Arduino, будет выполнять функцию управления звуковыми семплами (образцами звуков). MIDI-контроллер будет подключаться к компьютеру и в дальнейшем будет взаимодействовать с программами, поддерживающими MIDI-клавиатуры. Основным назначением устройства является управление звуковыми сигналами и эффектами...
2.5 Мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности 2.5.1. Мероприятия по охране труда Для снижения или предотвращения влияния опасных и вредных факторов необходимо соблюдать Санитарные правила и нормы. гигиенические требования к видео дисплейным терминалам, персональным электронно-вычислител ным машинам и организации работы¦ (Утверждено Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14 июля 1996 г. N 14 СанПиН 2.2.2.542-96) Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки. Для исключения поражения электрическим током запрещается: часто включать и выключать компьютер без необходимости, прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе, класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы. Запрещается под напряжением очищать от пыли и загрязнения электрооборудование. Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части. Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами-техник ми с соблюдением необходимых технических требований. Во избежание поражения электрическим током, при пользовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединенных с землей. При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать особую осторожность. 2.5.2. Противопожарная безопасность После окончания работы необходимо обесточить все средства вычислительной техники и периферийное оборудование. В случае непрерывного производственного процесса необходимо оставить включенными только необходимое оборудование. На рабочем месте запрещается иметь огнеопасные вещества. В помещениях запрещается: - зажигать огонь; - включать электрооборудование, если в помещении пахнет газом; - курить; - сушить что-либо на отопительных приборах; - закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре; Источниками воспламенения являются: - искра при разряде статического электричества; - искры от электрооборудования; - искры от удара и трения; - открытое пламя; При возникновении пожароопасной ситуации или пожара персонал должен немедленно принять необходимые меры для его ликвидации, одновременно оповестить о пожаре администрацию. Помещения с электрооборудованием должны быть оснащены огнетушителями. 3 Экономическая часть 3.1 Расчет затрат на материалы, ПФ, ПКИ Таблица 3.1 – Ведомость затрат на материалы, ПФ, ПКИ Наименование Единица измерения Количество Цена, руб. Сумма, руб. Arduino uno шт. 1 357 357 Мультиплексор К561КП1 шт. 1 29 29 Кнопка ds-430 шт. 15 15 225 Резистор подстроечный СПЗ-9а шт. 3 47,20 1 1,6 Диод 1n4007 шт. 3 3 9 Плата макетная 50х50 мм шт. 1 50 50 Припой ПОС-61 м. 1 54 54 Провод монтажный МГШВ-0,12 кв.мм м. 0 5 5 Лист стальной горячекатаный 1.5 мм 1.5х1250х2500 мм м3. 0,023 2200 16,34 Брусок строганый 30х40х2000 мм, хвоя сорт АВ м3. 0,0282 40 4,7 Клей ПВА Универсальный кг. 0. 68 68 Всего 959,64 Стоимость материалов, ПФ, ПКИ взята из сайтов «ru.aliexpress.com, electronica.bashel.r , /www.chipdip.ru» учетом транспортно-заготови ельных расходов. 3.2 Расчет фонда заработной платы Исходные данные для расчета раздела взяты в УКРТБ во время прохождения производственной практики.ё Таблица 3.2 - Расчет трудоемкости и основной зарплаты Наименование работ Разряд работ Трудоемкость работ, ч Часовая тарифная ставка, руб. Расценка, руб. Склейка корпуса 3 0.2 115.47 3.10 Сборка в корпус 2 0.1 105,64 0.56 Трассировка 3 0.2 115. 