Зміст (стр. 1 )

ЗМІСТ

ВСТУП.. 3

1 ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ.. 4

1.1 Призначення та застосування пристрою.. 4

1.2 Розробка та принцип роботи схеми. 6

2 СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ.. 8

2.1 Обгрунтування елементної бази. 8

2.1.1 Інтегральні мікросхеми. 8

2.1.2 Резистори. 15

2.1.3 Кнопки. 16

2.1.4 Кварцовий резонатор. 17

2.2 Розрахунок показників надійності 18

3 ЕКСПЛУАТАЦІЙНИЙ РОЗДІЛ.. 22

3.1 Конструкція та деталі пристрою.. 22

3.2 Підключення і налагоджування пристрою.. 27

3.3 Модернізація пристрою.. 53

4 ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ.. 54

5 ОХОРОНА ПРАЦІ 55

5.1 Загальна характеристика безпеки при експлуатації 55

5.2 Техніка безпеки при виконанні монтажних робіт. 56

5.3 Санітарно-гігієнічні вимоги. 57

5.4 Протипожежний захист. 58

5.5 Охорона навколишнього середовища. 59

ВИСНОВОК.. 60

ЛІТЕРАТУРА.. 61

ВСТУП

В умовах подальшого технічного прогресу, що характеризується інтенсивним використанням електроніки та мікропроцесорної техніки, сучасний спеціаліст в будь-якій галузі науки й техніки повинен бути ознайомлений із основними функціональними пристроями електроніки, які становлять основу усіх систем керування технологічними процесами.

Новий поштовх розвитку електроніки надали інтегральні схеми (мікросхеми). Це привело до створення надвеликих інтегральних схем, які стали основними компонентами мікропроцесорів і електронних обчислювальних машин. Використання інтегральних схем дало змогу збільшити надійність систем, зменшити їх габарити та споживчу енергію.

Функціональні елементи, побудовані на базі інтегральних схем, поділяють за формою оброблюваних сигналів відповідно на аналогові та дискретні.

Аналогові функціональні елементи працюють з неперервними в часі електричними сигналами. Основна ознака таких елементів — є однозначна залежність вихідного сигналу від вхідного у кожний конкретний момент часу.

Дискретні функціональні елементи працюють з квантовими сигналами. Особливість — відтворення вхідної інформації про досліджуваний процес внаслідок квантування характеризується частковою її втратою.

Сьогодення електроніки характеризується широким використанням цифрових елементів, у яких дискретні сигнали шляхом їх кодування заміняються відповідними числами. Такі елементи оперують логічними одиницями, що забезпечує подання будь-якої інформації у двійковій системі числення.

1 ЗАГАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

Годинники, засновані на підрахунку періодів коливань від задающого генератора за допомогою електронної схеми і виведення інформації на цифровий дисплей.

Перші електронні годинники робилися на окремих лампах потім транзисторах і мікросхемах.

Перші наручні електронні годинники володіли світлодіодним дисплеєм, але вони могли показувати час дуже недовго: надто ненажерливими виявлялися світлодіоди. 

Потім використовували властивості рідких кристалів орієнтуватися в зовнішньому електричному полі і пропускати світло з одним напрямком поляризації. Будучи поміщеним між двома поляризаторами, світло від зовнішнього джерела зовсім поглинався системою поляризатор-рідкий кристал-поляризатор-відбивач при наявності електричного поля ставав темним і утворював елемент зображення. 

В результаті цього було значно знижено енергоспоживання, і заміна елементів живлення відбувається набагато рідше.

У сучасні електронні годинники вбудований, як правило, спеціалізований мікроконтролер, і в годинниках з'явилося багато сервісних функцій (будильники, мелодії, календарі і т. д.). Але мікроконтроллер так же продовжує рахувати періоди коливань все того ж кристала кварцу.

