Процессор шифрования по методу Риветса

Процессор шифрования по методу Риветса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «ЭВМ и Системы»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

ПРОЦЕССОР ШИФРОВАНИЯ ПО МЕТОДУ РИВЕТСА

БрГТУ.007830.012 ПЗ

Заведующий кафедрой: С.С. Дереченник

Руководитель: В.И. Хведчук

Консультант по экономическому разделу: О.П. Белоглазова

Выполнил: Ю. М. Козич

Нормоконтроль: Г.М. Монич

Содержание

Введение

. Системотехническое проектирование

.1 Область применения и основные функции прибора

.2 Разработка структурной схемы

. Функциональное проектирование

2.1 Общая структура функционального проектирования

2.2 Блок микроконтроллера

.3 Блок управления питанием

.4 Блок индикации

.5 Блок ввода информации

.6 Блок DTMF-связи

3. Схемотехническое проектирование

. Конструкторско-технологическое проектирование

.1 Разработка конструкции контроллера

.2 Разработка печатной платы

. Разработка и отладка программного обеспечения

.1 Разработка ПО и выбор языка программирования

.2 Отладка программного обеспечения и проверка работы модуля

.3 Основные функции программы

. Расчет экономических показателей

.1 Расчет затрат при разработке ПО

6.2 Краткая характеристика ПО и расчет затрат на его реализацию

7. Охрана труда и экологическая безопасность

. Ресурсо- и энергосбережение

.1 Ресурсосбережение и государственные требования к ресурсосбережению

.2 Ресурсосбережение в радиоэлектронной промышленности

.3 Государственное регулирование в области энергосбережения

.4 Энергосбережение в радиоэлектронной промышленности

Заключение

Список использованных источников

Введение

Развитие информационных сетей предполагает в качестве непременного условия наличие высоконадежных скоростных систем передачи данных. Передача данных вне локальных сетей на расстояния, превышающие 1000 метров, обычно производится с использованием традиционной коммутируемой телефонной сети или посредством подключения абонентов к выделенным магистральным телефонным каналам и физическим линиям.

Телефонная связь - наиболее доступный, удобный и массовый вид электросвязи, позволяющая вести переговоры людям, находящимся друг от друга практически на любых расстояниях, с помощью сравнительно простых и дешевых систем передачи, реализующих этот вид связи. Именно поэтому современные телефонные сети значительно крупнее сетей других видов электросвязи.

Телефония позволяет устанавливать соединение, вести местные, внутризоновые, междугородние и международные телефонные переговоры, передавать факсы, устанавливать модемное соединение и другую различную информацию с помощью электрических сигналов, передаваемых в телефонную сеть общего пользования [1].

В связи с этим возникает проблема защиты информации при передаче информации в общую сеть. При этом информацию могут перехватить, подменить на заведомо ложную.

Темой данного дипломного проекта стала разработка портативного устройства для скрытой передачи данных в телефонную сеть. Целью является спроектировать простое малогабаритное устройство для скрытого ношения пользователем с резервным источником питания. Быстрого подключения к телефонной сети для последующей передачи информации. Использование надежного и быстрого алгоритма шифрования. Возможность исключения компьютера при передаче данных, при использовании малогабаритной клавиатуры ввода информации. Возможности индикации сообщений, кодов ошибок и быстрая отладка устройства.

В случае аварийного отключения питания следует обеспечить сохранность секретного ключа, используемого для шифрования данных. Также обеспечить защиту копирования секретного ключа посторонним пользователем.

1. Системотехническое проектирование

.1 Область применения и основные функции прибора

Разрабатываемый прибор предназначен для передачи зашифрованных данных с помощью телефонной сети общего пользования.

Основные характеристики прибора:

- прием и передача данных от компьютера;

-       прием и передача данных от малогабаритной клавиатуры без использования компьютера;

-       индикация состояния устройства с помощью кода ошибки и отладка устройства;

-       резервный источник питания;

-       возможность быстрой смены секретного ключа;

-       экономичную схему управления питанием и зарядкой аккумулятора.

1.2 Разработка структурной схемы

Структурная схема разрабатываемого контроллера может быть представлена как совокупность функциональных блоков, соединённых между собой. В структуре устройства выделяем следующие основные блоки:

- микроконтроллер;

-       ISP;

-       mini-USB;

-       ключ режим «Отладка»;

-       буферный элемент;

-       DTMF-приемник;

-       DTMF-передатчик;

-       аккумулятор;

-       схема защиты от обратного напряжения;

-       схема стабилизации напряжения;

-       разъем для подключения зарядного устройства (ЗУ);

-       микросхема управления питанием;

-       клавиатура 4Х4;

-       индикатор кода ошибки.

Опишем назначение вышеперечисленных элементов для структурной схемы:

- микроконтроллер - предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой;

-       ISP - (от англ. In-System Programming - системное программирование) будет использоваться для программирования микроконтроллера;

-       mini-USB - будет использоваться для связи с и прошивки микроконтроллера;

-       ключ режим «Отладка» - предназначен для отладки устройства при отсутствии компьютера и телефонной линии;

-       буферный элемент - это приемопередатчик от разъема USB - устройство, которое обеспечивает обмен данными между несколькими устройствами по одной двухпроводной линии связи. Микроконтроллер осуществляет связь с компьютером для передачи и приема данных от устройства, отладки;

-       DTMF-приемник - (от англ. Dual Tone Multi Frequency - двухтональная мультичастотная посылка) осуществляет прием зашифрованных данных от телефонной сети;

-       DTMF-передатчик - осуществляет передачу зашифрованных данных в телефонную сеть;

-       аккумулятор - предназначен для резервного питания устройства;

-       схема защиты от обратного напряжения - представляет собой электронную защиту при ошибочном подключении аккумулятора, ЗУ, mini-USB;

-       схема стабилизации напряжения - экономичный преобразователь напряжения, необходимый для нормальной работы микросхем;

-       разъем для подключения ЗУ - осуществляет питание устройства и зарядку аккумулятора;

-       микросхема управления питанием - осуществляет «умное» управление питанием, выбор необходимых источников питания, обеспечение безопасной зарядки аккумулятора и индикацию текущего состояния питания;

-       клавиатура 4Х4 - предназначена для ввода информации в устройство при отсутствии компьютера;

-       индикатор кода ошибки - индикация текущего состояние устройства.

Устройство, именуемое процессор шифрования по методу Риветса, будет включаться при подаче питания. Питание происходит от резервного источника питания (аккумулятор), отдельного блока питания или от USB компьютера. При этом используется пониженное энергопотребление и режимы экономии электроэнергии, что позволяет увеличить сроки автономной работы устройства. При начальной загрузке микроконтроллера программа тестирует на замыкание ключа режим «Отладка». При замкнутом ключе далее программа определяет, замкнут ли передатчик и приемник DTMF-сигналов для запуска процесса диагностики.

Схема электрическая структурная изображена на чертеже БрГТУ.007830.012 Э1.

2. Функциональное проектирование

.1 Общая структура функционального проектирования

При проектировании устройства процессора шифрования по методу Риветса разделим структурную схему на следующие функциональные блоки:

блок микроконтроллера;

блок управления питанием;

блок индикации;

блок ввода информации;

блок DTMF-связи.

2.2 Блок микроконтроллера

Главным элементом системы является микроконтроллер. Сформируем следующие требования к нему:

- должен быть малогабаритным;

-       обеспечивать достаточную высокую производительность при шифровании-дешифровании сообщений пользователя;

-       иметь режимы пониженного энергопотребления;

- наличие встроенного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для анализа состояния аккумулятора;

-       интерфейс для обмена с компьютером;

-       интерфейс для перепрограммирования;

-       обеспечить режим отладки.

Для приема-передачи данных или команд от компьютера будет использоваться интерфейс USB - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике.

Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания.

Также необходимо обеспечить программирование устройства без применения внешнего программатора, который будет выполнять следующие функции:

- смена прошивки;

-       смена ключа шифрования, хранящегося в энергонезависимой памяти;

-       обеспечивать обмен командами и информацией для отладки устройства с помощью компьютера.

Программирование USB-интерфейса является сложным техническим решением для разработчика программы для микроконтроллера. Поэтому рациональнее применить преобразователь «USB-USART» (USART - универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик) и эмулировать работу USB с помощью компьютера.

Наличие кварца позволит обеспечить синхронизацию данных с компьютером, а конденсаторы установят более точную подстройку частоты.

Для перепрограммирования микроконтроллера будет использоваться внутрисхемное программирование (ISP) - технология программирования электронных компонентов, позволяющая программировать компонент, уже установленный в устройство.

Главным преимуществом технологии является возможность объединения процесса программирования и тестирования, исключив отдельную фазу программирования компонентов перед окончательной сборкой. Технология также позволяет обойтись без закупки заранее запрограммированных компонентов, выполняя программирование прямо в процессе производства. Это позволяет вносить изменения в программируемую часть.

Для аппаратного вхождения в режим отладки замыкается механический ключ «Debug», соединяющий линии микроконтроллера «TxD» и «RxD». В результате получим функциональный блок, который представлен на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Функциональный блок микроконтроллера

2.3 Блок управления питанием

Для питания устройства будут использоваться три источника:

- аккумулятор от мобильного телефона, т.к. он уже имеет встроенную защиту от короткого замыкания и вывод для контроля температуры на аккумуляторной батарее;

- разъем для подключения независимого источника питания, используемый для зарядки аккумуляторной батареи;

-       интерфейс USB используемый для питания буферной микросхемы и зарядки аккумулятора при отсутствии зарядного устройства.

Для обеспечения согласованной работы источников питания будем использовать специальную регулирующую микросхему, которая обеспечит:

- защиту от смены полярности источников питания;

-       безопасный зарядный ток для аккумулятора;

-       индикацию состояния режимов зарядки аккумуляторной батареи с помощью светодиодов VD1 и VD2, их режимы состояния представлены в таблице 2.1;

-       контроль температуры батареи;

Таблица 2.1 - Режимы заряда аккумулятора

Для продления сроков автономной работы применим экономичный импульсный стабилизатор напряжения.

Для защиты от смены полярности на аккумуляторе применим также специальную защитную микросхему.

Для контроля емкости и защиты от глубокого разряда используем делитель напряжения и встроенный АЦП микроконтроллера, схема соединений представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Функциональный блок микроконтроллера

2.4 Блок индикации

Для экономии портов микроконтроллера применим регистр, который позволит вместо восьми выводов микроконтроллера использовать только три. Для индикации состояния устройства используем малогабаритный семисегментый индикатор. Функциональный блок индикации представлен на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Функциональный блок индикации

.5 Блок ввода информации

Для ввода информации и передачи команд используется малогабаритная клавиатура с шестнадцатью клавишами. Схема соединений клавиатуры представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Функциональный блок ввода информации

2.6 Блок DTMF-связи

Для передачи зашифрованной другому абоненту будем использовать DTMF-связь.

Двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, будем использовать для набора телефонного номера и приема-передачи зашифрованных сообщений. По используемой полосе частот сигнал соответствует телефонии [1].

Частоты представляемые DTMF-сигнал представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Частоты представляемые DTMF-сигнал

Для кодирования символа в DTMF сигнал необходимо сложить два синусоидальных сигнала. Частоты синусоид берутся по таблице (см. таблицу 2.2) из столбца и строки, соответствующих передаваемому символу. Для экономии кода и сокращения сроков разработки программного обеспечения для микроконтроллера применим специализированные микросхемы, формирующие и принимающие DTMF-сигналы.

Наличие кварца и конденсаторов обеспечат необходимую частоту для передачи информации и согласованную обработку информации при отладке устройства в отсутствии компьютера и телефонной линии. Функциональный блок DTMF-связи представлен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Функциональный блок DTMF-связи

3. Схемотехническое проектирование

Выберем простой малогабаритный микроконтроллер ATmega8L, который будет передавать и принимать шифруемые данные. Условно-графическое обозначение (УГО) микроконтроллера представлено на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - УГО Atmega8L

Отличительные особенности:

-  8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым энергопотреблением;

-        8 кБайт внутрисистемно программируемой flash-памяти, которая обеспечивает 1000 циклов стирания-записи;

         512 байт EEPROM, которая обеспечивает 100000 циклов стирания-записи;

         8-канальный аналого-цифровой преобразователь, шесть каналов с 10-разрядной точностью, два канала с 8-разрядной точностью;

         программируемый USART;

         пять режимов пониженного потребления: «Idle», «Power-save», «Power-down», «Standby»;

         снижения шумов АЦП;

         рабочие напряжения от 2,7 до 5,5 В, при рабочей частоте от 0 до 8 МГц [2].

Преобразователь USB-UART FT232R, у которого стал доступен «bit-bang» режим, не через виртуальный COM-порт, а напрямую через драйвер FTDI. УГО представлено на рисунке 3.2. Для согласованной работы виртуального COM-порта и микроконтроллерной системы выберем частоту кварца 7,3728 МГц при частоте 115200 бод [3].

Рисунок 3.2 - УГО FT232R

В результате схема соединений микросхем Atmega8L и FT232R представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема соединений микросхем Atmega8L и FT232R

При проектировании системы электропитания в качестве резервного источника питания выбрали литиево-ионный аккумулятор - Nokia BL-6P 6500, с емкостью 850 мA\ч. Напряжение питания такого аккумулятора составляет 3,7 В.

Для обеспечения необходимого тока заряда аккумулятора применим специализированную микросхему LM3658.

LM3658 - однокристальная интегральная схема зарядного устройства для портативных приложений. Микросхема способна безопасно выполнять зарядку и поддерживать одну ячейку литиево-ионной или литиево-полимерной батареи при питании от сетевого адаптера или шины USB. Выбор источника питания USB-сеть осуществляется автоматически. При наличии обеих источников питания приоритет отдается сетевому источнику. При питании от сетевого адаптера зарядный ток программируется с помощью внешнего резистора в диапазоне от 50 до 1000 мА.

Токозадающий резистор для аккумулятора выбираем согласно техническому описанию микросхемы, т.к. аккумулятор с номинальной емкостью 850 мА/ч, то сопротивление резистора будет равно 3,3 кОм.

При заряде батареи от шины USB предельный зарядный ток выбирается с помощью специального входа и составляет 100 мА или 500 мА. Напряжение окончания заряда контролируется с точностью от -0,35% до +0,35% при 4,2 В.требует несколько внешних компонентов и интегрирует силовые полевые транзисторы, схему защиты от противотока и схему контроля тока, цепи защиты от нарушения полярности при подключении. Встроенные силовые полевые транзисторы имеют термостабилизацию для поддержания более эффективной скорости заряда при заданных температурных условиях.работает в пяти режимах: режим предварительного заряда, режим заряда постоянным током, режим заряда постоянным напряжением, режим буферного заряда «top-off» и режим поддержания. Оптимальное управление батареей обеспечивается функциями термостабилизации, контроля температуры батареи и несколькими защитными таймерами. LM3658 содержит два выхода с открытым стоком для индикации состояния на светодиодах или подключения к портам ввода-вывода.[4]

Для индикации первого состояния (STAT1) используем состояний заряда (светодиод АЛ307КМ красного цвета) рассчитаем сопротивление по формуле 3.1:

                                                            (3.1)

где U - напряжение в цепи, В; U_пр - падение напряжение на светодиоде, В; I_пр - прямой ток потребляемый светодиодом, А; K_зап - коэффициент запаса, равный 1,3.

Для индикации второго состояния (STAT2) используем состояний заряда (светодиод АЛ307ВМ зеленого цвета) рассчитаем сопротивление по формуле 3.2:

                                                             (3.2)

Отличительные особенности:

- встроенный силовой полевой транзистор с термостабилизацией;

-       возможность питания зарядного устройства от сетевого адаптера или от шины USB с автоматическим выбором источника;

-       диапазон зарядного тока от 50 до 1000 мА при питании от сетевого адаптера;

-       вход выбора зарядного тока при питании от шины USB (100 мА или 500 мА) и непрерывный контроль температуры батареи;

-       несколько встроенных защитных таймеров;

-       индикация состояния заряда;

-       непрерывная защита от токовой перегрузки и перегрева;

-       предварительный заряд глубоко разряженной батареи;

-       режим сна со сверхмалым потребляемым током;

-       режим поддержания с автоматическим перезарядом;

-       корпус LLP (3 мм x 3 мм) с улучшенным теплорассеиванием.

УГО микросхемы LM3658 представлено на рисунке 3.4. Назначение выводов в таблице 3.1.

Рисунок 3.4 - УГО микросхемы LM3658

Таблица 3.1 - Назначение выводов микросхемы LM3658

Для защиты схемы питания от смены полярности на аккумуляторе используем микросхему защиты, которая представляет собой полевой транзистор IRF7401, конструктивно в виде микросхемы. УГО микросхемы защиты представлено на рисунке 3.5, назначение выводов в таблице 3.2.

Рисунок 3.5 - УГО микросхемы IRF7401

Таблица 3.2 - Назначение выводов микросхемы IRF7401

Схема включения защиты изображена и микросхемы LM3658 на рисунке 3.6.

Для оценки состояния емкости аккумулятора используем встроенный АЦП микроконтроллера. Защиты входа микроконтроллера обеспечивается внутренними диодами, ток через которые ограничиваются резистором R4 равным 100 кОм и резистором R5 равным 10 кОм на уровне от 1 до 2 мА при всплесках напряжения входного сигнала от -20 до +25 В.

При проектировании импульсного стабилизатора напряжения следует обратить особое внимание на его габариты, т.к. индуктивность и выходной полярный конденсатор могут иметь большие размеры. Таким образом, необходимо построить стабилизатор в предельно-допустимых параметрах стабильности выходного напряжения и тока.

Для этого следует оценить общее энергопотребление схемы, которое составляет порядка 50 мА в активном режиме. Напряжение на батарее 3,7 В, требуемое выходное напряжение 5 В, значит импульсный стабилизатор должен быть повышающим, с допустимым уровнем пульсаций не более 100 мВ.

Применим регулятор на широко распространённой микросхеме MC34063 [5]. Схема включения представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.6 - Схема подключения делителя напряжения для встроенного АЦП

Рисунок 3.7 - Схема включения импульсного стабилизатора MC34063

Для того чтобы уменьшить количество используемых портов микроконтроллера, применим сдвиговый регистр 74HC595. УГО микросхемы представлено на рисунке 3.8, назначение выводов в таблице 3.3.

Рисунок 3.8 - УГО сдвигового регистра 74HC595

Таблица 3.3 - Назначение выводов микросхемы 74HC595

Для индикации кодов ошибок используем семисегментный индикатор с общим анодом SR GNS 2811 BE и номинальным током 20 мА, рассчитаем сопротивление от R1 до R8 по формуле 3.3:

                                                          (3.3)

Схема отображения кода ошибки изображена на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 - Схема отображения кода ошибки

Когда на тактовом входе «SH_CP» появляется логическая единица, регистр считывает бит с входа данных «DS» и записывает его в самый младший разряд. При поступлении на тактовый вход следующего импульса, всё повторяется, только бит, записанный ранее, сдвигается на один разряд, а его место занимает вновь пришедший бит. Когда все восемь бит заполнились и приходит девятый тактовый импульс, то регистр снова начинает заполняться с младшего разряда и всё повторятся вновь. Что бы данные появились на выходах от Q0 до Q7 нужно их «защёлкнуть». Для этого необходимо подать логическую единицу на вход «ST_CP». Чтобы не пытались сделать с регистром, данные на выходах не изменятся пока мы вновь не «защёлкнем» их. Отсюда и название «регистр-защёлка». Когда на входе OE логическая единица, то выходы находятся в высокоомном состоянии. Когда подаем на этот вход логический нуль, тогда выходы работают в нормальном режиме. Вывод «\MR» - сбрасывает регистр, устанавливая все выходы от Q0 до Q7 в состояние логического нуля. Для осуществления сброса нужно подать логический нуль на этот вход. После этого «защёлкнуть» данные. В нормальном состоянии на этом выводе должна находиться логическая единица. Вывод «Q7′» предназначен для последовательного соединения сдвиговых регистров.

Опишем работу клавиатуры. Линии сканирующего порта-столбца (COLUMN) по умолчанию находятся состоянии, когда на всех линиях, кроме одной, установлен высокий логический уровень. Линия, на которой установлен низкий логический уровень, является опрашиваемой в текущий момент, т.е. определяет опрашиваемый столбец. Если какая либо кнопка этого столбца будет нажата, на соответствующей линии считывающего порта-строке (LINE) также будет низкий логический уровень. Замкнутая кнопка подтянет строку к потенциалу столбца, т.е. к земле. Зная номер опрашиваемого столбца и номера линий считывающего порта, на которых установлен логический ноль, можно однозначно определить, какие кнопки этого столбца нажаты.

Далее выбирается следующий опрашиваемый столбец путем установки логического нуля на соответствующей линии сканирующего порта и со считывающего порта снова снимаются данные. Цикл сканирования будет продолжаться до тех пор, пока не будут перебраны таким образом все сканирующие линии.

