Согласно технической документации модем должен обеспечивать следующие технические характеристики:
1) процессор - микроконтроллер АТ89С51 фирмы Atmel;
2) интерфейсы - последовательный порт стандарта RS-485;
3) модем - имеет возможность выбора несущей частоты, а также изменять скорость передачи данных.
Микроконтроллер АТ89С51 фирмы Atmel представляет собой восьмибитный микроконтроллер с встроенными 4 Кб Flash памяти. Он содержит также память данных 128 байт, четыре восьмиразрядных программируемых канала ввода-вывода, два 16-битных многорежимных таймера/счетчика, систему прерываний, последовательный интерфейс.
Для достижения указанного в ТЗ объёма ОЗУ при минимальной стоимости, целесообразно использовать микросхемы динамической памяти. На сегодняшний день многими зарубежными фирмами производятся чипы ёмкостью до 64 Мбит. Указанный в ТЗ микрокомпьютер позволяет подключать динамическую память без использования дополнительных схем. Таким образом, для получения заданной ёмкости в 16 Мбайт необходимо использовать две микросхемы ёмкостью по 64 Мбит.
Микроконтроллер имеет в своём составе последовательный порт, но входные и выходные уровни его сигналов не совместимы со стандартом RS-485, поэтому необходимо использовать внешнюю микросхему драйвера. Такие микросхемы выпускаются многими зарубежными и отечественными производителями.
Модем помимо задания частоты и скорости передачи должен быть совместим с промышленными линиями электросвязи, которые эксплуатируются в Республике Беларусь и Российской Федерации, поскольку основными рынками сбыта будут именно эти страны.
Функциональная схема проектируемого устройства приведена на чертеже БГУИ.306588.001 Э2.
Модем предназначен для приёма и передачи информации, в телефонную линию. Генератор модемного контроллера необходим для формирования тактовых импульсов, необходимых для работы контроллера.
Схема сопряжения предназначена для приведения уровней сигналов в телефонной линии к безопасному для контроллера уровню, а также для усиления выходного сигнала.
Микроконтроллер необходим для выработки управляющих сигналов, необходимых для работы модема, обмена информацией по последовательному интерфейсу и обработки поступивших данных программой в соответствии с заданным алгоритмом. Генератор микроконтроллера предназначен для формирования тактовых импульсов, необходимых для работы микроконтроллера и задания скорости обмена по последовательному порту. Порты Р1 и Р3 используются для задания адреса устройства в сети и параметров обмена (скорость обмена и частота сигнала).
Драйвер последовательного порта требуется для преобразования цифровых входов и выходов последовательного порта микроконтроллера в дифференциальные, в соответствии со стандартом COM порта.
Блок питания служит для получения стабилизированного напряжения питания +5 и + 12В. Первое напряжение используется для питания всех блоков проектируемого устройства, кроме схемы сопряжения, второе — для работы схемы сопряжения.
Микроконтроллер предназначен для управления проектируемым устройством в соответствии с алгоритмом, реализованном в управляющей программе. Блок установки сетевого адреса и параметров передачи, подключенные к портам микроконтроллера, необходимы для задания этих параметров пользователем и считываются микроконтроллером при инициализации устройства.
Цепь сброса предназначена для формирования сигнала сброса микроконтроллера при подаче питания на схему.
Трансивер последовательного порта необходим для согласования входов и выходов последовательного порта микроконтроллера с последовательным портом стандарта COM .
Генератор микроконтроллера нужен для формирования тактовых импульсов, необходимых для работы микроконтроллера. К сетевому контроллеру подключен отдельный генератор для тех же целей. Два тактовых генератора нужны потому, что формируемые ими тактовые импульсы имеют различную частоту.
Негативное воздействие компьютера на человека является серьезной проблемой. В рамках проведения японскими учеными исследования у проработавших с компьютером всего 3 месяца отмечены:
- усталость глаз (78,6% из более 1200 служащих);
- ухудшение зрения (46,6%);
- повышенная раздражительность (36,7%).
У 27% беременных женщин наблюдалось осложнение беременности, а у 20% - выкидыш. В Швеции закон дает право беременным женщинам отказаться от работы с устройствами визуального отображения.
В США медико-биологические исследования показали, что работа с ПК увеличивает опасность заболеваний:
- органов зрения (60% пользователей);
- сердечно-сосудистой системы(60%);
- снижение половой активности (40%).
