Document 600658

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образование учреждение среднего
профессионального образования
«УФИМСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ИНФОРМАЦИОННОКОММУНИКАЦИОННЫХ И КОМПЬЮТЕРНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
V студенческая научно – практическая конференция
УФА 2010
Актуальные вопросы информационно-коммуникационных и компьютерных
технологий: Материалы студенческой научно–практической конференции–29 июня
2010 года–Уфа: Издательство УГКР, 2010.– 64 с.
В сборник включены статьи и тезисы выступлений участников студенческой
научно–практической
конференции,
посвященной
актуальным
вопросам
информационно-коммуникационным и компьютерным технологиям.
Ответственный за выпуск
Р.А.Ягафарова
© Уфимский государственный колледж радиоэлектроники, 2010
2
Разработка робота, идущего по линии
Безмельницын В.А., студент Уфимского
радиоэлектроники
Хакимова
Г.Г.
научный
руководитель,
государственного колледжа радиоэлектроники
государственного
преподаватель
колледжа
Уфимского
До настоящего времени не выработано единой концепции относительно того,
из чего же состоит робот. Например, в Японии роботом называется устройство,
действующее по принципу взять-положить, т.е. простая «механическая рука»,
движения которой ограничены механическими упорами. Однако на Западе подобное
устройство, не обладающее гибкостью, считается особым видом жесткого автомата,
а не роботом.
Простейший робот может состоять лишь из одной микросхемы драйвера
моторов и пары фотоэлементов. В зависимости от способа соединения моторов,
микросхемы и фотоэлементов, можно «научить» робота двигаться на свет или,
наоборот, прятаться в темноту, следовать за линией, или избегать ее. Если добавить
в схему робота фототранзисторы и светодиоды, то можно добиться, чтобы он
следовал за рукой и даже следовал по темной или светлой линии. Принцип
поведения робота основывается на "фоторецепции" и является типичным для целого
класса BEAM-роботов.
В настоящее время имеется уже множество различных направлений
разработки, таких как создание эстетичных роботов, шагающих и катающихся
роботов. Одним из примеров катающихся роботов является робот, идущий по
линии. Робот, идущий по линии, двигается вслед за черной линией, что позволяет
применять роботов такого класса для работ по перемещению предметов в
соответствии с заданной траекторией.
3
Рисунок 1 – Структурная схема робота, идущего по линии
Структурная схема робота, идущего по линии (рисунок 1), состоит из
следующих блоков:
– микроконтроллер – анализирует работу блока ИК светодиодов и блока
фототранзисторов, также управляет режимом работы двигателей;
– ограничители тока – контролируют максимальный ток выходов порта D
микроконтроллера;
– блок ИК светодиодов - излучает сигналы, попадающие на поверхность с
темной линией и отражающиеся от нее;
– блок фототранзисторов - принимает отраженный от поверхности сигнал и
передает его микроконтроллеру;
– резистор регулировки чувствительности фотодиодов - отвечает за
восприимчивость черной линии фотосенсорами;
– элемент питания 1 осуществляет питание схемы.
4
Рисунок 2 – Принципиальная схема робота, идущего по линии
На рисунке (3) представлена принципиальная схема робота, идущего по
линии. Он собран на микроконтроллере фирмы ATMEL ATmega8L-8PU(DD1). В
качестве ИК светодиодов используются L-53SRD-F, фототранзисторов - L-53P3C.
ИК светодиоды (VD1,...,VD3) включаются на время, достаточное, чтобы АЦП,
встроенный в МК, преобразовал напряжение, развиваемое соответствующими
фототранзисторами (VT1,…,VT3) в цифровой код. Используются лишь восемь
старших разрядов результата, т.к. два младших содержат шум. Если под датчиком
нет темной линии, освещенность фототранзистора и напряжение на нем больше,
если она есть – меньше. Сравнивая показания фототранзисторов с образцовым
напряжением, снимаемым с резистора регулировки чувствительности (R4),
программа принимает решение о положении робота относительно линии согласно
следующим значениям:
000 – линия потеряна;
001 – смещение вправо;
010 – точно на линии;
011 – небольшое смещение вправо;
100 – смещение влево;
110 – небольшое смещение влево;
111 – не используется.
Далее происходит вызов подпрограммы в микроконтроллере, изменяющей
режим работы двигателей (M1,M2) робота. Микроконтроллер работает от
встроенного RC-генератора.
Ограничители тока (R1,…,R3) контролируют максимальный ток выходов
порта D, который не должен превышать 20мА. Элемент питания G1, обеспечивает
5
работу микроконтроллера и реализует работу двигателей и остальных элементов
схемы.
Разработанный робот, идущий по линии, позволяет изучить основные
характеристики и особенности микроконтроллеров семейства AVR, основы
программирования этих микроконтроллеров. А также наглядно показать работу
фотосенсоров. Знания о микроконтроллерах предоставляют возможность
разрабатывать роботы от простых, до более сложных и многофункциональных
устройств.
Преимуществом разработанного робота, идущего по линии, перед
устройствами подобного назначения, является возможность его применения в
различных областях. Основным достоинством разработанного робота является то,
что он может перемещаться по заданной траектории, движение робота не зависит от
наличия источника света, траекторию движения робота можно изменять, благодаря
использованию микроконтроллера.
Разработка анализатора USB
Гарипова А.М., студентка Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Зубкова И.В., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
6
Рисунок 1 –Внешний вид устройства
В настоящее время практически все периферийные устройства
подключаются к компьютеру через USB интерфейс. Наряду с простотой
использования для конечного пользователя, реализация протокола обмена по шине
USB достаточно сложна для программистов и разработчиков периферийных
устройств. Для отладки обычно используются программные средства, например
USB-Monitor, позволяющие следить за информацией, передаваемой по шине. Это
существенно упрощает отладку программного обеспечения. Однако отследить
обмен данными между хост-контроллером и устройством на уровне передаваемых
блоков данных, называемых пакетами, таким образом невозможно. Дело в том, что
каждый пакет содержит много служебной информации, которая добавляется на
аппаратном уровне в контроллере USB, как на стороне хоста, так и на стороне
устройства. Это идентификатор пакета, адрес, контрольная сумма и др. Таким
образом, программно можно отследить, что передается, но нельзя увидеть, как это
делается. А для разработчика устройства это может быть очень важно, особенно при
программной реализации протокола на контроллерах, не имеющих аппаратного
порта USB. В данном проекте разработано устройство, которое подключается между
устройством и компьютером и перехватывает всю информацию, передаваемую по
шине. Быстродействие контроллера AVR, использованного в данном устройстве,
7
позволяет отслеживать только низкоскоростной (Low-speed) режим передачи
данных (скорость 1,5 Мбайта/с). Однако этот режим довольно широко используется,
например, в клавиатуре, мыши, джойстике.
Структурная схема анализатора USB представлена на плакате. Она состоит
из следующих блоков {показываешь каждый блок и поясняешь}:
1) микроконтроллер (МК);
2) буферное ОЗУ;
3) разъем USB;
4) разъем COM.
Основой анализатора является микроконтроллер DD1, построенный на
микросхеме ATmega8515 {показать на принципиальной}.
Анализатор подключается параллельно шине USB и перехватывает всю
передаваемую по ней информацию.
Для подключения отлаживаемого устройства используется разъем – USB
розетка типа «A». Параллельно ей распаивается кабель с вилкой USB типа «A» для
подключения к компьютеру.
Эта информация временно сохраняется во внешнем буферном ОЗУ ,а затем
передается в компьютер через COM порт. Скорость передачи USB на много
превышает скорость COM порта, поэтому необходимо накапливать информацию в
ОЗУ, а затем в паузах между пакетами обрабатывать ее и передавать в компьютер.
Объема встроенного ОЗУ контроллера для этого недостаточно.
В качестве буферного ОЗУ используется микросхема UM61256 объемом 32
кбайт. Такого объема обычно достаточно для отслеживания процесса нумерации
любого устройства.
Для передачи информации в компьютер используется порт COM
(интерфейс RS-232C). Если в компьютере нет COM-порта, можно использовать
конвертер USB-COM.
Уровни сигналов интерфейса RS-232 отличаются от уровней сигналов
микроконтроллера.
Поэтому
для
согласования
уровней
используется
инвертирующий триггер Шмитта SN74HC14.
Для сигнализации готовности устройства к работе используется светодиод
HL1. При переполнении ОЗУ светодиод гаснет.
К выводам микроконтроллера подключается кварцевый резонатор с
тактовой частотой 12 МГц.
Питание анализатора осуществляется от порта USB компьютера.
8
Рисунок 2 – Структурная схема анализатора
Анализатор представляет собой одностороннюю печатную плату.