Для случая, когда одновременно нажато несколько кнопок одного столбца все понятно. Будет установлено в логический ноль несколько битов считывающего порта одновременно. Если будут замкнуты контакты нескольких кнопок из разных столбцов одной строки, на этой строке могут оказаться разные напряжения, т.к. на всех столбцах, кроме одного, логическая единица. Одновременное нажатие двух кнопок в одной строке привело бы к короткому замыканию и выжженным портам, если бы не диоды VD1-VD4. Именно они защищают порты от короткого замыкания. Используемый микроконтроллер использует в своем составе подтягивающие резисторы при подключении клавиатуры. Схема подключения клавиатуры представлена на рисунке 3.10.

Микросхема IL9200AD (микросхема DD1) - генератор DTMF сигналов. Предназначена для формирования стандартных DTMF сигналов, используемых для частотного кодирования набираемого номера. Используется в телекоммуникационных системах, изделиях бытовой электроники. Выполняемая функция - формирование стандартных DTMF сигналов и составляющих их частот [7].

Описание работы микросхемы.

Для формирования DTMF сигналов, соответствующих подаваемому коду, на вход последовательных данных DATA подают 5-битовый цифровой код и синхросигнал на вход CLK.

Временная диаграмма работы микросхемы приведена на рисунке 3.11.

Рисунок 3.10 - Схема подключения клавиатуры к микроконтроллеру

Рисунок 3.11 - Временная диаграмма работы микросхемы

5-битовые коды данных, подаваемые на микросхему, соответствующие этим кодам DTMF-сигналы, а также подаваемые коды и частоты.

На выходах Q1-Q4 микросхемы IL9270 (микросхема DD2) формируется код, соответствующий входному DTMF-сигналу, который формирует микросхема IL9200A. Коды, подаваемые на микросхему IL9200A, и выходные коды микросхемы IL9270 должны совпадать.[8] Пример применения микросхем в режиме отладка (при замкнутом ключе SB1) приведен на рисунке 3.12.

Рисунок 3.12- Пример применения микросхем в режиме отладка

Принципиальная схема процессора шифрования по методу Риветса изображена на чертеже БрГТУ.007830.012 Э3.

4. Конструкторско-технологическое проектирование

.1 Разработка конструкции контроллера

процессор шифрование риветс контроллер

На этапе конструкторско-технологического проектирования необходимо, согласно заданию, произвести разработку печатной платы, определить материал для изготовления печатной платы, технологию изготовления печатной платы, её размеры.

Технология производства является совокупностью производственных процессов и документов для изготовления изделия, а также научное описание способов производства (способы изменения формы, размеров, физических и химических свойств, структуры и состава исходного материала). Также технология производства определяет все ресурсы, затраченные на производство изделия (временные, материальные и др.).

Основными задачами при разработке конструкции являются:

обеспечение надёжности эксплуатации;

обеспечение удобства использования;

обеспечение герметичности и стойкости к агрессивным средам;

обеспечение широкого температурного диапазона работы.

Таким образом, для обеспечения надёжности, удобства и широкого температурного диапазона необходимо выбрать материал для разрабатываемого устройства. В качестве корпуса для охранной сигнализации хорошо подойдёт полый параллелепипед из 2 мм металла. Перфорированный корпус обеспечит требуемый тепловой режим системы.

Наличие корпуса у разрабатываемого устройства обеспечит надёжность эксплуатации, удобство и безопасность в использовании.

4.2 Разработка печатной платы

Исходными данными к разработке топологии печатных плат являются схемы электрические принципиальные, установочные размеры радиоэлементов узла и рекомендации по разработке монтажа для выбранной серии микросхем.

Печатные платы предназначены для электрического соединения элементов схемы между собой и в общем случае представляют вырезанный по размеру материал основания, содержащий необходимые отверстия и проводящий рисунок, который может быть выполнен как на поверхности, так и в объеме основания.

Печатные платы классифицируются по нескольким параметрам:

- по числу проводящих слоев (одно-, двух- и многослойные);

-       по плотности проводников (свободные - ширина проводников и расстояние между ними 0,5 мм, уплотненные - 2,5 мм);

-       по виду материала основы (органический диэлектрик - текстолит, керамические материалы или на основе металлов);

- по способу изготовления (химическое травление, электрохимическое осаждение);

-       по способу нанесения проводников (обработка фольгированных диэлектриков, нанесение тонких токопроводящих слоев).

Многослойные печатные платы (МПП) обеспечивают значительно большую плотность размещения печатных проводников, что приводит к уменьшению массы и габаритов готового изделия. То же самое относится и к уплотненным печатным платам.

Широкое распространение получают МПП на керамической основе. По сравнению с органическими диэлектриками керамика позволяет улучшить теплоотвод, повысить плотность компоновки микросхем (особенно с использованием микрокорпусов). Недостатки: большая масса, небольшие наибольшие линейные размеры (ограничены технологией - 150х150 мм).

Характеристики готовой печатной платы зависят от конкретного сочетания исходных материалов, а также от технологии, включающей и механическую обработку плат.

При разработке конструкции печатных плат решаются следующие задачи:

схемотехнические - трассировка печатных проводников, минимизация количества слоев;

- радиотехнические - расчет паразитных наводок, параметров линий связи;

-       теплотехнические - температурный режим работы печатной платы, теплоотвод;

-       конструктивные - размещение элементов на печатной плате, контактирование;

-       технологические - выбор метода изготовления, защита.

Все эти задачи взаимосвязаны между собой. Например, от метода изготовления зависят точность размеров проводников и их электрические характеристики, а от расположения печатных проводников - степень влияния их друг на друга и т.д.

Высокая сложность современных схем приводит к необходимости автоматизации задач размещения, трассировки, расчета тепловых режимов, электромагнитного взаимодействия компонентов на печатной плате.

По существу, задача размещения и трассировки сводится к перебору (полному или частичному) возможных вариантов размещения соединяемых элементов и нахождения оптимального. Критерием оптимальности является минимальная сумма длин всех размещаемых на плате печатных проводников (либо более сложные целевые функции).

Разрабатываемые печатные платы должна иметь достаточно малые габариты, это определяется стремлением сделать устройство малогабаритным.

Применяемые детали - элементы в SMD корпусе, что позволило упростить монтаж деталей.

Печатные проводники, расположенные на разных слоях печатной платы желательно располагать перпендикулярно друг другу либо под углом, так как параллельное размещение проводников на разных слоях приведёт к повышению паразитных емкостей между ними, что может сказаться на работе устройства. Однако, не исключено, что на разных слоях платы проводники могут располагаться параллельно, в таком случае, необходимо их разносить на некоторые расстояния друг от друга, либо уменьшать участки, где проводники идут параллельно. Следует учитывать, что, к примеру, параллельное расположение какого либо сигнального печатного проводника и общего печатного проводника на плате не будет давать отрицательного результата, однако взаимное параллельное расположение сигнальных печатных проводников может сильно сказаться на качестве устройства.

Устанавливаемые элементы имеют достаточно малые геометрические размеры и расстояния между выводами. Печатная плата процессора шифрования по методу Риветса согласно ГОСТ 23.751-86 имеют второй класс точности[9].

Второй класс точности изготовления печатных плат имеет следующие характеристики:

- минимальная ширина печатного проводника: 0,45 мм;

-       минимальное расстояние между краями соседних элементов разрабатываемого рисунка: 0,45 мм;

-       минимальная гарантированная ширина пояска вокруг отверстия: 0,2 мм;

-       отношение номинального значения диаметра наименьшего из отверстий, к толщине печатной платы: 0,4 мм.

Печатные платы второго класса - наиболее распространенные в радиолюбительской практике, они наиболее удобны для монтажа габаритных элементов, не требуется специализированное оборудование.

Разводку печатной платы произведем при помощи системы автоматического проектирования (САПР) Proteus. Система Proteus, предназначенная для автоматизированного проектирования, моделирования и разводки печатных плат (ПП). Широкое распространение объясняется достаточно мощными и качественными графическими редакторами этих САПР, русификацией программных модулей системы, значительными наработками библиотек электронных компонентов, наличием эксплуатационных руководств на русском языке и разработанных программ-постпроцессоров для применяемого технологического оборудования.

Система Proteus выполняет полный цикл проектирования печатных плат:

графический ввод электрических схем;

упаковку схемы на печатную плату;

интерактивное размещение компонентов;

ручную, интерактивную и (или) автоматическую трассировку проводников;

контроль ошибок в схеме и печатной плате.

В Proteus используются принципы, отличающие ее от других пакетов для компьютера. В частности, имеется возможность доступа ко всем элементам на более низких уровнях иерархии, например, при работе с печатной платой имеется возможность изменить расположение выводов и графику контактных площадок корпусов компонентов. В редакторе PCB существуют режимы ручной и интерактивной (полуавтоматической) трассировки проводников.

Количество элементов и схема электрическая принципиальная обуславливает выбор двухсторонней печатной платы. Так как слои будут соединены между собой при помощи металлизированных отверстий, то плата должна быть изготовлена химическим методом.

Материал печатной платы выберем согласно ГОСТ 10316-78 c учётом требований к жёсткости и стойкости при нагреве[10]. Таким образом, был выбран стеклотекстолит марки Ф-2-35-1,5, представляющий собой стеклотекстолит фольгированный двухсторонний, нагревостойкий, с толщиной фольги 35 мкм и толщиной платы 1,5 мм.

Рисунок печатной платы процессора шифрования по методу Риветса изображен на чертеже БрГТУ.007830.012.

5. Разработка и отладка программного обеспечения

.1 Разработка ПО и выбор языка программирования

Целью разработки является разработка программного обеспечения (ПО) для процессора шифрования по методу Риветса, в дальнейшем просто микроконтроллер.

Для микроконтроллеров AVR существуют различные языки программирования, но, пожалуй, наиболее подходящими являются ассемблер и Си, поскольку в этих языках в наилучшей степени реализованы все необходимые возможности по управлению аппаратными средствами микроконтроллеров.

Ассемблер - это низкоуровневый язык программирования, использующий непосредственный набор инструкций микроконтроллера. Создание программы на этом языке требует хорошего знания системы команд программируемого чипа и достаточного времени на разработку программы. Ассемблер 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.

Следует отметить, что архитектура и система команд AVR создавалась при непосредственном участии разработчиков компилятора языка Си и в ней учтены особенности этого языка. Компиляция исходных текстов, написанных на Си, осуществляется быстро и дает компактный, эффективный код.

Основные преимущества Си перед ассемблером: высокая скорость разработки программ; универсальность, не требующая досконального изучения архитектуры микроконтроллера; лучшая документируемость и читаемость алгоритма; наличие библиотек функций; поддержка вычислений с плавающей точкой.

В языке Си гармонично сочетаются возможности программирования низкого уровня со свойствами языка высокого уровня. Возможность низкоуровневого программирования позволяет легко оперировать непосредственно аппаратными 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.

Одним словом, Си - наиболее удобный язык как для начинающих знакомиться с микроконтроллерами AVR, так и для серьезных разработчиков. Чтобы преобразовать исходный текст программы в файл прошивки микроконтроллера, применяют компиляторы.