По статистике всемирной организации здравоохранения, профессиональные операторы ЭВМ вынуждены каждые 6-9 месяцев менять очки или контактные линзы в сторону их усиления.
Разработана классификация опасностей для человека при работе за компьютером:
1. опасные излучения монитора компьютера;
2. специфическая нагрузка на зрение;
3. нагрузка на костно-мышечную систему;
4. влияние компьютера на психику человека.
1) Опасные излучения монитора компьютера.
Для любого кинескопа (телевизионного и компьютерного) характерно рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронов. По свойствам оно напоминает гамма-радиацию. Однако в современных кинескопах применяются на столько эффективные меры по снижению рентгеновского излучения, что оно практически не обнаруживается на естественном радиационном поле Земли. Рентгеновское излучение в 5 см. от экрана при напряжении на аноде кинескопа 25кВ ослабляется фильтром класса «полная защита» минимум в 20 раз, а в хороших мониторах его ослабление доходит до 80-95%. По шведскому стандарту MPRII оно не должно превышать 5000 наноГрей/час.
Кроме того мониторы создают электростатическое поле. Во время работы экран монитора заряжается до потенциала в десятки тысяч вольт. Сильное электростатическое поле не безопасно для человеческого организма, так как электрические переменные поля повышают выброс ионов кальция из костной ткани. При работе монитора электризуется не только его экран, но и воздух в помещении (он приобретает положительный заряд). А.Чижевский, исследуя ионизацию воздуха, пришел к выводу о благотворном влиянии на человеческий организм отрицательных аэроионов и негативном воздействии положительных. Положительно заряженная молекула кислорода не воспринимается человеком как кислород. В помещении может быть сколько угодно свежего воздуха, но если он имеет положительный заряд – это все равно, что его нет. Человек начинает в буквальном смысле задыхаться.
Кроме того. Мельчайшие частички пыли, пролетая в непосредственной близости от поверхности дисплея, заряжаются статическим электричеством и устремляются к лицу оператора. Через дыхательные пути они проникают в легкие. Попадая на кожу, эти частички забивают поры, препятствуют “дыханию” кожи, могут вызвать аллергическую реакцию. Наряду с другими факторами это может способствовать развитию рака кожи. Вредна пыль и для глаз.
Наибольшую угрозу для здоровья человека представляют электромагнитные поля. Исследования медиков показали, что воздействие электромагнитных полей вызывает изменение метаболизма в клетках, колебание ионов в человеческом организме. Электромагнитные поля влияют на электрические напряжения между клетками тела. Это может иметь определенные последствия.
2) Специфическая нагрузка на зрение.
Изображение на экране дисплея может быть абсолютно четким только в том случае, когда каждому пикселю изображения будет строго соответствовать одна триада люминофора экрана, т.е. когда размер «зерна» будет абсолютно соответствовать разрешению видеокарты. Это условие соблюдается только в жидкокристаллических экранах. Для мониторов на электронно-лучевых трубках оно практически невыполнимо, и один пиксель может «захватить» соседние триады. Когда это происходит, мозг воспринимает изображение как нерезкое и пытается его сфокусировать, что приводит к сильной перегрузке отдельных участков головного мозга. Последствия могут быть серьезными, вплоть до расстройства вегетативной нервной системы, нарушения мозгового кровообращения. Кроме того, на сами глаза ложится большая нагрузка: мышцы, постоянно меняющие геометрию хрусталика, постоянно сокращаются, пытаясь устранить нерезкость. Дополнительную нагрузку на зрение дают мерцания экрана.
К перенапряжению глаз приводит и неправильное освещение, неудачно выбранное место для компьютера и продолжительная работа без перерывов.
3) Нагрузка на костно-мышечную систему.
Человек, работающий за компьютером, подолгу пребывает в вынужденной неподвижной позе. При этом нарушается обмен веществ в мышцах, мышечная ткань становится более плотной, а скелет испытывает значительные статические нагрузки. Постоянное механическое давление на нервы, оказавшиеся в пределах групп «блокированных мускулов», вызывает укорачивание рук, развитие «неврального натяжения». Напряженность, волнение при выполнении работы увеличивают проблему статичной осанки, т.к. мышцы непроизвольно сокращаются, когда человек озабочен. Это делает осанку еще более «зажатой», неподвижной, провоцирует дальнейшее блокирование мышц верхней части руки.