Односторонняя плата была выбрана благодаря простоте изготовления, достаточно
высокой точности исполнения печатного рисунка и низкой стоимости. На верхней
стороне платы выполнены проводные перемычки, установлены микросхемы,
кварцевый резонатор, светодиод, полярный конденсатор. Припаяны разъемы USB
(штекер для подключения к компьютеру и розетка для подключения внешнего
устройства) и СОМ (штекер для подключения к компьютеру). На обратной стороне
платы установлены резисторы и конденсаторы в планарном исполнении.
Порядок работы с устройством следующий.
Вначале необходимо запустить на компьютере какую-либо терминальную
программу (мы воспользуемся Tera Term Pro 2.3), выбрать в ней реальный (или
виртуальный, при работе через конвертер USB-COM) порт и подключить к нему
COM разъем анализатора.
Для установки параметров порта выбираем вкладку Setup/Serial Port.
Параметры порта должны быть установлены следующие: скорость (Baud
9
rate) – 9600 бит/с, биты данных (Data) – 8, четность (Parity) – нет, стоповые биты
(Stop) – 1, управление потоком (Flow control) – аппаратное (hardware).
Подключить USB вилку анализатора к свободному USB порту компьютера.
Устройство никак себя не проявляет, поэтому компьютер не обнаружит этого
подключения. В терминальной программе выведется на экран сообщение о
готовности анализатора к работе, а на нем засветится светодиод HL1.
Теперь можно подключить кабель отлаживаемого устройства к розетке
анализатора. При этом оно определится компьютером и начнется процедура
нумерации. В терминальной программе будет выводиться на экран все, что
происходит на шине USB.
Разработанное устройство имеет меньшую цену, по сравнению с аналогами,
содержит небольшое количество элементов на печатной плате, что говорит о
10
простоте его монтажа.
Микроконтроллерное устройство «Бегущая строка с механической
разверткой»
Кузнецов П.Ю., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Хакимова Г.Г. научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Бегущая строка – это отличный рекламный носитель, который виден в любое
время суток и при любых погодных условиях.
Области применения бегущих строк:
- в торговых центрах и магазинах для рекламы товаров и информирования
покупателей о скидках и акциях;
- в ресторанах и развлекательных центрах для привлечения посетителей;
- в банках и офисах для информирования клиентов;
- на стадионах и в спортзалах для информационной поддержки спортивных
соревнований;
- в общественных и административных учреждениях для информирования
посетителей;
- на железнодорожных и автовокзалах, в аэропортах для информирования
пассажиров;
- в общественном транспорте и такси для информирования пассажиров и
рекламы;
- на улицах и площадях городов, в местах отдыха для размещения рекламной и
социальной информации.
Одним из преимуществ бегущих строк является быстрое обновление
транслируемой информации. Можно загружать любые тексты неограниченное
количество раз через специальное программное обеспечение, которое также
позволяет задавать различные эффекты, скорость, количество повторений и т.д.
Конструкция «Бегущей строки с механической разверткой» отличается
предельной простотой, небольшим количеством элементов. В нем единственная
микросхема — микроконтроллер ATtiny2313, синхронизируемый встроенным
тактовым генератором. Устройство можно применить для украшения витрин
магазинов, вывесок, аттракционов, встроить в игрушку (например, юлу) — везде,
где нужно привлечь внимание зрителей и показать какой-либо текст.
Структурная схема бегущей строки (рисунок 1) состоит из следующих блоков:
А – неподвижный блок, в него входит:
- источник питания 1 – питает электродвигатель;
- электродвигатель – приводит в движение плату с микроконтроллером и
светодиодами.
11
Б – вращающийся блок, в него входит:
- источник питания 2 – питает плату с микроконтроллером и светодиодами;
- переключатель – для включения и выключения подачи электропитания на
плату с
микроконтроллером.
- микроконтроллер – управляет работой линейкой светодиодов;
- ограничительные резисторы – предназначены для ограничения силы тока, и
для подбора яркости изображения;
- линейка светодиодов – предназначена для световой индикации.
Рисунок 1- Структурная схема микроконтроллерного устройства «бегущая
строка с механической разверткой»
Конструкция устройства "Бегущая строка с механической разверткой" показана на рис.2. Плату с микроконтроллером и светодиодами приводит в движение
электродвигатель. В качестве электродвигателя применен компьютерный
вентилятор, с ротора которого удалены лопасти (желательно, чтобы он был
бесколлекторным с шариковыми подшипниками вала). Частота вращения вала
должна находиться в пределах 1000...3000 мин-1.
12
Рисунок 2- Конструкция микроконтроллерного устройства «Бегущая строка с
механической разверткой»
Самый трудоемкий элемент конструкции — узел подвода питающего напряжения к вращающейся плате. Подключаем переключатель с одной стороны к
плате с микроконтроллером, с другой к источнику питания. На роторе двигателя закреплена металлическая пластина, которая соединена с одной стороны с отрезком
стальной проволоки, а с другой к ней крепится металлический противовес. Отрезок
стальной проволоки, соединяет детали вращающегося узла механически, на нем
закреплены провода питания платы с микроконтроллером.
Питание микроконтроллера и светодиодов производится от двух-трех
аккумуляторов или гальванических элементов типоразмера AAA, дающих в сумме
напряжение 2,7...4,5 В. Их устанавливают во вращающемся узле на металлическом
противовесе.
Первоначальный вариант разрабатываемого устройства, схема которого
показана на рис.3, не имел ограничительных резисторов (яркость изображения
подбиралась, меняя напряжение питания) и отличался от разрабатываемого в
данном дипломном проекте противоположной полярностью подключения
светодиодов к выводам микроконтроллера. Последнее приводит к тому, что
символы, бывшие в первом варианте светлыми на темном фоне, во втором при
работе микроконтроллера по той же программе будут темными на светлом фоне.
13
Рисунок 3 – Первоначальный вариант принципиальной схемы
микроконтроллерного устройства «Бегущая строка с механической разверткой»
В разрабатываемое устройство добавлены ограничительные резисторы R1-R8.
После доработки схема будет выглядеть следующим образом рис.4. В нем
единственная микросхема DD1 — микроконтроллер ATtiny2313, синхронизируемый
встроенным тактовым генератором.
Микроконтроллер DD1 работоспособен в указанном на схеме интервале
напряжения питания. Светодиоды НВЗВ-448АВСА (HL1-HL8)— синего цвета
свечения. В зависимости от типа примененных светодиодов и напряжения питания
ограничительные резисторы R1—R8
подбираем такими, чтобы ток через светодиоды не превышал допустимого для них и
выходов
микроконтроллера значения (обычно 20 мА). Напряжение, не должно быть меньше
необходимых для микроконтроллера 2,7 В. Вместо резисторов можно установить
дополнительные светодиоды, они будут вспыхивать одновременно с основными.
14
Рисунок 4 – Доработанный вариант принципиальной схемы
микроконтроллерного устройства «Бегущая строка с механической разверткой»
Рассмотрим работу разрабатываемого устройства
Программа работы разрабатываемого устройства построена так, что
отображаемый текст заносят в память микроконтроллера в виде строки заглавных
русских и латинских букв, цифр и знаков препинания в стандартной восьмиразрядной кодировке ASCII. Необходимую для изображения того или иного символа последовательность вспышек светодиодов микроконтроллер формирует
самостоятельно. Управление светодиодами организовано так, что при вращении
платы с частотой 20 с-1 за один ее оборот можно отобразить до 50 символов.
Если загрузить в микроконтроллер программу, коды которой приведены в
табл. 1, можно увидеть текст, показанный на рис.5. Чтобы изменить выводимый
текст, достаточно ввести новый в строку исходного текста программы,
обозначенную меткой Text:, повторить трансляцию и загрузить новый НЕХ-файл в
15
память микроконтроллера. Все изменения и трансляцию производят с помощью
среды разработки программ AVR Studio.
