Разработка программной и схемотехнической частей системы измельчения пластиковых отходов

В работе представлены программная и схемотехническая части для функционирования системы переработки пластиковых отходов. Произведена разработка принципиальных электрических схем подключения микроконтроллера и дополнительных элементов питания, контроля, детектирования. Была осуществлена трассировка печатных плат на основе принципиальных электрических схем. Разработан алгоритм работы микроконтроллера и на его основе написана соответствующая программа для микроконтроллера. Полученные программная и схемотехническая части решают задачи управления процессами детектирования пластиковых отходов и их измельчения.

Работа включает в себя 66 страниц, содержит 12 таблиц, 30 рисунков, 38 источников, а также 10 приложений на 31 страницах. 

Введение………………………………………………………………………………….7

Распределение ролей и обязанностей…………………………………………………..9

1. Обзор и анализ существующих решений измельчения и сортировки пластиковых отходов…………………………………………………………………...10

1.1. Промышленные решения…………………………………………………...10

1.2. Представленные на рынке решения………………………………………..10

1.3. Необходимость устройства в системе Интернет вещей………………….11

1.4. Востребованность устройства……………………………………………...11

1.5. Разработки в данном направлении…………………………………………12

     1.5.1. Автоматизированный блок сортировки…………………………...12

     1.5.2. Энергосберегающий блок на Arduino……………………………...13

     1.5.3. T-SAPI для пластиковых отходов………………………………….14

1.6. Цель работы………………………………………………………………….15

2. Разработка концепции измельчителя………………...…………………………16

3. Выбор программного обеспечения……………………………………………...18

3.1. Выбор ПО для моделирования модулей СЭП…………………………….18

     3.1.1. Proteus PCB design…………………………………………………..18

     3.1.2. Altium Designer……………………………………………………...19

     3.1.3. Qucs…………………………………………………………………..19

3.2. Обзор и анализ сред и языков программирования микроконтроллеров...20

     3.2.1. CodeVisionAVR……………………………………………………...21

     3.2.2. VMLAB………………………………………………………………21

     3.2.3. WinAVR……………………………………………………………...21

     3.2.4. Bascom-AVR…………………………………………………………21

     3.2.5. Atmel Studio………………………………………………………….22

3.3. Выводы к главе 3……………………………………………………………22

4. Проектирование электронного модуля………………………………………….23

4.1. Разработка модульного схемотехнического решения……………………23

4.2. Модуль питания……………………………………………………………..23

4.3. Модуль дисплея и стабилизации частоты…………………………………24

4.4. Модуль управления сервоприводами……………………………………...25

4.5. Модуль управления шаговыми двигателями……………………………...26

4.6. Модуль камеры……………………………………………………………...27

4.7. Выбор электронной компонентной базы………………………………….28

4.8. Требования к печатной плате………………………………………………29

4.9. Способ компоновки…………………………………………………………29

4.10. Выбор материалов для изготовления печатного узла…………………….29

4.11. Расчет основных конструкторских параметров печатной платы………..30

4.12. Разработка системы электропитания………………………………………33

4.13. Спецификация и перечень элементов……………………………………...34

4.14. Чертеж печатной платы……………………………………………………..40

4.15. Чертеж трассировки печатной платы……………………………………...43

4.16. Выводы к главе 4……………………………………………………………44

5. Разработка программного обеспечения системы………………………………45

5.1. Анализ архитектуры ядра МК……………………………………………...45

5.2. Разработка общего алгоритма управления работы системы……………..46

5.3. Разработка алгоритма программы…………………………………………46

5.4. Написание программного кода……………………………………………..49

5.5. Выводы к главе 5……………………………………………………………52

6. Расчет надёжности системы управления………………………………………..53

6.1.  Расчет вероятности безотказной работы и эксплуатационной интенсивности отказов…………………….…………………………………………...53

6.2. Расчет собственной частоты колебаний платы…………………………...54

6.3. Выводы к главе 6……………………………………………………………55

7. Тестирование системы…………………………………………………………...56

7.1. Функциональное тестирование…………………………………………….56

7.2. DC-моделирование………………………………………………………….58

7.3. Выводы к главе 7……………………………………………………………60

Заключение……………………………………………………………………………...61

Список литературы……………………………………………………………………..62

1.2.3.....

17. Е. Агеев «Моделирование аналоговых электронных схем в программной среде «Qucs»», Издательство Томского государственного университета систем управления и электроники, 65 с., 2007 (дата обращения: 05.04.2022)

18. CodeVisionAVR URL:

19. VMLAB URL:

20. WinAVR URL:

21. Bascom-AVR URL:

22. Atmel-Studio URL:

23. «Atmel ATmega640/V-1280/V-1281/V-2560/V-2561/V, 8-bit Atmel Microcontroller with 16/32/64KB In-System Programmable Flash», [Онлайн доумент], Atmel Corporation, 2014, URL:

24. С. Рюмик, «1000 и одна микроконтроллерная схема», с. 225,

25. «Advanced Information Preliminary Datasheet, OV7670/OV7171 CMOS VGA (640x4480) Camera Chip with OmniPixel Technology», [Онлайн доумент], Omnivision, 

...всего 38 источников