Існують також електронні годинники, засновані на принципі підрахунку періодів частоти живильної мережі, в багатьох країнах існують дуже жорсткі вимоги до стабільності частоти, але все ж при коливанні навантаження частота мережі може змінюватися, і точність таких годин не може вважатися нормальною, хоча для багатьох людей вона є достатньою.

Різновид електронного годинника, що відображають час у двійковому коді, називається "бінарні годинник» (англ. двійкові годинник). 

Для відображення двійкових розрядів зазвичай використовуються світлодіоди. Кількість груп світлодіодів може бути різним, вони можуть відрізнятися розмірами і місцем розташування. Частина світлодіодів показує годинник, інша - хвилини. Можуть матись світлодіоди відповідають за відлік секунд, дату і т. п.

Розглянемо принцип роботи пристрою за принциповою електричною схемою.

Рисунок 1 Принципова електрична схема схема годинника-календаря

При подачі живлення на схему, кнопками регулювання налаштовуємо семисегментні індикатори, які регулюються микроконтроллером ATtiny2313.

У мікроконтролера є всередині так званий таймер, зазвичай їх декілька (8ми і 16 бітні). Таймер можна використовувати по різному, для підрахунку зовнішніх імпульсів, для генерування заданої частоти. В даному випадку ми будемо використовувати його для відліку часу. Ми включимо таймер таймер імпульсів на системній шині (тобто 16 мгц кварцу), включимо предделиі переривання по збігу з числом 625. Тобто таймер буде у нас цокати з частотою 16Мгц/256 = 62500 Гц, і викликати переривання як тільки таймер дорахував до 625, тобто переривання у нас буде траплятися кожні 1/100 сек. Кожне переривання програма буде збільшувати лічильник сотих секунди на 1, скидати таймер і повертатися до відображення часу.

Якщо кількість сотих секунди досягає 100, то ми збільшуємо на 1 значення секунд, а значенням сотих секунди скидаємо. І так далі аж до десятків годин, які скидаються по досягненні 24 без збільшення наступного розряду.

2 СПЕЦІАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

При розробці даного пристрою застосовувалися наступні елементи:

· мікросхеми: ATtiny2313, DS1305;

· резистори;

· кнопка;

· квацовий резонатор.

2.1.1 Інтегральні мікросхеми

Неухильний розвиток електроніки привів до виникнення мікроелектроніки. Так прийнято називати область науки і техніки, що займається фізичними і технічним проблемами створення високонадійних і економічних мікроелектронних схем і пристроїв, званих інтегральними мікросхемами (ІМС). Інтегральними вони названі тому, що в них всі елементи нероздільно зв'язані між собою і схема розглядається як єдине ціле.

Інтегральна мікросхема (ІС, ІМС, м/сх), чіп, мікрочіп (англ. chip — тріска, уламок, фішка) — мікроелектронний пристрій — електронна схема довільної складності, виготовлена на напівпровідниковому кристалі (або плівці) і поміщена в нерозбірний корпус. Часто під інтегральною схемою розуміють власне кристал або плівку з електронною схемою, а під мікросхемою (МС) — ІС, укладену в корпус. В той же час вираз “чіп компоненти” означає “компоненти для поверхневого монтажу” на відміну від компонентів для традиційного паяння в отвори на платі. Тому правильніше говорити «чіп мікросхема», маючи у вигляді мікросхему для поверхневого монтажу. В наш час більшість мікросхем виготовляється в корпусах для поверхневого монтажу.

Елементом називають частину ІМС, в якій реалізується функція якого-небудь радіоелементу (транзистора, діода, резистора і т. д.) і яку не можна відділити від схеми і розглядати як самостійний виріб.

Елементи формуються на напівпровідниковій пластині в єдиному технологічному процесі. В деяких випадках до складу ІМС входять компоненти (безкорпусні транзистори, навісні конденсатори, резистори і т. д.), які встановлюють при виконанні зборочномонтажних операцій. Компоненти є самостійними виробами, вони можуть бути відокремлені від виготовленої ІМС і замінені іншими.

