Разработка конструкторской документации для управления системой передачи данных по каналу Wi-Fi

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Факультет   ФИТ                                                                  

Кафедра      ИВТиИБ                                   

                                наименование кафедры

                                        Отчет защищен с оценкой ____________

                                                          Преподаватель                А.П. Борисов                                                                              (подпись)         (и.о., фамилия)        

                                        “          ”                  2018 г.   

                                                        дата        

Отчет

по курсовой работе

«Разработка конструкторской документации для управления системой передачи данных по каналу Wi-Fi»

по дисциплине

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

наименование дисциплины

КР 090301.09.000 О

обозначение документа

Студент группы    ИВТ-51                                              Осинин А. К.             

                                                                                        и.о., фамилия

Преподаватель              к.т.н., доцент                            А. П. Борисов           

                                должность, ученое звание                                и.о., фамилия

Барнаул 2018

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ        2

Техническое задание        4

1.        ОБЩЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ        4

2.        ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ОКР, НАИМЕНОВАНИЕ        4

3.        ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАЗЦАМ        4

4.        ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ        8

5.        ТРЕБОВАНИЯ ПО ВИДАМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ        8

6.        ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЮ, МАТЕРИАЛАМ И КОМПЛЕКТУЮЩИМ ИЗДЕЛИЯМ        8

7.        ТРЕБОВАНИЯ К КОНСЕРВАЦИИ, УПАКОВКЕ И МАРКИРОВКЕ        8

8.        ТРЕБОВАНИЯ К УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫМ СРЕДСТВАМ        8

9.        ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ        9

Техническое предложение        10

10.        ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА С АНАЛИЗОМ        10

Заключение        14

Список литературы        15

ВВЕДЕНИЕ[pic 1]

В данном документе приведено описание программно-аппаратного комплекса «Системы передачи данных по каналу Wi-Fi на основе модуля ESP8266», предназначенным для помощи студентам технических специальностей, при изучении данного модуля и его возможностей. Исходным языком программы для прошивки устройства является С++. Среда разработки – Arduino IDE версии 1.8.8.[5] Исходным языком программы для пользовательского приложения является C#. Среда разработки Microsoft Visual Studio 2017 версии 15.9.[6]

Основная функция комплекса – демонстрация управления передачей данными между двумя платформами. Приложение позволяет пользователю передавать и получать данные по каналу Wi-Fi.

Техническое задание

1. ОБЩЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ

1. Наименование работы «Разработка конструкторской документации для управления системой передачи данных по каналу Wi-Fi».
2. Заказчик: Кафедра ИВТиИБ ФИТ АлтГТУ им. И.И. Ползунова «проектирование и эксплуатация средств вычислительной техники».
3. Исполнитель: Осинин Алексей Константинович

1. ЦЕЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ОКР, НАИМЕНОВАНИЕ

1. Целью выполнения ОКР является изготовление эксплуатационной документации (ЭД) и программирование системы передачи данных по каналу Wi-Fi на основе модуля ESP8266.

1. ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБРАЗЦАМ

1. Требования по составу изделия

1. Опытный образец изделия состоит из:

• Платы, на которой установлены программируемый контроллер (Wemos D1), модуль ESP8266, источник питания 5V 1A.
• программного обеспечения (ПО): программы работы контроллера Wemos D1;
• комплекта эксплуатационной документации (ЭД).

1. В состав стенда должны входить:

• - контроллеры Wemos D1;
• - модуль ESP8266
• - источник питания 5V 1A;

1. Технические характеристики устройства

• Напряжение питания — 5 В;
• Максимальный ток потребления — 1 A;
• Физическая среда реализации – микроконтроллер Wemos D1.
• Передача данных – модуль ESP8266.

1. Требования по назначению

1. Устройство предназначено для передачи и приема информации по каналу Wi-Fi.

• Прием данных с компьютера с помощью пользовательского приложения.
• Обработка и шифрование информации.
• Отправка данных на другое устройство.

1. Электропитание адаптера должно осуществляться от источника питания с номинальным значением питающего напряжения +5В и предельным допустимым отклонением от номинального не более 5%.
2. Максимальная потребляемая мощность должна быть не более 5Вт.

1. Требования по радиоэлектронной защите

Не предъявляются.

1. Требования по живучести и стойкости к внешним воздействиям.