7 23.10 Лужение, формовка 2 0.1 105.6 10.56 Сборка ПП и монтаж РЭ 4 0.5 130.27 65.1 Навесной монтаж 2 0.3 105.64 1.69 Отладка и настройка 3 0.2 115.4 23.09 Итого 1.6 187.23 Рсд = Сч • tшт, (3.1) где Рсд – сдельная расценка, руб.; Сч – часовая тарифная ставка, руб.; tшт – трудоемкость операции, ч. Зосн = ? Рсд, (3.2) где Зосн – основная зарплата, руб. Зосн = ? Рсд = 23.10 + 10.56 + 23.10 + 10.56 +65.13 + 31.69 + 23.10 =187.23, руб. Здоп = Кдоп • Зосн, (3.3) где Здоп – дополнительная заработная плата, руб.; Кдоп. – установленный процент дополнительной зарплаты, 20%. Здоп.= Кдоп • Зосн. = 187.23/100 • 20 = 37.44, руб. Зпр.= (Зосн. + Здоп) Кпр. / 100, (3.4) где Зпр. – премия, руб.; Кпр. – установленный % премии, 35%. Зпр.= (Зосн. + Здоп) • Кпр. / 100 = (187.23 + 37.44) • 35 / 100 = 78.63, руб. Зтер.= (Зосн + З пр. + З доп.) Ктер. / 100, (3.5) где Зтер. – территориальная надбавка, руб.; Ктер. – установленный процент территориальной надбавки, 15%. Зтер.= (Зосн + З пр. + З доп.) Ктер. / 100= (187.23 + 37.44 + 78.63) • 15 / 100 = 45.49 , руб. Зобщ. = Зосн.+Зпр. +Здоп.+ Зтер., (3.6) где Зобщ. – общий фонд заработной платы, руб.; Зобщ. = Зосн.+Зпр. +Здоп.+ Зтер. = 187.23 + 37.44 + 78.63 + 45.49 = 348.79 , руб. Зотч = Зобщ • Ксоц / 100, (3.7) где Зотч – начисления на зарплату; Ксоц – установленный процент социальных отчислений, 31.1%. Зотч= Зобщ • Ксоц / 100= 348.79 • 31.1 / 100 = 108.47, руб. 3.3 Расчет полной себестоимости и цены изделия Рсэо=Зосн.*Крсэо/100, (3.8) где Крсэо – установленный процент Рсэо; РСЭО-расход на содержание и эксплуатацию оборудования, руб. Рсэо = 187.23 • 50 / 100 = 93.62, руб; Ц=Зосн. • Кц/100, (3.8) где Кц – установленный процент общепроизводственных (цеховых) расходов, 70%. Ц – общепроизводственные (цеховые) расходы, руб. Ц = 187.23 • 70/100 = 131.06, руб; Сц = М + П + ПКИ + Зобщ. + Зотч. + Рсэо + Ц, (3.9) где Сц – цеховая себестоимость, руб. Сц = 959.64 + 348.79+ 108.47 + 93.62 + 131.06 = 1641.58, руб; Ор = Зосн. • Ко / 100, (3.10) где Ор – общехозяйственные расходы, руб.; Ко – установленный процент общехозяйственных расходов, 60%. Ор = 187.23 • 60 / 100 = 112.34, руб; Спр = Сц + Ор, (3.11) где Спр – производственная себестоимость, руб. Спр = 1641.58 + 112.34 = 1753.92 , руб; Вн = Спр. • Кв. / 100, (3.12) где Вн – внепроизводственные расходы, руб.; Кв – установленный процент внепроизводственных расходов (5%). Вн = 1753.92 • 5 / 100 = 87.70, руб; Сп = Спр + Вн, (3.13) где Сп-полная себестоимость, руб. Сп = 1753.92 + 87.70 = 1841.62 , руб; Пн=Сп*Кп/100, (3.13) где Пн – нормативная прибыль, руб.; Кп – установленный процент прибыли. Пн = 1671.98 * 15 / 100= 250.80, руб; Оп.ц.=Сп.+Пн, , (3.13) где Оп.ц. – оптовая цена продукции, руб. Оп.ц. = 1671.98 + 250.80 = 1922.78, руб;
3.4 Расчет структуры себестоимости Таблица 3.3 – Структура себестоимости Статьи затрат Сумма, руб. Удельный вес, %. Материалы, ПФ, ПКИ с учетом ТЗР 959.64 52.10 Общая заработная плата 348.79 18.94 Отчисления на социальные нужды 108.47 5.89
Расход на содержание и эксплуатацию оборудования 93.62 5 08 Общепроизводственные (цеховые) расходы 131.06 7.11 Общехозяйственные расходы 112.34 6.10 Внепроизводственные расходы 87.70 4.76 Полная себестоимость 1841.6 100
3.5 Оценка эффективности MIDI-контроллера на базе программно-аппаратной платформы Arduino Для оценки эффективности разработки произведено ее сравнение с аналогами, указанными в общей части «1.2 обзор аналогов MIDI-контроллера», по цене. Их цены выше, чем у MIDI-контроллера на базе программно-аппаратной платформы Arduino Поэтому может быть получена экономия: Э1 = 2800 – 1841.62 = 958,38 Э2 = 5500 – 1841.62 = 3658.38 Это подтверждает выгодность разработки, не только с технической, но и с экономической точки зрения.
