Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего
профессионального образования
«УФИМСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И
СРЕДСТВ БЕЗОПАСНОСТИ
VIII студенческая научно – практическая конференция
УФА 2013
Актуальные вопросы информационно-коммуникационных технологий и средств
безопасности: Материалы студенческой научно–практической конференции–28
июня 2013 года–Уфа: Издательство УГКР, 2013г.– 85с.
В сборник включены статьи и тезисы выступлений участников студенческой
научно–практической конференции,
посвященной
актуальным
вопросам
информационно-коммуникационным и компьютерным технологиям под ред.
преподавателей спецдисциплин Бронштейн М.Е. и Хакимовой.Г.Г.
Ответственный за выпуск
Р.А.Ягафарова
© Уфимский государственный колледж радиоэлектроники, 2013
2
Разработка лабораторного стенда «Применения и настройка
GSM-сигнализации»
Гималетдинов Р.М., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Арефьев
А.В.,
научный
руководитель,
преподаватель
Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Современные технологии позволяют создавать системы, заблаговременно
предупреждающие о наступлении или приближении некоторого события.
Широкое разнообразие жизненных ситуаций поднимает проблему своевременного
оповещения на новый уровень. Обо всем, начиная от катаклизмов природы,
несущими в себе многочисленные негативные последствия, и заканчивая
приготовлением тоста, человек может быть проинформирован в определенное
время, чтобы избежать неблагоприятных последствий и ускорить приближение
удовлетворяющих моментов. В современном мире самое востребованное
оповещение – это оповещении о незаконном проникновении в пределы частной
собственности.
Актуальность разрабатываемой темы подчеркивается повышением спроса на
современные системы защиты, оповещения, безопасности, в том числе с
применением популярных технологий, одна из которых система сотовой связи
GSM.
Система
кондиционирования
Оповещатель
охранно-пожарный
звуковой Иволга
(ПКИ-1)
Источник
питания АТ12/15
Электронный
замок
ПОЛИС-ТМ
Считыватель Touch
memory
Аккумулятор
GSM cигнализация
Mega SX-150
Магнитноконтактные
извещатель ИО
102-2 (СМК-1)
Long WP7.2-12
Световое
оповещение
Объемный
извещатель
Pyronix
colt10dl
Структурная схема GSM сигнализации
3
GSM системы можно разделить по наличию дополнительных функций:
- подключение GPS-приемника;
- прослушивание ситуации внутри объекта;
- передача фото или видео;
- управление внешними электроустройствами;
- защита от «глушилок».
GSM системы позволяют не только осуществлять передачу информации,
но и с применением дополнительных модулей определять местоположение (чаще
всего визуально) объекта/объектов, получать фото или видео информацию из
объекта/объектов, удаленно управлять их состоянием. Неотъемлемой частью
такой системы является программный продукт (информационная среда),
обеспечивающая online слежение за всеми абонентами услуги. Данные системы в
основном используются в мониторинге грузоперевозок, такси и в различных
профессиональных службах.
Функция аудиоконтроля ситуации внутри объекта существует
практически во всех GSM системах и не является дополнительно оплачиваемой
опцией. Очень полезная функция, особенно в тех ситуациях, когда пришел сигнал
тревоги и нужна 100%-я уверенность во взломе. Единственное отличие этой
функции в разных устройствах заключается в том, как она активизируется. В
одних системах владелец должен предварительно послать SMS-команду для
активизации функции. И тогда либо устройство перезвонит владельцу, чтобы он
поднял трубку и слушал, либо владелец должен позвонить на устройство.
Различие лишь в том, кому в данном случае удобно платить за соединение. В
других системах прослушать ситуацию внутри можно непосредственно в момент
прихода звонка тревоги – нужно просто поднять трубку.
Функция передачи фото и видеоинформации возможна лишь в GSM
сигнализациях, GSM-модуль и программное обеспечение которых поддерживают
пакетную передачу данных по протоколу GPRS. Это сложные системы, но имея
такую функцию в своем арсенале, имеется возможность не только online
визуально контролировать объект, но и делать запись изображения (при наличии
соответствующего устройства записи и хранения информации). В некоторых
ситуациях это могло бы существенно облегчить работу правоохранительных
органов.
Функция
управление
внешними
устройствами
подразумевает
подключение к GSM сигнализации таких устройств как, например электрозамок,
сирена, электронасос, видеокамера и т.п. В автомобильных вариантах это может
быть управление блокировкой двигателя или других его элементов. В некоторых
случаях требуется подключение реле либо какого-то внешнего силового блока
между управляемым устройством и GSM сигнализацией.
4
Функция защиты от «глушилок» пока еще редкость среди GSM
сигнализаций. Может потому, что взломы с помощью GSM-глушилки пока не
распространены, а может потому, что нет реальной защиты от них. Но
вероятность такого взлома действительно существует. GSM-глушилки подавляет
все мобильные телефоны и GSM устройства в радиусе нескольких десятков
метров. Принцип подавления основан на постановке узкополосной помехи
приемному каналу GSM устройства, попросту говоря, телефон теряет сеть. На
сегодняшний день подавителей GSM устройств большое множество и основное
их использование заглушать мобильные телефоны на совещаниях, конференциях,
библиотеках, театрах и т.п. Однако это не мешает применять их и для плохих
целей. Их применение не останется не замеченным для операторов мобильной
связи. Другое дело, как скоро эта ситуация будет проанализирована и будут
предприняты соответствующие действия. Но владельцу GSM устройства
рассчитывать на помощь операторов не следует.
Для оповещения владельца о несанкционированном проникновении на
охраняемый объект сигнализация использует GSM-канал мобильной связи.
Информирование о тревоге происходит при срабатывании датчиков с помощью
дозвона или посылкой SMS-сообщения на запрограммированные пользователем
телефонные номера, а также звуковым и световым оповещением. Управление
сигнализацией происходит с помощью мобильного или стационарного телефона
(в тоновом режиме) через голосовое меню или SMS-сообщения.
Фотография стенда GSM-сигнализации
Функциональные возможности стенда:
- настройка сигнализации с помощью одного SMS-сообщения;
- постановка и снятие с охраны с помощью электронных ключей Touch Memory;
5
- постановка и снятие с охраны с помощью Proximity карт EM-marine (выходной
протокол
Touch Memory);
- постановка и снятие с охраны с помощью SMS-сообщения;
- постановка и снятие с охраны с помощью дозвона на голосовое меню;
- постановка и снятие с охраны с помощью выключателя (кнопки);
- оповещение о срабатывании датчиков дозвоном на 3 телефонных номера,
запрограммированных пользователем;
- оповещение о срабатывании датчиков посылкой тревожного SMS-сообщения
на 3
телефонных номера, запрограммированных пользователем;
- проверка состояния датчиков сигнализации, посредством дозвона на номер
SIM - карты
сигнализации и прослушивания голосового меню;
- прослушивание охраняемого объекта, посредством дозвона на номер
SIM-карты сигнализации и активации работы микрофона;
- дистанционное включение сирены или других исполнительных устройств;
- подключение 5-ти входов, на каждый вход до 10 датчиков;- Подключение 4-х
исполнительных устройств (4 выхода);
- подключение резервного источника питания с функцией подзарядки;
- подключение алкалиновой батарейки в качестве резервного питания;
- оповещение пользователя о пропадании или восстановлении питающего
напряжения
(при подключении резервного аккумулятора или батарейки);
- оповещение пользователя о разряде
алкалиновой батарейки (при
использовании ее в
качестве резервного питания);
- подключение температурного цифрового датчика типа DS18S20, до 5-ти
датчиков;
- информирование о температуре воздуха посредством дозвона на номер SIMкарты
сигнализации или прослушивания голосового меню;
- перепрограммирование алгоритма работы сигнализации путем изменения кода
на SIMкарте.
В рамках проекта собран лабораторный стенд, который будет использован для
проведения практических и лабораторных
работ студентами Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники специальности «Информационная
безопасность».
6
Разработка
автомобиля – робота
ультразвуковой
системы
экстренного
торможения
Горбунов А.А., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники.
Туктаров Р. Ф., научный руководитель, кандидат технических наук УНЦ РАН.
Принцип работы устройства заключается в обнаружении впереди
идущего автомобиля либо любого препятствия с помощью ультразвуковых
датчиков. В случае вероятной аварии (интенсивного сокращения расстояния между
автомобилями) система реализует максимальное тормозное усилие, останавливает
автомобиль. Даже если столкновение произошло, последствия его будут
значительно меньше.
