Материал: 1697

Рисунок 15 – Общая схема выводов на дозаторе

Благодаря проделанной работе появляется возможность управлять хи-

мическим дозатором, а так же используя аналогичный принцип использовать для подключения других устройств, что позволяет расширить функционал проекта и добавить модульность .

4.3 Изготовление платформы для элементов проекта

Так как в данном проекте не используется датчики и камеры, была из-

готовлена специальная платформа, благодаря которой все элементы закреп-

лены стационарно. В качестве основных сосудов использовались химическая посуда со специальными крышками, мензурка и урна. Выбор посуды был полностью согласован с лаборантами химических лабораторий, поэтому ко-

личество смешиваемых элементов равно четырем, так как редки случаи, ко-

гда смешивается более четырех элементов. Так же за счет использования по-

суд с притиркой для герметичного закрытия появляется возможность рабо-

тать с различными летучими и ядовитыми веществами. Данная функция уни-

кальна, так как имеющиеся аналоги не способны работать с подобной посу-

дой, за счет отсутствия манипулятора и захватывающей клешни для подоб-

ных операций. Схема расположения элементов продемонстрирована на ри-

сунке 16.

Рисунок 16 – Схема расположения элементов

В качестве используемого материала использовалось оргстекло, кото-

рое достаточно прочное для удержания всей посуд и манипулятора, а так же имеет малый вес, что облегчает конструкцию. Размер данной платформы предусматривает возможность установки дополнительных элементов, таким образом, чтоб в дальнейшем это не мешало перемещению дозатора.

Таким образом, используя статически расположенные объекты, уде-

шевляется стоимость проекта и облегчении все систем в целом. Одним из са-

мих проблемных моментов в подобных устройствах является компьютерное зрение, которые использует большую часть вычислительных ресурсов ком-

плекса, а так же может давать сбои в процессе работы

5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

5.1 Выбор среды разработки приложения для микроконтроллера

Для программирования микроконтроллеров существуют различные языки программирования, но наиболее подходящим являются ассемблер и Си, так как в этих языках реализованы все необходимые средства по управ-

лению аппаратными средствами.

Ассемблер - это низкоуровневый язык программирования, использу-

ющий непосредственный набор инструкций микроконтроллера. Создание программы на этом языке требует хорошего знания системы команд про-

граммируемого чипа и достаточного времени на разработку программы. Ас-

семблер проигрывает Си в скорости и удобстве разработки программ, но имеет заметные преимущества в размере конечного исполняемого кода, а,

соответственно, и скорости его выполнения.

Си позволяет создавать программы с большим комфортом, предоставляя разработчику все преимущества языка высокого уровня. Основные преимуще-

ства перед ассемблером: высокая скорость разработки программ; универсаль-

ность, не требующая досконального изучения архитектуры микроконтроллера;

лучшая документируемость и читаемость алгоритма; наличие библиотек функ-

ций; поддержка вычислений с плавающей точкой.

В языке Си гармонично сочетаются возможности программирования низ-

кого уровня со свойствами языка высокого уровня. Возможность низкоуровне-

вого программирования позволяет легко оперировать непосредственно аппарат-

ными средствами, а свойства языка высокого уровня позволяют создавать легко читаемый и модифицируемый программный код. Кроме того, практически все компиляторы Си имеют возможность использовать ассемблерные вставки для написания критичных по времени выполнения и занимаемым ресурсам участков программы.

Для программирования Ардуино применялся стандартный компилятор,

написанный на языке Java, который позволяет писать, тестировать и заливать прошивки, написанные на языке Си. При написании прошивок для платформы

используется видоизмененный язык Си с дополнительными библиотеками и встроенными функциями. Имеющиеся особенности позволяют, облегчают написание первых работоспособных программ.

Некоторые из особенностей:

программы, написанные программистом Ардуино, называют-

ся «наброски» и сохраняются в файлах с расширением ino. Эти файлы перед компиляцией обрабатываются препроцессором Ардуино. Также существует возможность создавать и подключать к проекту стандартные файлы C++;

обязательную в C++ функцию main() препроцессор Ардуино создает сам, вставляя туда необходимые «черновые» действия;

программист должен написать две обязательные для Ардуино функ-

ции setup() и loop(). Первая вызывается однократно при старте, вторая вы-

полняется в бесконечном цикле;

в текст своей программы (скетча) программист не обязан встав-

лять заголовочные файлы используемых стандартных библиотек. Эти заголо-

вочные файлы добавит препроцессор Ардуино в соответствии с конфигура-

цией проекта. Однако пользовательские библиотеки нужно указывать;

менеджер проекта Ардуино IDE имеет нестандартный механизм до-

бавления библиотек. Библиотеки в виде исходных текстов на стандартном

C++ добавляются в специальную папку в рабочем каталоге IDE. При этом название библиотеки добавляется в список библиотек в меню IDE. Програм-

мист отмечает нужные библиотеки и они вносятся в список компиляции;

ардуино IDE не предлагает никаких настроек компилятора и миними-

зирует другие настройки, что упрощает начало работы для новичков и уменьшает риск проблем.

Простейшая Ардуино-программа состоит из двух функций:

setup(): функция вызывается однократно при старте микроконтролле-

ра;

loop(): функция вызывается после setup() в бесконечном цикле все время работы микроконтроллера.

Таким образом программирование платформы не вызывает особых проблем. За счет своей особенности и простоты программист может реализо-

вать достаточно удобное и компактное решение для своей задачи.

5.2 Выбор среды разработки приложения для персонального ком-

пьютера.

В качестве среды разработки приложения на персональный компью-

тер был выбран Microsoft Visual Studio 2013. Одним из главных факторов является то что, данная среда позволяет создавать программное обеспече-

ние под операционные систем семейства Windows. Так как компилятор для микроконтроллера Ардуино работает непосредственно на операционной системе Windows, то необходимо использовать отладочную программу,

совместимую с данной операционной системой.

Также для стабильной работы необходимо использовать виртуальные

COM порты, так как это один из способов передачи данных на платформу микроконтроллера. Для удобства использования необходим интуитивный интерфейс, позволяющий управлять манипулятором и создавать файлы, по которым возможно повторить выполненные ранее действия.

Выбранная среда разработки позволяет компилировать написанный код, редактировать, помогает находить ошибки и интуитивно дополняет требуемые компоненты.

В качестве языка программирования приложения был выбран язык высокого уровня - C#. Выбранный язык предназначен для разработки са-

мых разнообразных приложений, предназначенных для выполнения в среде

.NET Framework. Язык C# прост, строго типизирован и объектно-

ориентирован. Благодаря множеству нововведений, C# обеспечивает воз-

можность быстрой разработки приложений, но при этом сохраняет вырази-

тельность и элегантность, присущую языкам C.

C# объектно-ориентированный язык программирования. Разработан в 1998-2001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлс-