Файл: 1 Общая часть 5 1 Анализ существующих аналогичных устройств 6.docx

, как работает устройство, как его детали соединены друг с другом. Кроме того, схема электрическая принципиальная, является исходным заданием для конструктора.

Схема была разработана в онлайн сервисе EasyEDA и представлена на рисунке 2.30

EasyEDA - кросс-платформенная, веб-ориентированная среда автоматизации проектирования электроники включающая в себя редактор принципиальных схем, редактор топологии печатных плат, также средства заказа изготовления печатных плат


Рисунок 2.29 - Принципиальная схема

---

2.4 Написание программы для устройства

Программирование микроконтроллеров Arduino осуществляется на языке программирования C++. Этот язык является низкоуровневым, поэтому считается сложным и имеет высокий порог вхождения. Но для программирования Arduino используется упрощенная версия этого языка программирования. Так же для упрощения разработки прошивок существует множество функций, классов, методов и библиотек. Благодаря этому работать с этими микроконтроллерами очень удобно и легко.

Программный код для данного устройства представлен в приложении А.

Заключение

В ходе данной курсовой работе я изучил основы работы с Arduino, также познал технологию создания программ на данной платформе.

Результатом курсового проекта является разработанный проект поворотно-остановочного сигнала на базе Arduino Nano. Также были разработаны структурные и принципиальные схемы и программа на языке Arduino.

Благодаря минимальному количеству элементов в устройстве, а также их дешевизны, и знаниям по микропроцессорным системам и базовых знаний в электротехнике, то данное устройство очень просто в реализации. Благодаря несложному, удобному и настраиваемому управлению всего устройства, пользователь может легко его использовать.

В течение выполнения курсового проекта был приобретен опыт работы и умение проектировать цифровые микропроцессорные устройства.

Список использованных источников

• 
  Гуров, В. В. Микропроцессорные системы: учебник / В.В. Гуров. — Москва: ИНФРА-М, 2019. — 336 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа: http://new.znanium.com]. — (Среднее профессиональное образование).
  
• 
  Булатов В.Н. Микропроцессорная техника. Схемотехника и программирование [Электронный ресурс]: учебное пособие для СПО/ Булатов В.Н., Худорожков О.В.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Профобразование, 2020.— 376 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/91893.html.— ЭБС «IPRbooks».
  
• 
  Немцова, Т. И. Программирование на языке высокого уровня. Программирование на языке C++ : учебное пособие / Т.И. Немцова, С.Ю. Голова, А.И. Терентьев ; под ред. Л.Г. Гагариной. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2021. — 512 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Среднее профессиональное образование). - ISBN 978-5-8199-0699-6. - Текст: электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1172261
  

---

• 
  https://ampermarket.kz/base/arduino_family/?ysclid=lahyb6h5lp247647430
  
• 
  http://wiki.amperka.ru/продукты:arduino-nano
  

Приложение А. Листинг программы
#include

#include

#include "HUB08SPI.h"

#include

//выбираем шрифт

//#include "Font_RUS1.h" //English широкий + русский узкий

#include "Font_RUS2.h" //English средний + русский средний

//#include "Font_RUS3.h" //English средний + русский узкий

#define WIDTH   64

#define HEIGHT  16

#include // подключаем библиотеку EEPROM

uint8_t displaybuf[WIDTH * HEIGHT / 8];
HUB08SPI display;

//далее рисунок на дисплей меняем под себя в приложении EXCEL

//если не нужен декларируем три строчки ниже в void setup()

/* стереть справа ->  */

uint8_t display_risunok[WIDTH * HEIGHT / 8] = {....}; ///*/

unsigned long   time_2znaka=0, time_telf=0,time_inver=0, time_povrt=0;  //временные таймеры

boolean tormaz=0,nazad=0,pravo=0,levo=0, avariik=0,rezt=0, //флаги //

        flag_tel=0, flag_len=0, new_fraza=0, flag_nazd,flag_prv=0,flag_ctop=0; ////флаги //

uint8_t len=0,invers_N=0,A=3,T=4;//переменные, менять тут ничего не надо
int length = WIDTH;//переменная для длины фраз

