Інформатика для радіоінженера

ВСТУП

Цією роботою хотілось би зацікавити керівників гуртків та їх вихованців, щоб розібратися в багатьох теоретичних питаннях з допомогою комп’ютерних тестів.

В багатьох гуртках радіоелектронного напрямку є комп’ютерна техніка і з подачі керівників гуртків такі тести можуть бути використані в процесі проведення занять.

Отже ця робота – для наполегливих, терпеливих та уважних.

Мабуть, не існує  справжнього   інженера електроніки, для якого при конструюванні радіоелектронної апаратури гостро не стояло питання вміння працювати в різних системах САПР та правильно робити діагностику комплектуючих ПК. І ми студенти спеціальності 5.05090101 «Конструювання, виробництво, та технічне обслуговування радіотехнічних пристроїв проходимо навчальну комп’ютерну практику, на якій  вивчаємо, розглядаємо та працюємо в різному програмному забезпеченні для:

1)    автоматичного проектування РЕА;

2)    діагностики та виявлення логічних помилок накопичувачів інформації;

3)    роботи з файлами та папками (файлові менеджери);

4)    оформлення технічної документації, переліків витратних матеріалів.

До програмного забезпечення яке ми вивчатимемо на практиці входять:

1)    Victoria (Вікторія) HDD/SSD 4.71b – для перевірки продуктивності диска і пошуку помилок;

2)    Total Commander – файловий менеджер з закритим вихідним кодом, що працює на платформах Microsoft Windows и Google Android;

3)    Microsoft Word – текстовий процесор;

4)    Microsoft Excel – табличний процесор;

5)    Proteus – пакет програм для автоматизованого проектування (САПР) електронних схем;

6)    DipTrace – програмне забезпечення EDA / CAD для створення принципових схем і друкованих плат.

7)    Компас 3D – призначена для створення тривимірних асоціативних моделей окремих деталей і складальних одиниць, що містять як оригінальні, так і стандартизовані конструктивні елементи;

8)    AutoCAD – дво- і тривимірна система автоматизованого проектування і креслення;

РОБОТА ІЗ НАКОПИЧУВАЧАМИ ІНФОРМАЦІЇ ПК

Для вивчення роботи накопичувачів інформації ПК, профедення налагоджувальних робіт та їхньої діагностики було вибрано такі накопичувачі:

1) HDD – жорсткий диск, або жорсткий магнітний диск, або накопичувач на магнітних дисках (англ. Hard (magnetic) disk drive, англ. HDD), у комп'ютерному сленгу – «вінчестер» (від маркування набоїв гвинтівки «Вінчестер», англ. Winchester) – магнітний диск, основа якого виконана з твердого матеріалу. У більшості ЕОМ виконує функцію енергонезалежного носія інформації (комп'ютерної пам'яті чи нагромаджувача інформації) з довільним доступом. HDD жорсткий диск зображено на рисунках 1 та 2.

2) SSD – твердотілий накопичувач (англ. SSD, solid-state drive) –комп'ютерний запам'ятовувальний пристрій на основі мікросхем пам'яті та контролера керування ними, що не містить рухомих механічних частин. SSD твердотілий накопичувач зображено на рисунках 3 та 4.

Для проведення налагоджувальних робіт та діагностики накопичувачів інформації було вибрано таке програмне забезпечення:

1) Victoria (Вікторія) HDD/SSD 4.71b – для перевірки продуктивності диска і пошуку помилок;

2) системні утиліти операційної системи.

                            Рисунок 1. Жорсткий магнітний диск із знятою кришкою

 

Рисунок 2. Основні елементи конструкції жорсткого магнітного диска

Рисунок 2. Основні елементи конструкції жорсткого магнітного диска

 

Рисунок 3. SSD однієї із фірм виробника «Silicon Power»

 

Рисунок 4. В SSD відсутні рухомі частини

Рисунок 3. SSD однієї із фірм виробника «Silicon Power»

Для проведення налагоджувальних робіт та діагностики накопичувачів інформації (в нашому випадку це HDD та SSD) в сучасному технологічному світі є дуже широкий спектр програмного забезпечення, від простих в користування системних утиліт, і до складних програм які встановлюються на ПК з багатим вибором функції та можливістю більш детальної та якісної діагностики.

На рисунках 5 – 9 приведені скріншоти (знімки екрану)виконання  налагоджувальних робіт та діагностики які виконувались на навчальній комп’ютерній практиці.