В качестве инструмента получения информации о расстоянии до
препятствия использовались ультразвуковые датчики расстояния , принцип работы
которого заключается в излучении короткого ультразвукового импульса, который
отражается от объекта и принимается сенсором. Расстояние рассчитывается исходя
из времени до получения эха и скорости звука в воздухе.
В качестве основного инструмента разработки была выбрана аппаратная
вычислительная платформа Arduino.
7
Рисунок 1 - Аппаратная вычислительная платформа Arduino.
Arduino применяется для создания электронных устройств с
возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков,
которые могут быть подключены к нему, и управления различными
исполнительными устройствами. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут
работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на
компьютере (напр.: Flash, Processing, MaxMSP).
Цель заключалась в разработке устройства и создание программного
обеспечения для аппаратной вычислительной платформы Arduino.
Язык программирования Arduino является реализацией Wiring, схожей
платформы для «physical computing», основанной на мультимедийной среде
программирования Processing.
Разработка устройств и программного обеспечения в среде Arduino
становится актуальным в настоящее время, как для начинающих пользователей, так
и для опытных.
Несколько достоинств из-за чего Arduino приобретает актуальность :
1. Кросс - платформенность – программное обеспечение Arduino
работает под ОС Windows, Macintosh OSX и Linux.
2. Простая и понятная среда программирования – среда Arduino.
8
3.
основана на среде программирования Processing;
Программное обеспечение с возможностью расширения и открытым
исходным текстом, добавление библиотек С+.
Рисунок 1- Интерфейс среды разработки Arduino.
В разработанном программном обеспечении использовались внутренние
методы подающие импульсы, а так же считывающие высокие импульсы с
цифрового порта Arduino и возвращающие продолжительность импульса в
микросекундах, так же использовались методы переводящие расстояние,
полученное в виде продолжительности импульса в микросекундах в сантиметры
либо в дюймы,
Данные переведённые в требуемую систему счисления (сантиметры)
выводятся в последовательный порт для отладки и наглядного представления
работы устройства.
9
Разработка устройства для воспроизведения аудиофайлов в wav
формате на базе микроконтроллера ATmega32
Гумеров А.Ф., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Литвинова И.В., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
В современных торговых центрах и офисных зданиях обязательно
используются системы оповещения. Это неотъемлемая черта систем безопасности
мест большого скопления людей. В «мирное время» системы оповещения
используются для передачи фоновой музыки или объявлений служебного или
рекламного характера, однако приоритетное назначение системы оповещения —
это предупреждение людей о пожаре или другой экстренной ситуации.
Конструктивно системы оповещения представляют собой один
радиоэлектронный блок, который подключается к общей системе трансляции звука
здания, и который принимает аварийный сигнал от системы пожарной или любой
другой сигнализации, затем автоматически переходит в режим оповещения. В
режиме оповещения система определяет приоритет и место происхождения
сигнала, затем начинает воспроизводить ранее записанную для этого случая
информацию.
Структурная схема устройства для воспроизведения аудиофайлов в wav
формате на базе микроконтроллера ATmega32 представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема устройства для воспроизведения
аудиофайлов в wav формате на базе микроконтроллера ATmega32
10
Структурная схема устройства для воспроизведения аудиофайлов в wav
формате состоит из следующих блоков:
КП – карта памяти – служит для хранения файлов для последующего
воспроизведения;
ИК – инфракрасный приемник – принимает и обрабатывает инфракрасный
сигнал управления от пульта дистанционного управления;
МК – микроконтроллер – предназначен для преобразования цифровой
информации в аудио-сигнал для воспроизведения на колонках. Программа,
записанная в МК, считывает данные с карты памяти, преобразовывает их и выдает
сигнал на звуковой выход, к которому подключаются динамик или наушники;
КР - кварцевый резонатор – используется для задания тактовой частоты
МК;
Д – дисплей – жидкокристаллический индикатор, предназначенный для
визуального отображения информации;
АВ – аудиовыход – разъем для подключения динамика или наушников;
БП – блок питания – предназначен для обеспечения электрическим
питанием;
БК – блок кнопок – предназначен для управления устройством.
Принципиальная схема представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Принципиальная схема устройства для воспроизведения
аудиофайлов в wav формате на базе микроконтроллера ATmega32
11
Основой устройства является микроконтроллер ATmega32 (на схеме DD1).
К линиям РВ4-РВ7 микроконтроллера (контакты 5-8 соответственно)
подключены выводы разъема XS1для карты памяти ММС. Выводы РВ4, РВ5, РВ7
подключаются к соответствующим выводам разъема через резистивные делители
напряжения для снижения уровня сигнала. Вывод РВ6 подключается напрямую.
Записанные на карту памяти данные передаются в микроконтроллер по линии
данных, обрабатываются и на выходы PD3 и РВ7 подается аудио-сигнал. Эти
выходы подключаются к разъему аудиовыхода XS2 через RC-фильтры.
Отображение информации при инициализации карты и названий
проигрываемых файлов осуществляется жидкокристаллическим дисплеем
WH1602D-YYK-CTK. Его входы данных DB4-DB7 подключаются к выходам РС0РС3 микроконтроллера соответственно. Управляющие выводы RS и Е
подключаются к выводам PD6 и PD5 соответственно. Входы R/W, DB0-DB3
заземлены. К выводам V0, Vdd, Vss подключается потенциометр на переменном
резисторе R15, обеспечивающий регулировку яркости подсветки дисплея.
Управление работой устройства осуществляется при помощи кнопок и
пульта дистанционного управления. Кнопки SB1 и SB2 подключаются к входам
PD3, PD2 микроконтроллера соответственно.
Для получения сигналов с пульта дистанционного управления в схеме
имеется инфракрасный приемник TSOP 4836. Его сигнальный выход (вывод 1)
подключается к входу РВ1 микроконтроллера, вывод 2 заземляется, на вывод 3
подается напряжение питания через фильтр низких частот на полярном
конденсаторе С2.
Для индикации приема сигнала пульта дистанционного управления
используется светодиод VD1, подключенный к выходу РВ0 микроконтроллера
через ограничительный резистор R12.
Для задания рабочей частоты микроконтроллера к выводам XTL1 и XTL2
(контакты 13 и 12 соответственно) подключается кварцевый резонатор ZQ1.
Напряжение питания 5 В подается на 10 и 30 выводы микроконтроллера
через фильтры низких частот на конденсаторах С1 и С3. Выводы 11 и 31
заземляются
На 4 контакт разъема XS1 карты памяти подается напряжение питания. Так
как остальная часть схемы питается напряжением 5 В, а для карты памяти
необходимо напряжение 3,3 В, питание подается через резистивный делитель на
резисторах R7, R8. Контакт 3 разъема заземляется.
Разработанное устройство для воспроизведения аудиофайлов в wav
формате на базе микроконтроллера ATmega32 имеет ряд преимуществ перед
аналогичными устройствами. Возможно управление устройством посредствам
пульта дистанционного управления. Пультом можно переключатся между
следующим и предыдущим файлом, включать воспроизведение, ставить на паузу,
12
включать некоторые эффекты, такие как увеличение или уменьшение скорости
воспроизведения. Так же, в отличие от аналогов, к устройству возможно
подключение внешнего дисплея. Дисплей используется для отображения
сообщений об ошибках или навигации по памяти.
Система проводной охранно-пожарной сигнализации
Даутов
Р.А.,
студент
Уфимского
государственного
колледжа
радиоэлектроники.
Арефьев А.В., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники.
В Российской Федерации по данным Министерства чрезвычайных ситуаций
РФ числовая величина определения факта случившегося пожара равна примерно
сорок восемь процентов. Данные значения получены при помощи исследования
статистических показателей, исходя из чего, в 2010 году случилось почти 2400
случаев пожара различного рода объектах с охранно-пожарной сигнализацией.
Даже учитывая быстрый научный и промышленный рост, в области создания
новых радиотехнических средств, в настоящее время сфера использования
проводной ОПС достаточно велика.
Достоинства использования системы пожарной сигнализации:
- безопасность жизни и материальных средств граждан, присутствующих в
месте, где есть исправна пожарная сигнализация;
- большая вероятность быстрого оформления всех документов для
осуществления деятельности, для которой требуется установка охранно-пожарной
сигнализации в принудительном порядке.
Системы охранно-пожарной сигнализации (ОПС) предназначены для
определения факта несанкционированного проникновения на охраняемый объект
или появления признаков пожара, выдачи сигнала тревоги и включения
исполнительных устройств (световых и звуковых оповещателей, реле и т. п.),
Системы охранной и пожарной сигнализации по идеологии построения очень
близки друг другу и на небольших объектах, как правило, бывают совмещены на
базе единого контрольного блока – прибора приемно-контрольного (ППК) или
контрольной панели (КП).