String Str_telf;//объект для конвертирования массива телефоных фраз

char * msg_tel; ///резервируем память под массив фраз с телефона

char *msg_avto[] = /// буквы "Ё" нет!//массив автомобиля

 {/////////сервисные фразы. //////////////////:)

  "\x0c6\x0c7", //0/// знак /!/  

  "\x0c0\x0c1", //1// знак шины "Ш"// или, что то своё

  "\x0c6\x0c7\x020\x020\x020\x0c6\x0c7", //2// 2 знака "/!/  /!/

  "\x0c2\x0c3\x0c4\x0c5", //3// СТОП крупным шрифтом

  "НАЗАД",   //4//

  "СПАСИБО"  //5//

  };

//-------предварительные настройки-----------------------------------------------

// Библиотека увеличивает частоту Timer2 так что ШИМ работает на 32 кГц. время в скетче бежит быстрее :)

#define time_invers 1000 // время между инверсиями СТОП.//с телефона не меняется

#define time_povorot 800 // время между морганиями поворотов//с телефона НЕ меняется//зависит от авто, подобрать при необходимости

#define time_spasibo 8000 // время горения "спасибо" //с телефона НЕ меняется

unsigned long  time_sbros =15000;//время горения фраз с телефона////потом  меняем с телефона

uint16_t Skorost=150;//от 30 до 300//0-бысто, 700 медленно//потом меняем с телефона

uint8_t Jarkost=250; //0-256//256 max//потом с телефона меняем

//-----------пины приема сигналов с машины (аналоговые входы)---------------------

#define trm A1    //тормоз // присваиваем пины входов от ламп машины

#define nzd A2    //назад  //

#define prv A4    //вправо //

#define lev A3    //налево //

//---------------переменные для хранения в EEPROM ------------------------

// тут тип переменной "int" для корректной работы функции "sscanf()

// все меняется с телефона потом

//обязательно хоть раз "сохранить" нажать, а то в памяти(до первой записи) может быть мусор

int adrees=0;//адрес ардуино, не меняется//29284 прописано в программе телефона (от фонаря придумал)

int skorost=70;//скорость(10-99)//99 быстро 10-медлено//

int jarkost=70;//яркость(10-99)

int invers=6;// инверсия//0-9

int reklam=1; // режим когда фразы не уходят сами//1-уходят,2- постоянно горит последняя фраза, до выкл табло

int vremya=15;//время горения фраз с телефона// сек//2-99

int coxpan=1;//сохранить еером//1-нет//2- да

int begut=1;// бежит//1-нет//2- да//

int shipu=1;//1-знак /!/, 2-буква "Ш"
//================================================================================================//

void setup()

{   Serial.begin(9600); // для блютуз СН-06

 // Serial.begin(38400);// для блютуз СН-05

 //---------------подключаем входы от машины --------------------------------------------------

      digitalWrite(trm,LOW);  // тормоз//

      digitalWrite(nzd,LOW);  // назад // ВКЛ ВНУТРЕНИЕ РЕЗИСТОРЫ

      digitalWrite(prv,LOW);  // поворот право

      digitalWrite(lev,LOW);  // поворот лево///*/
  //------------чтение сохранненых переменных их энергонезависимой памяти --------------------

skorost=EEPROM.read(51);  jarkost=EEPROM.read(52); reklam=EEPROM.read(53);

 vremya=EEPROM.read(54);  begut = EEPROM.read(55);  shipu=EEPROM.read(56); invers=EEPROM.read(57);

   // применяем сохраненные переменные

      Skorost=map(skorost, 10, 99, 300, 30); //ивертирует диапазон , после новой команды.