 

Рисунок 5. Запуск програми Victoria (Вікторія) HDD/SSD 4.71b

Рисунок 6. Запуск тесту на логічні помилки 0,1%

Рисунок 7. Продовження тесту на логічні помилки 1,2%

Коротко про кольора квадратиків можна сказати так:

1)    найважливіші - перші три зверху.

2)    Зелений і оранжевий - означає, що вони напівзруйновані

3)    Червоний і синій з хрестом - повністю зруйновані.

Після закінчення тесту за кількістю секторів різних кольорів можна зробити висновок про можливість подальшого використання диска.

Рисунок 8. Системна утиліта

(панель управління – управління комп’ютером – управління дисками)

За допомогою цієї системної утиліти можна проводити форматування, дефрагментування, видалення, поділ на диски та інші операції.

Рисунок 9. Початок процесу зміни букви диска

РОБОТА ІЗ ФАЙЛАМИ ТА ПАПКАМИ

У комп'ютері зберігається дуже багато інформації: програми, ігри, відео, фотографії, музика та ін. Всю цю інформацію можна назвати одним словом –файл.

Список розширень, який найчастіше зустрічається, разом зі списком програм, які даний тип файлу відкривають показано в таблиці 1.

Таблиця 1. Список розширень файлів та програм якими їх можна відкрити.

Вид розширення	Тип (формат) файлу	Програма
1	2	3
.exe	Виконуваний файл – файли, що містять готові до виконання програми	Будь-яка робоча програма Windows, DOS, Symbian, OS/2
.msi	Інсталятор програм – файл, який встановлює програми	Пакет програм, що вимагають установки
.doc(docx)	Документ Word (Word 2007 і вище)	MS Word, один з додатків Office
.xls(xlsx)	Файл таблиці Excel (Excel 2007 і вище)	MS Excel, один з додатків Office
.txt	Текстовий файл простого формату (документ)	Блокнот
.ppt(pptx)	Файл презентацій PowerPoint	MS PowerPoint, один з додатків Office
.accdb	База даних Access	MS Access, один з додатків Office
.mp3, .flac, .ape, .ogg, .waw, .ac3, .wma, .m4a, .aacта інші формати	Звуковий (цифровий) файл	Будь-який аудіо-плеєр (не тільки Windows)
.bmp, .jpg(jpeg), .png, .gif, .tiff, .ico, .raw	Файл зображення	Стандартні менеджери зображень, іноді спеціальні програми для конкретного формату
.avi, .wmw, .mkv, .3gp, .flv, .mpeg, .mp4, .mov, .vob	Відео файли	Різні плеєри

.swf, .flv	Флеш- або відео- файли в Інтернеті	Відтворюються будь-яким браузером з встановленим flash-програвачем
.rar, .zip, .7z, .tar, .gzip, .gz, .jar	Архівний контейнер	У більшості випадків вистачає WinRar і 7Zip для роботи з усіма популярними архівами
.html, .htm, .php	Веб-сторінка	Браузери
.djvu	Файл стислих зображень. Використовується для точної передачі інформації (скановані книги, історичні документи) без втрати даних	Будь-яка програма для читання djvu-файлів. WinDJView, DJVU Reader і т.д.
.pdf	Файл електронного документа, підходить для передачі будь-якої поліграфічної продукції та іншого	Adobe Reader, Foxit PDF Reader та інші

На жорсткому диску одного комп'ютера може зберігатися величезна кількість файлів: десятки і навіть сотні тисяч. Щоб не виникло плутанини, всі файли зберігаються в певній системі: в папках, які, в свою чергу, можуть міститися в інших папках (бути вкладеними в них) і так далі.

Папка – це своєрідний контейнер, в якому зберігаються файли. Сама по собі папка не містить ніякої інформації. Основне її призначення – систематизація файлів.

З файлами та папками можна проводити безліч операцій, але потрібно пам’ятати що не всі файли чи папки варто видаляти, переносити, перейменовувати тому, що це може привести до порушення в робі якогось програмного забезпечення, чи операційної системи загалом.

Серед всього різноманіття програмного забезпечення також є те яке призначене для роботи саме з папками та файлами.

Total Commander – файловий менеджер з закритим вихідним кодом, що працює на платформах Microsoft Windows і Google Android.

