Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО КОНСТРУКТОРА "ТАПАНДА"'

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО КОНСТРУКТОРА "ТАПАНДА" Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
45
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИКРОКОНТРОЛЛЕР MSP430 / ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЙ КОНСТРУКТОР ТАПАНДА

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Федоров Данил Дмитриевич, Вохминцев Александр Сергеевич, Ковалев Рональд Маркович

Расширение возможностей интеллектуальных электронных конструкторов и удешевление стоимости производства различных функциональных элементов для них является актуальной научно-практической задачей. Целью работы являлась разработка умных элементов электрической цепи на микроконтроллере MSP430, имитирующих работу различных электронных компонентов, для схемотехнического конструктора «Тапанда». В работе разработана и протестирована прошивка для микроконтроллера, спроектированы печатные платы и лицевые панели различных элементов электрической цепи подконтрольных устройств. По результатам работы сформирован пакет конструкторской документации для производства разработанных функциональных элементов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT OF FUNCTIONAL ELEMENTS FOR THE ELECTRONIC DESIGNER "TAPANDA"

Expanding the capabilities of intelligent electronic designers and reducing the cost of production of various functional elements for them is an urgent scientific and practical task. The aim of the work was to develop smart elements of an electrical circuit on the MSP430 microcontroller, simulating the operation of various electronic components, for the circuit designer "Tapanda". The firmware for the microcontroller has been developed and tested, printed circuit boards and front panels of various elements of the electrical circuit of the controlled devices have been designed. Based on the results of the work, a package of design documentation was formed for the production of the developed functional elements.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО КОНСТРУКТОРА "ТАПАНДА"»

Недооценка важности документов, формальное и порой халатное к ней отношение. Инструктора нарушают технологии, РЛЭ, правила часто, пытаясь проявить себе при наличии недостаточного опыта. Студенты, не имея другого опыта, быстро перенимают соответствующее отношение к руководящей документации. «отношению к чему-то не учат-его перенимают».

Отсутствует анализ и обработка параметров полета c ПНК GARMIN G1000. Рекомендации по необходимости использования записей параметров полета, как элементов контроля и предупреждения нарушений, давались неоднократно, но в полной мере так и не выполнены и в настоящее время. Действительно использование файлов с записями может выступать эффективным элементом контроля за правильностью прохождения программы подготовки, предупреждения ошибок и нарушений. [3]

Низкий уровень культуры безопасности полетов в эскадрильях. Нарушения носят массовый и систематический характер, то есть становятся рутинными. Одинаковый характер нарушений, например, снижение ниже минимально безопасной высоты при имитациях в разных экипажах свидетельствует об обмене информацией между инструкторами и недооценке важности соблюдения требований.

Отсутствие технологий выполнения некоторых элементов полета. Отсутствие сертифицированного перевода РЛЭ на русский язык. Отсутствие единых правил заполнения подготовки к полету в рабочих тетрадях и летных книжках студентов.

Специфика работы инструктора подразумевает большую ответственность, ведь научить чему-то не так просто, даже если хорошо умеешь делать это сам. Но заработная плата не сопоставима с решаемыми задачами. То есть требования для инструкторов лишь немногим уступают требованиям в авиакомпаниях, поэтому крайне сложно найти желающих на данную должность, что приводит к снижению требований к кандидатам, как профессиональных, так и личностным. А это ведет к снижению уровня безопасности полетов.

Библиографический список:

1. Межгосударственный Авиационный Комитет, Окончательные отчеты по результатам расследований авиационных происшествий, Комиссия по расследованию авиационных происшествий.

2. Federal Aviation Administration, Pilot Handbook of Aeronautical Knowledge, USA.

3. Анализ полетных данных для АОН: [Электронный ресурс]. URL: https://www.flightdata.com/login (Дата обращения: 30.08.2022г.)

УДК 621.3

РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО КОНСТРУКТОРА «ТАПАНДА»

Федоров Данил Дмитриевич Fedorov Danil Dmitrievich

Студент Student

Вохминцев Александр Сергеевич Vokhmintsev Alexander Sergeevich

Доцент Associate professor Уральский федеральный университет Ural Federal University Екатеринбург, Россия Ekaterinburg, Russia Ковалев Рональд Маркович Kovalev Ronald Markovich Старший инженер Senior Engineer Стартап «Тапанда» Startup "Tapanda" Екатеринбург, Россия Ekaterinburg, Russia

DEVELOPMENT OF FUNCTIONAL ELEMENTS FOR THE ELECTRONIC DESIGNER "TAPANDA"

Аннотация. Расширение возможностей интеллектуальных электронных конструкторов и удешевление стоимости производства различных функциональных элементов для них является актуальной научно-практической задачей. Целью работы являлась разработка умных элементов электрической цепи на микроконтроллере MSP430, имитирующих работу различных электронных

компонентов, для схемотехнического конструктора «Тапанда». В работе разработана и протестирована прошивка для микроконтроллера, спроектированы печатные платы и лицевые панели различных элементов электрической цепи подконтрольных устройств. По результатам работы сформирован пакет конструкторской документации для производства разработанных функциональных элементов.