Для разработки ПО микроконтроллера выбираем среду CodeVisionAVR 2.05.0.

Используемые клавиши ввода и их назначения представлены в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Используемые клавиши ввода и их назначения

Для отображения кодов ошибок и режимов работы используется семи сегментный индикатор. Используемые коды ошибок в микроконтроллерной системе представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Коды ошибок

Программная часть. RC5 (Ron’s Code 5) - это блочный шифр, разработанный Роном Ривестом из компании RSA Security Inc. с переменным количеством раундов, длиной блока и длиной ключа. Это расширяет сферу использования и упрощает переход на более сильный вариант алгоритма.

Описание. Существует несколько различных вариантов алгоритма, в которых преобразования в «пол-раундах» классического RC5 несколько изменены.

В классическом алгоритме используются три примитивных операции и их инверсии:

- сложение по модулю 2^w;

-       побитовое исключающее «ИЛИ» (XOR);

-       операции циклического сдвига на переменное число бит (X<<<Y).

Основным нововведением является использование операции сдвига на переменное число бит, не использовавшиеся в более ранних алгоритмах шифрования.

Эти операции одинаково быстро выполняются на большинстве процессоров, но в то же время значительно усложняют дифференциальный и линейный криптоанализ алгоритма.

Шифрование по алгоритму RC5 состоит из двух этапов. Процедура расширения ключа и непосредственно шифрование. Для расшифровки выполняется сначала процедура расширения ключа, а затем операции, обратные процедуре шифрования.

Параметры. Алгоритм RC5 имеет переменные параметры, то для спецификации алгоритма с конкретными параметрами принято обозначение «RC5-W/R/b», где:

- W - половина длины блока в битах, возможные значения 16, 32 и 64. Для эффективной реализации величину W рекомендуют брать равным машинному слову. Для нашего случая, для 32-битных платформ оптимальным будет выбор W=32, что соответствует размеру блока 64 бита;

-       R - число раундов, возможные значения от 0 до 255. Увеличение числа раундов обеспечивает увеличение уровня безопасности шифра. Так, при R=0 информация шифроваться не будет. Также алгоритм RC5 использует таблицу расширенных ключей размера 2(R + 1) слов, которая получается из ключа заданного пользователем;

-       b - длина ключа в байтах, возможные значения от 0 до 255.

Расширение ключа. Перед непосредственно шифрованием или расшифровкой данных выполняется процедура расширения ключа. Процедура генерации ключа состоит из четырех этапов:

генерация констант;

разбиение ключа на слова;

построение таблицы расширенных ключей;

перемешивание.

Генерация констант. Для заданного параметра W по формуле 5.1 и 5.2 генерируются две псевдослучайные величины используя две математические константы: e (экспонента) и f (Золотое сечение).

,                                                                       (5.1)

.                                                                       (5.2)

где Odd() - это округление до ближайшего нечетного целого.

Для w = 16,32,64 получатся константы по формулам 5.3-5.8:

                                                  (5.3)

                                                 (5.4)

      (5.5)

     (5.6)

                                                                  (5.7)

                                                                 (5.8)

Разбиение ключа на слова. На этом этапе происходит копирование ключа в массив слов [L0…Lc - 1].

Определим количество байт в слове по формуле 5.9:

,                                                                                                         (5.9)

где W - слово.

Если «c» не кратен «W / 8», то «Li» дополняется нулевыми битами до ближайшего большего размера «c», кратного «W / 8». В случае если b = c = 0, то мы устанавливаем значение c = 1, а L0 = 0.

Построение таблицы расширенных ключей. На этом этапе происходит построение таблицы расширенных ключей , которая выполняется по формулам 5.10 и 5.11:

₀ = Pw                                                                                                    (5.10)_{i + 1} = S_i + Q_w                                                                                           (5.11)

Перемешивание. Циклически N раз выполняются по формулам 5.12-5.15:

                                                             (5.12)

                                              (5.13)

                                                              (5.14)

,                                                                             (5.15)

где G,H,i,j - временные переменные, начальные значения которых равны нулю. Количество итераций цикла N - это максимальное из двух значений «3 * c» и .

Шифрование. Перед первым раундом выполняются операции наложения расширенного ключа на шифруемые данные по формулам 5.15 и 5.16:

                                                                          (5.15)

                                                                         (5.16)

В каждом раунде выполняются действия по формулам 5.17 и 5.18:

                                                        (5.17)

                                                     (5.18)

Расшифровка. Для расшифровки выполняются обратные операции, т.е. в каждом раунде выполняются операции по формулам 5.19 и 5.20:

                                                    (5.19)

                                                        (5.20)

Алгоритм RC5 обладает следующими свойствами:

пригодный как для аппаратной, так и для программной реализации (алгоритм использует операции, выполняющиеся одинаково быстро на всех процессорах);

каждый раунд обрабатывает весь блок целиком (типичный раунд сети Фейстеля обрабатывает только «подблок»);

одинаково хорош для машин с разной длиной машинного слова (т.е. работает также хорошо и на 64-битных машинах);

имеет повторяющуюся структуру с переменным числом раундов, что позволяет пользователю самому выбирать между более высокой скоростью шифрования или большей защищенностью шифра;

имеет переменную длину ключа, что позволяет пользователю самому выбирать уровень безопасности соответствующий специфике его приложения;

достаточно простой в реализации и анализе;

не требователен к памяти, что позволяет использовать его даже в мобильных и переносных устройствах.

Криптостойкость. RSA потратила много времени на анализ его работы с 64-битным блоком. Так в период с 1995 по 1998 г. они опубликовали ряд отчетов, в которых подробно проанализировали криптостойкость алгоритма RC5. Оценка для линейного криптоанализа показывает, что алгоритм безопасен после шести раундов. Дифференциальный криптоанализ требует 224 выбранных открытых текстов для алгоритма с пяти раундами, 245 для десяти раундов, 253 для двенадцати раундов и 268 для пятнадцати раундов. А так как существует всего лишь 264 возможных различных открытых текстов, то дифференциальный криптоанализ невозможен для алгоритма в пятнадцать и более раундов. Так что рекомендуется использовать от восьми до двадцати раундов, или, по крайней мере, не меньше пятнадцати вместо тех двенадцати раундов, которые рекомендовал сам Риветс.

Атака по времени выполнения. На платформах, где операция циклического сдвига на переменное число битов выполняется за различное число тактов процессора, возможна атака по времени исполнения на алгоритм RC5. Два варианта подобной атаки были сформулированы криптоаналитиками Говардом Хейзом и Хеленой Хандшух. Они установили, что ключ может быть вычислен после выполнения около 220 операций шифрования с высокоточными замерами времени исполнения и затем от 228 до 240 пробных операций шифрования. Самый простой метод борьбы с подобными атаками - принудительное выполнение сдвигов за постоянное число тактов (например, за время выполнения самого медленного сдвига).

Блок схема программы устройства шифрования по методу Риветса изображена на чертеже БрГТУ.007830.012.

.2 Отладка программного обеспечения и проверка работы модуля

Для отладки используем среду AVR Studio 15.0.0.498, которая удобно встраивается в среду CodeVisionAVR. Как и для трассировки, так и для моделирования схемы используем Proteus v.7.7. В PROTEUS VSM входят как простейшие аналоговые устройства, так и сложные системы созданные на популярных ныне микроконтроллерах. Доступна огромная библиотека моделей элементов, пополнять которую может сам пользователь, естественно для этого нужно досконально знать работу элемента и уметь программировать. Достаточный набор инструментов и функций, среди которых вольтметр, амперметр, осциллограф, всевозможные генераторы, способность отлаживать программное обеспечение микроконтроллеров, делают PROTEUS VSM хорошим помощником разработчику электронных устройств.

Соберем схему процессора шифрования по методу Риветса в Proteus. Схема устройства приведена рисунке 5.1. Данная программа изначально построена для отладки цифровых схем.

В данной программе представляется возможным отладить разрабатываемое устройство с помощью виртуального терминала. Виртуальный терминал представляет собой аналог последовательно порта компьютера RS-232C, который позволяет в удобном виде получать и передавать данные в микроконтроллер.

Виртуальный терминал имеет следующие характеристики:

- полный дуплекс - последовательно поступающие данные отображаются, как символы ASCII, в то время как нажатия клавиш передаются так же, как последовательные данные ASCII. Простой двухпроводный интерфейс данных: «RXD» для полученных данных и «TXD» для передаваемых данных.

-       простой двухпроводный аппаратный интерфейс установления связи: «RTS» (ready-to-send) - готов к передаче, и «CTS» (clear-to-send) - очищен для передачи.

-       скорость от 300 до 57 600 бодов;

-       7 или 8 информационных разрядов.

-       четность, нечетность или нет;

-       0, 1 или 2 стоповых бита.

-       процедура установления связи программного обеспечения XON/XOFF в дополнение к аппаратной процедуре установления связи;

Нормальная или отрицательная полярность сигналов и для RX/TX, и для RTS/CTS.В Proteus VSM есть модель драйвера RS232, таким образом можно соединить виртуальный терминал с целевым процессором. Bitbang - это прямое управление выводами COM-порта. В порт можно отправить байт через высокоупровневый API и он просто выйдет через линию TX потоком стандартого RS232 сигнала. Либо напрямую до регистров отвечающих за состояние каждого пина порта, и управляя ими эмулировать COM-порт.

Чтобы начать отладку необходимо в программе CodeVisionAVR скомпилировать файл, у которого будет расширение «hex». После чего установить в микроконтроллер в Proteus, выставить частоту кварцевого резонатора и запустить отладку.

Рисунок 5.1 - Схема для моделирования в Proteus

5.3 Основные функции программы

В этой части моего дипломного проекта будет рассмотрена перечень файлов программы устройства шифрования по методу Риветса и описание основных функций. Перечень файлов изображен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Перечень файлов программы

Ниже рассмотрим основные части программы и перечислим их основные функции:.c - программа для управления работой охранной сигнализацией:

- interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void) - прерывание программы по получателя USART;

-       interrupt [USART_TXC] void usart_tx_isr(void) - прерывание программы по отправителя USART;

-       void RC5_ENCRYPT(WORD *pt, WORD *ct) - функция шифрования по методу Риветса;

-       void RC5_DECRYPT(WORD *ct, WORD *pt) - функция дешифрования по методу Риветса;

-       void RC5_SETUP(unsigned char *K) - функция формирования секретного ключа;

-       void Init_MCU(void) - функция инициализации микроконтроллера;

– void Keyboard(void) - функция опроса клавиатуры;

–       void Indicator (unsigned char *n) - функция вызова отображения кода ошибки;

- void DTMF_TxC(WORD *pt) - функция отсылки шифрованных сообщений;

-       void DTMF_RxC(WORD *pt) - функция приема шифрованных сообщений;

rc5.h - переменные для управления работой микроконтроллера.