      Jarkost=map(jarkost, 10, 99, 40, 255); //ивертирует диапазон , после новой команды

      time_sbros=(long)vremya*1000; /// переводим сек в млсек*/

   //----------------прерывания---------------------------------------------------------------

    Timer1.initialize(200);  //частота обновления

    Timer1.attachInterrupt(refresh); //скорость обновления

//---------печатаем рисунок---если не нужен рисунок, то закомментировать 3 строки ниже-------

/*стереть справа ->  */

 display.begin(display_risunok, WIDTH, HEIGHT);//

 delay(1000); //рисунок горит 1(1000mc) секунд при старте

 display.clear();//чистим дисплей  */

//--------------------------------------------------------------------------------------

 display.begin(displaybuf, WIDTH, HEIGHT);//выводим из функции рисунок, прописываем в функцию буфер для текста

}
//------------------------------------------------------------------------

volatile uint16_t Nx = 0;//переменная позиции печати на табло//не разрешаем оптимизировать переменную//
void refresh() //функция обновления строки,(прерывания таймера)

{ static uint16_t count = 0; count++;

if (count > Skorost)

   { count= 0; Nx++;

    if(Nx > length) Nx = 0;  //reset после xxx pixels

   }

  display.scan();//refresh//обновить одну строку дисплея

}
//=====================================================================================================

void loop()

{

  unsigned long new_taimer = millis();//текущее время работы скетча в мл.сек

//----------------- прием по блютуз фраз и команд ----------------------------=

if (Serial.available() !=0)  /// если данные пришли по блютуз

{   Str_telf = Serial.readString();//читаем буфер порта

    display.clear(); new_fraza=0;Nx=0;//чистим табло//

    flag_tel=1; //опрокидываем флаг и запрещаем работу от вх. машины

    time_telf = new_taimer;///запоминаем время когда пришла новая фраза с телефона

}

if (flag_tel==1) //обрабатываем то, что пришло с телефона

{

   String str = Str_telf; // создаем объект

   len= Str_telf.length() ;//считаем длину

   msg_tel = str.c_str(); //преобразовываем массив

   sscanf(msg_tel, "%d,", &adrees);///берем 5 символов

//---------------------управление-----------------------------------------------

 if (adrees == 29284 && len>22&&len<26)  //если пришла команда разгбераем её на части отделенные запятой

   {

    sscanf(msg_tel, "%d,%d,%d,%d,%d,%d,%d,%d,%d",//берем в десятичном значении

     &adrees, &skorost,  &jarkost,&invers,&begut, &vremya, &coxpan, &reklam, &shipu );// переменные

     //--1-------2---------3--------4-------5-------6---------7-------8--------9---  № п/п

     //29284----70--------70-- -----0-------1-------15--------2-------1--------1--- значения(пример)

     //29284,70,70,0,1,15,2,1,1   // ПРИМЕР для записи EEPROM через порт//29284-прописан в программе телефона (меняется только в app.invertor2)

 //хоть разок вставляем ПРИМЕР в порт и отправляеем,дабы перезаписать мусор в ячейках памяти//разово делается//можно с телефона

      Skorost=map(skorost, 10, 99, 300, 30); //инвертирует диапазон , после новой команды.

      Jarkost=map(jarkost, 10, 99, 40, 255); //инвертирует диапазон , после новой команды

      time_sbros=(long)vremya*1000; /// переводим сек в мл.сек*/

      display.setBrightness(Jarkost); //устанавливаем яркость

   if(coxpan==2)  //если пришла команда записать//седьмая позиция в команде

     {// если значения новые, перезаписываем их.