Таблица 1 – Программа микроконтроллера
:100000000FED0DBF0FEF07BBF1E0ECEA05D0E39574
:10001000C8950020D9F7F8CFC895FF93EF93102D1E
:100020001F7B103820F41052F0E0EAE603C01058AD
:10003000F1E0EAE0112E110C110C110EE10D05E0BA
:10004000C895009408BA0AD0E3950A95C9F7EF91CC
:10005000FF910024009408BA01D0089531E048ECE3
:100060004A95F1F73A95D9F708950000000000008D
:10007000065F06000302000302247E247E24244A35
:10008000FF522426160834325022555A200000010F
:100090000300001C224100000041221C2A147F148E
:1000A0002A08083E08080000E06000080808080860
:1000B00000006060006030180C063E4141413E0087
:1000C00000427F404661514A442241494936101856
:1000D00014127F27454545383E494949324121118F
:1000E00009073649494936264949493E00006666AE
:1000F00000000066E60008142241001414141414D1
:1001000000412214080201B10906601814127F7F11
:10011000494949307F494949367F01010101C07C85
:10012000427FC07F4949494163143E1463224149DB
:1001300049367F2010087F7F2011087F7F08142216
:1001400041407C02017F7F0608067F7F0808087F08
:100150003E4141413E7F0101017F7F090909063E81
:100160004141412201017F010123444838070E111A
:100170007F110E41320C32417F40407FC00708089A
:10018000087F7F407E407F7F407E40DF017F444488
:10019000787F4428107F7F444444382241492A3ED6
:1001A0007F083E413E462919097F2424C4C8CFCB8D
:1001B000CECCCDDBC920CFD0CEC5CAD220CAD3C7C2
:0B01C000CDC5D6CEC2C020CF20DE2E61
:00000001FF
16
Рисунок 5 – Отображаемый текст, устройством «Бегущая строка с механической
разверткой»
Можно обойтись без повторной трансляции, если вручную откорректировать
содержимое буфера программатора непосредственно перед загрузкой программы в
микроконтроллер. В табл. 2 показано, как выглядит воспроизводимый текст в
буфере оболочки программирования PonyProg. Соответствующие ему коды условно
подчеркнуты, в действительности эти коды не отличаются от остальных. Признаком
начала текста служат два подряд символа $ (код 0x24). Нужный текст следует
вводить непосредственно за ними, его длина может быть произвольной, лишь бы он
уместился в воспроизводимом "кольце", но за ним обязательно должны следовать
два нулевых кода — признак конца текста.
Таблица 2 – Воспроизводимый текст в буфере оболочки программирования
PonyProg
Разработанное микроконтроллерное устройство «Бегущая строка с
механической разверткой», предназначено для светоиндикации текста. Может
устанавливаться в общественных местах, на выставках, для привлечения публики.
17
Разработка учебного стенда «Изучение работы средств видеонаблюдения и
регистрации»
Гараев Р.В., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Арефьев А. В., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Развитие новых информационных технологий и всеобщая компьютеризация
привели к тому, что информационная безопасность становится одной из
характеристик Информационных Систем (ИС). Существует довольно обширный
класс систем обработки информации, при разработке которых фактор безопасности
играет первостепенную роль.
Под безопасностью ИС понимается защищенность системы от случайного или
преднамеренного вмешательства в нормальный процесс ее функционирования, от
попыток хищения (несанкционированного получения) информации, модификации
или физического разрушения ее компонентов. Иначе говоря, это способность
противодействовать различным возмущающим воздействиям на ИС.
Под угрозой безопасности информации понимаются события или действия,
которые могут привести к искажению, несанкционированному использованию или
даже к разрушению информационных ресурсов управляемой системы, а также
программных и аппаратных средств.
Сегодня можно утверждать, что рождается новая современная технология -технология защиты конфиденциальной информации на автоматизированных
системах (АС) . Реализация этой технологии требует увеличивающихся расходов и
усилий. Однако основную часть проблем позволяет избежать грамотные
технические специалисты способные разработать, внедрить, эксплуатировать и
проводить планово предупредительные ремонтные работы.
Целью данной работы является
разработка лабораторного стенда с
использованием средств защиты вычислительной техники от несанкционированного
доступа с применением платы КРИПТОН-ЗАМОК для проведения лабораторных
работ по дисциплине «Программно-аппаратные средства защиты информации».
Задачей является изучить программно-аппаратный комплекс “Криптон”.
18
Рисунок 1- Лабораторный стенд по защите информации от НСД «криптон-замок»
На стенде расположены следующие элементы:
– монитор;
– материнская плата;
– блок питания;
– винчестер;
– floppy дисковод 3.5;
– cчитыватель touch memory;
– процессор;
– плата «КРИПТОН-ЗАМОК/К».
Действие электронного замка
состоит в проверке персонального
идентификатора и пароля пользователя при попытке входа в систему. В случае
попытки входа в систему не зарегистрированного пользователя электронный замок
регистрирует попытку НСД и осуществляется аппаратная блокировка устройств,
например: FDD, CD-ROM, ZIP, LPT, SCSI-порты.
В электронном замке используются идентификаторы Touch Memory фирмы
Dallas Semiconductor. Загрузка операционной системы с жесткого диска
осуществляется только после предъявления зарегистрированного идентификатора.
Служебная информация о регистрации пользователя (имя, номер присвоенного
персонального идентификатора и т.д.) хранится в энергонезависимой памяти
электронного замка.
Электронный замок осуществляет ведение системного журнала, записи
которого хранятся в специальной энергонезависимой памяти.
19
Электронный замок фиксирует в системном журнале вход пользователей,
попытки входа, попытки НСД и другие события, связанные с безопасностью
системы.
В системном журнале хранится следующая информация: дата и время события,
имя пользователя и информация о типе события, например:
– факт входа пользователя;
– введение неправильного пароля;
– предъявление не зарегистрированного идентификатора пользователя;
– превышение числа попыток входа в систему;
– другие события.
Данный лабораторный стенд должен существенно облегчить как труд
преподавателей, так и процесс усвоения обучения студентами. В процессе обучения
с использованием лабораторного стенда познаются возможности средств новых
информационных технологий, условия, необходимые для их успешного
использования. Лабораторный стенд был создан с применением аппаратуры от
несанкционированного доступа платы «Криптон-замок/к».
В работе рассмотрены проблемы связанные с защитой средств вычислительной
технике от НСД и настройкой программного обеспечения, обучение специалистов
по настройке администрированию защищенной компьютерной системы.
При этом решены следующие задачи:
– выполнен учебный стенд на основе платы защиты от НСД «Критон-замка»;
– написаны инструкции по проведению лабораторных работ для студентов
специальности «Информационная безопасность».
Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля
температуры в пяти точках
Ефимов
Е.Е.,
студент
Уфимского
государственного
колледжа
радиоэлектроники
Хакимова Г.Г., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Компьютеры с каждым днем все больше и больше входят в жизнь людей по
всему миру. Образ классического «белого ящика», большого и шумного, давно
остался в прошлом. Множество пользователей, которые имеют собственный
компьютер, все больше внимания обращают на борьбу с шумом, издаваемым
системным блоком. Причина тому довольно проста: в развитом урбанистическом
обществе часто приходится работать по ночам в то время, когда кто-то из соседей по
комнате уже спит, или же держать компьютер включенным целые сутки и самому
постоянно находиться возле него.
Большинство материнских плат позволяют осуществлять мониторинг только
температуры процессора, в то время как температура остальных, не менее важных
20
элементов, остаётся неизвестна. При неисправности системы охлаждения, при
повышении частоты процессора, системной шины или тонкой настройке
оперативной памяти некоторые компоненты системы могут перегреться и выйти из
строя. Также бывают ситуации, когда система некоторое время не используется и
температура её компонентов снижается, в этом случае можно снизить скорость
вращения охлаждающих вентиляторов для снижения энергопотребления и уровня
шума. Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и контроля
температуры в пяти точках (рисунок 1) предназначен для автоматического плавного
регулирования скорости вращения вентиляторов, позволяет контролировать
температуру в пяти точках и выводить полученное значение температуры на
двухстрочный знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор.
Рисунок 1 – Лицевая панель автомата регулирования скорости вращения
вентиляторов и контроля температуры в пяти точках
21
Рисунок 2 – Структурная схема автомата регулирования скорости
вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках
Структурная схема автомата регулирования скорости вращения вентиляторов
и контроля температуры в пяти точках (рисунок 2) состоит из следующих блоков:
 микроконтроллер предназначен для управления всеми блоками устройства;
 блок разъёмов подключения температурных датчиков представляет собой
пять разъемов WF03. Служит для подключения температурных датчиков;
 тактовый генератор служит для генерации тактовой частоты (20МГц) для
микроконтроллера;
 жидкокристаллический
индикатор
представляет
собой
знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор 16x2. Служит для
отображения различной информации;
 блок управляющих кнопок служит для управления настройками устройства;
22
 конвертор сигналов RS-232 в ТТЛ предназначен для преобразования
уровней сигналов RS-232 в ТТЛ-уровни. Используется при прошивке
микроконтроллера;
 звуковой индикатор сигнализирует о критической температуре
(устанавливается пользователем) на одном из датчиков;
 блок маломощных n-канальных МОП-транзисторов служит для более
полного открывания мощных p-канальных МОП-транзисторов и исключения
повреждения МК;
 блок мощных p-канальных МОП-транзисторов предназначен для изменения
скорости вращения вентиляторов;
 блок разъёмов для подключения вентиляторов представляет собой пять
разъёмов WF03. Служит для подключения вентиляторов.