6. Расчет экономических показателей

.1 Расчёт затрат при разработке ПО

Новая техника, в том числе и разработанная в дипломных проектах, является объектом инвестиционной деятельности любого предприятия. Она связана с долгосрочным вложением денежных средств в реализацию проектов, обеспечивающих предприятию получение выгод в течение периода, превышающего один год.

Решение об инвестициях в данные проекты принимается лишь в том случае, если производство или эксплуатация новой техники будут экономически выгодными. Этим объясняется необходимость проведения технико-экономического обоснования инвестиционного проекта [11].

Себестоимость продукции представляет собой выраженные в денежной форме затраты предприятия на её производство и реализацию.

Расчёт полной себестоимости единицы продукции осуществляется по следующим калькуляционным статьям затрат:

- сырьё и материалы за вычетом возвратных отходов;

-       покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты;

-       основная и дополнительная заработная плата рабочих;

-       отчисления в Фонд социальной защиты населения;

-       износ инструментов и приспособлений целевого назначения;

-       общепроизводственные, общехозяйственные и прочие производственные расходы.

В расчёт затрат по статье «Сырьё и материалы за вычетом возвратных отходов» стоимость основных и вспомогательных материалов, необходимых для изготовления единицы продукции по установленным нормам, расчет осуществляется по формуле 6.1.

,                                                           (6.1)

где К_ТР - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы при приобретении материалов; Н_РI - норма расхода i-го вида материала на единицу продукции (кг, м, л и т.д.); Ц_I - отпускная (оптовая) цена за единицу i-го вида материала, ден. ед; О_ВI - возвратные отходы i-го вида материала (кг, м, л и т.д); Ц_ОI - цена за единицу отходов материала i-го вида, ден. ед.; n - номенклатура применяемых материалов.

Цена приобретения материалов определяется по текущим справочным данным (договора, цены бирж, информационные бюллетени и т.д.) на момент выполнения дипломного проекта. Коэффициент транспортно-заготовительных расходов принять равным 1,2.

Для упрощения расчётов возвратные отходы можно принять в размере 1% от стоимости материалов с учётом транспортно-заготовительных расходов.

Расчёт затрат по статье «Сырьё и материалы» представлен в табл. 6.1.

Таблица 6.1 - Расчет затрат сырьё и материалы

В статью «Покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты» включаются затраты на приобретение необходимых для производства продукции готовых покупных комплектующих изделий (радиоэлементы, микросхемы и пр.) и полуфабрикатов, подвергающихся дополнительной обработке на данном предприятии.

Расчёт затрат по этой статье производится по формуле 6.2.

,                                                                             (6.2)

где D_KJ - количество покупных комплектующих изделий или полуфабрикатов j-го вида на единицу продукции, шт.; Ц_J - отпускная цена j-го вида покупных комплектующих изделий или полуфабрикатов, ден. ед.; m - номенклатура применяемых покупных комплектующих изделий или полуфабрикатов.

Так как в радиоэлектронных отраслях номенклатура применяемых комплектующих изделий и полуфабрикатов довольно обширна, расчёты затрат по этой статье также удобно производить в табличной форме.

Расчеты приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Расчёт затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

Расчёт затрат по статье «Основная заработная плата основных производственных рабочих».

В эту калькуляционную статью включаются расходы на оплату труда основных производственных рабочих, непосредственно связанных с изготовлением продукции (выполнением работ и оказанием услуг). Для рабочих-сдельщиков основная заработная плата рассчитывается по формуле 6.3.

,                                                                                   (6.3)

где К_ПР - коэффициент премий, установленный за выполнение плановых показателей; Т_ЧI - часовая тарифная ставка, соответствующая разряду выполняемых по i-й операции работ, ден. единиц за час; t_I - норма времени (трудоемкость) на выполнение работ по i-й операции, нормо-час за шт.; к_О - количество технологических операций при производстве изделия.

Расчет часовой тарифной ставки, соответствующей i-му разряду работ, осуществляется по формуле 6.4.

Т_Чi = Т_Ч1 * К_Тi,                                                                                           (6.4)

где Т_Ч1 - часовая тарифная ставка первого разряда; К_тi - тарифный коэффициент, соответствующий i-му разряду.

Часовая тарифная ставка определяется делением месячной заработной платы первого разряда (согласно действующему законодательству на момент расчетов) на количество часов работы в месяц, ден. единиц за час.

Для расчёта этой статьи необходимо сделать расшифровку трудоёмкости изготовления изделия по видам работ согласно технологическому процессу по таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Расчет основной заработной платы персонала

Дополнительная заработная плата определяется по формуле 6.5:

,                                                                                             (6.5)

где Hд - норматив дополнительной заработной платы основных производственных рабочих равный 20%.

Отчисления от фонда оплаты по труду в Фонд социальной защиты населения можно определить по формуле 6.6.

,                                                                            (6.6)

где НСОЦ - ставка отчислений в Фонд социальной защиты населения, установленная законодательством, %.

Все остальные затраты включаются в себестоимость единицы продукции косвенным путем в процентах от основной заработной платы основных производственных рабочих.

Расчет себестоимости и отпускной цены единицы продукции представлен в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Расчет себестоимости и отпускной цены единицы продукции

.2 Краткая характеристика программного средства и расчет затрат на его реализацию

В рамках данного дипломного проекта была разработана программа, которая является неотъемлемой частью устройства. Объем программы составил 1224 строки исходного текста. Из нормативных документов были определены следующие характеристики разработанного ПО:

коэффициент повышения сложности ПО равен 1,06;

коэффициент, учитывающий новизну ПО равен 0,72;

коэффициент, учитывающий степень использования стандартных модулей равен 0,77;

коэффициент, учитывающий среду разработки ПО равен 1;

категория сложности ПО - 3.

Использование коэффициентов сложности, новизны, учитывающие средства разработки и степень использования стандартных модулей позволяет определить общую трудоемкость разработки ПО, которая равна сумме нормативной (скорректированной) трудоемкости ПО по стадиям разработки. Общая трудоёмкость определяется по формуле 6.7:

Т_о = ,                                                                                                 (6.7)

где Ту_i - нормативная трудоемкость разработки ПО на i-й стадии (чел.-дн.); n - количество стадий разработки.

Расчет общей трудоёмкости представлен в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Расчет общей трудоемкости разработки ПО

Эффективный фонд времени работы одного работника рассчитывается по формуле 6.8:

Ф_эф = Д_г - Д_п -Д_в - Д_о,                                                                              (6.8)

где Д_г - количество дней в году, дн.; Д_п - количество праздничных дней в году, дн.; Д_в - количество выходных дней в году, дн.; Д_о - количество дней отпуска.

За общее количество дней приняли длительность этапа дипломного проектирования с 1 февраля по 1 июня.

Общая плановая численность разработчиков рассчитывается на основании уточненной трудоемкости разработки программного средства и установленного периода разработки по формуле 6.9.

Ч_раз^об = ,                                                                                        (6.9)

где Ч_раз^об - общая плановая численность разработчиков, чел.; Т_пл -плановая продолжительность разработки программного средства, лет; Ф_эф - эффективный фонд времени работы одного работника в течение года, дн./год.

Расчеты представлены в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Расчет численности разработчиков ПО

Округлив рассчитанное значение в большую сторону, получили необходимую численность один человек.

Основная заработная плата определяется на основании разряда, тарифной ставки и отработанного времени.

Основная заработная плата исполнителей при разработке конкретного программного обеспечения определяется за фактически отработанное время по формуле 6.10.

ЗП_осн = ,                                                                   (6.10)

где n - количество исполнителей, занятых разработкой конкретного ПО; С_{час i} - часовая тарифная ставка i-го исполнителя, руб.; Ф_{эф i} - эффективный фонд рабочего времени i-го исполнителя, дн.; Т_р - количество часов работы в день, час.; К_пр - коэффициент премирования.

Для определения часовой тарифной ставки (С_час¹) необходимо знать среднюю норму продолжительности рабочего времени в месяц при 40- или 35-часовой рабочей неделе (П_р.в.). Таким образом, часовую тарифную ставку можно рассчитать по формуле 6.11.

С_час¹= С_м¹: П_р.в.                                                                                        (6.11)

Дополнительная заработная плата включает в себя выплаты, предусмотренные законодательством о труде (оплата отпусков, льготных часов, времени выполнения государственных обязанностей и других выплат, не связанных с основной деятельностью работников).

Определить дополнительную зарплату можно по формуле 6.12.

ЗП_доп = Н_д * ЗП_осн,                                                                                   (6.12)

где Н_д - норматив дополнительной заработной платы.

Расчет заработной платы представлен в таблице 6.7.

Таблица 6.7 - Расчет заработной платы разработчиков ПО

Стоимостная оценка программного обеспечения у разработчиков предполагает составление калькуляции, которая включает следующие статьи:

материалы, покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия;

топливно-энергетические ресурсы для научно-экспериментальных целей;

спецоборудование для научных (экспериментальных) работ;

заработная плата научно-производственного персонала;

отчисления в бюджет, целевые бюджетные и внебюджетные фонды от средств на оплату труда научно-производственного персонала;

научно-производственные командировки;

работы и услуги сторонних организаций;

прочие прямые расходы;

накладные расходы.

Цена одного машино-часа работы персонального компьютера (ПК) рассчитывается исходя из часовой тарифной ставки работника, пользующегося данным компьютером, расходов на электроэнергию и амортизация ПК. Также в цену включается налог на прибыль, налог на добавленную стоимость.

           (6.13)

где С_ЧАС - часовая тарифная ставка разработчика, принимается по данным лабораторной работы «Определение заработной платы разработчиков программного обеспечения» (руб./час); Ц_кВт - цена за 1 кВт.час., руб.; С_пк - стоимость ПК, руб.; С_п - ставка налога на прибыль, выраженная в долях; С_ндс - ставка налога на добавленную стоимость, выраженная в долях.

Калькуляция себестоимости программного обеспечения сведена в таблице 6.8.

Таблица 6.8 - Калькуляция себестоимости ПО

Себестоимость программы составила 8981187 рублей.

Итого полная себестоимость, включая затраты на аппаратную и программную реализацию определим по формуле 6.14.

                    (6.14)

7. Охрана труда и экологическая безопасность

Под техникой безопасности подразумевается комплекс мероприятий технического и организационного характера, направленных на создание безопасных условий труда и предотвращение несчастных случаев на производстве.

