Разработка и проектирование электронного устройства на базе микроконтроллера для изучения основ сенсорики с использованием датчика температуры и влажности на базе ООО «Научные развлечения», г.Москва

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические аспекты проектирования и эксплуатации микроконтроллерных систем сенсорики

1.1. Принципы функционирования цифровых датчиков температуры и влажности в современных электронных системах

1.2. Особенности архитектуры отечественных и массово применяемых микроконтроллеров в учебном оборудовании

1.3. Нормативно-правовая база и государственные стандарты (ГОСТ Р) по монтажу и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры

Глава 2. Практическая реализация и регламентация обслуживания электронного устройства в условиях ООО «Научные развлечения»

2.1. Схемотехническая разработка и компоновка функциональных узлов проектируемого устройства

2.2. Технологическая карта монтажа электронного блока и контроль параметров выходных сигналов

2.3. Методика диагностики неисправностей и регламент по техническому обслуживанию сенсорного модуля

Заключение

Список использованной литературы

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Разработка и проектирование электронного устройства на базе микроконтроллера для изучения основ сенсорики с использованием датчика температуры и влажности на базе ООО «Научные развлечения», г.Москва

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы выпускной квалификационной работы обусловлена стратегическим курсом Российской Федерации на развитие отечественной радиоэлектронной промышленности и обеспечение технологического суверенитета в области производства электронных приборов и устройств. В условиях импортозамещения и необходимости подготовки квалифицированных кадров для радиоэлектронной отрасли особую значимость приобретает разработка учебного оборудования, позволяющего осваивать технологии монтажа, обслуживания и ремонта современной радиоэлектронной аппаратуры. ООО «Научные развлечения», являясь одним из ведущих российских производителей учебного оборудования для образовательных организаций, реализует проекты по созданию специализированных электронных устройств, предназначенных для формирования практических компетенций обучающихся по направлению «Электроника, радиотехника и системы связи».

Разработка электронных устройств на базе микроконтроллеров с интеграцией современных цифровых датчиков температуры и влажности представляет собой актуальное направление развития учебно-лабораторной базы среднего профессионального образования. Согласно федеральным государственным образовательным стандартам по специальности 11.02.16 «Монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и устройств», выпускники должны обладать компетенциями в области проектирования, монтажа, диагностики и технического обслуживания радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. Применение микроконтроллерных систем с датчиками физических величин позволяет формировать комплексные навыки работы с цифровыми интерфейсами, аналоговыми и цифровыми трактами обработки сигналов, алгоритмическим программированием встроенных систем и схемотехническим анализом функциональных узлов электронных устройств [1, c. 15].

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе характеризуется широким спектром исследований в области микроконтроллерной техники и сенсорных систем. Работы российских ученых из МИРЭА – Российского технологического университета, Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), Московского энергетического института, МГТУ им. Н.Э. Баумана посвящены вопросам построения измерительных систем на базе микроконтроллеров, методам цифровой обработки сигналов, схемотехнике аналоговых и цифровых узлов. Предприятия холдинга «Росэлектроника» государственной корпорации «Ростех» активно развивают производство отечественной элементной базы, включая микроконтроллеры серий К1986, 1892, разработанные АО «НИИЭТ», и специализированные датчики физических величин производства АО «НИИФП им. Ф.В. Лукина». Вместе с тем, в технической литературе недостаточно освещены методологические аспекты разработки учебного оборудования, сочетающего в себе функции демонстрации принципов работы цифровых датчиков, освоения технологий монтажа радиоэлектронной аппаратуры и формирования навыков диагностики и технического обслуживания электронных устройств.

Цель выпускной квалификационной работы – разработка и проектирование электронного устройства на базе микроконтроллера с датчиком температуры и влажности для использования в образовательном процессе по специальности 11.02.16 «Монтаж, техническое обслуживание и ремонт электронных приборов и устройств» на базе ООО «Научные развлечения».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить принципы функционирования цифровых датчиков температуры и влажности, применяемых в современных электронных системах, и проанализировать их технические характеристики в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.624-2006;
• исследовать архитектуру современных микроконтроллеров, применяемых в учебном оборудовании, и обосновать выбор аппаратной платформы для разработки проектируемого устройства;
• проанализировать нормативно-правовую базу и государственные стандарты по монтажу и эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры, регламентирующие требования к учебному оборудованию;
• разработать схемотехническое решение электронного устройства с обоснованием выбора элементной базы и функциональных узлов;
• составить технологическую карту монтажа электронного блока с описанием технологических операций и методов контроля параметров;
• разработать методику диагностики неисправностей и регламент технического обслуживания сенсорного модуля для обеспечения его надежной эксплуатации в образовательных организациях.

Объектом исследования является процесс разработки и технического обслуживания электронных устройств на базе микроконтроллеров с цифровыми датчиками физических величин.

Предметом исследования выступают схемотехнические решения, технологические процессы монтажа и методы диагностики электронного устройства на базе микроконтроллера с датчиком температуры и влажности.

Методологическая база исследования включает теоретические основы микроэлектроники, схемотехники аналоговых и цифровых устройств, теории автоматического управления и метрологии. В работе использованы расчетные методы определения параметров функциональных узлов электронных устройств, методы схемотехнического моделирования в специализированных САПР, инструментальные методы измерения электрических параметров с применением контрольно-измерительного оборудования. Нормативно-техническая база исследования опирается на положения ГОСТ Р 54429-2011 «Платы печатные. Основные параметры конструкции», ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные размеры», ГОСТ Р 52459-2009 «Надежность электронных средств. Термины и определения», требования Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) по ГОСТ 2.001-2013 и Единой системы технологической документации (ЕСТД) по ГОСТ 3.1001-2011.

Научная новизна работы заключается в компле

…