Рисунок 10. Значок програми Total Commander

Рисунок 11. Початок роботи в файловому менеджері Total Commander

(інтерфейс користувача)

Ця програма має всі необхідні для файлового менеджера функції:

1) двопанельний багатомовний (включаючи україномовний) графічний інтерфейс користувача, який можна налаштовувати;

2) панель інструментів та головне меню можуть налаштовуватися користувачем;

3) клавіатурні скорочення, максимально близькі до оригінальних Norton Commander з можливістю вільно переназначати їх, водночас підтримка загальноприйнятних скорочень, що діють в операційній системі Windows;

4) підтримка функції Drag&Drop;

5) вкладковий інтерфейс;

6) можливості роботи з файлами та теками (створення, відкриття/програвання/запуск/перегляд, редагування, переміщення, перейменування, копіювання, видалення, зміну атрибутів та властивостей, пошук файлів та призначення прав);

7) групове перейменування файлів та синхронізація каталогів (але без атрибутів та розширених атрибутів, як в rsync, наприклад);

8) порівнювання файлів з можливістю редагування, порівняння файлів з різними кодовими сторінками;

9) підтримка послідовної черги і паралельного фонового виконання операцій над файлами (копіювання, перенесення, видалення, робота з архівами і FTP);

10) журналювання файлових операцій;

11) працює з довгими (понад 255 символів, але не більше 4096) шляхами під NTFS;

12) робота з архівами як з підкаталогами;

13) підтримка архівів ZIP, GZ, TAR, TGZ (запаковування і розпаковування) та 7Z, RAR, ARJ, LZH, UC2, ACE (розпаковування);

14) виділення та підсвічування файлів на панелі за іменем, розширенням, датою й часом створення файлу та багатьма іншими умовами, які можуть бути розширені плагінами;

15) командний рядок для простого запуску програм з параметрами;

16) розширений пошук файлів, включаючи пошук тексту в назві файлу, всередині файлу, пошук файлів за датою, властивостями, розміром, шаблонами тощо; підтримується пошук файлів у архівах;

17) підтримуються регулярні вирази при пошуку файлів (в іменах та у вмісті) у внутрішньому переглядачі, груповому перейменуванні файлів, діалозі вибору виділення файлів і фільтрах, але сильно обмежені (підтримується мало конструкцій, є обмеження на довжину виразу), пошук у переглядачі за регулярним виразом ускладнений;

18) вбудований переглядач файлів, у тому числі мультиків і графічних;

19) вбудований FTP-клієнт з можливостями завантажувати/відвантажувати файли в декілька потоків, шукати файли на FTP-серверах (починаючи з 7 версії), з довантаженням, підтримкою www-проксі при роботі з FTP та підключення-завантаження-відключення у вказаний час до заданого FTP;

20) UUE/MIME/XXE кодування/декодування і розрізання/склеювання довгих файлів;

21) підрахунок і перевірка контрольних сум (CRC32, MD5, SHA1);

22) можливість тимчасового підвищення рівня привілеїв; підтримка механізму User Account Control у Windows Vista/7/8/10;

23) природна (англ. native) підтримка портативного режиму роботи (без інсталяції), підтримка U3 флеш-накопичувачів;

розширення функціональності програми з допомогою скриптів (PowerPro, AutoHotKey) та додаткових модулів — плагінів.

Рисунок 12. Total Commander на Android

(інтерфейс користувача)Основні характеристики програми:

1) дві суміжні або віртуальні панелі;

2) копіювання і переміщення файлів та каталогів;

3) перейменування та створення каталогів;

4) підтримка Drag&Drop;

5) видалення файлів та каталогів;

6) виділення/зняття виділення з файлів, груп файлів, діапазону файлів;

7) упаковування архівів ZIP, розпаковування ZIP і RAR;

8) діалогове вікно властивостей, можливість зміни розширень файлів;

9) вбудований текстовий редактор;

10) функція пошуку (в іменах файлів, в тексті);

11) перегляд списку встановлених додатків (використовується вбудований плагін);

12) FTP-клієнт (використовується плагін);

13) WebDAV (Web-теки) (використовується плагін);

14) доступ до локальної мережі (реалізується плагіном);

15) підтримка основних root-функції (опційно);

16) відправлення файлів через Bluetooth (OBEX);

17) показ мініатюр для зображень;

18) можливість створювати закладки;

19) збереження історії каталогів;

20) медіапрогравач, який може відтворювати як локальні файли, так і файли безпосередньо з локальної мережі або WebDAV-плагінів;

21) панель кнопок, яку можна налаштувати, для зміни каталогів, внутрішніх команд, запуску додатків та відправлення команд оболонці;

22) підтримка багатьох мов, в тому числі й української; багатомовна довідка.