На любом предприятии принимаются меры к тому, чтобы труд работающих был безопасным, и для осуществления этих целей выделяются большие средства. Управление охраной труда в организации осуществляет её руководитель, а в структурных подразделениях организации - руководители структурных подразделений. Для организации работы и осуществления контроля по охране труда руководитель организации создаёт службу охраны труда (вводит должность специалиста по охране труда) в соответствии с Типовым положением о службе охраны труда организации, утверждённым постановлением Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь от 24 мая 2002г. № 82. Отсутствие в организации службы охраны труда (специалиста по охране труда) не освобождает её руководителя от обязанности обеспечивать организацию работы и осуществление контроля по охране труда.

В целях профилактики производственного травматизма и профессиональных заболеваний, улучшения условий и охраны труда работников в организации реализуются планы мероприятий по охране труда, принятые в соответствии с Положением о планировании и разработке мероприятий по охране труда, утвержденным постановлением Министерства труда Республики Беларусь от 23 октября 2000 г. № 136.

Руководитель организации обеспечивает прохождение работниками медицинских осмотров в соответствии с Порядком проведения обязательных медицинских осмотров работников, утверждённым постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 8 августа 2000 г. № 33.

Обучение, инструктаж и проверка знаний работников по вопросам охраны труда осуществляется в соответствии с Типовым положением об обучении, инструктаже и проверке знаний работников по вопросам охраны труда, утверждённым постановлением Министерства труда Республики Беларусь от 29 августа 1996 г. № 62 и соответствующими отраслевыми техническими нормативными правовыми актами. Ответственность за организацию обучения, инструктажа и проверки знаний работников по вопросам охраны труда возлагается на руководителя организации, в структурных подразделениях организации - на руководителей структурных подразделений. Контроль за своевременным и качественным проведением обучения, инструктажа и проверки знаний работников организации по вопросам охраны труда осуществляет служба охраны труда (специалист по охране труда).

В организации, исходя из особенностей производства, составляется перечень работ с повышенной опасностью, выполняемых по наряду-допуску, требующих осуществления специальных организационных и технических мероприятий. Перечень работ с повышенной опасностью, выполняемых по наряду-допуску, утверждается руководителем организации.

Перед допуском к работе ответственный руководитель работ знакомит работников с мероприятиями по безопасному производству работ, проводит целевой инструктаж с записью в наряде-допуске. Ответственный руководитель работ осуществляет контроль над выполнением предусмотренных в наряде-допуске мероприятий по обеспечению безопасного производства работ.

При возникновении опасности для жизни и здоровья работников уполномоченное должностное лицо нанимателя, осуществляющее руководство работами, принимает меры по устранению этой опасности, при необходимости прекращает работы и обеспечивает эвакуацию работников из опасной зоны.

Руководитель организации обеспечивает соблюдение требований Положения о расследовании и учёте несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний, утвержденного постановлением-приказом Министерства труда Республики Беларусь и Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 17 мая 1999г. № 60/170.

Работники, обнаружившие нарушения правил, а также ситуаций, которые создают угрозу здоровью и жизни для работников и окружающих людей, обязаны немедленно сообщить об этом своему непосредственному руководителю, а в случае его отсутствия - вышестоящему руководителю.

На предприятиях систематически проводятся мероприятия, обеспечивающие снижение травматизма и устранение возможности возникновения несчастных случаев. Мероприятия эти сводятся в основном к следующему:

-  улучшение конструкции действующего оборудования с целью предохранения работающих от ранений;

-        устройство новых и улучшение конструкции действующих защитных приспособлений к станкам, машинам и нагревательным установкам, устраняющим возможность травматизма;

         улучшение условий работы: обеспечение достаточной освещенности, хорошей вентиляции, отсосов пыли от мест обработки, своевременное удаление отходов производства, поддержание нормальной температуры в цехах, на рабочих местах и у теплоизлучающих агрегатов;

         устранение возможностей аварий при работе оборудования, разбрызгивания кислот, взрыва сосудов и магистралей, работающих под высоким давлением, выброса пламени или расплавленных металлов и солей из нагревательных устройств, внезапного включения электроустановок, поражения электрическим током и т.д.;

         организованное ознакомление всех поступающих на работу с правилами поведения на территории предприятия и основными правилами техники безопасности, систематическое обучение и проверка знания работающими правил безопасной работы;

         обеспечение работающих инструкциями по технике безопасности, а рабочих участков плакатами, наглядно показывающими опасные места на производстве и меры, предотвращающие несчастные случаи.

Однако в результате пренебрежительного отношения со стороны самих рабочих к технике безопасности возможны несчастные случаи. Чтобы уберечься от несчастного случая, нужно изучать правила техники безопасности и постоянно соблюдать их.

Общие требования техники безопасности на производстве перечислены далее.

а) При получении новой (незнакомой) работы требовать от мастера дополнительного инструктажа по технике безопасности.

б) При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвлекаться посторонними делами и разговорами и не отвлекать других.

в) На территории завода (во дворе, здании, на подъездных путях) выполнять следующие правила:

-  не ходить без надобности по другим цехам предприятия;

-        обходить места погрузки и выгрузки грузов;

         не переходить в неустановленных местах, не заходить за ограждения;

         не прикасаться к электрооборудованию, клеммам и электропроводам;

г) В случае травмирования или недомогания прекратить работу, известить об этом мастера и обратиться в медпункт.

Ниже приведены специальные требования безопасности.

Перед началом работы:

а) привести в порядок свою рабочую одежду: застегнуть или обхватить широкой резинкой обшлаги рукавов; заправить одежду так, чтобы не было развевающихся концов одежды: убрать концы галстука, косынки или платка; надеть плотно облегающий головной убор и подобрать под него волосы;

б) надеть рабочую обувь; работа в легкой обуви (тапочках, сандалиях, босоножках) запрещается ввиду возможности ранения ног;

в) внимательно осмотреть рабочее место, привести его в порядок, убрать все загромождающие и мешающие работе предметы; инструмент, приспособления, необходимый материал и детали для работы расположить в удобном и безопасном для пользования порядке; убедиться в исправности рабочего инструмента и приспособлений;

г) проверить, чтобы рабочее место было достаточно освещено, и свет не слепил глаза;

д) убедиться, что на рабочем месте пол в полной исправности, без выбоин, без скользких поверхностей и т.п., что вблизи нет оголенных электропроводов и все опасные места ограждены.

Инструктажи по охране труда на участке должны проводиться не реже, чем через три месяца с подписью инструктируемого в журнале регистрации инструктажа на рабочем месте.

Технологические процессы должны быть безопасными в течение всего времени их функционирования. Разработка, организация и проведение технологических процессов осуществляются в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.002-75 «Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности», утвержденного Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР 25 апреля 1975г. № 1064, санитарных правил и норм СанПиН 11-09-94 «Санитарные правила организации технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию», утвержденных Главным государственным санитарным врачом Республики Беларусь 27 января 1994г., и другими техническими нормативными правовыми актами, содержащими требования к разработке, организации и проведению конкретных видов технологических процессов.

При разработке технологических процессов предусматриваются: устранение воздействия на работников опасных и вредных производственных факторов; применение средств автоматизации и механизации, дистанционного управления технологическим процессом и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов; применение средств защиты работников.

Технологические процессы не должны сопровождаться загрязнением окружающей среды (воздуха, почвы, водоёмов) и распространением вредных факторов выше предельно допустимых норм, установленных техническими нормативными правовыми актами.

Применяемое производственное оборудование должно отвечать требованиям ГОСТ 12.2.003-91 «Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности», утвержденного постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 6 июня 1991г. № 807, государственных стандартов и технических условий на оборудование конкретных групп, видов, моделей. Оборудование должно быть укомплектовано эксплуатационными документами в соответствии с ГОСТ 2.601. Защитные ограждения, входящие в конструкцию оборудования должны соответствовать ГОСТ 12.2.062-81 «Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Ограждения защитные». Конструкция защитных ограждений должна исключать их самопроизвольное перемещение из положения, обеспечивающего защиту работника. Легкосъёмные ограждения оборудования должны быть сблокированы с пусковыми устройствами электродвигателей для их отключения и предотвращения пуска при их открывании или снятии ограждений.

Части оборудования, представляющие опасность, и внутренние поверхности ограждений, открывающихся без применения инструмента, должны быть окрашены в сигнальные цвета и обозначены знаком безопасности по ГОCТ 12.4.026. При размещении оборудования должны быть обеспечены удобство и безопасность его обслуживания, безопасность эвакуации работников при возникновении аварийных ситуаций.

Рабочее место организуется с учётом эргономических требований и удобства выполнения работниками движений и действий при обслуживании оборудования. Конструкция, оснащение и организация рабочего места должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.061-81 «Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности к рабочим местам», утверждённого постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11 ноября 1981г. № 4883, ГОСТ 12.2.032-78 «Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении сидя. Общие эргономические требования», утвержденного постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 26 апреля 1978 г. № 1102. Всё технологическое оборудование должно быть аттестовано.

При производстве аппаратного генератора случайных числовых последовательностей могут возникнуть следующие опасные и вредные производственные факторы: отравление химическими веществами, поражение электрическим током, возможность возникновения пожароопасной обстановки. Поэтому далее описываются основные требования по устранению вышеперечисленных производственных факторов.

К работам допускаются лица, достигшие восемнадцатилетнего возраста, прошедшие медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по результатам медицинского осмотра, прошедшие инструктаж по охране труда и пожарной безопасности на рабочем месте.

Все химические вещества, поступающие на участок, должны иметь гигиенический сертификат и паспорт безопасности вещества (материала) в соответствии с ГОСТ 30333-95 «Паспорт безопасности вещества (материала). Основные положения. Информация по обеспечению безопасности при производстве, применении, хранении, транспортировании, утилизации», принятым Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации, протокол № 7-95 от 26 апреля 1995г., введенным в действие на территории Республики Беларусь с 1 марта 1999г. постановлением Государственного комитета по стандартизации, метрологии и сертификации Республики Беларусь от 22 июля 1998г. № 10.

При работе с химическими веществами необходимо соблюдать требования санитарных правил и норм СанПиН 11-19-94 «Перечень регламентированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ», утверждённых Главным государственным санитарным врачом Республики Беларусь 9 марта 1994г., нормативных правовых актов, технических нормативных правовых актов, содержащих требования безопасности обращения с химическими веществами.

Наполнение цистерн, контейнеров и других больших емкостей агрессивными жидкостями, а также опорожнение их производятся механизированным способом, путём перекачки специальными насосами по трубопроводам или шлангам из материалов, стойких к воздействию кислот и щелочей. Разлив агрессивных жидкостей из больших бутылей производится с помощью специального сифона или опрокидывающего устройства. При заполнении емкостей агрессивными жидкостями не менее 10% объема ёмкости должно оставаться незаполненной.

