Розроблення та дослідження пристрою для проведення відеоконференцій на базі мікропроцесорного контролера ATmega32U4

Abstract

У кваліфікаційній роботі досліджуються сучасні рішення та технології у сфері апаратних інтерфейсів взаємодії людини з комп'ютерними системами, зокрема в контексті керування відеоконференціями. Робота поділена на кілька ключових частин: аналітичну, науково-дослідну, технологічну, конструкторську та спеціальну. У першій частині виконано огляд існуючих програмних платформ, таких як Zoom, Microsoft Teams, Google Meet, та апаратних аналогів (наприклад, Logitech Group), що ілюструє потреби сучасних користувачів у зручних та доступних інструментах керування. У другій частині представлено дослідження методів апаратної емуляції клавіатурних скорочень через інтерфейс USB HID, включаючи експериментальну перевірку надійності спрацювання команд та сумісності пристрою з різними операційними системами. Третя частина охоплює технології виготовлення електронних пристроїв, особливості монтажу компонентів на друковану плату та застосування адитивних технологій (3D-друку) для створення ергономічного корпусу. Четверта частина фокусується на конструкторських рішеннях, включаючи розробку структурної та електричної принципової схем, проектування топології друкованої плати та обґрунтування вибору елементної бази на основі мікроконтролера ATmega32U4. Останні частини роботи присвячені розробці програмного забезпечення, алгоритмів обробки сигналів та питанням охорони праці під час виготовлення та експлуатації пристрою, що підкреслює важливість комплексного підходу до проектування. Результати дослідження підтверджують значний потенціал розробленого пристрою у підвищенні комфорту та ефективності проведення онлайн-зустрічей. Робота надає рекомендації щодо впровадження пристрою та напрямків подальшого вдосконалення його функціоналу.

This qualification work explores modern solutions and technologies in the field of hardware interfaces for human-computer interaction, particularly in the context of video conferencing control. The work is divided into several key parts: analytical, research, technological, design, and special sections. The first part provides an overview of existing software platforms, such as Zoom, Microsoft Teams, and Google Meet, as well as hardware analogs like Logitech Group, illustrating the needs of modern users for convenient and affordable control tools. The second part presents research on hardware keyboard shortcut emulation methods via the USB HID interface, including experimental verification of command execution reliability and device compatibility with various operating systems. The third part covers technologies for manufacturing electronic devices, features of component assembly on printed circuit boards, and the application of additive technologies (3D printing) to create an ergonomic case. The fourth part focuses on design solutions, including the development of structural and electrical schematic diagrams, designing the printed circuit board topology, and justifying the selection of the element base centered on the ATmega32U4 microcontroller. The final sections address the development of software, signal processing algorithms, and occupational safety issues during the manufacturing and operation of the device, emphasizing the importance of a comprehensive approach to design. The research findings confirm the significant potential of the developed device in enhancing the comfort and efficiency of conducting online meetings. The work provides recommendations for the implementation of the device and directions for further improvement of its functionality.