1. Стенд должен соответствовать требованиям эксплуатации с ограничениями в составе штатного изделия:

• предельной пониженной рабочей температурой среды: 0C;
• предельной повышенной рабочей температурой среды: плюс 38C;
• предотвращение попадание влаги;
• противоударный корпус

1. Требования по устойчивости к воздействию соляного (морского) тумана, компонентов ракетного топлива, песка, солнечного излучения, факторов, не предъявляются.

1. Требования по надежности

1. Средняя наработка на отказ адаптера должна быть не менее 5000 часов. Проверка наработки на отказ осуществляется расчетным путем.

1. Требования эксплуатации, хранению, удобству технического обслуживания и ремонта.

1. Вышедший из строя в процессе эксплуатации микроконтроллер должен заменяться на исправный.
2. Гарантийный срок хранения стенда должен быть 1 год с момента приемки.
3. Гарантийный срок эксплуатации стенда – 2 года с момента ввода в эксплуатацию в составе системных изделий.
4. Стенд должен требовать при эксплуатации работ по настройке и регулировке.

1. Требования по транспортабельности

Не предъявляются

1. Требования по безопасности и экологической защите

1. При эксплуатации стенд должна обеспечивать безопасность обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

1. Требования по стандартизации и унификации

1. Доработка, изготовление и испытания должны осуществляться на основе действующей нормативно-технической документации, государственных стандартов ЕСКД, ЕСПД.
2. Требования по проверке патентной чистоты не предъявляются.
3. Доработка Системы должна проводиться с учетом руководящих указаний заказчика по конструированию.

1. Требования по технологичности

1.  Конструкция Системы должна быть технологически пригодной для мелкосерийного производства.

1. Конструктивные требования

1.  Конструктивно стенд должен быть выполнен в виде одноплатных модулей размером не более 140х100х35 с двухсторонним расположением электро-радио элементов и интегральных микросхем, а также набор периферийных устройств, помещенное в пластиковый корпус.
2.  Габаритный и сборочный чертежи печатной платы, а также размещение компонентов должны быть согласованы с заказчиком.

1. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. Лимитная цена ОКР определяется договором.

1. ТРЕБОВАНИЯ ПО ВИДАМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

1. Требования к стенду по математическому, программному и информационному обеспечению.

1. В состав ПО изделия должны входить:

• тестовое ПО для работы в среде Windows;
• драйвер устройства для ОС Windows;
• программа для контроллера Wemos D1.

1. ТРЕБОВАНИЯ К СЫРЬЮ, МАТЕРИАЛАМ И КОМПЛЕКТУЮЩИМ ИЗДЕЛИЯМ

1. При проектировании устройства могут использоваться ЭРЭ и материалы иностранного производства. Проект должен быть построен на базе микроконтроллера Wemos D1.

1. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСЕРВАЦИИ, УПАКОВКЕ И МАРКИРОВКЕ

1. Установка в тарной упаковке должна быть устойчивой к хранению в отапливаемых хранилищах в течение 3 лет.
2. Состав маркировки согласовывается с заказчиком. Маркировка должна быть устойчива в течение всего срока службы изделия.

1. ТРЕБОВАНИЯ К УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНЫМ СРЕДСТВАМ

Не предъявляются.

1. ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

1. Этап I. Корректировка рабочей конструкторской документации на стенд, изготовление, настройка и поставка опытного образца изделия, разработка и отладка тестового ПО опытного образца.
2. Этап II. Проведение расчетов надежности, потребляемой мощности, создание технического описания устройства, разработка и отладка управляющего ПО.
3. Форма окончания работ

Комиссии по приемке работ предъявляются:

на этапе I:

• - один опытный образец; - комплект КД и ПД изделия в согласованном объеме.

на этапе II:

• - комплекты КД и ЭД;
• - расчет показателей надежности Адаптера и потребляемой мощности;

Техническое предложение

1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА С АНАЛИЗОМ

1. Аппаратная платформа

1. Wemos D1

Аппаратной платформой была выбрана Wemos D1 потому, что она достаточно проста в использовании. Устройство программируется через USB или OTA, при помощи интегрированного wi-fi адаптера, без использования программаторов. Язык программирования устройства основан на C/C++. Микроконтроллер на плате программируется при помощи языка Arduino и среды разработки Arduino IDE. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно, либо же взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (напр.: Flash, Processing, MaxMSP, ScetchARD). Среди остальных платформ схожим по параметрам выбор стоял между Wemos D1 (рисунок 1), Arduino Uno, Raspberry Pi 3 Model B+.