Система охранной сигнализации в составе охранно-пожарной сигнализации
выполняет задачи своевременного оповещения службы охраны о факте
несанкционированного проникновения или попытке проникновения людей в здание
или его отдельные помещения с фиксацией даты, места и времени нарушения
рубежа охраны.
13
Система пожарной сигнализации предназначена для своевременного
обнаружения места возгорания и формирования управляющих сигналов для систем
оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения.
Отечественные нормативные документы по пожарной безопасности строго
регламентируют перечень зданий и сооружений, подлежащих оснащению
автоматической пожарной сигнализацией. В настоящее время весь перечень
организационно-технических мероприятий на объекте во время пожара имеет одну
главную цель — спасение жизни людей. Поэтому на первое место выходят задачи
раннего обнаружения возгорания и оповещения персонала. Решение этих задач
возложено на пожарную сигнализацию, основные функции которой
сформулированы в следующем определении. Основные функции:
- контроль до 127 приборов, подключенных к пульту по интерфейсу RS-485;
- отображение на ЖКИ, хранение в энергонезависимом буфере всех
происходящих в системе событий и печать их принтере с последовательным
интерфейсом RS-232;
- сигнализация тревог на встроенном звуковом сигнализаторе;
- управление взятием/снятием и контроль состояния шлейфов сигнализации с
пульта;
- программирование конфигурационных параметров приборов, печать
конфигурации на принтере, настройка адресов приборов и адресных устройств;
- ограничение доступа к функциям управления и программирования с
помощью паролей.
Охранный шлейф
Пожарный шлейф
Детектор
движени
я
Речевой
оповещатель
Соната-К
Извещател
пожарный
дымовой
Магнито контактный
датчик
Пульт
контроля и
управлени
я С2000
ППКОП
Сигнал-20
Источники
бесперебойн
ого питания
«Рапан»
Акустический
модуль
Соната-3-Л
Пожарный шлейф
Ручной
пожарный
извещател
ь
Структурная схема стенда ОПС
14
б
Извещатель
еспер
пожарный
ебойн
тепловой
ого
питан
ия
«
Рапа
н»
Для
изучения и настройки системы ОПС в программе предмета
«Инженерно-техническая защита информации» выполнен стенд с 4-мя шлейфами,
ППКОП, пультом контроля и управления, системой оповещения и системой
бесперебойного питания.
В основе системы ОПС используется прибор приемно-контрольной охранно
- пожарной Сигнал-20, он предназначен для использования в автономном режиме
или в составе ИСО «Орион» для контроля различных типов охранных и пожарных
неадресных извещателей, контакторов и сигнализаторов с нормально-замкнутыми
или нормально-разомкнутыми контактами и релейного управления внешними
исполнительными устройствами.
Функции, доступные после конфигурирования стенда:
- объединение шлейфов в разделы;
- отображение текстовых названий разделов и имен пользователей в
протоколе событий. Длина строк - до 16 символов;
- управление взятием/снятием и контроль состояния разделов с пульта и
клавиатур "С2000-К" и приборов "С2000-4";
- разграничение полномочий управления на основе системы паролей.
Задание прав управления взятием/снятием разделов, как пользователям, так и
каждому из устройств управления (клавиатурам "С2000-К" и приборам "С2000-4");
- автоматическое управление релейными выходами блоков "С2000-СП1" в
соответствии с состоянием разделов. Возможность управления выходами приборов
"С2000-4", "Сигнал-20П" и "Сигнал-20" серия 02. Возможность управления
релейными выходами с задержкой;
- управление индикацией состояний разделов на блоках индикации "С2000БИ";
15
Фотография стенда ОПС
Разработанное устройство обеспечивает выполнение заданных ему функций:
взятие снятие с охраны, выдачу тревожного сигнала оповещения.
Разработка устройства выполнена на современной элементной базе, выбраны
технические устройства, обладающие лучшими показателями относительно
аналогичных устройств.
Применение стенда ОПС найдет в обучение студентов по специальности
«Информационная безопасность» в рамках предмета «Инженерно-техническая
защита информации».
Все имеющиеся возможности и функционал выбранной ОПС может быть
выполнен в рамках практических занятий.
16
Разработка светодиодного куба
Дорофеев А. С., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Фридман Г. М., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
В настоящее время подавляющее большинство трёхмерных изображений
создается при помощи стереоскопического эффекта, как наиболее лёгкого в
реализации, хотя использование одной лишь стереоскопии нельзя назвать
достаточным для объёмного восприятия. Многие компании предпринимают
попытки создать эффект так называемого естественного 3D, когда объемное
изображение формируется без посредничества специальных очков и прочих
приспособлений. Одной из таких разработок является светодиодный экран устройство отображения и передачи визуальной информации, в котором каждой
точкой, пикселем (pix) является один или несколько полупроводниковых
светодиодов. Частным случаем светодиодных экранов является светодиодный куб.
Светодиодный куб – это электронное устройство, используемое в качестве
рекламного носителя или световой декорации, передающей динамическое
изображение логотипов, слоганов, приветствий, любой другой текстовой и
графической информации, видимой с любого угла обзора.
С технической точки зрения светодиодный куб – это куб, по всему объему
которого расположены светодиоды и каждый светодиод – управляется отдельно.
Светодиодный куб может отображать различную световую анимацию, которая
уже запрограммирована в нем. Сложные схемы трехмерных светодиодных кубов
даже могут отображать различные объемные слова и надписи. Светодиодный куб
по своей сути является объёмным монитором, только с низким разрешением,
который позволяет отображать пространственные структуры и графику. Это
решение не подходит для просмотра видео, но может быть хорошо использовано
для оформления шоу и презентаций, для развлечений и выставок, рекламы и
дизайна.
Для упрощения понимания принципа работы светодиодного куба, была
разработана и описана электрическая структурная схема.
17
Рисунок 1 – Светодиодный куб. Схема электрическая структурная
Структурная схема светодиодного куба состоит из следующих компонентов:
1) блок питания – обеспечивает питание устройства;
2) задающий генератор – обеспечивает работу микроконтроллера на
определенной частоте;
3) узел сброса – выполняет функцию включения или отключения выполнения
программы микроконтроллера;
4) блок связи с ПК – обеспечивает оперативное изменение программы
микроконтроллера;
5) микроконтроллер содержит в себе программу управления блоками
управления по вертикали и горизонтали;
6) блок управления по горизонтали – состоит из 5 транзисторов, которые
отвечают за управление светодиодами, в сетке светодиодов, по горизонтальным
уровням;
7) блок управления по вертикали – состоит из 5 логических интегрированных
схем (триггеров), которые отвечают за управление светодиодами, в сетке
светодиодов, по вертикали;
8) блок индикации - сетка светодиодов, служит для выведения текстовой
информации и создания световых эффектов.
Важной особенностью светодиодного куба, является соединение светодиодов в
сетку, в виде куба, таким образом, что аноды всех светодиодов каждого столбца
должны быть соединены вместе. Слои состоят из соединённых катодов
светодиодов. Для управления светодиодами подается сигнал на столбец и этаж, в
один момент времени.
18
Принцип работы куба, основан на эффекте инерционности зрительного
восприятия. Это свойство человеческих глаз, которое создаёт иллюзию движения
при быстрой смене отдельных статичных картинок. Таким образом в один момент
времени, горит только 1 светодиод. Чтобы создать свечение всего куба, нужно с
быстрой частотой зажигать все светодиоды по очереди. Установив частоту
засвечивания одного светодиода 60 Гц, и подавая сигналы на все светодиоды,
создается ощущение, что все светодиоды горят одновременно, при этом не видно
абсолютно никакого мерцания.
Для лучшей видимости эффектов светодиодного куба, рекомендуется
использовать устройство в несколько затемненном помещении.
Разработка и внедрение модуля 1С: Предприятие «Календарный график
учебного процесса»
Логинов П.А., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Нуйкин И.В., преподаватель Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Вдовин И.Г., директор ООО ««Онлайн – Консалтинг»
На сегодняшний день при автоматизации предприятия предприниматели
стараются охватить максимальное число областей, для получения выгоды и
увеличения эффективности производства. В основе деятельности любого
предприятия
лежит
автоматизация,
которая
позволяет
увеличить
производительность труда за счёт замены ручного человеческого труда
программными или аппаратными средствами. Это могут быть программы, которые
готовят документацию, или производят расчёты. Используя технические средства,
можно сильно сократить время производственного цикла, за счёт того, что
программно можно выполнить те или иные функции, намного выгоднее в плане
затрат времени и сложности, чем вручную, даже не смотря на то, что этим может
заниматься специалист, имеющий широкие знания в этой области. Достаточно
автоматизировать нужные процессы, используя знания этих специалистов, чтобы
получить автоматизированную систему, которая частично или полностью заменит
их деятельность. При создании автоматизированной системы, следует определить,
является ли необходимой эта система и будет ли она актуальной для этого
предприятия, для этого следует определить сферу деятельности организации,
требования, выдвигаемые к данной системе, а так же предполагаемые эффекты,
которые последуют за внедрением в производство.