      EEPROM.update(51, skorost);EEPROM.update(52, jarkost); EEPROM.update(53, reklam);

      EEPROM.update(54, vremya); EEPROM.update(55, begut);   EEPROM.update(56, shipu);

      EEPROM.update(57, invers);//инверсия стопа

     }//51,52..56 от фонаря взял //лишь бы не первые//

   

    flag_tel=0; adrees = 0;//выходим из записи

    display.clear();//стираем фразу

    length = WIDTH;//делаем длину "64", для фраз от машины

   } //

 else //если это была не команда- печатаем текст,

  { if (!new_fraza && flag_len) //разово-только при новой фразе

      {printString(msg_tel,WIDTH,0);//помещаем фразу в буфер

       new_fraza=1; flag_len=0; //считаем длину фразы до старта анимации.  

       display.clear();//стираем, ранний старт

      }//

  //БЕЖАТЬ, ИЛИ НЕ БЕЖАТЬ? ВОТ, В ЧЕМ ВОПРОС!

    if (length <= WIDTH  && begut!=2) printString(msg_tel,0,0);//статика

    else printString(msg_tel,WIDTH-Nx,0);//бегущая строка

  }

if (new_taimer - time_telf >= time_sbros && flag_tel && !Nx && reklam !=2)//если не вкл реклама

  {flag_tel=0; length = WIDTH ; display.clear();//стираем фразу телефона если время горения истекло

   rezt=0;//флаг готовности. для вкл знака треугольник(или шипы)

  }// если вкл режим "реклама" , то ниже по скетчу мы не опускаемся :)//тут остаемся т.к. флаг "flag_tel" не сбрасывается

}

  //=====================машина=====================================================//

else if (!flag_tel && !tormaz && !pravo && !levo&& !nazad && !avariik && PINC<2)//ничего не нажато и флаги сброшены

{

  if (!Nx && !rezt) //по окончании старой фразы//даем фразе добежать

      {display.setBrightness(Jarkost);//устанавливаем яркость//

       display.clear(); rezt=1; // разочек стираем буфер

       invers_N=0;// готовим инверсии стоп

    }

   if      (rezt && shipu !=2) printString(msg_avto[0],20,0); // пишем, знак /!/

   else if (rezt && shipu ==2) printString(msg_avto[1],20,0); // пишем букву "Ш" (крупную).

}

 //если  флаги не сброшены то скетч пробегает до включенного флага

 //если что то нажато (PINC>=2), вначале проверяем тормоз, потом остальное

 // кострукция "else if" делает приоритет 1-тормоз.2-аварийка.3-назад.4,5- повороты.//блоки можно переставить  

 //---------------------стоп -----------------------------------------------------

else if (!tormaz && digitalRead(trm)) //если нажат тормоз

      {tormaz=1,display.clear(); //очищаем дисплей

       printString(msg_avto[A],T,0); //пишем С Т О П или /!/

       time_inver=new_taimer;//запоминаем время нажатия

      }

else if (tormaz)

    {

     if  (!invers) printString(msg_avto[3],4,0); // пишем сразу С Т О П, если нет инверсий

     else //пременная "invers_N" сбрасывается, когда загорится треугольник

          {  //Т.е. если(например)горит поворот до СТОП и после, повторно СТОП не будет инвертироваться//не бужет раздражать лишний раз

           if (invers_N<=invers && new_taimer-time_inver > time_invers)//до заданного числа инверсий(с телефона выбираем)

             { tormaz=0; invers_N++; flag_ctop= !flag_ctop;//считаем нажатия//инверсия флага

               if (flag_ctop) A=0,T=20;// знак /!/

               else A=3,T=4;//СТОП//

             }

           else if (invers_N > invers) {A=3;T=4;printString(msg_avto[A],T,0);} //пишем С Т О П

         }

     if (digitalRead(trm)==LOW) {tormaz=0;display.clear();A=3,T=4;flag_ctop=0;}//выходим стираем,если отпущен    

    }

 //------------------аварийка-----------------------------------------------------

else if (!avariik && digitalRead(prv)&& digitalRead(lev) ) //заработала аварийка

      { avariik=1; time_povrt = new_taimer; time_2znaka = new_taimer; display.clear();//запоминаем время

      }  

else if (avariik)  //спасибо горит ХХ сек, даже если было однократное моргание //до time_sbros//меняется с телефона