Abstract. Expanding the capabilities of intelligent electronic designers and reducing the cost of production of various functional elements for them is an urgent scientific and practical task. The aim of the work was to develop smart elements of an electrical circuit on the MSP430 microcontroller, simulating the operation of various electronic components, for the circuit designer "Tapanda". The firmware for the microcontroller has been developed and tested, printed circuit boards and front panels of various elements of the electrical circuit of the controlled devices have been designed. Based on the results of the work, a package of design documentation was formed for the production of the developed functional elements.

Ключевые слова: микроконтроллер MSP430, интеллектуальный схемотехнический конструктор Тапанда.

Key words: MSP430 microcontroller, Tapanda intelligent circuit designer.

В настоящее время программы, моделирующие работу электрических схем, и схемотехнические электронные конструкторы широко используются при подготовке специалистов в области электротехники и электроники. Кроме того, имеются интеллектуальные схемотехнические конструкторы, в которых электрическая цепь собирается на электронной доске с контактами, путем установки компонентов, моделирующих работу элементов цепи [1]. Примером такого решения является конструктор «Тапанда» в котором полная имитация работы электрической цепи осуществляется за счет общения ведущего микроконтроллера (МК), управляющего электронной доской, и множества ведомых МК, моделирующих работу различных элементов электрической цепи. Такая реализация имеет ряд несомненных плюсов, таких как возможность подключения к персональному компьютеру и наличие клиентского приложения, неограниченный набор элементов, невозможность короткого замыкания и повреждения элементов схемы.

Схемотехнический конструктор «Тапанда» состоит из набора уникальных элементов электрических цепей (проводники, перемычки, ключи, тумблеры, реостаты, резисторы, индуктивности, конденсаторы, фоторезисторы светодиоды, стабилитроны биполярные транзисторы, элементы питания и др.) и МК является самым дорогостоящим электронным компонентом. Учитывая большие объемы производства функциональных элементов, становится очевидным необходимость выбора наиболее дешевого, но в то же время эффективного варианта. Таким вариантом является 8-битный МК семейства MSP430 [2, 3].

В связи с этим, целью работы являлась разработка программного обеспечения для различных функциональных элементов на МК MSP430, а также проектирование подконтрольных устройств для интеллектуального конструктора «Тапанда».

Для разработки и отладки программы использовалась предоставляемая производителем среда разработки Code Composer Studio [4], а также отладочные платы MSP-EXP430G2 и STM32F407G-DISC1 для имитации работу элементов электрической цепи и электронной доски, соответственно. Таким образом, МК STM32 является ведущим и посылает команды ведомому МК MSP430.

Разработанное программное обеспечение состоит из встроенных библиотек и двух файлов main.c и main.h. В main.c располагается основной алгоритм, выполняемый программируемым устройством. В приложении представлена основная часть файла, то есть функция main() и обработчики прерываний. Файл main.h является вспомогательным и выполняет простейшие команды в виде макросов (например, обнуление таймера).

Логики работы разработанной программы заключается в поэтапном распознавании последовательностей входящих от МК электронной доски импульсов. Функция main() представляет собой бесконечный цикл. В его начале находится функция reset_state(), которая обнуляет таймер и выставляет низкий логический уровень на выводе, посылающем ответные импульсы. Далее значение функции get_running_IT_status записывается в переменную IT_stat. Эта функция проверяет флаг, которому соответствует последнее зарегистрированное прерывание (фронт или переполнение таймера). Как только происходит прерывание по фронту, значение переменной IT_stat, в которой хранится насчитанное таймером время между фронтами, сравнивается с предельными значениями, соответствующим первым битам инициализации. Как только длительность импульсов попадает под заданный предел, в переменную IT_stat записывается значение уже новой функции get_beginning_IT_stat, которая продолжает выполнение программы, при условии наличия длинной паузы, свидетельствующей об окончании инициализации. Затем в коде ставится ряд условий, проверяющий тип поступившей команды. При выполнении одно из условий выполняется функция соответствующего ответа со стороны МК MSP430.

Для проверки правильности работы программы использовался логический анализатор Saleae Logic [5], позволяющий в реальном времени наблюдать импульсы, посылаемые обоими отладочными платами. Пример протокола общения между двумя МК представлен на рис. 1. Сверху указаны 4 одинаковых

последовательности импульсов команды Read_Ver_Bits от STM32, а снизу соответствующие им 4 ответных импульса от MSP430.

Рис. 1 - Протокол чтения проверочных битов

На рис. 2 показана тестовая плата функционального элемента с МК MSP430G2230ID. В процессе отладки на выводы DVCC и DVSS подавалось питание, а выводы P1.2 и P1.5 использовались для передачи и получения импульсов, соответственно.