На основании закона об образовании 2013 - федеральный закон от 29.12.2012 N
273-ФЗ "Об образовании в Российской Федерации», учебные заведения нуждаются
в новых планах построения учебного процесса и распределения нагрузок.
19
Календарный график учебного процесса позволяет контролировать понедельную
нагрузку, которая не может превышать 36 часов обязательной нагрузки , 18
самостоятельной и 54 общей. Так же высчитывает общее количество часов по
каждому предмету и позволяет быстро составлять «Календарный график учебного
процесса».
В разработке использовалось программное обеспечение согласно рабочей
документации и требований ГБОУ СПО «УГКР»:
- программный продукт «1С: Предприятие 8.2»;
- в качестве операционной системы может быть использована ОС Microsoft
Windows XP или выше.
Созданный «Календарный график учебного процесса» имеет возможность вывода
данных в такие продукты как MS Excel, Adobe reader и тд.
Рисунок 1 – Основная форма работы с модулем
20
Рисунок 2 – Форма вывода данных в отчет
Данный продукт уникален и его стоимость может быть окуплена за счет продаж
данного модуля сторонним учебным заведениям. «1С: Предприятие» является
наиболее совершенным программным продуктом для внедрения на предприятие.
Разработка программы для расчёта затрат, необходимых для ликвидации
аварийных разливов нефтепродуктов
Муратов А.Ф., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Бронштейн М.Е., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Согласно постановлению правительства Российской федерации от 15
апреля 2002 года № 240 о порядке организации мероприятий по предупреждению и
ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов на территории Российской
Федерации, каждое предприятие, имеющее опасные производственные объекты,
содержащие запасы нефтепродуктов, должно предоставить план по
предупреждению и ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов, описывающее
все затраты, которые необходимы для локализации и ликвидации нефтепродуктов,
при аварийных разливах. ООО "Спецпроект", которое занимается подготовкой
различной документации в области пожаротушения, эвакуации и т.д.,
21
разрабатывает подобную документацию, при этом эта работа выполняется
полностью вручную. Как следствие, ручное выполнение большого количества
информации занимает значительное время. Поэтому появилась необходимость в
автоматизации этого процесса. Так как сам процесс разработки документации
состоит из различных этапов, зачастую не связанных между собой, было принято
решение автоматизировать только расчётную часть программы.
Программа для расчёта затрат, необходимых для ликвидации аварийных
разливов нефтепродуктов представляет собой автоматизированную систему,
которая производит расчёты с учётом всех условий, задаваемых пользователем. Так
же следует сказать о том, что программа имеет собственную базу данных, которая
хранит как статические данные, так и все заполненные данные по каждому проекту.
Так же имеется функция редактирования базы данных, а так же вывод результатов
расчётов в отчёт.
При создании программы была использована объектно-ориентированная
среда разработки Delphi, графическая утилита Navicat, позволяющая работать с БД,
а так же компоненты ZeosDBO, которые позволяют связывать проект Delphi с
таблицами БД. Сама база данных представляет собой реляционную систему
MySQL, которая наиболее эффективна, по сравнению с подобными решениями.
Основной интерфейс программы (представлен на рисунке 1) предназначен для
использования людям, которые мало знакомы с подобными программами, поэтому
был выбран более понятный и эргономичный дизайн.
22
Рисунок 1 - Интерфейс программы
Несмотря на то, что работа с программой является простой и понятной,
программа так же имеет инструкцию пользователя, которая распространяется с
программой.
Связь с базой данных является основным условием программы, так как подобная
возможность позволяет сократить время заполнения исходных данных, а так же
появляется возможность динамического хранения данных, то есть их можно
изменять (подобное изменение может быть выполнено или из основных форм
программы, или через окно администрирования базы данных).
23
Сама программа предназначена для сокращения производственного цикла, что
является следствием повышения производительности за счет автоматизации
процессов, которые до этого выполнялись вручную. Следует сказать, что, при
тестировании во время разработки, такая функция выполнялась, поэтому основная
цель написания программы является выполненной.
Говоря о себестоимости данной разработки, можно сделать вывод о том,
что она является наиболее приемлемой для подобного функционала. Для
сравнению были выбраны продукты 1С:Предприятия, разработка модулей которого
может выполнить все необходимые функции, однако себестоимость подобных
разработок гораздо выше. Единственным возможным аналогом программы для
расчёта затрат, необходимых для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов,
учитывая его себестоимость, можно считать макрос-модули для MS Office. Их
разработка является наименее затратной, однако их возможности намного
ограничены, а скорость выполнения тех же функций намного ниже.
Таким образом, актуальность программы для расчёта затрат, необходимых для
ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов, в экономическом и ожидаемом
социальном плане, а так же в плане функциональных возможностей, можно считать
обоснованной.
Использование тепловизионной техники в области защиты информации
Муртазин А.Э., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Арефьев А. В.,
научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Информация является одним из наиболее ценных ресурсов любой
компании, поэтому обеспечение защиты информации является одной из важнейших
и приоритетных задач. Наряду с этим существует такой вид угрозы, как утечка
информации. Одним из способов осуществления этой угрозы является применение
закладного устройства – миниатюрный электронный девайс, предназначенный для
негласного съёма информации, как по акустическому каналу так и оптическому.
Зачастую такие приборы визуально обнаружить невозможно, в силу своих
миниатюрных размеров, благодаря чему его можно установить в любом месте
помещения. Поэтому для поиска такого рода устройств целесообразно применять
тепловизионную технику. Из-за того, что закладные устройства нагреваются и
излучают тепло, их легко будет обнаружить с помощью тепловизора, проведя
проверку помещения на предмет закладок.
Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком
диапазоне частот, в том числе и волны в инфракрасном спектре, так называемое
«тепловое излучение». При этом интенсивность теплового излучения напрямую
24
зависит от температуры объекта, и лишь в очень малой степени зависит от условий
освещенности в видимом диапазоне. Таким образом, при помощи тепловизионного
прибора о любом наблюдаемом объекте может быть собрана и визуализирована
дополнительная информация, недоступная человеческому глазу и приборам.
Основным элементом тепловизора является датчик, преобразующий
инфракрасное излучение, попадающее на него от внешних объектов через
фокусирующую систему, в электрические сигналы. В современных тепловизорах в
качестве ИК-датчика обычно используется матрица, состоящая из множества
миниатюрных чувствительных элементов. Полученный от датчика сигнал
преобразуется, усиливается и «визуализируется» на экране прибора, может быть
сохранен в цифровом виде во встроенной памяти. Профессиональные модели
тепловизоров позволяют не только «увидеть» тепловое поле объекта, но и
дополнительно обладают измерительными и вычислительными функциями, а также
видеосистемой, благодаря которой видимое и инфракрасное изображение могут
смешиваться или совмещаться (накладываться).
Принцип действия современных тепловизоров основан на способности
некоторых материалов, фиксировать излучение в инфракрасном диапазоне.
Посредством оптического прибора, в состав которого входят линзы, изготовленные
с применением редких материалов, прозрачных для инфракрасного излучения
(таких как германий), тепловое излучение объектов проецируется на матрицу
датчиков, чувствительных к инфракрасному излучению. Далее сложные
микросхемы считывают информацию с этих датчиков, и генерируют видеосигнал,
где разной температуре наблюдаемого объекта соответствует разный цвет
изображения. Шкала соответствия цвета точки на изображении к абсолютной
температуре наблюдаемого объекта может быть выведена поверх кадра. Также
возможно указание температур наиболее горячей и наиболее холодной точки на
изображении. В зависимости от модели тепловизоры различаются по величине
шага измеряемой температуры. Современные технологии позволяют различать
температуру объектов с точностью до 0,05-0,1 К.