Расфасовка химических веществ осуществляется в специальных помещениях, оборудованных местной вытяжной вентиляцией, а токсичных веществ - в вытяжном шкафу с применением соответствующих средств индивидуальной защиты.

Для вскрытия вручную барабанов с твёрдыми химическими веществами предусматриваются специальные ножи из материалов, не образующих искр. Вскрытие барабанов с твердыми химическими веществами производится в защитных очках, резиновых перчатках и респираторе. Дробление твёрдых химических веществ выполняется в закрытых шкафах или камерах. Растворение твёрдых химических веществ осуществляется в сосудах, изготовленных из химически стойких материалов.

При применении химических веществ в технологических процессах производства металлических и неметаллических неорганических покрытий, наносимых электрохимическим, химическим, анодным окислением, горячим и металлозащищённым способами должны выполнять требования ГОСТ 12.3.008-75 «Система стандартов безопасности труда. Производство покрытий металлических и неметаллических неорганических. Общие требования безопасности», утверждённого постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 4 сентября 1975г. № 2328.

Каждое химическое вещество хранят в соответствующей для данного вещества исправной таре или ячейках стеллажей на установленных для них местах. Бутыли с кислотами и щелочами устанавливают в плетёные корзины с прочными ручками, металлические обрешетки, выложенные внутри гибким пластиком, или в другую тару, гарантирующую сохранность бутылей, и размещают группами по наименованиям веществ. Ширина проходов должна быть не менее 1 м. Бутыли с кислотами защищают от воздействия солнечных лучей. Места хранения кислот обозначаются.

Хранение и применение легковоспламеняющихся и горючих жидкостей осуществляется в соответствии с СТБ 11.4.01-95 «Система стандартов пожарной безопасности. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. Обеспечение пожарной безопасности при хранении, перемещении и применении на промышленных предприятиях», утвержденным постановлением Государственного комитета по стандартизации, метрологии и сертификации Республики Беларусь от 25 мая 1995г. № 5.

Электроустановки должны находиться в технически исправном состоянии, обеспечивающем безопасные условия труда, и соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок, утверждённых Министерством энергетики и электрификации СССР в 1986 году.

Эксплуатация электроустановок в организациях осуществляется в соответствии с правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, утверждёнными начальником Главного управления государственного энергетического надзора Министерства энергетики и электрификации СССР 21 декабря 1984г. Электроустановки должны быть укомплектованы испытанными, готовыми к использованию защитными средствами, а также средствами оказания первой медицинской помощи в соответствии с действующими правилами и нормами.

Безопасность работников и других лиц при эксплуатации электроустановок обеспечивается путем:

-  применения надлежащей изоляции;

-        применения двойной изоляции;

         соблюдения соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей;

         применения блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;

         надежного и быстродействующего автоматического отключения частей электрооборудования, случайно оказавшихся под напряжением и повреждённых участков сети, в том числе защитного отключения;

         заземления или зануления корпусов электрооборудования и элементов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции;

         выравнивания потенциалов;

         применения разделительных трансформаторов;

         применения напряжений 42В и ниже переменного тока частотой 50 Гц и 110В и ниже постоянного тока;

         применения предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

         применения устройств, снижающих напряженность электрических полей;

         использования средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического поля в электроустановках, в которых его напряженность превышает допустимые нормы.

Защитное заземление и зануление электроустановок постоянного и переменного тока частотой до 400 Гц выполняются в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление», утвержденным постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15 мая 1981г. № 2404.

В соответствии с Законом Республики Беларусь от 15 июня 1993г. «О пожарной безопасности» в редакции Закона Республики Беларусь от 11 января 2002г. руководители и другие должностные лица организаций обязаны:

-  обеспечивать пожарную безопасность и противопожарный режим;

-        предусматривать организационные и инженерно-технические мероприятия по пожарной безопасности в планах экономического и социального развития организаций, создавать при необходимости организационно-штатную структуру, разрабатывают обязанности и систему контроля, обеспечивающие пожарную безопасность во всех технологических звеньях и на этапах производственной деятельности;

         обеспечивать своевременное выполнение противопожарных мероприятий по предписаниям, заключениям и предупреждениям органов государственного пожарного надзора;

         внедрять научно-технические достижения в противопожарную защиту объектов, проводить работу по изобретательству и рационализации, направленную на обеспечение безопасности людей и снижение пожарной опасности технологических процессов производств;

         обеспечивать выполнение и соблюдение требований нормативных правовых актов системы противопожарного нормирования и стандартизации при проектировании, строительстве, реконструкции, техническом переоснащении и ремонте подведомственных им объектов, а также при изготовлении, транспортировке и использовании выпускаемых веществ, материалов, продукции, машин, приборов и оборудования;

         создавать внештатные пожарные формирования и организовать их работу;

         содержать в исправном состоянии пожарную технику, оборудование и инвентарь;

         организовать обучение работников правилам пожарной безопасности и обеспечивать их участие в предупреждении и тушении пожаров, не допускать к работе лиц, не прошедших противопожарный инструктаж;

         обеспечить разработку плана действий работников на случай возникновения пожара;

         представлять по требованию органов государственного пожарного надзора документы о пожарах и их последствиях, сведения, характеризующие состояние пожарной безопасности объектов и выпускаемой продукции;

         принимать меры к нарушителям противопожарных требований, взыскивать в установленном законодательством порядке материальный ущерб с виновников пожара.

Известно, что паяльные работы, которые приходится выполнять монтажнику, связаны с выделением вредных веществ в окружающую среду. К наиболее опасным компонентам паяльного дыма относят частицы абиетиновой кислоты (канифоли), вызывающей астматическую реакцию даже у здорового человека. Кроме того, частицы канифоли или продуктов распада бесканифольного флюса, как правило, сильно загрязнены свинцом, о вреде которого известно многим.

Основное средство борьбы с паяльным дымом - это дымоуловитель. В настоящее время существует большой выбор систем местной вытяжки, которые способны задерживать микрочастицы размером от 0,01 мкм, а также вредные газы, включая формальдегид. Очистка воздуха выполняется с помощью трех фильтров.

Современные дымоуловители принципиально отличаются от традиционной вытяжки. Они не загрязняют окружающую среду, и их применение одобрено Санэпидемнадзором. Отсутствие принудительной вытяжки воздуха из помещения уменьшает приток пыли снаружи и повышает эффективность работы системы отопления зимой и кондиционирования летом.

Наличие Сертификата соответствия Директиве 2002/95/ЕС дает импортерам и производителям значительные конкурентные преимущества, что особенно важно в связи с перспективой применения ее на территории Республики Беларусь в качестве обязательной.

Подтверждение соответствия Директиве 2002/95/ЕС одним из самых перспективных направлений сертификации для обеспечения безопасности потребителей ввозимой электротехнической промышленности, а также выхода отечественной продукции на мировые рынки.

Директива Совета Европейского Парламента 2002/95/ЕС запрещает производить и продавать устройства, в которых содержание свинца, ртути, кадмия и ряда других вредных веществ превышает строгие пределы. Ее цель - ограничение использования опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании, замена их безопасными материалами для усиления защиты человеческого здоровья и окружающей среды.

С 1 июля 2006 года в странах Евросоюза применение Директивы 2002/95/ЕС стало обязательным, что однозначно смогло гарантировать потребителю безопасность производимого и продаваемого оборудования.

8. Ресурсо- и энергосбережение

.1 Ресурсосбережение и государственные требования к ресурсосбережению

Энергосбережение - это реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов[12].

Целью стандартизации в области ресурсосбережения является создание организационно-методической и нормативной основы, необходимой и достаточной для проведения государственной технической политики, направленной на снижение ресурсоемкости получаемого дохода без ухудшения условий экономического развития страны при безусловном обеспечении высоких потребительских свойств продукции

Требования ресурсосбережения подразделяют на три группы:

- требования ресурсосодержания, определяющие совершенство процессов, продукции, работ и услуг, например по составу и количеству использованных материалов, массе, габаритам, объему изделия;

-       требования ресурсоемкости (по технологичности), определяющие возможность достижения оптимальных затрат ресурсов при изготовлении, ремонте и утилизации продукции, а также выполнении различных работ и оказании услуг с учетом требований экологической безопасности;

-       требования ресурсоэкономичности изделия, определяющие возможность достижения оптимальных затрат ресурсов при эксплуатации, ремонте и утилизации продукции, а также при выполнении работ и оказании услуг.

Указанные группы требований взаимосвязаны при:

- разработке продукции, планировании работ и услуг (устанавливают проектные требования ресурсосодержания и ресурсоэкономичности, рекомендации по ресурсоемкости);

-       изготовлении продукции, выполнении работ и оказании услуг (устанавливают уточненные (контрольные) требования ресурсоемкости (по технологичности));

-       эксплуатации продукции и выполнении работ и оказании услуг (устанавливают уточненные (контрольные) требования ресурсоэкономичности и ресурсоемкости));

- утилизации продукции (устанавливают требования ресурсоемкости и ресурсоэкономичности).

8.2 Ресурсосбережение в радиоэлектронной промышленности

В процессе хозяйственной деятельности ресурсы предприятия занимают одно из центральных мест, поэтому вопрос ресурсосбережения и определения оптимального соотношения ресурсов на предприятии очень актуален в настоящее время. Финансовая политика в области ресурсов направлено воздействует на долговременное состояние предприятия, а так же определяет его текущее состояние. Она диктует тенденции экономического развития, перспективный уровень научно-технического прогресса, состояние производственных мощностей предприятия.

Актуальность данной темы помимо прочего заключается в том, что в процессе хозяйственной деятельности практически все белорусские предприятия сталкиваются с проблемой нехватки ресурсов для обеспечения нормальной работы.

Классификация ресурсов и их характеристика.

Производство различных благ и вся хозяйственная деятельность базируются на использовании различных экономических ресурсов. Под экономическими ресурсами понимают все виды ресурсов, используемые в процессе товаров и услуг. К ресурсам предприятия относятся:

- земля (природные ресурсы) - капитал предприятия;

-       кадровый потенциал;

-       предпринимательские способности.

Земля - во-первых, это вообще всякое место, где находится человек: живет, трудится, отдыхает, развлекается и т.п. Во-вторых, на земле как на территории также расположены производственные и другие предприятия. В-третьих, земля, имеющая биологические свойства плодородия, служит объектом сельского и лесного хозяйства. В-четвертых, она является также источником полезных ископаемых, водных и других ресурсов. Говоря о земле как о факторе производства, экономическая теория учитывает все функции природных факторов в хозяйстве.

Основные фонды - это часть производственных фондов, которая вещественно воплощена в средствах труда, сохраняет в течение длительного времени свою натуральную форму, переносит по частям стоимость продукции и возмещается только после проведения нескольких производственных циклов.

В зависимости от назначения основные фонды делятся на:

- основные производственные фонды;

-       основные непроизводственные фонды.