На рисунках 13 – 16 показано процес роботи в програмі Total Сommander.

Рисунок 13. Настроювання FTP з’єднання

Рисунок 14. Властивості файла – картинки

Рисунок 15. Пошук файла картинки

 

Рисунок 16. Архівація файлів

РОБОТА ІЗ ТЕКСТОВИМИ РЕДАКТОРАМИ

Microsoft Word (повна назва Microsoft Office Word, MS Word, або просто Word) – текстовий процесор, що випускається фірмою Майкрософт, входить до складу офісного пакету «Microsoft Office».

Рисунок 17. Значок програми Microsoft Word

Рисунок 18. Початок роботи в Microsoft Word 

Рисунок 19. Початок роботи в Microsoft Word (інтерфейс користувача)

Основна мета використання текстового процесора – це створення оформленого належним чином текстового документа. В останніх версіях MS Office 2007/2010 компанія Microsoft використовує стабільний алгоритм шифрування AES с 128-бітним ключем. Формування ключа відбувається шляхом 50000/100000 кратного застосування SHA-1 хеш функції, що робить перебір паролів надто повільним, і при використанні стабільного пароля шанси його підібрати близькі до нуля.  Текстовий процесор Microsoft Word має дуже широкий спектр можливостей для створення, оформлення та опрацювання документів. До його основних функцій належать:

1)                організація введення й редагування тексту за допомогою клавіатури та збереження його в пам’яті;

2)                форматування тексту (оформлення тексту, зміна його параметрів);

3)                опрацювання декількох документів одночасно;

4)                попередній перегляд перед друком та друкування документів;

5)                перевірка правопису;

6)                використання графічних зображень у тексті;

7)                використання таблиць у тексті;

8)                використання макросів у документах та ін.

Зразки робіт в текстовому редакторі Microsoft Word приводяться в додатку А.

РОБОТА ІЗ РЕДАКТОРАМИ ЕЛЕКТРОННИХ ТАБЛИЦЬ

Microsoft Excel (повна назва Microsoft Office Excel) – табличний процесор, програма для роботи з електронними таблицями, створена корпорацією Microsoft для Microsoft Windows, Windows NT і Mac OS. Програма входить до складу офісного пакету Microsoft Office.

Типові області застосування Excel:

1)                завдяки тому, що лист Excel являє собою готову таблицю, Excel часто використовують для створення документів без усіляких розрахунків, що просто мають табличне представлення (наприклад, прайс-листи в магазинах, розклади);

2)                у Excel легко можна створювати різні види графіків і діаграм, які беруть дані для побудови з комірок таблиць (графік зниження ваги тіла за вказаний період від початку занять спортом);

3)                його можуть використовувати звичайні користувачі для елементарних розрахунків (скільки витратив за цей місяць, що/кому/коли дав/взяв);

4)                Excel містить багато математичних і статистичних функцій, завдяки чому його можуть використовувати школярі і студенти для розрахунків курсових, лабораторних робіт;

5)                Excel інтенсивно використовується в бухгалтерії – у багатьох фірмах це основний інструмент для оформлення документів, розрахунків і створення діаграм. Природно, він має в собі відповідні функції;

6)                Excel може навіть працювати як база даних. Хоча, звичайно, до повноцінної бази даних йому далеко.

Рисунок 20. Значок програми Microsoft Excel 

Рисунок 21. Початок роботи в програмі Microsoft Excel 

Рисунок 22. Початок роботи в Microsoft Word (інтерфейс користувача)

РОБОТА У ПРОГРАМНОМУ ЗАБЕЗПЕЧЕННІ САПР

Система автоматизованого проектування (САП або САПР) або автоматизована система проектування (АСП) – автоматизована система, призначена для автоматизації технологічного процесу проектування виробу, результатом якого є комплект проектно-конструкторської документації, достатньої для виготовлення та подальшої експлуатації об'єкта проектування. САПР ТП є інтерактивним середовищем, із доступом до баз даних по матеріалах, сортаменту, обладнанню, технологічному оснащенню та іншої довідкової інформації. Сучасні САПР ТП містять модулі розрахунку технологічних режимів та норм часу, а також засоби налаштувань під спеціалізовані форми технологічної документації. Реалізується на базі спеціального програмного забезпечення, автоматизованих банків даних, широкого набору периферійних пристроїв.