Многие тепловизионные приборы также оснащены устройствами памяти
для записи полученного видеоизображения картины теплового излучения,
производительными микропроцессорами, позволяющими осуществлять в режиме
реального времени минимальную аналитику полученного в результате
сканирования изображения инфракрасного излучения. Довольно часто
используется конфигурация совместного использования тепловизора и
видеокамеры, что позволяет в общем случае получить изображение объекта в
«расширенном» диапазоне объединенных инфракрасного и видимого спектров, а в
неблагоприятных условиях (например - отсутствие освещения объекта) наблюдать
объект хотя бы в одном из диапазонов. ИК или видимый диапазон могут как
накладываться друг на друга, так и транслироваться отдельно.
25
Рисунок 1-Структурная схема тепловизора
Поток инфракрасного излучения от объекта попадает в объектив О,
отражается зеркалом узла сканирования УС и попадает на приемник излучения ПИ.
Приемником излучения для тепловизора является ИК-чувствительная матрица, а
для тепловизионного сканера — точечный приемник. Приемник излучения ПИ
преобразует энергию падающего на него потока ИК-излучения в электрическое
напряжение. Узел обработки УО преобразует сигнал с приемника излучения ПИ в
массив значений радиационной температуры, в соответствии, с хранящейся в
энергонезависимой памяти индивидуальной градуировочной характеристикой
прибора и показаниями встроенных датчиков температуры, и отображает этот
массив на цветном жидкокристаллическом мониторе. Одновременно с выводом
графика распределения радиационных температур на узел индикации УИ
дополнительно поступает изображение объекта в видимом спектральном
диапазоне, формируемое телевизионным каналом, состоящим из миниатюрной ТВ
камеры с вариообъективом ВО.
Результатом
проведения
обследования
является
термограмма
обнаруженных аномалий, анализ которой позволяет выявить опасные объекты.
Пример термограммы 01- передатчика.
Пример термограммы 02 – видеокамеры.
Пример термограммы микрофона.
26
В результате был разработан стенд, на котором размещены:
- тепловизор;
- приёмник;
- закладное передающее устройство;
- телевизор.
Данный стенд будет применяться для проведения практических и
лабораторных работы студентами Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники специальности “Информационная безопасность”.
Разработка программного продукта «Органайзер бухгалтерского
аутсорсинга» для ООО ЦБП «Бухгалтер+»
Мухаметзянов Р.И., студент
Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Бронштейн М.Е., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
На сегодняшний день предприятия и фирм растет большое количество, и
для дальнейшего существования необходимо вести бухгалтерский учет. Заказать
услугу – ведение бухгалтерского учета, чем содержать штатного бухгалтера,
предприятию выгоднее. Но количество таких фирм, предприятия непременно в
разы больше, чем самих фирм, оказывающие бухгалтерские услуги. Бухгалтер,
обслуживающий несколько десятков клиентов не всегда запомнит в какие сроки
ему надо сдать отчет или же уплатить налог. Для этого ему необходимо делать
записи, пометки в своем блокноте или журнале. Работая в дальнейшем, бухгалтеру
необходимо будет делать поиск в журнале, блокноте, для работы с отчетами,
сверять таблицы сроков сдачи отчетов и уплаты налогов, установленные
законодательством РФ. Это занимает определенное количество времени, это
снижает производительный процесс. Встает вопрос об автоматизации таких
простых, отнимающих достаточное количество времени действий.
Программный продукт «Органайзер бухгалтерского аутсорсинга» является
решением для своевременной сдачи отчетов и уплаты налогов, показывая нужную
информацию по клиенту в срок, тем самым минимизируя штрафные санкции,
применимые за несвоевременную уплату налогов и сдачу отчетов.
При разработке программного продукта учитывались требования ООО
ЦБП «Бухгалтер+»:
-интерфейс программы должен быть предельно простым;
-ввод минимального объема информации (наименование клиента, система
налогообложения, вид клиента(физ./юр. лицо) и другие налоги, применяемые к
клиенту);
-вывод необходимой информации по клиенту;
27
-вывод количество дней, оставшиеся до установленного срока уплаты
налога или сдачи отчета;
-возможность ведения иных событий;
-вывод на форму MS Exel.
Средой разработки стала Delphi 7.0. Так как Delphi 7.0 в основном служит
для быстрой разработки многооконного приложения, а его компоненты
значительно облегчают работу разработчика ПО.
Средой разработки БД был выбран MS Access. Так как реализация БД не
требует сложной конструкции, MS Access позволяет быстро и удобно создать
нужные таблицы.
Процесс реализации БД:
С помощью конструктора MS Access создаются нужные таблицы – таблица
клиентов, таблица налогов, таблица иных дел, таблица отчетов.
Рисунок 1 – Создание таблицы «Клиенты» в режиме конструктора
Каждому полю указывается имя поля и тип данных (текстовый,
логический, дата/время).
Процесс реализации программного продукта:
На окне дизайнера форма размещаются нужные компоненты – кнопки,
текстовые окна, компонент отображения таблицы и другие.
28
Рисунок 2 – Вкладка «Календарь» программного продукта
«Органайзер бухгалтерского аутсорсинга»
В инспекторе объектов каждому объекту при необходимости задаются
параметры, в окне редактора прописывается сам код на каждый компонент.
Если говорить коротко о главной функции программы, то она состоит из
SQL запросов с разной выборкой по определенным условиям, а также процедур
UPDATE.
Пользователю необходимо выбрать ряд параметров (квартал, налог/отчет)
и нажать на кнопку обновить. Программа выдаст всех клиентов, удовлетворяющих
условию выборки. После сдачи отчета или уплаты налога, пользователю
необходимо сделать пометку на клиенте, чтобы он был отмечен, как сдавший отчет
и/или уплативший налог. Клиент автоматически запишется в таблицу на вкладке
«База отчетов»
29
Рисунок 3 – Вкладка «База отчетов» программного продукта
«Органайзер бухгалтерского аутсорсинга»
Для вывода в отчет пользователю необходимо нажать на ВЫВОД В
ОТЧЕТ, и из таблицы все данные автоматически заполнятся на форму MS Exel,
откуда можно будет в дальнейшем распечатать.
Программный продукт упрощает работу бухгалтеру. Он берет на себя всю
рутинную работу в поиске клиента, автоматически сверяет его со сроками сдачи и
уплаты, установленными законодательством РФ, и показывает количество дней,
оставшихся до указанных сроков. Тем самым увеличивается производительность
рабочего цикла.
Говоря о разработанном программном продукте, можно сказать, что он
оправдал себя не только в плане социального эффекта, но и в плане экономического
эффекта. Сравнивая с себестоимостью программного продукта Microsoft Outlook,
«Органайзер бухгалтерского аутсорсинга» оценивается дешевле и обладает
исключительно только тем функционалом, который необходим для данной
организации.
Учитывая социальный и экономический эффекты, можно сказать, что
актуальность от разработки программного продукта «Органайзер бухгалтерского
аутсорсинга» была обоснованной.
30
Разработка микроконтроллерного замка на инфракрасных лучах с
шифрованием
Никитин Д.С., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Хакимова Г.Г., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Разрабатанное устройство предназначено для установки в различных местах
для запирания любых дверей – от обычных входных до сейфовых и несгораемых
шкафов. Особенности конструкции замка позволяют использовать его в различных
сферах и при жестких требованиях. Продуманное электронное управление при
надежной исполнительной части
дает целый
ряд преимуществ перед
традиционными механическими замками. Электронные замки имеют большую
взломоустойчивость, а использование современных микроконтроллеров позволяют
реализовать большое количество интересных функций с большой гибкостью
работы при несложной схемотехнике.
Микроконтроллеры активно используются в различных устройствах и при
минимуме электронных компонентов быстро и эффективно выполняют сложные
многоступенчатые задачи и имеют большие возможности по модификации и
доработке, не изменяя самой электрической схемы. В данном замке, будет
использован микроконтроллер ATmega8535. Необходимость применения этого МК
обусловлена использованием в работе замка алгоритма со 128-битным
шифрованием и разветвленного управления различными функциями.
31
Рисунок 1 –Замок на ИК-лучах с шифрованием. Схема электрическая
структурная
Структурная схема микроконтроллерного замка
(рисунок 1) состоит из
следующих блоков:
– микроконтроллер – является главным блоком данного устройства, а так же и
управляющей частью;
– кварцевый резонатор служит для тактирования микроконтроллера;
– блок питания обеспечивает питающим напряжением элементы устройства,
включает в себя источник, собственно блок питания со стабилизатором
напряжения, модуль бесперебойного питания с аккумулятором иЗУ для автономной
работы;
– инфракрасный (ИК) фотоприемник предназначен для работы с брелкомключом;
– исполнительное устройство – электродвигатель, работает в механизме
запирания ригеля замка;
– датчик закрытия двери и положения ригеля замка – необходим для оценки
текущего состояния устройства;
– силовой согласующий каскад – согласовывает слаботочный управляющий
сигнал
МК
с электродвигателем с большим потреблением по току.