Рисунок 3 – принципиальная схема автомата регулирования скорости вращения
вентиляторов и контроля температуры в пяти точках.
23
На рисунке (3) предствалена принципиальная схема автомата регулирования
скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках. Он собран
на микроконтроллере фирмы Microchip PIC16F876 (DD1). В качестве датчиков
температуры используются цифровые датчики DS18B20, подключаемые к разъёмам
WF-3 (X1,...,X5). Микроконтроллер изменяет частоту вращения вентиляторов,
используя широтно-импульсную модуляцию. В качестве ключей управления
вентиляторами используются мощные p-канальные МОП-транзисторы IRF9Z34N
(VT7,...,VT11). Для более полного открывания и исключения повреждения
микроконтроллера выходные транзисторы подключены к микроконтроллеру через
маломощные n-канальные МОП-транзисторы 2N7000 (VT2,...,VT7).
При подаче напряжения питания с блока питания компьютера через разъём
THP-4MR (Х12) запускается тактовый генератор (ZQ1) и начинает работать
программа микроконтроллера. Через секунду после включения происходит
инициализация знакосинтезирующего жидкокристаллического индикатора DV16230 (HG1). Для надежного запуска двигателей вентиляторов на выходах
RB0,…,RB4 микроконтроллера выставляется высокий уровень, происходит запуск
вентиляторов, подключаемых к разъёмам WF-3 (Х7,...,Х11), полным напряжением
питания 12В. Затем на индикаторе появляется название устройства, в это время
микроконтроллер дает команду на преобразование температурным датчикам и на
индикаторе появляется значение измеренной температуры, затем микроконтроллер,
исходя из измеренной температуры и значений максимальной температуры,
вычисляет период широтно-импульсной модуляции и подает на соответствующий
выход вычисленную последовательность импульсов. Устройство начинает работать
в рабочем режиме. Если на одном из датчиков зафиксирована температура,
превышающая «температуру тревоги», то срабатывает электромагнитный
излучатель звука HCM1212X (HA1).
Кнопка SB1  «Reset», служит для сброса микроконтроллера. Кнопки
SB2,...,SB4 предназначены для настройки устройства. Кнопка SB2 отвечает за вход в
меню (долгое нажатие) и перемещение по нему. Кнопками SB3 и SB4 производится
увеличение и уменьшение отображаемого значения.
Микросхема MAX232CPE (DD2) является преобразователем уровней порта
RS-232 (COM-порт) в ТТЛ уровни и обратно, и используется для внутрисхемного
программирования микроконтроллера. Подключение устройства к COM-порту
компьютера осуществляется с помощью разъема DRB9МА (Х6). THP-4MR(X12) –
стандартный разъём питания.
Разработанный в данном дипломном проекте автомат регулирования
скорости вращения вентиляторов и контроля температуры в пяти точках
устанавливается в отсек 5,25 компьютера и позволяет автоматически плавно
регулировать скорость вращения вентиляторов, а также контролировать
температуру в пяти точках и выводить полученное значение температуры на
двухстрочный знакосинтезирующий жидкокристаллический индикатор.
24
Разработка программы «Информационный ICQ Информер»
Кашапов
Д.Р.,
студент
Уфимского
государственного
колледжа
радиоэлектроники
Бронштейн М.Е., научный руководитель, преподаватель
Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
ICQ (переводится как: я ищу тебя) является централизованной и самой
популярной службой мгновенного обмена сообщениями, в мире.
Для обмена сообщениями используются программы (клиенты). Бот
(робот) — это подобие автоответчика, который в ответ на специальные команды
выводит соответствующие сообщения, например: прогноз погоды, программу
телепередач, курсы валют и т.д. Чтобы получить от бота нужную информацию,
просто отправляется соответствующая команда, и бот присылает ответ. Работа с
ботом ведется через любой (QIP) ICQ-клиент. Работа ничем не отличается от обмена
сообщениями между реальными собеседниками. Боту отправляются сообщения от
пользователя, с определенным текстом и моментально приходит на них ответ. Всё
работает, просто, быстро и очень эффективно.
Целью разработки программы «Информационный ICQ Информер» является
обеспечение, студентов, преподавателей, и родителей: расписанием, новостями, а
так же актуальной информацией об успеваемости, средствами ICQ.
Программа была написана на языке PHP - это язык программирования,
специально разработанный для написания web-приложений (сценариев),
исполняющихся на Web-сервере.
Аббревиатура PHP означает “Hypertext Preprocessor (Препроцессор
Гипертекста)". Синтаксис языка берет начало из C, Java и Perl. PHP достаточно
прост для изучения. Преимуществом PHP является предоставление webразработчикам возможности быстрого создания динамически генерируемых webстраниц и приложений.
Алгоритм программы «Информационный ICQ Информер» (рисунок 1)
представлен основными компонентами: плагины, драйвер протокола icq, реализация
протокола icq, драйвер базы данных, база данных.
25
Он представляет из себя CLI-программу (набор скриптов), запускаемую в виде
сервиса на операционной системе. После запуска бот подключается к IM-серверу, и
принимает сообщения от других IM-пользователей, обрабатывая их в соответствии с
заложенной в него программой и выдавая ответ.
Основным компонентом бота является ядро — набор скриптов,
осуществляющих загрузку и управление другими компонентами — базой данных,
драйвером протокола и плагинами. Ядро бота также содержит все вспомогательные
классы для работы — логирование сообщений, механизм событий, взаимодействие
между модулями, загрузка и выгрузка плагинов.
Бот взаимодействует с базой данных через специальный класс - адаптер —
steelbotdb.
Данный класс отвечает за сохранение и извлечение всех данных — о командах,
плагинах и пользователях. Также любой плагин может хранить в базе данных свою
информацию, создав требуемые таблицы.
Компонент протокола IM — класс Proto isteelbotprotocol и отвечает за
предоставление боту всех операций с IM протоколом (WebIcqPro): прием и отправка
сообщений, добавление пользователей в контакт-лист, получение списка всех
пользователей в контакт-листе, авторизация пользователей и так далее, в
зависимости от спецификации IM-протокола. Бот одновременно может быть
подключен только к одному протоколу IM с одной учетной записи.
Плагины — скрипты, которые позволяют неограниченно расширить
функционал бота и добавить нужные команды для его работы. Каждый плагин
представляет собой файл с расширением *.plugin.php и содержит набор функций,
реализующих команды, а также операторы по экспорту этих команд в систему бота.
26
Из плагина возможно взаимодействие с базой данных и IM-протколом, а также с
настройками бота и другими установленными плагинами.
Работу бота можно рассмотреть на примере, плагина «Расписание» он
обладает следующими возможностями:
- просмотр расписания для преподавателей;
- просмотр списка дней, на которые есть расписание;
-просмотр расписания для заданной группы на «сегодня», «завтра» и
«послезавтра».
Получение расписания реализовано через запрос страниц по http протоколу на
веб-сайт http://www.ugkr.ru и последующим анализом ответа с помощью регулярных
выражений для выделения нужной информации.
Получение расписания:
1происходит
запрос
веб-страницы
по
адресу
http:/www.ugkr.ru/student/rasp_t.php;
2 все полученное содержимое проходит через регулярное выражение;
~class=linkugkr href=(\S+?)>(\S+?)<~;
3 полученный массив представляет собой дни, которые есть на сайте;
4 далее, для каждого дня происходит запрос страницы, содержащий
расписание
групп
на
этот
день
по
адресу
http://www.ugkr.ru/student/rasp_t.php?act=3&date={$date}, где $date нужный день на
который составлено расписание. Перед анализом ответа весь полученный контент
переводится из кодировки сайта (windows-1251) в кодировку UTF-8.
Основные команды бота:
- сегодня - расписание на сегодня;
- завтра - расписание на завтра;
- послезавтра - расписание на послезавтра;
- инфо - на какие дни есть расписание;
- будни - расписание звонков с понедельника по пятницу;
- суббота - расписание звонков на субботу;
- помощь - подробная инструкция по использованию бота;
- ? - вывести помощь.
27
Рисунок 2 – Окно загрузки бота
Этапы загрузки:
1 процесс загрузки начинается с подключения файлов кодов ошибок,
событий;
2 после этого происходит подключение стандартных файлов
конфигурации;
3 проверка системы на наличие нужных библиотек и параметров
операционной системы для работы бота (рисунок 2);
4 подключение к БД;
5 загрузка класса протокола WebICQPro;
6 загрузка плагинов.
Статистика:
- количество пользователей бота на 10.06.10 составило 645
- количество обработанных сообщений в день до 1000
- количество обработанных сообщений в неделю до 7000
28
Разработка мультимедийного электронного учебника по дисциплине
«Информатика»
Никонов А.Д.., Сагитов В.Я., студенты Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Фридман Г.М., Масленникова Д.С., научные руководители, преподаватели
Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Бурное развитие науки, техники и культуры приводит к быстрому устареванию
информации, особенно в такой области, как информатика. Процесс информатизации
образования предполагает внедрение компьютерных технологий в учебный процесс.