Складність ІМС оцінюють ступенем інтеграції, визначуваним коефіцієнтом К=ln N, значення якого округляється до найближчого більшого цілого числа, де N — число елементів і компонентів, що входять в ІМС. Мікросхеми першого ступеня інтеграції (К=1) містять до 10 елементів і компонентів, другого ступеня інтеграції (K = 2) - від 11 до 100 і т. д. Мікросхеми третьої і четвертої ступенів інтеграції називають великими інтегральними схемами (ВІС), а ІМС, що містять більше 104 елементів, називають надвеликими ІМС.

За способом виготовлення і одержуваною при цьому структурою розрізняють два різновиди ІМС: напівпровідникові і гібридні. В напівпровідникових ІМС всі елементи і міжелементні з'єднання виконуються в об'ємі і на поверхні напівпровідникової пластини. В гібридних ІМС (ГІМС) пасивні елементи (резистори, конденсатори і інші) виконуються у вигляді плівок.

Поверхні діелектричної підкладки, а активні елементи реалізуються у вигляді навісних компонентів. Залежно від способу нанесення плівок на поверхню діелектричної підкладки і їх товщини розрізняють тонкоплівкові ГІМС (товщина плівок менше 1 мкм) і товстоплівкові ГІМС (товщина плівок порядку 20-40 мкм).

По функціональному призначенню ІМС підрозділяють на аналогові і цифрові. Аналогові ІМС призначені для обробки сигналів, що змінюють закон безперервної функції. Цифрові для обробки сигналів, що змінюються за законом дискретної функції.

Конструктивною основою ГІМС є підкладка з діелектричного матеріалу, на поверхні якій формуються плівкові елементи і міжелементні з'єднання. Як підкладки застосовують електровакуумні стекла, синтал, кераміку і ряд інших. Скло, володіючи дуже гладкою поверхня і хорошою адгезією з матеріалами, що наносяться на його поверхню, разом з тим має погану теплопровідність і невисоку механічну міцність. Кераміка, володіючи підвищеною, механічною міцністю і теплопровідністю, має порівняно високу шорсткість поверхні. Тому вона застосовується в основному для товстоплівкових ГІМС. Найширше вживання для підкладок тонкоплівкових ГІМС наносять синтал і фотосинтал. Синтал є склокерамічним матеріалом, одержуваним шляхом термообробки (кристалізації) скла. Фотосинтал одержують кристалізацією світлочутливого скла. Його теплопровідність у декілька разів перевищує теплопровідність синтала.

Існують наступні назви мікросхем залежно від ступеня інтеграції (вказана кількість елементів для цифрових схем):

· мала інтегральна схема (МІС) — до 100 елементів в кристалі;

· середня інтегральна схема (СІС) — до 1000 елементів в кристалі;

· велика інтегральна схема (ВІС) — до 10000 елементів в кристалі;

· надвелика інтегральна схема (НВІС) — до 1 мільйона елементів в кристалі;

· ультравелика інтегральна схема (УВІС) — до 1 мільярда елементів в кристалі;

· гігавелика інтегральна схема (ГВІС) — більше 1 мільярда елементів в кристалі.

В даному курсовому проекті використовуються наступні мікросхеми:

DS 1305

Годинник реального часу з послідовним інтерфейсом і будильником.

Відмінні риси:

• Підрахунок реального часу в секундах, хвилинах, годинах, датахмісяця, місяцях, днях тижня й роках з урахуванням високосний поточного року аж до 2100 р.

• 96 байт енергонезалежного ОЗУ для зберігання даних.

• Дві установки будильника, програмовані комбінацією секунд, хвилин, годин і дня тижня.

• Підтримка послідовного SPI-інтерфейсу або стандартного 3-хпроводового інтерфейсу.

• Можливість читання / запису інформації в режимах передачі одногобайта даних або отоку байт даних.

• Подвійна організація підключення основного і резервного джерел живлення.