Ключ замка состоит также из микроконтроллера с тактовым генератором,
инфракрасного светодиода для передачи шифра. Питается от гальванической
батареи.
Разработанный
замок
имеет
ряд
конструктивных
особенностей,
обеспечивающих, прежде всего, высокую взломоустойчивость, при этом
реализован развитый функционал. В качестве ключа использоваться оптический
микроконтроллерный передатчик-брелок на инфракрасных лучах, что
обеспечивает высокую взломо- и вандалоустойчивость ввиду отсутствия на
внешней стороне двери каких-либо электронных элементов, а фотоприемник
устанавливается непосредственно за линзой «глазка», либо напротив специального
замаскированного отверстия. В ключе реализован алгоритм 64-битным шифром,
который изменяется при каждом нажатии, что делает бессмысленным копирование
такого ключа. Также в замке использована система автономного питания с
подзарядкой и контролем состояния аккумулятора
Микроконтроллерный замок, построенный на микроконтроллере ATmega8535,
работает следующим образом. Основой электронного замка является
микронтроллер ATmega8535 (DD1). Два устройства сопряжения с электронными
ключами подключены к выводам шины PD2 и PD3. Реализована возможность
работы как со стандартными электронными контактными ключами, для большей
32
универсальности и расширения возможностей применения данной конструкции,
так и с собственным оригинальным ключом на ИК лучах со 128-битным шифром,
состоящим из номера ключа, изменяющегося 64-битным кодом и значения
счетчика генератора кода, присваивающего номер каждой посылке для
дальнейшей верификации в МК замка. Эта особенность принципиально отличает
данный микроконтроллерный замок от аналогов – при таком решении теряет
смысл широко распространенное прямое копирования кода ключей (контактных),
или радиоперехват (что имеет широкое распространение в охранных устройствах
автомобилей, ворот зданий, на территории, гаражей); данный аспект стандартных
конструкций является значительной уязвимостью.
Принятый шифр обрабатывается МК DD1 и при совпадении подается команда
на исполнительное устройство – электромеханический замок, подключенный к
выводу МК PB1, через согласующий каскад.
Блок питания электронного замка также имеет ряд отличительных
особенностей. Первичный источник питания – сетевой,
обеспечивает
стабилизированным
напряжением
5 В микроконтроллер, рассчитан на потребляемый ток до 100 мА и
нестабилизированным
12 В для исполнительного устройства, рассчитан на ток до 2,5 А. Вторичный
источник питания предназначен для бесперебойной работы в автономном режиме
в случае отключения от питающей сети 220 В. Модуль питания выполнен на
аккумуляторной батарее GB1, имеет устройство подзарядки (цепь VT6, VT8).
Подзарядка батареи осуществляется автоматически и управляется МК DD1 при
падении напряжения на батарее ниже установленного значения. Для этого
предназначены подстроечные резисторы R9 и R12 – ими выставляют пороговое
значение, подаваемое на входы МК PA4 и PA5, при котором необходимо начать
подзарядку.
Переход с одного источника питания на другой осуществляется
диодами VD21, VD22, VD23. Реализована возможность принудительного и
ручного тестирования состояния батареи для выявления ее старения («эффекта
памяти») – для этого измеряется ее напряжение при максимальном потребляемом
токе (во время работы двигателя). Если разность напряжений превышает
установленное значение, то батарея для дальнейшего использования не пригодна,
при этом, а также при пропадании питающего сетевого напряжения, будет подан
предупреждающий звуковой сигнал динамиком BA1.
Использование микроконтроллеров для построения различных устройств
позволяет не только улучшить их основные технические характеристики, такие как
надежность,
быстродействие,
точность,
массогабаритные
параметры,
энергопотребление, но и получить такую конструкцию, совершенствование
функций которой можно производить без изменения конструкторской
33
документации и перестройки производственного цикла, путем изменения
запрограммированной прошивки микроконтроллера.
В заключение хотелось сказать, что данное устройство может использоваться в
различных сферах. Перспективность изделия высокая, так как реализованные
функциональные возможности, а также возможности, заложенные для дальнейшей
разработки, кардинально отличают данное устройство от существующих аналогов,
объем выпуска возможен серийный. Габариты малые 260 мм, 160 мм, 60 мм, вес
1,5 кг. Конструкция микроконтроллерного замка оптимизирована, имеет блочную
структуру, что обеспечивает удобство технического обслуживание и ремонта.
Разработка USB осциллографа на базе микроконтроллера PIC18F2550
Сафин Р.Г., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Королькова Г.М., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного
колледжа радиоэлектроники
Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось
несколько поколений элементной базы: дискретная электроника электровакуумных
приборов, дискретная электроника полупроводниковых приборов, интегральная
электроника
микросхем
(микроэлектроника),
интегральная
электроника
функциональных
микроэлектронных
устройств
(функциональная
микроэлектроника).
Элементная база электроники развивается непрерывно возрастающими темпами.
Каждое из приведенных поколений, появившись в определенный момент времени,
продолжает совершенствоваться в наиболее оправданных направлениях. Развитие
изделий электроники от поколения к поколению идет в направлении их
функционального усложнения, повышения надежности и срока службы, уменьшения
габаритных размеров, массы, стоимости и потребляемой энергии, упрощения
технологии и улучшения параметров электронной аппаратуры.
Современный этап развития электроники характеризуется широким
применением интегральных микросхем (ИМС). Разрабатываемые сейчас сложные
системы содержат десятки миллионов элементов. Все эти проблемы успешно
решает микроэлектроника.
Микроэлектроника — подраздел электроники, связанный с изучением и
производством электронных компонентов с геометрическими размерами
характерных элементов порядка нескольких микрометров и меньше. Так же
частью микроэлектроники являются микроконтроллеры.
Микроконтро́ллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема,
предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный
микроконтроллер сочетает на одном кристалле функции процессора и
34
периферийных устройств, содержит ОЗУ и (или) ПЗУ. По сути, это
однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.
Одним из важнейших приборов в радиоэлектронике и микроэлектроники
является осциллограф.
Осциллограф – прибор, показывающий форму напряжения во времени.
Также он позволяет измерять ряд параметров сигнала, такие как напряжение, ток,
частота, угол сдвига фаз. Но главная польза от осциллографа – возможность
наблюдения формы сигнала. Во многих случаях именно форма сигнала позволяет
определить, что именно происходит в цепи. Используются в прикладных,
лабораторных и научно-исследовательских целях, для контроля, изучения
электрических сигналов — как непосредственно, так и получаемых при
воздействии различных устройств, сред на датчики, преобразующие эти
воздействия в электрический сигнал.
Надежность и простота эксплуатации современных осциллографов не требуют
никаких особых специальных знаний и опыта. Интерпретация полученной
информации может быть легко произведена путем элементарного визуального
сравнения.
Каждый, снимаемый при помощи осциллографа сигнал может быть описан при
помощи
следующих основных параметров:
- амплитуда: разность максимального и минимального напряжений (В) сигнала в
пределах периода;
- период: длительность цикла сигнала, мсек;
- частота: количество циклов в секунду, Гц;
- ширина: длительность прямоугольного импульса, мс, мкс;
- скважность: отношение периода повторения к ширине (в зарубежной
терминологии
применяется обратный скважности параметр называемый рабочим циклом,
выраженный в %);
- форма сигнала: последовательность прямоугольных импульсов, единичные
выбросы,
синусоида, пилообразные импульсы, и т.п.
35
Рисунок 1 - USB осциллограф на МК PIC18F2550. Схема
электрическая структурная
Структурная схема разрабатываемого устройства изображена на рисунке 1,
состоит из следующих блоков:
1) микроконтроллера;
2) ЭВМ;
3) программы.
Все функции, выполняемые устройством, заложены в управляющей
программе для ПК и для микроконтроллера, которые хранятся в ПЗУ МК.
Обмен между МК и ЭВМ осуществляется через USB порт. В связи с
исчезновением COM и LPT портов из современных компьютеров многим
приходится, приспосабливаются к работе с USB, который активно используется
разработчиками аппаратного обеспечения для ПК. При разработке USB
устройства существует трудность – написание драйвера разрабатываемого USB
устройства для операционной системы компьютера. Это требует специальных
знаний, времени и программного обеспечения. Выходом из данной ситуации
может быть создание USB-устройств класса HID (Human Interface Device —
устройство взаимодействия человека с компьютером), драйверы для которых
имеются в операционной системе. При этом достаточно просто
сконфигурировать разрабатываемое устройство так, что бы оно воспринималось
компьютером как HID устройство. Рассматриваемый данный осциллограф
воспринимается системой как USB HID устройство и не требует установки
дополнительных драйверов.