Мультимедиа технологии находят свое применение в электронных мультимедийных
учебниках, которые за последнее время приобрели неслыханную популярность и
стали все больше применяться в учебном процессе наряду с традиционными
печатными изданиями.
Создание электронных мультимедийных учебников способствует решению
такой проблемы, как постоянное обновление информационного материала.
Достоинствами этих учебников являются: во-первых, их мобильность, т.е. наличие
доступа к ресурсам данного учебника в нужный момент времени; во-вторых,
доступность в связи с развитием компьютерных сетей; в-третьих, адекватность
уровню развития современных научных знаний. Именно этим и определяется
актуальность данной разработки.
Мультимедийный электронный учебник по «Информатике» реализован
благодаря мультимедийным возможностям компьютера и может быть применен в
образовательном процессе для актуализации предоставляемой информации;
повышения
активности
и самостоятельности студентов; воспитания
культуры в использовани информационных и телекоммуникационных технологий.
Будущим специалистам особенно важно иметь представление о принципах
создания мультимедийных продуктов, программно-техническом обеспечении и
перспективах
предоставления
мультимедийных
услуг
пользователям
информационных учреждений.
Разработка мультимедийного электронного учебника состояла из 2 этапов.
Наглядно этапы разработки мультимедийного электронного учебника представлены
на рисунке 1.
29
Этапы разработки мультимедийного
электронного учебника
Аналитическ
ая часть
ирмации:осно
Выбор алгоритма
вные понятия
исредств
технологии
разработки
Программный
1.1. Понятия
продукт Adobe
информатики и
Photoshop
информации
Программный
продукт Adobe
Dreamweaver
Практическая
часть
Создание
архитектуры
электронного
мультимедийног
о учебника
Создание структуры
сайта в ВЕБредакторе Adobe
Dreamweawer
Создание
дизайна
для баннера
2.1.
Архитектура
персонального
компьютера
Создание
анимации
3.1. Организация
дляразмещения,
баннера
обработки, поиска,
хранения
и
Создание
дизайна
менюпередачи
информации
Использование
фреймов
Создание дизайна
фрейма шапки
Создание фона
фрейма онтента
Заполнение
мультимедийного
электронного
учебника текстом
Верстка
учебника
Заполнение дийного
учебника
изображениями
Создание эффекта
увеличения
изображения
Создание
всплывающей
подсказки
30
Создание
табличной
.3 Операционные
анимации
системы и
оболочки:
программная
оболочка
Norton
Вставка
видео
Commande
Рисунок 1 – Этапы создания мультимедийного электронного учебника
Интерфейс мультимедийного электронного учебника по дисциплине
«Информатика» представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Интерфейс мультимедийного электронного учебника
Создание мультимедийного электронного учебника реализовывалось в
WEB-редакторе Adobe Dreamweaver. В качестве основы для мультимедийного
электронного учебника используется язык гипертекстовой разметки HTML. Дизайн
баннера, так же и все анимированные объекты реализовывались с помощью
графического редактора Adobe Photoshop CS 3.
Во всех разделах мультимедийного электронного учебника наглядно можно
увидеть эффект всплывающих подсказок и увеличение изображения (рисунки 3 и 4).
При нажатии на определение в отдельном окне открывается схема урока по данной
теме. В этой же теме можно наглядно посмотреть познавательное видео, а, именно,
видео об истории информатики, из новостей первого канала, видео - фрагмент
31
обучающей программы, видео про операционную систему Windows 7, (рисунки 6 и
7). Для лучшего запоминания темы реализованы анимированные схемы (рисунок 5).
Данный мультимедийный электронный учебник предусматривает лабораторные
работы, которые возможно не только просмотреть, но и сохранить.
Чтобы наглядно просмотреть прикладные программные продукты
мультимедийный электронный учебник предполагает непосредственно выход в MS
Word, MS Excel, MS Access, MS Power Point ( рисунок 8).
32
Рисунок 3 – Эффект увеличения картинки
подсказка
33
Рисунок 4 – Всплывающая
Рисунок 5 – Анимированная схема
Рисунок 6 – Реализация видео
34
Рисунок 7 – Реализация видео
Рисунок 8- Cсылка на документ Word
т
35
Разработка ИК-приемника для дистанционного управления
компьютером
Солодов В.А., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Королькова Г.Г., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
В настоящее время для управления различной аппаратурой очень широко
используется дистанционное управление (ДУ) на ИК-лучах. ДУ на ИК лучах
вторглось в повседневную жизнь. Это очень удобный вид управления
радиоаппаратурой и компьютерной техникой, т.к. ИК управление потребляет не
много энергии и действует только в направление управляемого устройства, а не во
всех как радиоуправление.
Современный компьютер сегодня - это не только компьютер, но и
музыкальный центр, проигрыватель компакт дисков (аудио, видео), при
соответствующем оборудовании это еще и радио, телевизор. Исторически
сложилось так, что в отличии от бытовой техники он не имеет возможности
дистанционного управления, ставшей уже привычной для телевизора или
музыкального центра. Чтобы научить компьютер понимать команды ИК-пульта
дистанционного управления, для этого не требуется специально изготовленный
пульт, а используется пульт от бытовой техники, в данном случае от телевизора.
Приемная часть системы дистанционного управления выполняет три
основные функции: прием сигнала, распознавание, формирование управляющей
команды. Таким образом, задача разбивается на две части: программная и
аппаратная. Возможно две последние полностью поручить компьютеру, хотя
некоторые производители приемников ИК-сигнала считают иначе, оставляя
функции распознавания внешнему устройству. Это значительно упрощает
программную часть, но приводит к удорожанию самого устройства.
ИК-приемники работают по следующему алгоритму: при нажатии на кнопку
пульта, микросхема передатчика активизируется и генерирует последовательность
импульсов, которые имеют частоту 36 КГц. Светодиоды преобразуют эти сигналы
в ИК-излучение. Излучаемый сигнал принимается фотодиодом, который снова
преобразует ИК-излучение в электрические импульсы. Эти импульсы
усиливаются и демодулируются микросхемой приемника. Затем они подаются на
модуль логической дешифрации команд который связан с блоком сопряжения.
При всей сложности конструкции она является более миниатюрной, чем все
предыдущие аналоги. Использование современных технологий позволило не
только усовершенствовать устройство, но и сделать его более эргономичным.
Передаваемые сигналы с пульта дистанционного управления принимает
микросхема ИК-приемника ILMS5360 (B1). В ней происходит процесс
36
демодуляции несущей частоты посылок RC-5 (36кГц). Протокол RC-5 основан на
передачи данных при помощи манчестерского кода, логическая «1»
интерпретируется
при
переходе
поступившего,
от
ИК-приемника,
инвертированного сигнала в середине бита, из высокого состояния в низкое, а
логический «0» - при переходе из низкого состояния в высокое. На выходе ИКприемника принятый сигнал присутствует в виде логического сигнала
соответствующего переданному последовательному пакету данных. При
отсутствии ИК-сигнала с частотой модуляции 36кГц на выходе ИК-приемника
присутствует высокий логический сигнал, а при наличии сигнала с частотой
модуляции 36кГц на выходе присутствует низкий логический сигнал.
Сформированный входной сигнал с микросхемы ИК-приемника (B1) подается
на вход PB0 микроконтроллера Atmega48 (DD1) в формате представленном на
рисунке 2.2. Декодирование ИК посылок в микроконтроллере осуществляется
программно. Анализируя код принятых команд микроконтроллер DD1 формирует
соответствующие сигналы управления и передает их на USB разъем X1.
Диоды VD1 и VD2 необходимы для уменьшения напряжения питания
микроконтроллера до 3..3,6В и уровней на линии D+ D- интерфейса USB.
Рисунок 2.2 – Инвертированный пакет данных стандарта RC-5
37
Рисунок 2.1 - Схема электрическая принципиальная ИК - приемника для дистанционного управления компьютером
38
Структурная схема разрабатываемого устройства изображена на рисунке 2.2
Оно состоит из следующих блоков:
1) микроконтроллера;
2) разъема для подключения к программатору;
3) светового индикатора;
4) разъема для подключения к компьютеру;
5) инфракрасного приемника;
6)клавиша переключения.
Все функции, выполняемые разрабатываемым устройством, заложены в
управляющей программе, хранящейся в FLASH-памяти и программе
идентификации кодов заложенных в EEPROM памяти данных микроконтроллера.
