Проектирование графического интерфейса пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC 24

red54;;;;;Бюджетное образовательное учреждение

Чувашской Республики среднего профессионального образования

«Чебоксарский электромеханический колледж»

Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

«Проектирование графического интерфейса

пользователя на основе сенсорной панели для

семейства микроконтроллеров PIC 24»

ДП.В310.15.В00.ПЗ

Студент: Кузнецов П.О.

(Фамилия И. О.)

(подпись) (чч.мм.гггг)

Руководитель: Иванов П.В.

(Фамилия И. О.)

(подпись) (чч.мм.гггг)

Консультант

по экономике: Данилова С.Ф.

(Фамилия И. О.)

(подпись) (чч.мм.гггг)

Рецензент: Егорова А.Е.

(Фамилия И. О.)

(подпись) (чч.мм.гггг)

Зав. отделением: Егорова А.Е.

(Фамилия И. О.)

(подпись) (чч.мм.гггг)

2014

Бюджетное образовательное учреждение

Чувашской Республики среднего профессионального образования

«Чебоксарский электромеханический колледж»

Министерства образования и молодежной политики Чувашской Республики

«УТВЕРЖДАЮ»

Зам. директора колледжа

по учебной работе

_______Игольникова И.Е.

«___»___________ 2014 г

ЗАДАНИЕ

на дипломное проектирование

Студенту Кузнецов Павлу Олеговичу курса 4 гр.В3-10

(фамилия, имя, отчество)

1 Тема работы Проектирование графического интерфейса пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC24

2 Срок сдачи работы____________________________________

3 Исходные данные к работе

Дочерняя плата Graphics PICtail™ Plus, Универсальный Flash микроконтроллер PIC24FJ64GA004, 4-х проводная резистивная сенсорная панель microchip AC164127-4, LCD экран microchip AC164127-4.

4 Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) Классификация и требования к графическим интерфейсам пользователя, Аппаратное и программное обеспечение реализации графического интерфейса, Структура ГИП, Общие требования к разрабатываемому устройству, Разработка и описание структурной схемы устройства, Описание элементной базы для проектируемого устройства PIC24FJ64GA004, Универсальный Flash микроконтроллер, 4-х проводная резистивная сенсорная панель microchip AC164127-4, LCD экран microchip AC164127-4, Разработка и описание электрической принципиальной схемы устройства, Разработка алгоритма управляющей программы для устройства,

Технология изготовления печатной платы устройства, Конструкторский расчет печатной платы устройства, Маркетинговое исследование, Расчет себестоимости на разработку устройства, Расчет себестоимости производства опытного образца, Расчёт цены единицы продукции, Характеристика объекта разработки и рабочего помещения, Анализ опасных и вредных производственных факторов, Мероприятия по устранению или уменьшению влияния опасных и вредных производственных факторов, Расчеты, Пожарная безопасность, Экологичность проекта.

5 Специальная часть ____________________________________________________

6 Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей) Электрическая принципиальная схема, структурная схема.

7 Календарный график выполнения работы____________________________

№	Наименование этапов работ	Срок выполнения	Форма отчетности

8. Рекомендуемая литература____________________________________________

_____________________________________________________________________

Дата выдачи задания: «___»_______________2014 г.

Руководитель работы: Иванов П.В.

Задание принял к исполнению (дата): 05.05.2014 г.

Подпись студента__________________________

Содержание

АННОТАЦИЯ………………………………………………………………………….. 4

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 5

1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…………………………………………………….......7

1.1 Классификация и требования к графическим интерфейсам пользователя .7

1.2 Аппаратное и программное обеспечение реализации графического интерфейса…………………………………………………………………….……..8