      {        

        if (digitalRead(prv) && digitalRead(lev))  time_povrt=new_taimer;//2поворота снова моргнули, перевзводим таймер

        if (new_taimer - time_2znaka >= time_spasibo)// стираем "спасибо" после хх сек "time_spasibo"

           {

              if  (new_taimer - time_povrt >= time_povorot) avariik=0; //больше не моргает аварийка,выходим отсюда

              else

                 {

                  if  (digitalRead(prv) && digitalRead(lev))  display.clear();//черное табло когда горят повороты ,а треугольники когда не горят

                  else printString(msg_avto[2],2,0); //вкл /!/ /!/ моргают 2 знака если долго горит аварийка

                 }

           }

        else  printString(msg_avto[5],0,0);//печатаем "спасибо" в первые(time_spasibo) секунды вкл , аварийки        

      }

 //-----------------назад------------------------------------------------------------------  

 else if (!nazad && digitalRead(nzd)) //если нажато НАЗАД

     { //такого эфекта нет в библиотеке//вот изгалялся как мог :))

      static int8_t Nz=-16; static unsigned long pauz_nazd;

      if(!flag_nazd )

         { pauz_nazd = new_taimer; flag_nazd=1; display.clear();Nz++;//наращиваем переменную позиции по вертикали

          printString(msg_avto[4],8,Nz);//8- это отступ от правого края//печатаем

         }

      else if (Nz >= 16) Nz= -16;//начинаем сначала

   

      if(new_taimer - pauz_nazd>= 100&& Nz!=0)  flag_nazd=0;//прокручиваем вниз

      else if (new_taimer - pauz_nazd>= 1000)   flag_nazd=0;// держим в статике в центре 1 сек(1000мс)

     }

  //--------------нажат поворот влево------------------------------------------------

 else if (!levo && !avariik && !digitalRead(prv) && digitalRead(lev)) levo=1,length = WIDTH+44;// вкл поворот влево


 else if (levo) //сразу не приступаем к анимации, скетч пробегает снова сверху вниз - А не нажат ли тормоз?

      {

       if (!digitalRead(prv) && digitalRead(lev)) time_povrt = new_taimer;//пере взвод таймера//ждем следующего моргания поворота

       if (!digitalRead(lev) &&(new_taimer - time_povrt >= time_povorot)) levo=0; //выкл поворот лево//не дождались

       else printString("<<< <",WIDTH-Nx,0);//длина строки тут не пересчитывается, поэтому 44  вручную считал

      }

   //-------------нажат поворот вправо--------------------------------------------=--------

 else if (!pravo && !avariik && digitalRead(prv) && !digitalRead(lev)) pravo=1,length = WIDTH+44;// вкл поворот вправо


 else if (pravo) //сразу не приступаем к анимации, скетч пробегает снова сверху вниз - А не нажат ли тормоз?

      {

        static int8_t Ny=-44; static unsigned long pauz_prv;//"-44" старт за пределами табло слева

        if (digitalRead(prv))   time_povrt = new_taimer;//перевзвод таймера//ждем следующего моргания поворота

        if (!digitalRead(prv)&&(new_taimer - time_povrt >= time_povorot)) pravo=0;//выкл поворот вправо//не дождались

        if (!flag_prv ) //пока флаг не сброшен продолжаем анимацию

         { pauz_prv = new_taimer; flag_prv=1; display.clear();//периодически стираем табло(а то накладки идут)

           Ny++;printString("> >>>",Ny,0);//длина строки тут не пересчитывается, поэтому 44  вручную считал

         }

        if (Ny >= 64) Ny= -44;//начинаем новый пробег вправо

        if(new_taimer - pauz_prv>= 20)  flag_prv=0;//"20" величина от которой зависит скорость строки вправо

       }

 //----------------------------------------------------------------------------------------

if (rezt&&PINC>=2)  rezt=0;// готовимся вкл знак /!/ если, что то нажималось

}

1   2   3   4

---