Внесение программы в память МК (его программирование) осуществляется через
разъем подключения к программатору. Для начала записи программы с
программатора нужно перевести устройство, в тестовый режим нажав клавишу
переключения расположенную на плате устройства. Инфракрасный приемник
принимает сигнал с пульта дистанционного управления стандарта RC-5,
декодирует его и передает сигнал в МК. МК получает сигнал с инфракрасного
приемника и в соответствии с программой записанной в EEPROM, передает
комбинацию клавиш управления на персональный компьютер.
Для оповещения в схеме используются световой индикатор. Световой
индикатор получает управляющие сигналы непосредственно от МК. При нажатии
на клавишу пульта дистанционного управления, световой индикатор начинает
моргать с частотой поступаемого сигнала на МК.
Основное питание схемы осуществляется от персонального компьютера через
USB порт с напряжением +5В, дополнительного источника питания не требуется.
39
40
Рисунок 2.2 – Схема электрическая структурная ИК-приемника для дистанционного управления
компьютером
Описание конструкции устройства ИК-приемника для дистанционного
управления компьютером
Конструкция ИК-приемника для дистанционного управления компьютером
может считаться технологичной, т.к. она отвечает соответствующим
эксплуатационным требованиям, обеспечивает возможность применения высоко
производительных методов изготовления при минимальных затратах рабочей
силы, наиболее нужной ее квалификации и рациональном использовании
оборудования, материалов.
В качестве материала основания разрабатываемой односторонней печатной
платы был выбран стеклотекстолит, преимуществом которого является то, что он
позволяет использовать все виды обработки, высокой стойкостью к действию
агрессивных сред и не теряет своих свойств при эксплуатации в течении 20 лет и
более.
Форма платы – прямоугольная, размер платы
105*65 мм отвечает
требованиям размерности ПП, т.к. желательно (если имеется возможность) чтобы
размеры платы не превышали 240*240мм, и требованиям соотношения сторон ПП,
согласно которым не рекомендуется превышать соотношение сторон платы 1:4,
иначе плата будет подвергаться излишним перегрузкам и деформациям. Печатная
плата представлена на рисунке 2.6.
Размеры всех отверстий на плате унифицированы. Значение разных
диаметров отверстий приведено к двум, т.к. увеличение числа типоразмеров
отверстий затрудняет их обработку в связи с необходимостью частой смены
сверел на станках с ЧПУ.
Плата изготовлена комбинированным негативным методом, дающим
возможность изготовления ПП с наибольшей плотностью монтажа.
Комбинированным негативным методом рекомендуется для изготовления ПП
ответственной аппаратуры при тщательной отработке процесса и контроле
электрических параметров радио элементов.
Корпус изготовлен из черного пластика, толщина стенок 2,5 мм состоит из
двух частей, соединение нижней и верхней части осуществляется четырьмя
саморезами. Передняя панель корпуса выполнена из специального инфракрасного
фильтра с полосой прозрачности, совпадающей со спектром излучения ИКприемника. В качестве фильтра выбираем окрашенный полистирол. Габаритные
размеры корпуса представлены на рисунке 2.4.
ПП устройства устанавливается в нижнюю часть корпуса и фиксируется
верхней частью, с боку выведет разъем для программирования, а в задней части
корпуса разъем для подключения компьютера.
41
Рисунок 2.3 – Габаритные размеры корпуса устройства ИК-приемника для
дистанционного управления компьютером
42
Рисунок 2.4 – Печатная плата устройства ИК-приемника для
дистанционного управления компьютером
Устройство мониторинга состояния компьютера
Шангареев М.Р., студент
Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Хакова Д.Р., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Существует большое количество программ, предоставляющих пользователям
сведения о состоянии операционной системы и об использовании ресурсов
компьютера.
Но постоянное отображение этой информации на экране не всегда удобно.
Выдача ее в отдельном окне приводит к загромождению экрана, а при мониторе,
перешедшем в дежурный или полноэкранный режим, доступ к необходимой
информации теряется.
Разработанное устройство мониторинга состояния
компьютера будет
отображать всю необходимую информацию с помощью
светодиодов. Разрабатываемое в данном дипломном проекте устройство
43
мониторинга состояния компьютера совместно с управляющей программой
постоянно информирует пользователя с помощью светодиодов о превышении
текущими значениями контролируемых параметров заданных значений.
Разработанное
устройство
мониторинга
состояния
компьютера
предназначено для контроля параметров загрузки центрального процессора, при
наличии в компьютере нескольких физических или виртуальных вычислительных
ядер – их суммарную загрузку, используемый объем оперативной памяти, объем
файла подкачки, наличие и процент использования объема памяти локальных и
съемных дисков, текущую языковую раскладку клавиатуры, подключение к
Интернету, а также получить сигнал о наступлении заданной даты и времени.
Устройство мониторинга выполнено на микроконтроллере фирмы ATMEL и
содержит 14 светодиодных индикаторов. Связь компьютера с устройством
мониторинга выполнена через последовательный порт.
Поскольку при работе программы с последовательным портом используются
стандартные функции WinAPI, то каких-либо дополнительных драйверов не
требуется, также благодаря этому возможна работа с виртуальными
последовательными портами (при отсутствии на компьютере последовательных
портов и использовании переходника USB - COM).
Устройство встроено в корпус стандартной клавиатуры персонального
компьютера при этом для питания микроконтроллера и светодиодов удобно
использовать линии питания шины PS/2. Работа программы проверялась в среде
WindowsXP.
Для работы с устройством мониторинга необходимо установить на
компьютере программу PCMonitor .Что бы установить программу PCMonitor на
компьютере, достаточно запустить на исполнение файл PCMonitor 1.0.0.0.ехе и
следовать инструкциям инсталлятора. Наличие прав администратора не требуется.
Запуск программы и настройку можно выполнить и без устройства мониторинга,
поскольку в ее окне имеются индикаторы, повторяющие состояние светодиодов.
После запуска программа ищет в папке, где она установлена, файл
инициализации Settings.ini. Если он не
найден (например, при первом запуске
программы), то программа создает его с
настройками по умолчанию и открывает
свое окно в режиме настройки. В этом
режиме работа индикаторов в окне
программы и в устройстве мониторинга
заблокированы.
По умолчанию предусматривается
изменение числа включенных светодиодов
(начиная с HL1) пропорционально текущей
загрузке процессора. Очередной светодиод
включается при возрастании загрузки на
7% (HL14 – на 8%). Команды выдаются в
44
порт COM1 каждую секунду со скоростью 9600 Бод. Если этот порт уже использует
другая программа, окно «Порт» будет пустым. Нажав в его правой части на кнопку
со стрелкой, можно увидеть список доступных портов и выбрать свободный.
Настройка выполняется для каждого светодиода (индикатора) в отдельности.
Выбирают светодиод переключателем справа от панели индикаторов. Кнопкой со
стрелкой в нижней части окна вызывают список возможных контролируемых
параметров и выбирают один из них. В зависимости от типа параметра в правой
части окна становится активной соответствующая панель установки условия подачи
сигнала. Используя имеющиеся на ней элементы управления, задают условие.
Файл Settings.ini программа корректирует автоматически, но только после
изменения условия выдачи сигнала. Это означает, что для смены контролируемого
каким-либо светодиодом параметра нужно обязательно выполнить операцию
установки условия подачи им сигнала, даже если подходит то, которое было задано
ранее, или предполагаемое по умолчанию. Иначе контролируемый параметр
изменен не будет. Для перевода программы в рабочий режим по окончании
настройки необходимо нажать на экранную кнопку. Окно примет вид, подобный
показанному на рисунке, а через выбранный СОМ-порт начнут подаваться команды
устройству мониторинга. Индикаторы в окне станут дублировать состояние
светодиодов. В такой режим программа переходит и сразу после запуска, если она
нашла файл Settings.ini.
В
программе
предусмотрена
возможность
вывести на экран окно с
двоичными значениями двух
байтов команды, подаваемой
устройству индикации.
Оно
может быть полезным при
налаживании блока.
В
процессе
инициализации
программа
конфигурирует
вывод
2
микроконтроллера
как
вход
приемника встроенного модуля
USART, а выводы 3, 6-9, 11-19 –
как выходы сигналов управления
светодиодами HL1 - HL14.
Модуль
USART
переводится в асинхронный
режим приема со скоростью 9600
Бод
при
восьми
информационных разрядах и
одном стоповом без контроля
четности.
По
окончанию
45
инициализации (начальное состояние светодиодов - выключенное) программа
ожидает приема модулем USART команд компьютера и исполняет полученные.
Каждая команда состоит из двух байтов. Программа распознает их по
значению старшего разряда: у первого байта – 0, у второго – 1. Семь младших
разрядов первого байта задают состояния светодиодов HL1 – HL7, а такие же
разряды второго байта – светодиодов HL8 – HL14. Единица в разряде соответствует
включенному светодиоду.