1.3 Структура ГИП………………………………………………………………. ..9

Выводы по разделу……………………………………………………………………15

2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………17

2.1 Общие требования к разрабатываемому устройству……………………... 17

2.2 Разработка и описание структурной схемы устройства………………….. 18

2.3 Описание элементной базы для проектируемого устройства……………. 26

2.3.1 PIC24FJ64GA004 Универсальный Flash микроконтроллер…………… 26

2.3.2 4-х проводная резистивная сенсорная панель microchip AC164127-4... 33

2.3.3 LCD экран microchip AC164127-4………………………………………... 34

Выводы по разделу……………………………………………………………………37

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………………. 38

3.1 Разработка и описание электрической принципиальной схемы устройства 38

3.2 Разработка алгоритма управляющей программы для устройства……… 38

3.3 Технология изготовления печатной платы устройства…………………… 42

3.4 Конструкторский расчет печатной платы устройства……………………. 46

Выводы по разделу…………………………………………………………………...55

4 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА…………………………... 56

4.1 Маркетинговое исследование……………………………………………….. 56

4.2 Расчет себестоимости на разработку устройства…………………………. 56

4.3 Расчет себестоимости производства опытного образца………………….. 60

Выводы по разделу……………………………………………………………………67

5 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ..............68

5.1 Характеристика объекта разработки и рабочего помещения…………… 68

5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов……………….. 70

5.3 Мероприятия по устранению или уменьшению влияния опасных и вредных производственных факторов……………………………………………………. 72

5.4 Расчеты……………………………………………………………………….. 74

5.5 Пожарная безопасность……………………………………………………... 80

5.6 Экологичность проекта……………………………………………………… 83

Выводы по разделу……………………………………………………………………86

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………..87

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………….....89

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ А – Архитектура графической библиотеки

ПРИЛОЖЕНИЕ Б – Схема электрическая структурная

ПРИЛОЖЕНИЕ В – Схема электрическая принципиальная

ПРИЛОЖЕНИЕ Г – Печатная плата

ПРИЛОЖЕНИЕ Д – Алгоритм работы микроконтроллера

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте разрабатывается устройство графического интерфейса пользователя (Graphical User Interface, GUI) на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC24 - это система средств для взаимодействия пользователя с устройством, основанная на представлении всех доступных пользователю системных объектов и функций в виде графических компонентов экрана (окон, кнопок, полос прокрутки и т. п.). При работе с GUI пользователь имеет произвольный доступ (с помощью клавиатуры или устройств координатного ввода, например, touch-screen) ко всем видимым экранным объектам.

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря исследованиям, проведённым в 60-е годы Дагом Энгельбартом в научно-исследовательском институте Стэнфорда был изобретён графический интерфейс пользователя. Впоследствии концепция GUI была перенята учеными из исследовательской лаборатории Xerox PARC в 1970-х. В 1973 году в лаборатории Xerox PARC собрали молодых учёных и дали свободу исследований. В результате, кроме всего прочего, на свет появляется концепция графического интерфейса WIMP (Windows, Icons, Menus, Point-n-Click) и в рамках этой концепции создаётся компьютер Alto. Он не был выпущен как коммерческий продукт, но широко использовался на фирме как корпоративный Xerox инструмент. В 1979 году Three Rivers Computer Corporation выпускает рабочую станцию PERQ, похожую по принципам построения на Alto. В 1981 году Xerox выпускает продолжение Alto – Star. Коммерческое воплощение концепция GUI получила с 1984 года в продуктах корпорации Apple Computer. В операционной системе AmigaOS GUI с многозадачностью был использован в 1985 году. В настоящее время GUI является стандартной составляющей большинства доступных на рынке операционных систем и приложений. Примеры систем, использующих GUI: Mac OS, GEM, Atari TOS, Microsoft Windows, Solaris, GNU/Linux, NeXTSTEP, OS/2, BeOS, Android, iOS, Bada, MeeGo. Хотя в подавляющем большинстве систем GUI является надстройкой для операционной системы, существуют и независимые его реализации. Известен вариант графической программы BIOS Setup, когда, ещё до загрузки ОС, управление настройками IBM PC-совместимой ЭВМ производится мышью, аналогично полноценному GUI. Впрочем, такой вариант BIOS не прошёл проверку временем. Также имеются GUI для МК, не требующие ОС.

Использование в современном микроконтроллере достаточного мощного вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной

микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость построенных на его базе устройств.

Используются в управлении различными устройствами и их отдельными блоками:

в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах;

электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления – стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах;

В промышленности:

устройств промышленной автоматики – от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК, систем управления станками.