Заключение В данном дипломном проекте разработано устройство MIDI-контроллер на базе платформы Arduino. Разработанное устройство являться более универсальным по сравнению с существующими MIDI-контроллерами. В нем будут реализованы такие задачи, как регулировка звука, света, управление различными приборами, при этом устройство будет обладать более низкой ценой. Рисунок 22 – Устройство MIDI контроллер на базе платформы Arduino В общей части дипломного проектирования рассмотрены Назначение и область применения MIDI-контроллера и проведен обзор аналогов MIDI-контроллера. После сравнения выявлено, что разработанное устройство MIDI контроллер на базе платформы Arduino имеет высокую универсальность, в то время как аналоги могут использоваться только для одной поставленной для конкретного устройства задачи. В специальной части разработаны структурная и принципиальная схемы устройства MIDI контроллер на базе платформы Arduino, проведен выбор и обоснование элементной базы устройства, где содержатся описание и характеристики используемых в устройстве компонентов и сравнение их с аналогичными элементами. Так же, была выполнена разработка программного кода за основу которого был взят проект HIDUINO, измененный код обеспечивает правильную и полноценную работу MIDI-контроллера. Описан процесс программирования MIDI-контроллера на платформе Arduino. В расчетной части произведен расчет надежности устройства MIDI контроллер на базе платформы Arduino. В ходе вычислений были рассчитаны следующие показатели: интенсивность отказов 0.036 *10-6, вероятность безотказной работы примерно 0.99 и средняя наработка на отказ 2777 ч В конструкторской части разработана инструкция пользователя, в котором разъяснялись правила и особенности эксплуатации устройства MIDI контроллер на базе платформы Arduino. Так же было выполнено описание процесса создания конструкции устройства MIDI контроллер на базе платформы Arduino, в который входило 3D моделирование конструкции корпуса в программе Autidesk Invertor и показан последующий процесс его сборки. В технологической части описана технология создания печатной платы устройства MIDI контроллер на базе платформы Arduino, в котором был выбран химический негативный метод и рассмотрены этапы изготовления печатной платы. При разработке конструкции печатной платы (ПП) должны учитываться размеры элементов проводящего рисунка для этого, в технологической части, выполнены следующие расчеты: диаметр монтажных отверстий; расстояние от края ПП до элементов проводящего рисунка, ширина печатных проводников, диаметр контактных площадок, расстояние между элементами проводящего рисунка. Разработаны мероприятия по охране труда и противопожарной безопасности. Так же разработаны основные требования по технике безопасности при работе с компьютером и требования противопожарной безопасности. В экономической части произведен расчет основных экономических показателей. После проведения расчетов было выявлено, что разработка MIDI контроллера на базе платформы Arduino выгодна, не только с технической, но и с экономической точки зрения. Полная себестоимость устройства MIDI контроллер на базе платформы Arduino составляет 1841.62 руб. Исходя из перечисленных выше этапов можно сделать заключение о том что, цель дипломного проекта была достигнута и разработанное устройство MIDI контроллер на базе платформы Arduino может быть использовано как молодыми, так и профессиональными музыкантами.
Список литературы 1) Соловьев, В.В. Логическое проектирование цифровых систем, на основе программируемых логических интегральных схем, 2014. 2) Брей, Б. Применение микроконтроллеров PIC 18. Архитектура, программирование и построение интерфейсов с применением С и ассемблера, 2014. 3) Исаев, Г.Н. Проектирование информационных систем: Учебное пособие, 2013. 4) Магда, Ю.С. Программирование и отладка С/С++ приложений для микроконтроллеров ARM, 2014. 5) Чан, Т.Т. Высокоскоростная цифровая обработка сигналов и проектирование аналоговых систем, 2013. 6) Прокопенко, В.С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке C, 2013. 7) Лебедев, В.А. Современные музыкально-компьютер ые технологии: Учебное пособие, 2013. 8) Андерсен, А.В. Современные музыкально-компьютер ые технологии: Учебное пособие, 2013. 9) Белов, А.В. Микроконтроллеры AVR: от азов программирования до создания практических устройств, 2016. 10) Кравченко, А.В. 10 практических устройств на AVR-микроконтроллерах 2014. 11) Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы ATMEL, 2015. 12) Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny фирмы ATMEL. Руководство пользователя, 2015. 13) Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Mega. Руководство пользователя, 2015. 14) Информация об электронных компонентах [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.datasheet.ru 15) Открытая база ГОСТов [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.standartgost.ru
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