САПР включає такі технології:

1)    CAD (англ. Computer-aided design) – технологія автоматизованого проектування;

2)    CAM (англ. Computer-aided manufacturing) – технологія автоматизованого виробництва;

3)    CAE (англ. Computer-aided engineering) – технологія автоматизованої розробки;

4)    CALS (англ. Continuous Acquisition and Life cycle Support) –постійна інформаційна підтримка поставок і життєвого циклу.

Для складання електричної принципової схеми мною було вибрано програму Proteus 8.7 – пакет програм для автоматизованого проектування (САПР) електронних схем. Розробляється компанією Labcenter Electronics (Велика Британія). Пакет являє собою систему схемотехнічного моделювання, що базується на основі моделей електронних компонентів, прийнятих в PSpice. Відмінною рисою пакету Proteus Design є можливість моделювання роботи програмованих пристроїв: мікроконтролерів, мікропроцесорних систем, DSP і інші. Proteus Design включає в себе більше 6000 електронних компонентів з усіма довідковими даними, а також демонстраційні ознайомчі проекти. Додатково в пакет PROTEUS VSM входить система проектування друкованих плат. Разом з програмою встановлюється набір демонстраційних проектів для ознайомлення. Також програма включає в себе інструменти USBCONN і COMPIM, які дозволяють підключити віртуальний пристрій до USB- і COM-портів комп'ютера.

Рисунок 23. Інтерфейс користувача Proteus 8.7

На рисунку 24 зображено типова ектрична принципова схема коротко-хвильового радіоприймача. Також завдяки програмному забезпеченню Proteus 8.7 є можливість демонстрації її роботи візуально.

Рисунок  24. Електрична принципова схема Коротко-хвильового радіоприймача

Трасування друкованих плат – один з етапів проектування радіоелектронної апаратури. Для проведення робіт по трасуванні друкованої плати було вибрано програму DipTrace.

DipTrace - це програмне забезпечення EDA / CAD для створення схематичних схем і друкованих плат. DipTrace має 4 модуля: схематичний редактор захоплення, редактор компонування друкованої плати з вбудованим форматом на основі автоматичного маршрутизації та 3D-попереднього перегляду та експорту, редактор компонентів та редактор шаблонів.

На рисунках 26 – 30 зображено процеси трасування друкованої плати та виготовлення 3D моделі.

Рисунок 26. Інтерфейс користувача

Рисунок 27. Трасування друкованої плати

Рисунок 28. Налаштування 3D-моделей радіоелементів

Рисунок 29. 3D моделювання монтажної плати (вигляд зі сторони пайки)

Рисунок 30. 3D моделювання монтажної плати

(вигляд зі сторони радіоелементів)

Для виготовлення деталей корпусу було вибрано програму Компас-3D.

Компас-3D – програмне забезпечення для виготовлення 2D креслень та 3D моделювання.

Система КОМПАС-3D – інтерактивний графічний редактор з сучасним інтерфейсом, оснащений інструментальними засобами, які дозволяють створювати твердотілі об'єкти з використанням набору елементарних параметричних тіл (паралелепіпед, циліндр та ін.

Просторові твердотілі та каркасні моделі об'єктів (деталей, вузлів, виробів, будівель і т. п.) при виконанні проектно-конструкторських, технологічних та дизайнерських робіт в машинобудуванні, приладобудуванні, будівництві, архітектурі).

КОМПАС-3D Viewer – безкоштовна програма для перегляду та друку документів КОМПАСа.

Підтримує такі типи файлів: CDW, DWG, DXF та ін.

         На рисунках 30 – 32 зображено процес виготовлення 3D-моделі корпусу в програмі КОМПАС-3D.

Рисунок 30. Інтерфейс програми КОМПАС-3D

Рисунок  31. Коротко-хвильовий радіоприймач в корпусі

Рисунок  32. Корпус Коротко-хвильового радіоприймача в розборі

                                                                                                   Керівник гуртка Нікуліца В.Г., UT1YN

                                                                  Студент 3 курсу ЧНУ Ватрич Д.О. UR5YVD

P.S. Компютерне моделювання даного матеріалу виконано студентом 3 курсу ЧНУ Ватрич Д.О.