Например, прием байтов 00000011 и 11111000 приведет к включению
светодиодов VD1, VD2, VD11 – VD14 и выключению остальных. Если напряжение
5В для питания блока снимается с какого-либо из имеющихся в компьютере
разъемов PS/2 или USB, то после выключения компьютера без физического
отключения его от сети это напряжения при некоторых настройках BIOS может
остаться включенным. Что бы в этой ситуации избежать «замораживания» блоком
индикации последнего перед выключением компьютера состояние светодиодов, в
программе микроконтроллера предусмотрено гашение всех светодиодов, если в
течение 5 секунд новая команда компьютера не поступила.
Чтобы программа PCMonitor автоматически запускалась вместе с
операционной системой, достаточно отметить пункт «Запускать вместе с Windows».
Разработка учебного стенда
«Изучение работы средств видеонаблюдения и регистрации»
Ягудин В. В., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Арефьев А. В., научный руководитель, преподаватель Уфимского
государственного колледжа радиоэлектроники
Информационной безопасностью называют меры по защите информации от
неавторизованного доступа, разрушения, модификации, раскрытия и задержек в
доступе. Информационная безопасность включает в себя меры по защите процессов
создания данных, их ввода, обработки и вывода. Целью информационной
безопасности является обезопасить ценности системы, защитить и гарантировать
точность и целостность информации, и минимизировать разрушения, которые могут
иметь место, если информация будет модифицирована или разрушена.
Информационная безопасность требует учета всех событий, в ходе которых
информация создается, модифицируется, к ней обеспечивается доступ или она
распространяется.
Информационная безопасность дает гарантию того, что достигаются следующие
цели:
 конфиденциальность информации;
46
 целостность информации и связанных с ней процессов (создания, ввода,
обработки и вывода);
 доступность информации, когда она нужна;
 учет всех процессов, связанных с информацией.
Информация может быть перехвачена, украдена, продана и использоваться в
корыстных целях отдельным человеком или целой компанией. Компьютеры,
содержащие важную информацию, могут быть повреждены, украдены и специально
выведены из строя с помощью короткого замыкания. Диски и электронные носители
могут быть разрушены. Одним из средств защиты информации от различных
дестабилизирующих факторов становится система видеонаблюдения, позволяющая
обеспечивать физическую безопасность объекта, как индивидуально, так и
совместно с другими системами безопасности.
Системы видеонаблюдения предназначены для обеспечения безопасности на
объекте. Они позволяют наблюдателю следить за одним или несколькими
объектами, находящимися порой на значительном расстоянии как друг от друга, так
и от места наблюдения. В настоящее время системы видеонаблюдения не являются
экзотикой, они находят все более широкое применение во многих сферах
человеческой жизни. Наиболее простая система видеонаблюдения - это камера,
подключенная к телевизору или монитору, такая система позволяет наблюдать за
ребенком или автомобилем возле дома.
Для того чтобы студенты Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники могли работать с системами видеонаблюдения и в последующем
применять эти навыки на практике, был разработан Учебный стенд «Изучения
работы средств видеонаблюдения и регистрации», с помощью которого можно
изучить технические средства и выполнить практическую работу по дисциплине
«Технические средства защиты информации».
47
В состав учебного стенда входят:
 4х канальный видеорегистратор DVR;
 видеокамера миниатюрная черно-белая цилиндрическая;
 видеокамера миниатюрная черно-белая ACE-S360B;
 AVC-305 вызывная панель для видеодомофона;
 видеодомофон Commax DPV-4KE;
 видеокамера KCCH – 4820DQ ACH 4820DQ;
 web камера 4TECH;
 персональный компьютер;
 блок питания 12 V;
- дисплей сенсорный 1537Д 15 LCD Real-Mount Touchmonitor.
48
Данный учебный стенд должен существенно облегчить обучения студентов.
В процессе обучения студенты колледжа радиоэлектроники изучат средства
видеонаблюдения и регистрации, технические характеристики оборудования
применять полученные знания на практике:
- подключение видеокамер;
- режимы работы видеорегистратора:
1) запись;
2) воспроизведение;
3) поиск;
4) запись по движению.
В данной работе рассмотрена разработка учебного стенда, актуальность,
проблематика и необходимость применения систем видеонаблюдения.
При этом были решены следующие задачи:
– разработан учебный стенд;
– оформлена лабораторная работа к учебному стенду.
49
Разработка мультимедийного электронного учебника
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Глушнев И.А., студент Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Фридман Г.М., Туктарова А.Р., научные руководители, преподаватели
Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
Современная
система
образования
все
активнее
использует
информационные технологии и компьютерные телекоммуникации.
Лекционно-семинарная форма обучения снижает свою эффективность практика доказала, что почти 50% учебного времени тратится впустую. Изучая
зарубежный опыт, можно выделить следующий важный аспект: преподаватель
выступает не в роли распространителя информации (как это традиционно
принято), а в роли консультанта, советчика, иногда даже коллеги обучаемого.
Это дает некоторые положительные моменты: студенты активно участвуют в
процессе обучения, приучаются мыслить самостоятельно, выдвигать свою точку
зрения, моделировать реальные ситуации.
Как правило, на сегодняшний день в процессе обучения наряду с
классическими печатными изданиями применяются электронные учебники.
Достоинствами мультимедийных электронных учебников являются: во-первых,
их мобильность, во-вторых, доступность в связи с развитием компьютерных
сетей, в-третьих, адекватность уровню развития современных научных знаний. С
другой стороны, создание мультимедийных электронных учебников
способствует также решению и такой проблемы, как постоянное обновление
информационного материала. В них также может содержаться большое
количество упражнений и примеров, подробно иллюстрироваться в динамике
различные виды информации. Кроме того, при помощи мультимедийных
электронных учебников осуществляется контроль знаний - компьютерное
тестирование.
В процессе разработки представленного мультимедийного электронного
учебника по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» было использовано
следующее программное обеспечение:
 Adobe Photoshop CS5;
 Adobe Dreamweaver CS5;
 Adobe Flash CS4;
 CMF MODx.
В программе Adobe Photoshop разработан дизайн мультимедийного
электронного учебника. Дизайн разработан в стиле «Джинса», так как это вечная
тема, которая и в дизайне заняла свое место.
50
Рисунок 1 – Внешний вид мультимедийного электронного учебника
С помощью программы Adobe Flash были разработаны анимационные
вставки в лекции для большей наглядности и шапка учебника.
Вот некоторые из них:
51
Рисунок 2 – Анимация процесса искусственного дыхания
52
Рисунок 3 – Анимация бинтования
Также представлен алгоритм создания учебника.
53
Рисунок 4 – Алгоритм создания учебника
Ключевой особенностью данного мультимедийного электронного
учебника является то, что при его создании была использована система управления
контентом «MODx».
MODx – это профессиональный инструмент разработки сайтов,
позволяющий управлять контентом и самим сайтом абсолютно на все 100%. Эта
система с открытым кодом (open source), а поэтому бесплатна. Благодаря этой
системе появляется возможность изменять и дополнять разделы учебника по
необходимости через специальную панель администрирования без вмешательства в
исходные коды страниц, т.е. материалы, представленные в учебнике не будут терять
свою актуальность. И еще одна немаловажная особенность – это расположение
учебника в сети Интернет по адресу http://www.bjd-ugkr.ru, а значит доступ к
материалам учебника можно получить отовсюду, где есть выход в Интернет.
Данное учебное пособие может использоваться для студентов всех форм
обучения. Разработанные средства позволят повысить качество и эффективность,
скорость обучения студентов.
Устройство идентификации личности по отпечаткам пальцев
Сафин И.Т, Старухин Г.А., студенты Уфимского государственного колледжа
радиоэлектроники
Туктаров Р.Ф., научный руководитель, научный сотрудник ИФМК УНЦ РАН
54
Студентами колледжа радиоэлектроники Сафиным И.Т. и Старухиным Г.А.
было разработано устройство, позволяющее определять личность человека по
отпечатку его большого пальца. В основу разработки положены методы
дактилоскопии, которая в свою очередь является частью более общей методологии,
называемой биометрией.
Биометрия – наука о характерных особенностях человеческого тела. К таковым
относят отпечатки пальцев, радужная оболочка глаза, тембр голоса, запах и др.
Многие из таких параметров уникальны для каждого человека, а, следовательно,
имея возможность определить их, возможно практически безошибочно определить
человека, проходящего идентификацию.
Отпечатки пальцев, как наиболее популярные биометрические характеристики
человека, стали применяться еще в XIX веке. Первыми работами на эту тему были
работы профессора Бронеславского университета Я.Э. Пуркинье и английского
антрополога Френсиса Гальтона. Пуркинье первым описал папиллярные узоры
поверхности пальцев человека, а Гальтон разработал первую систему
классификации признаков.