В результате для считывания потока данных достаточно просто читать порт
А с необходимой периодичностью и записывать данные в память. Для буфера
данных используется один банк RAM PIC18F2550 размером 256 байт. В
прошивке реализована простейшая синхронизация входного сигнала.
Цикл сбора данных в буфер запускается командой от ПК по USB, после чего
можно эти данные через USB порт прочитать. В результате ПК получает 256 8-
36
битных отсчетов, которые может, например, отобразить в виде изображения в
программе.
Рисунок 2 USB осциллограф на МК PIC18F2550, схема электрическая
принципиальная
Электрическая принципиальная схема USB осциллографа на PICконтроллере представлена на рисунке 2. Основой разрабатываемого
устройства является PIC-контроллер IC1 (PIC18F2550). На него возлагаются
функции сбора и обработки информации. Частота работы МК задается
генератором тактовых импульсов на кварцевом резонаторе ZQ1 с частотой 20
МГц. После включения питания МК настраивает порты ввода и вывода,
аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Затем начинает выполняться
основной цикл, который является бесконечным.
При сборке нашего устройства мы использовали режим тактирования от
кварцевого резонатора с частотой 20 МГц. Аналоговый вход подключен к
выводу RA0 микроконтроллера, который сконфигурирован на аналоговый
ввод. Через резистор R1 напряжение питания попадает на сброс
микроконтроллера. Конденсаторы C1 и C2 – необходимы для внутренней
стабилизации и защиты от скачков напряжение USB порта. Катушка L1
используется для защиты от помех источника питания. В нашем случае
питание используется от компьютера. Так же можно использовать
модернизированный загрузчик Tiny PIC Bootloader, который позволяет
загружать прошивку в микроконтроллер на скорости 115,200 бод. Для загрузки
или обновления прошивки микроконтроллера используются загрузчик и
37
USART выводы микроконтроллера, которые необходимо подключить к
преобразователю уровней RS-232.
Несмотря на свою простоту, устройство является абсолютно
работоспособным, что доказано в экспериментальной части.
Применение современной элементной базы, главным образом МК,
позволило сократить количество элементов, а также объединить в устройстве
множество функций.
По экономическим показателям разрабатываемое устройство является
достаточно недорогим, в соотношении с количеством выполняемых им
функций.
Разрабатываемое устройство является более эффективным и объединяет в
себе функции, ранее выполнявшиеся несколькими устройствами. За счет
применения МК имеется возможность программирования устройства и с
каждой новой программой перепрофилировать устройство.
USB осциллограф является более миниатюрным, чем все предыдущие
аналоги. Использование современных технологий позволило не только
усовершенствовать устройство, но и сделать его более эргономичным.
Разработка и изготовление устройства внешней индикации состояния
коробки передач для автомобиля-робота.
Табулдин Т. Т., Родионов Е. А., студенты Уфимского государственного
колледжа радиоэлектроники
Туктаров Р. Ф., научный руководитель, кандидат технических наук УНЦ
РАН.
Устройство предназначено для автомобиля робота, разработанным отделом
робототехники Уфимского Государственного колледжа Радиоэлектроники. Для
управления данным автомобилем не нужно водительское удостоверение, ведь
за рулем этого автомобиля человек не сидит, а управление осуществляется
дистанционно, по радиосвязи, с помощью пульта управления. При управлении
автомобилем-роботом, при помощи пульта управления, управляющий не видит
в каком положении находится коробка передач. Это может создать разные
внештатные ситуации, таких как ошибочное нажатие кнопок на пульте, что
может привести к поломке автомобиля. По этим причинам отделом
робототехники ставилась задача разработать специальную индикацию, которая
выводила бы информацию о состоянии коробки передач.
В связи с этим было разработано и изготовлено устройство внешней
индикации состояния коробки передач. В основе данного устройства лежит
38
светодиодное табло. Устройство не зависит от пульта управления, связано
только с коробкой передач автомобиля-робота. При движении автомобиля
вперед, назад, или стоянке на индикаторе табло выводиться соответствующая
информация.
Данное
устройство, позволяет визуально наблюдать за
состоянием коробки передач автомобиля – робота с некоторого расстояния.
Конструкция устройства блока индикации представляет из себя форму
цилиндра, со светодиодными матрицами вдоль боковой части, и является
индикатором табло. При движении автомобиля, когда коробка передач
включена в скорость, на индикаторе - табло горит и движется по кругу буква
«D», что означает движение автомобиля. Когда автомобиль сдает назад на
индикаторе – табло горит и движется по кругу буква «R», когда автомобиль
стоит на месте без движения, то соответственно «P».
Данное устройство имеет следующие особенности:
– отсутствие языкового и символьного барьера, т.е. возможность
формирования произвольных символов и графических изображений;
– возможность полной автономной работы без подключения к ПК
– поддержка двухцветного табло
– загрузка графики и управление параметрами строки через USB порт.
– эффекты: 10 определяемых пользователем мест временного останова
бегущей строки.
Данное устройство работает на базе микроконтроллера ATmega16. В
память микроконтроллера прошивается управляющая программа устройством
внешней индикации состояния коробки передач.
Программа для устройства внешней индикации состояния коробки передач
выполняет 3 основные функции:
1) Прием сигнала с коробки передач;
2) Считывание кода буквы;
3) Отображение символа;
Программа постоянно проводит опрос концевых выключателей. Если один
из них замкнут, то на микропроцессор подается сигнал логической единицы,
после чего выполняется подпрограмма считывания, которая побитно считывает
код в виде нулей и единиц для каждой строки, и подпрограмма отображения
символа, в которой содержится код для отображения буквы. Фактически, если
один из трех концевых выключателей замкнут то отображается буква D (машина
едет вперед), если другой, то отображается буква P (машина находится в
нейтральном состоянии), если же замкнут третий, то отображается буква R
(машина движется назад).
39
Разработка Wi-Fi робота с Web камерой
Такиуллин И.Э., Сольев А.В., студенты Уфимского государственного
колледжа радиоэлектроники
Королькова Г.М научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Актуальна возникшая в последние годы социальная потребность в роботах.
Роботы освобождают массу людей от тяжелого, не интересного, утомительного или
опасного для их здоровья труда. Люди, высвобожденные в результате роботизации,
могут заниматься более квалифицированной интеллектуальной работой
(управлением машинами и роботами, принятием сложных и ответственных
решений, научными исследованиями и т.п.). Люди создают роботов для того, чтобы
самим не превратиться в них.
Робот-машина предназначена для управления с любого компьютера без
проводов при помощи связи по Wi-Fi. Трансляция видеосигнала в реальном
времени передается на компьютер с помощью видео камеры и сети Wi-Fi.
Обычно
роботы
с
дистанционным
управлением
используют
радиосвязь, которая затухает, дает помехи и имеет очень ограниченное рабочее
расстояние. В проекте используется Wi-Fi стандарта 802.11g для отправки
управляющих сигналов через TCP/IP протокол, который управляет потоком
данных. Это дает возможность бесперебойной и надежной передачи управляющих
сигналов роботу-машине. Сеть Wi-Fi поддерживает высокую скорость передачи
данных, что позволяет осуществить передачу высококачественного видеосигнала в
реальном времени. Wi-Fi робот с Web камерой может применяться в туннелях,
трубопроводах и на охраняемых территориях, куда невозможно проникнуть
человеку из-за большого риска потери жизни.
Робот движется со скоростью 12 км/ч на расстояние до 200м от
управляющего компьютера. Его аккумуляторные батареи рассчитаны 1,5 часа
полноценной работы. Роутер типа TP-LINK TL-MR3020 позволяет использовать
точку доступа между роботом и компьютером, что позволяет увеличить рабочую
дистанцию в несколько раз.
Схема электрическая структурная Wi-Fi робота с Web камерой показывает
принцип работы блоков и электрическую связь между ними.
Структурная
схема
робота-машины
состоит
из
следующих
функциональных блоков:
1 ноутбук служит для управления роботом и наблюдением видео;
2 роутер - служит для передачи сигнала;
3 микроконтроллер - служит для обработки сигнала;
40
4 драйвер управления двигателями - подает сигнал управления в
электродвигатель;
5 web - камера предназначена для наблюдения за движением робота;
6 сервопривод - служит для управления рулевой частью робота, которая
состоит из двух рулевых тяг, обеспечивающих поворот машины влево,
вправо;
7 электродвигатель - исполнительное устройство для движения робота машины
вперед, назад;
Рисунок 1-Wi-Fi робот с Web – камерой. Схема электрическая структурная
Основой схемы Wi-Fi робота с Web – камерой (рисунок2) является
микроконтроллер Arduino Pro Mini 328 (DD2), который построен на
микроконтроллере ATmega168.