На рис. 3 представлен протокол общения между МК при ответе на команду чтения типа COM_GET_TYPE (сверху) импульсами типа элемента PT_LED_RED_INV код 0х0Ь (снизу). Читая ответ справа налево, получаем число 10112 = 0х0Ь значит тип элемента определяется верно.

Рис. 2. Прототип подконтрольного устройства на MSP430G2230ID

Рис. 3. Протокол чтения типа функционального элемента

На рис. 4 представлена типовая структурная схема элемента цепи (подконтрольного устройства). Печатная плата у всех элементов одинакова, и не меняется вне зависимости от его функционального назначения. Подконтрольные устройства отличаются прошивкой МК и наличием/отсутствием реальных компонентов, а также форм-фактором и рисунком на лицевой панели подконтрольного устройства.

3

Рис. 4. Структурная схема подконтрольного устройства. 1 - лицевая панель с рисунком; 2 - корпус;

3 - печатная плата; 4 - металлические грибки

На рис. 5 представлена печатная плата размером 24x10 мм, созданная в Altium Designer [6] в соответствии с разработанной принципиальной схемой подконтрольного устройства. На рис. 6 изображены некоторые лицевые панели элементов с различным форм-фактором.

Рис. 5. Верхний (слева) и нижний (справа) слой печатной платы подконтрольного устройства

В ходе выполнения работы достигнуты следующие основные результаты. Разработано и протестировано программное обеспечение на прототипе подконтрольного устройства с микроконтроллером MSP430G2230ID. В среде разработки Altium Designer спроектированы печатные платы и лицевые панели подконтрольных устройств. По результатам работы сформирован пакет конструкторской документации для производства разработанных подконтрольных устройств.

® —< • \—Щ*

200 Ohm

б

a

0 ® I ® 9

В G • R

• • 1 • •

gnd В G R . .

Рис. 6. Лицевые панели подконтрольных устройств: (а) резистор 200 Ом, (б) транзистор прп,

трехцветный светодиод и (г) реле

в

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Программы развития Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина в соответствии с программой стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Библиографический список:

1. Мамаев Э. Ш. Микроконтроллеры интеллектуальных систем управления / Э. Ш. Мамаев // Вестник науки. - 2021. - Т. 7 - № 6 - С. 104-108.

2. Гук И. Краткий обзор микроконтроллеров семейства MSP430 компании Texas Instruments / И. Гук // Компоненты и Технологии. - 2006. - Т. 59. - № 6. - С. 60-66.

3. Верин Л. Низкопотребляющие микроконтроллеры Texas Instruments семейства MSP430 / Л. Вернин // Компоненты и Технологии. - 2000. - Т. 4. - № 3. - С 34-35.

4. Code Composer Studio User's Guide [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.eit.lth.se/fileadmin/eit/courses/eti121/References/ccs.pdf (дата обращения 08.09.2022).

5. Saleae User's Guide [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.manualslib. com/manual/1414020/Saleae-Logic. html?page=1 #manual

(дата обращения 08.09.2022).

6. Сабунин А.Е. Altium Designer. Новые решения в проектировании электронных устройств. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2009. - 432 с.

УДК 330

СОВРЕМЕННАЯ ИННОВАЦИОННАЯ ПРАКТИКА УПРАВЛЕНЧЕСКОГО УЧЕТА.

Архипова Ольга Ивановна Arkhipova Olga Ivanovna

старший преподаватель Senior Lecturer

Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова

Ижевск, Россия.

Izhevsk State Technical University named after V.I. M. T. Kalashnikov

Izhevsk,Russia.

MODERN INNOVATIVE PRACTICE OF MANAGEMENT ACCOUNTING.

Аннотация. В статье рассматриваются проблемы инновации в области управленческого учета. Современный управленческий учет реформирует традиционную практику управленческого учета. Бухгалтеры по управленческому учету обязаны принимать участие в установлении финансового контроля и присвоении финансовых значений нефинансовым менеджерам. Современный управленческий учет с другими стратегиями, позволит руководству принимать обоснованные решения, которые будут способствовать успешной работе организации.

Abstract. Purpose of the article: innovations in the field of management accounting. Modern management accounting reforms the traditional practice of management accounting. Management accountants are required to take part in establishing financial controls and assigning financial values to non-financial managers. Modern management accounting with other strategies will allow management to make informed decisions that will contribute to the success of the organization.

Ключевые слова: инновации, управленческий учет, финансовый контроль, менеджмент.

Keywords: innovations, managerial competence, financial control, management.

За последние годы было разработано несколько инноваций в области управленческого учета. Менеджеры должны ежедневно принимать решения, а также принимать решения относительно будущего и того, как выжить и расти на рынке с постоянно растущей неопределенностью. Традиционные

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.