Состав устройства.
Устройство идентификации личности по отпечаткам пальцев состоит из
1) сканера отпечатков пальцев,
2)
программы-обработчика,
позволяющей
производить
анализ
и
идентификацию отпечатков.
Программа анализа
и идентификации
Сканер отпечатка
Разработкой
сканера
устройства
занимался
студент
колледжа
радиоэлектроники Сафин И.Т.
Структурная схема устройства идентификации личности по отпечаткам пальцев:
55
На схеме показаны ПК, Веб-камера, схема задержки, рабочая поверхность,
подсветка и блок питания.
Структурная схема устройства идентификации личности по отпечаткам пальцев
включает в себя блоки:
- ПК – в нем происходит обработка полученного с устройства изображения;
- Веб-камера – снимает отпечаток пальца;
- схема задержки – задерживает сигнал нажатия при прикладывании пальца к
рабочей поверхности, что необходимо для автоматической настройки
светочувствительности камеры и для того чтобы палец успел «растечься» по
рабочей поверхности;
- исполнительное устройство – служит для прикладывания пальца и для нажатия на
кнопку веб-камеры которая делает снимок;
- подсветка – служит для подсветки рабочей области -внутри корпуса устройства,
чтобы выделить дорожки и впадины на отпечатке прикладываемом на рабочую
поверхность;
- блок питания – служит для питания цепи подсветки и схемы задержки.
В данном устройстве используется эффект нарушенного полного
внутреннего отражения, что позволяет получать снимки поверхности пальца в
которых четко видны границы между дорожкой и бороздкой. Этот эффект
получается при расположении камеры и источника освещения так как показано на
рисунке ниже.
56
Данное устройство представляет собой «коробочку» размерами
70*100*100 мм. Графически размеры и вид устройства показаны ниже на рисунке.
Описание работы устройства.
При прикладывании пальца к стеклу и нажатии на него, происходит
замыкание кнопок, в результате чего «запускается» схема задержки. Схема
задержки задерживает сигнал нажатия на кнопки примерно на 0,5 секунд, после чего
срабатывает реле которое и замыкает кнопку «затвора» веб-камеры. Происходит
снимок отпечатка пальца и на экране монитора ПК оно показывается.
Разработкой программы анализа и идентификации занимался студент
колледжа радиоэлектроники Старухин А.Г.
Программа реализована на платформе PC, т.е. для работы ей необходим
персональный компьютер, взаимодействующий со сканером по кабелю USB.
Минимальные системные требования: процессор Pentium 4 1.8 ГГц, ОЗУ 256 МБ,
наличие порта USB, ОС Windows XP или более поздние версии.
Описание программы.
57
Анализ образа отпечатка подразумевает выделение из него некоторых
существенных признаков, свойственных отпечаткам пальца человека. Отпечаток
состоит из папиллярных линий, образующих папиллярный узор, уникальный для
каждого человека. К существенным признакам отпечатка относятся, например,
направление этих линий, их окончание или разрывы. Все признаки делятся на две
группы: глобальные и локальные.
Глобальные признаки - те, которые можно увидеть невооружённым глазом:
•
Папиллярный узор.
•
Область образа - выделенный фрагмент отпечатка, в котором
локализованы все признаки.
•
Ядро - пункт, локализованный в середине отпечатка или некоторой
выделенной области.
•
Пункт "дельта" - начальная точка. Место, в котором происходит
разделение или соединение бороздок папиллярных линий, либо очень короткая
бороздка (может доходить до точки).
•
Тип линии - две наибольшие линии, которые начинаются как
параллельные, а затем расходятся и огибают всю область образа.
•
Счётчик линий - число линий на области образа, либо между ядром
и пунктом "дельта".
Локальные признаки, они же минуции, определяют пункты изменения
структуры папиллярных линий (окончание, раздвоение, разрыв и т.д.), ориентацию
папиллярных линий и координаты в этих пунктах. Каждый отпечаток содержит до
70 минуций.
После определения существенных признаков отпечатка производят его
сравнение с другими отпечатками. В этом и заключатся процесс идентификации.
Поэтапно процесс работы программы можно описать следующим образом.
Управляющий сигнал инициирует процесс. Сканер отпечатка создает изображение –
образ отпечатка, и передает его на ПК. На стороне ПК программа производит
нормализацию образа, до приведения его к стандартному виду, после чего образ
передается на обработку. В процессе обработки происходит чтение образа,
выделение локальных и глобальных признаков отпечатка. Такие признаки
записываются в вектор отпечатка. Далее, в зависимости от управляющего сигнала,
происходит либо добавление пользователя в базу данных, либо его идентификация.
При добавлении все данные о пользователе, включая вектор отпечатка, формируют
в представление базы данных и через элемент обращения к БД, записываются в
базу. При идентификации производится запрос на выборку из БД. Из выборки
извлекаются векторы отпечатков, которые и сравниваются с входным вектором.
Если идентичность двух сравниваемых векторов выше определенного порогового
значение, то векторы считаются идентичными, и пользователь идентифицируется
согласно текущей записи. Если ни один вектор из выборки не соответствует
входному вектору, то пользователь считается не прошедшим идентификацию.
58
Разработка пожарного робота с элементами искусственного интеллекта
Шайсултанов И.Р., Хазиев А.Р., студенты Уфимского государственного
колледжа радиоэлектроники
Туктаров Р.Ф., научный руководитель, научный сотрудник ИФМК УНЦ РАН
Для научной работы была поставлена цель - разработка полностью
автоматического робота пожарного без необходимости управления человеком.
Студентами колледжа УГКР под руководством научного руководителя, был
разработан пожарный робот с элементами искусственного интеллекта. Такое
устройство является актуальным, так как подобные разработки ведутся по всему
миру. Основная причина разработки и использования таких роботов- опасность для
жизни или здоровья человека.
Робот представляет собой самоходную платформу, снабженную средствами
обнаружения очагов возгорания и средствами пожаротушения. Управление роботом
осуществляется блоком на основе микроконтроллера. В качестве датчика
обнаружения источников повышенной температуры был выбран пирометр.
Пирометр- это прибор для бесконтактного измерения температуры тел, способный
обнаруживать очаги возгорания на расстоянии до 100 метров.
Передвигается робот на четырех колесах, которые вращаются четырьмя
электродвигателями (Полный привод). Привод осуществляется через червячную
передачу, что позволяет производить полную блокировку колес. Для осуществления
поворота применяется тракторный принцип, либо одна пара колес блокируется,
либо левая вращается вперед, а правая пара вращается назад и наоборот.
Для остановки робота введен дополнительный узел измерения температуры,
который реализован в виде цифровых датчиков температуры. Они подают сигнал в
блок управления для остановки робота на необходимом расстоянии от огня и
определяют центр очага возгорания.
Для тушения огня используется электронасос, который подает воду из
специальной емкости к брандспойту. Брандспойт распыляет струю воды на
расстояние до 2,5 метров.
59
60
Содержание
1. Безмельницын Хакимова Г.Г.
Разработка робота, идущего по линии
2. Гарипова А.М., Зубкова И.В.
Разработка анализатора USB
3. Кузнецов П.Ю., Хакимова Г.Г.
Микроконтроллерное устройство «Бегущая строка с
механической разверткой»
4. Гараев Р.В. , Арефьев А.В.
Разработка учебного стенда «Изучение работы средств видеонаблюдения
и регистрации»
5. Ефимов Е.Е.,Хакимова Г.Г.
Автомат регулирования скорости вращения вентиляторов и
контроля температуры в пяти точках
6. Кашапов Д.Р., Бронштейн М.Е.
Разработка программы «Информационный ICQ Информер»
7. Никонов А.Д.., Сагитов В.Я., Фридман Г.М., Масленникова Д.М.
Разработка мультимедийного электронного учебника по
дисциплине
«Информатика»
8. Солодов В.А., Королькова Г.М.
Разработка ИК-приемника для дистанционного управления компьютером
9. Шангареев М.Р., Хакова Д.Р.
Устройство мониторинга состояния компьютера
10. Ягудин В. В., Арефьев А.А.
Разработка учебного стенда «Изучение работы средств
видеонаблюдения и регистрации»
11. Глушнев И.А., Фридман Г.М., Туктарова А.Р.
Разработка мультимедийного электронного учебника
3
6
10
17
19
24
28
34
41
44
47
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
12. Сафин И.Т, Старухин Г.А., Туктаров Р.Ф. Устройство
идентификации
51
личности по отпечаткам пальцев
13. Шайсултанов И.Р., Хазиев А.Р., Туктаров Р.Ф.
Разработка пожарного робота с элементами искусственного интеллекта
61
54
62
63
64