41
Рисунок 2-Wi-Fi робот с Web – камерой. Схема электрическая принципиальная
На вход порта D1 модуля te-mini (DD2) поступают данные от роутера (на
схеме не показан). Если получено число «119», то с вывода 7 микросхемы DD2
подается логическая. «1» на вывод 2 микросхемы DD1, что в свою очередь
запускает мотор и машинка едет вперед.
Если получено число «115», то с вывода 8 микросхемы DD2 подается
логическая. «1» на вывод 7 микросхемы DD1, что в свою очередь запускает мотор и
машинка едет назад.
Если получено число «108», то с вывода 4 микросхемы DD2 подается
логическая. «1», что в свою очередь включает 2 светодиода (на рисунке не
показаны). Светодиоды предназначены для освещения дороги в темном
пространстве или в темное время суток.
Если получено число «97», то сервопривод машины поворачивает влево на
10 градусов.
Если получено число «100», то сервопривод машины поворачивает вправо на 10
градусов.
Использование микроконтроллеров для построения различных устройств
позволяет не только улучшить их основные технические характеристики, такие как
надежность, быстродействие, точность, массогабаритные характеристики,
42
энергопотребление, но и получить такую конструкцию, совершенствование
функций которой можно производить без изменения конструкторской
документации и перестройки производственного цикла, путем изменения
запрограммированной прошивки микроконтроллера.
Wi-Fi робот с Web – камерой может использоваться в различных сферах
человеческой деятельности. Перспективность изделия высокая, так как во много
облегчит жизнь людям с ограниченными возможностями, объем выпуска возможен
серийный. Габариты малые 236 мм, 180 мм, 160 мм, вес 950 гр. Конструкция
выполнена максимально просто, что обеспечивает удобство технического
обслуживание и ремонта.
Монтаж опор и других устройств, для обеспечения транспортабельности
изделия не требуется. Надежность и ремонтопригодность конструкции высокая, так
как радиоэлементы и материалы дешевые и распространенные. Изготовление не
требует применения высокопроизводительных типовых технологических процессов
и средств технического оснащения. Цена не высокая, но основной эффект –
социальный.
Разработка автоматизированного рабочего места кассира кинокассы
Трубанова Р.А., студентка Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Бронштейн М.Е., научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного
колледжа радиоэлектроники
Автоматизированное рабочее место - индивидуальный комплекс
технических и программных средств, предназначенный для автоматизации
профессионального труда специалиста и обеспечивающий подготовку,
редактирование, поиск и выдачу на экран и печать необходимых ему документов и
данных. Автоматизированное рабочее место обеспечивает оператора всеми
средствами, необходимыми для выполнения определенных функций.
Главной целью создания автоматизированного рабочего места является не
упрощение, а категоризация и стандартизация автоматизируемого процесса, что
позволяет обеспечивать стабильность работы системы, прозрачность её контроля и
анализа слабых мест и основания для её развития либо свёртывания.
Автоматизация рабочего места кассира кинокассы позволит: повысить
эффективную работу касс; простой и понятный интерфейс поможет кассиру легко
продавать билеты на любое место за наличный расчет, осуществлять продажу на
текущий сеанс или предварительную продажу билетов, бронировать места в
зрительном зале, регистрировать продажу забронированных билетов; легко
управлять кинокассой, за счет разделения проекта на две составляющие
43
(пользовательская и администраторская части); контролировать работу кассиров;
ввод данных о продажах конкретного кассира.
Программный продукт автоматизированное рабочие место кассира
кинокассы был разработан в интегрированной среде разработки Microsoft Visual
Studio, на объектно-ориентированный язык программирования C# (C Sharp). Для
работы с базами данных была выбрана СУБД MySQL.
Рисунок 1 – Экранная форма интерфейса главной формы администраторской части
программного продукта
44
Рисунок 2 – Экранная форма интерфейса главной формы пользовательской части
программного продукта
Рисунок 3 – Экранная форма продажи билетов на киносеанс
Сравнивая данный программный продукт с аналогичными продуктами на рынке
IT, такими как «TillyPad», можно сделать вывод о том, что суммарная
себестоимость решения от ООО «КиноЭксперт» относительно мала.
45
Автоматизированное рабочие место кассира кинокассы не уступает по
дополнительным функциональным возможностям аналогичным продуктам, при
этом превосходит вышеупомянутый программный продукт по простоте обращения
и удобству интерфейса. Огромным плюсом разработанного программного продукта
является то, что программа легка в освоении и не требует дополнительных затрат
на обучение персонала кинотеатра. Также автоматизированное рабочие место
кассира кинокассы от ООО «КиноЭксперт» имеет административную часть,
предназначенная администратору, которая позволяет добавлять, изменять, удалять
информацию о фильмах; создавать расписание киносеансов; устанавливать цены на
билеты; просматривать
ежедневные отчеты о продаже, а также имеет
пользовательскую часть, непосредственно предназначенная кассиру, которая
позволяет обрабатывать заявки, оформлять продажи.
Проанализировав вышесказанное, можно сделать вывод о том, что
разработанное автоматизированное рабочие место кассира кинокассы обладает
большой экономической эффективностью, являясь оптимальным решением для
кинотеатров и развлекательных комплексов.
Разработка программного продукта «Семейное древо» на платформе «1С:
Предприятие 8.2»
Филатов А.В., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Нуйкин И.В., преподаватель Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Вдовин И.Г., директор ООО «Онлайн – Консалтинг»
«1С: Предприятие 8.2» является самой популярной и востребованной системой
управления предприятием в Российской Федерации. За счет этого, написание
программного продукта на платформе «1С: Предприятие 8.2» обеспечивает
актуальность и востребованность данного программного продукта, так как в
дальнейшем его можно внедрять на любое предприятие работающее под
управлением платформы «1С: Предприятие 8.2».
Программный продукт «Семейное древо» позволяет создавать генеалогическое
древо, которое содержит в себе информацию о родословной определённой семьи.
Также эту программу можно использовать для построения иерархического графика
на производстве. Например, если компания занимается выпуском своего продукта,
то внедрив программу «Семейное древо» на своё предприятие, компания сможет
строить графики использованных деталей при построении нового продукта.
46
Рисунок 1 – Главное окно программы
Рисунок 2 – Форма отчета
47
Содержание
1. Гималетдинов Р.М., Арефьев А.В., Разработка лабораторного стенда
«Применения и настройка GSM- сигнализации».
2. Горбунов А.А., Туктаров Р. Ф., Разработка ультразвуковой системы
экстренного торможения автомобиля – робота.
3. Гумеров А.Ф., Литвинова И.В., Разработка устройства для воспроизведения
аудиофайлов в wav формате на базе микроконтроллера ATmega32.
4. Даутов Р.А., Арефьев А.В.,
Система проводной охранно-пожарной сигнализации
5. Дорофеев А. С., Фридман Г. М. Разработка светодиодного куба
6. Логинов П.А., Нуйкин И.В., Вдовин И.Г.Разработка и внедрение
модуля 1С: Предприятие «Календарный график учебного процесса»
7. Муратов А.Ф., Бронштейн М.Е., Разработка программы для расчёта затрат,
необходимых для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов
8.Муртазин А.Э., Арефьев А. В., Использование тепловизионной
техники в области защиты информации
9.Мухаметзянов Р.И., Бронштейн М.Е. Разработка программного продукта
«Органайзер бухгалтерского аутсорсинга» для ООО ЦБП «Бухгалтер+»
10 Никитин Д.СХакимова Г.Г.,Разработка микроконтроллерного замка на
инфракрасных лучах с шифрованием
11Сафин Р.Г., Королькова Г.М., Разработка USB осциллографа
на базе микроконтроллера PIC18F2550
12.Табулдин Т. Т., Родионов Е. А., Туктаров Р. Ф., Разработка и
изготовление устройства внешней индикации состояния коробки передач для
автомобиля-робота.
13.Такиуллин И.Э., Сольев А.В., Королькова Г.М
Разработка Wi-Fi робота с Web камерой
14.Трубанова Р.А., Бронштейн М.Е
Разработка автоматизированного рабочего места кассира кинокассы на
платформе«1С: Предприятие 8.2»
15Филатов А.В., Нуйкин И.В., Разработка программного продукта
«Семейное древо»
48