К основным производственным относятся фонды, которые непосредственно участвуют в производственном процессе или создают условия для производственного процесса (производственные здания, трубопроводы и др.)

Основные непроизводственные фонды - это объекты бытового и культурного назначения, медицинские учреждения и др.

Оборотные средства - это совокупность денежных средств, авансируемых для создания оборотных производственных фондов и фондов обращения, обеспечивающих непрерывный кругооборот денежных средств.

Далее следует отметить, что к оборотным производственным фондам относятся предметы труда (сырье, основные материалы и полуфабрикаты, вспомогательные материалы, топливо, тара, запасные части, средства труда со сроком службы не более 1 года или стоимостью не более пятидесятикратного установленного минимального размера оплаты труда в месяц (МБП и инструменты), незавершенное производство и расходы будущих периодов.

К фондам обращения относятся средства предприятия, вложенные в запасы готовой продукции, товары отгруженные, но неоплаченные, а также средства в расчетах и денежные средства в кассе и на счетах.

Оборотные производственные фонды вступают в производство в своей натуральной форме и в процессе изготовления продукции целиком потребляются. Они переносят свою стоимость на создаваемый продукт.

Оборотные средства обеспечивают непрерывность производства и реализации продукции.

Фонды обращения связанные с обслуживанием процесса обращения товаров. Они не участвуют в образовании стоимости, а являются ее носителями. После изготовления продукции и ее реализации стоимость оборотных средств возмещается в составе выручки от реализации продукции, что создает возможность систематического возобновления процесса производства. Он осуществляется путем непрерывного кругооборота средств предприятия.

В своем движении оборотные средства проходят последовательно 3 стадии: денежную, производственную и товарную.

Финансовые ресурсы - это денежные средства, имеющиеся в распоряжении предприятия и предназначенные для осуществления текущих затрат по расширенному воспроизводству для выполнения финансовых обязательств и экономического стимулирования работающих. Финансовые ресурсы направляются так же на содержание и развитие объектов непроизводственной сферы, потребление, накопление в специальные резервные фонды и др.

Формирование финансовых ресурсов происходит за счет целого ряда источников. Первоначальное формирование финансовых ресурсов происходит в момент учреждения предприятия, когда образуется уставный капитал. В основном же финансовые ресурсы формируются за счет прибыли, а также перечисленных в выше изложенной схеме источников. Кадры или трудовые ресурсы предприятия - совокупность работников различных профессионально-квалификационных групп, занятых на предприятии и входящих в его списочный состав. Трудовые ресурсы приводят в движение материальные элементы производства, создают продукт, стоимость и прибавочный продукт в форме прибыли.

Отличие данного вида ресурсов от других заключается в том, что каждый наемный работник может отказаться от предложенных условий и потребовать изменения условий труда, переобучения другим профессиям, может уволиться с предприятия по собственному желанию. Кадровый состав предприятия и его изменения имеют определенные количественные, качественные и структурные характеристики, которые могут быть с меньшей или большей степенью достоверности изменены и отражены следующими абсолютными и относительными показателями:

- списочная и явочная численность работников предприятия и его внутренних подразделений отдельных категорий и групп на определенную дату;

-       среднесписочная численность работников предприятия и его внутренних подразделений за определенный период;

-       удельный вес работников отдельных подразделений в общей численности работников предприятия;

-       темпы роста (прироста) численности работников предприятия за определенный период;

-       средний разряд рабочих предприятия;

-       удельный вес служащих, имеющих высшее или среднее специальное образование в общей численности служащих и работников предприятия;

-       средний стаж работы по специальности руководителей и специалистов предприятия;

-       текучесть кадров по приему и увольнению работников;

-       фондовооруженность труда работников и рабочих на предприятии и др.

Совокупность перечисленных и ряда других показателей может дать представление о количественном, качественном и структурном состоянии персонала предприятия и тенденциях их изменения для целей управления персоналом, в том числе планирования, анализа и разработки мероприятий по повышению эффективности использования трудовых ресурсов предприятия.

Эффективность использования трудовых ресурсов предприятия характеризует производительность труда, которая определяется количеством продукции, произведенной в единицу рабочего времени, или затратами труда на единицу произведенной продукции или выполненной работы.

В современной рыночной экономике и жесткой конкуренции, в условиях переходного периода, в котором находится Россия сегодня, довольно актуальным стал вопрос об экономии и рациональном использовании ресурсов.

В последнее десятилетие проблема экономии ресурсов на предприятии особенно обострилась. Необходимо осуществлять техническое перевооружение или реконструкцию действующих предприятий -перевести их на ресурсосберегающие технологии.

Ресурсосбережение - это совокупность мер по экономному и эффективному использованию всех факторов производства, общее свойство которых состоит в потенциальной возможности их участия в производстве (производственные ресурсы) и в потреблении(потребительские ресурсы). Ресурсосбережение означает использование всех видов ресурсов (материальных, трудовых, природных, финансовых и других) для решения задач экономического и социального развития. Поскольку потребности людей и общества стремительно растут, а ресурсы ограничены и редки, то роль ресурсосбережения в решении коренной триединой проблемы: что, как, для кого производить все возрастает. Ресурсосбережение охватывает не только факторы производства, но и продукцию, поскольку продукция одной отрасли потребляется в другой, связанной с ней общественным разделением труда.

Соблюдение ресурсосбережения - важная характеристика качества техники и технологии. Техника считается ресурсосберегающей, если она требует меньше расхода ресурсов на изготовление и эксплуатацию. Ресурсосберегающей технологией называют технологию малоотходную или безотходную. Необходимость ресурсосбережения вызвана дефицитом многих видов ресурсов, истощением их запасов в природе, значительным удорожанием добычи и другими факторами.

В связи с переходом к интенсивному ресурсосберегающему типу экономического роста, основанного на использовании достижений НТР, снижении фондоемкости и материалоемкости продукции, повышения производительности труда, улучшении технико-экономических показателей и качества продукции возрастают возможности ресурсосбережения. Большое значение в решении проблемы ресурсосбережения имеет научно-технический прогресс.

8.3 Государственное регулирование в области энергосбережения

В целях укрепления экономической безопасности государства 14 июня 2007 года Президентом подписана Директива № 3 «Экономия и бережливость - главные факторы экономической безопасности государства».

Государственное регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности осуществляется путем установления:

- требований к обороту отдельных товаров, функциональное назначение которых предполагает использование энергетических ресурсов;

-       запретов или ограничений производства и оборота в Республике Беларусь товаров, имеющих низкую энергетическую эффективность, при условии наличия в обороте или введения в оборот аналогичных по цели использования товаров, имеющих высокую энергетическую эффективность, в количестве, удовлетворяющем спрос потребителей;

-       обязанности по учету используемых энергетических ресурсов;

-       требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений;

-       обязанности проведения обязательного энергетического обследования;

-       требований к энергетическому паспорту;

-       обязанности проведения мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в отношении общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме;

-       требований энергетической эффективности товаров, работ, услуг, размещение заказов на которые осуществляется для государственных или муниципальных нужд;

-       требований к региональным, муниципальным программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

-       требований к программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности организаций с участием государства или городского образования и организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности;

-       основ функционирования государственной информационной системы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

-       обязанности распространения информации в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности;

- обязанности реализации информационных программ и образовательных программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

8.4 Энергосбережение в радиоэлектронной промышленности

Энергосбережение (экономия электроэнергии) - реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии Энергосбережение. Энергосбережение - важная задача по сохранению природных ресурсов.

Эффекты от мероприятий энергосбережения можно разделить на несколько групп:

- экономические эффекты у потребителей (снижение стоимости приобретаемых энергоресурсов);

-       эффекты повышения конкурентоспособности (снижение потребления энергоресурсов на единицу производимой продукции, энергоэффективность производимой продукции при ее использовании);

-       эффекты для электрической, тепловой, газовой сети (снижение пиковых нагрузок, минимизация инвестиций в расширение сети);

-       экологические эффекты;

-       связанные эффекты (внимание к проблемам энергосбережения приводит к повышению озабоченности проблемами общей эффективности системы - технологии, организации, логистики на производстве, системы взаимоотношений, платежей и ответственности в ЖКХ, отношения к домашнему бюджету у граждан).

Повышение энергоемкости производства, количества техники, задействованной в производственных процессах, а также постоянный рост цен на энергоносители является серьёзным фактором, увеличивающим важность вопроса об экономии электроэнергии. Универсальных способов экономить электроэнергию на данный момент не существует, но разработаны методики, технологии и устройства, помогающие вывести энергосбережение на качественно новый уровень.

Применение устройств, подобных разрабатываемой сигнализации позволяет обеспечить значительную экономию электроэнергии за счёт введения режима ожидания, учитывая, что устройство работает круглосуточно.

Заключение

В результате выполнения данного дипломного проекта был разработан процессор шифрования по методу Риветса. Данный прибор позволяет передавать зашифрованные данные по телефонной линии.

В результате проектирования программного обеспечения, управляющего устройством, были реализованы возможности приема-передачи зашифрованных сигналов, режим отладки, связь с персональным компьютером, режим ручного ввода, индикация кодов ошибки. Программа и ключ защищена от копирования настройками микроконтроллера. При включении устройства необходимо ввести пин-код. Программа была написана на языке высокого уровня C. Для загрузки программного кода и внесения изменений в схему устройства был внесен интерфейс USB для перепрограммирования устройства или для приема-передачи зашифрованных сигналов.

В процессе дипломного проектирования были проведены экономические расчёты с учётом цен на комплектующие и покупные изделия, ставок налогов, расценок по оплате труда, действующих в Республике Беларусь по состоянию на текущий день и по результатам которых можно говорить о целесообразности использования прибора.

При разработке устройства приоритетом было минимизация размеров с применением SMD-компонентов. Также целью ставилось экономичность энергопотребления устройства, что успешно было выполнено.

Список использованных источников

1.   http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/msp430/dtmf.htm, 31.03.2012г.

2.      Евстифеев Л. В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы «АТМЕL» - Москва: Издательский дом «Додэка-XXI», 2004 г.

.        http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/FT232RL.pdf, 5.04.12 г.

.        http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/LM3658.pdf, 8.04.12 г.

.        http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/MC34063.pdf, 12.04.12 г.

.        http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/74HC595.pdf, 15.04.12 г.

.        http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/9200.pdf, 15.04.12 г.

.        http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/9270.pdf, 15.04.12 г

.        ГОСТ 23.751-86. Платы печатные.

.        ГОСТ 10316-78. Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. Технические условия.

.        Методические указания по разработке экономического раздела в составе дипломного проекта - Брест: БрГТУ, 2008 г.

12. ГОСТ Р 51380-99 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции.