Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Декабря 2010 в 16:02, курсовая работа
Аналоговые устройства обработки сигналов продолжают занимать важное место в промышленной электронике. Это объясняется тем, что большинство типов первичных преобразователей физических величин – датчики температуры, давления и пр. - являются источниками аналоговых сигналов, а многие исполнительные элементы в объектах управления – электродвигатели, электромагниты и т.п. – управляются непрерывно изменяющимся электрическим током.
Сложные системы управления, основой которых являются цифровые вычислительные комплексы, сопрягаются с объектами управления и датчиками с помощью аналоговых и аналого-цифровых устройств. Всё это стимулирует ежегодное появление в мире многих десятков новых моделей аналоговых и аналого-цифровых интегральных схем (ИМС). С точки зрения технологии изготовления ИМС делятся на полупроводниковые (монолитные, твердотельные) – изготавливаемые целиком на одной пластине кремния и гибридные – у которых резисторы, конденсаторы и соединительные проводники изготавливаются методом пленочной технологии, а бескорпусные активные элементы в виде чипов приклеиваются на пассивную часть схемы. Гибридные ИМС дороги, менее надежны и применяются в тех случаях, когда отсутствуют монолитные ИМС с необходимыми параметрами. Поэтому большинство современных моделей ИМС монолитные.
OSCI = SDA ∙ SCL ∙ A0
По закону де
Моргана:
OSCI = SDA + SCL + A0
По закону двойной
инверсии:
OSCI = SDA ∙ SCL ∙
A0
Получаем:
OSCI = SDA ∙ SCL ∙ A0
Режим хранения
информации:
F1 = SCL
Режим записи информации:
F2 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
Логическая функция
не изменится, если проинвертировать дважды
её левую и правую части:
F2 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
По закону де
Моргана:
F2 = SDA + SCL + A0 + OSCI
По закону двойной
инверсии:
F2 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
Получаем:
F2 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
Режим чтения информации:
F2 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
логическая функция не изменится,
если проинвертировать дважды её левую
и правую части:
F3 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
По закону де
Моргана:
F3 = SDA + SCL + A0 + OSCI
По закону двойной
инверсии:
F3 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
Получаем:
F3 = SDA ∙ SCL ∙ A0 ∙
OSCI
Ежим прямой
передачи данных:
F4 = SDA ∙ SCL ∙ A0
Логическая функция
не изменится, если проинвертировать дважды
её левую и правую части:
F4 = SDA ∙ SCL ∙
A0
По закону де
Моргана:
F4 = SDA + SCL + A0
По закону двойной
инверсии:
F4 = SDA ∙ SCL ∙ A0
Получаем:
F4 = SDA ∙ SCL ∙ A0
В
результате расчета методом непосредственных
преобразований получаем исходные функции.
Из этого видно, что данные функции являются
тупиковыми и дальнейшая минимизация
невозможна, следовательно, схема оптимальна.
Расчет
временных соотношений командного
цикла БИС МП PIC16F877
Произведем расчет временных соотношений командного цикла, предъявляемый к микропроцессору БИС PIC16F877.
Тактовая
частота работы микропроцессора
задается частотой работы кварцевого
резонатора (ZQ1), равной 20 МГц. Найдем период
следования импульсов ZQ1 (TZQ1):
При расчете были использованы следующие справочные данные: время регенерации адресов D0 – D7 (tадр), равное:
(TZQ1 - 35) нс. = 15 нс.
Длительность сигнала фиксации младшего байта адреса ALE (tALE), равное:
(2TZQ1 - 40) нс. = 60нс.
Время задержки сигнала фиксации младшего байта адреса ALE относительно сигналов адреса D0 – D7 (tзад. 1) равное:
(TZQ1 - 40) нс. = 10 нс.
Длительность сигнала чтения команд из памяти PME (tPME), равное:
(3 TZQ1 - 35) нс. = 115 нс.
Время задержки сигнала чтения команд PME относительно сигнала ALE (tзад. 2), равное:
(TZQ1 – 25) нс. = 25 нс.
Время обработки и исполнения команды (tисп.), равное:
(12 TZQ1) нс. = 600 нс.
Длительность командного цикла микропроцессора БИС PIC16F877 будет равно суммарному времени выборки команды из памяти (tвыб) и времени исполнения команды (tисп).
Время
выборки команды из памяти будет
равно сумме времени генерации
адреса; времени задержки сигнала
фиксации младшего байта адреса ALE ,
относительно сигналов адреса; длительность
сигнала ALE; времени задержки сигнала чтения
команд PME, относительно сигнала ALE и длительность
сигнала PME.
tвыб = tадр
+ tALE + tзад.1 + tPME + tзад.2 = 15 + 60 + 10 + 115 + 25 = 225
нс.
t = tвыб
+ tисп = 225 + 600 = 825 нс.
Время
задержек, полученное в результате
расчета, удовлетворяет техническим
требованиям и параметрам БИС
PIC16F877 .
Расчет
надежности
Под надежностью устройства понимается его свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.
Состояние, при котором схема способна выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно – технической документацией (НТД) называется работоспособным.
Если значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность устройства выполнять заданные функции, не соответствует установленным НТД требованиям, то оно находится в неработоспособном состоянии. Нарушение работы устройства называется отказом.
Под сбоем логического элемента (узла) понимается непредусмотренное изменение состояния этого элемента (узла), после которого работоспособность самовосстанавливается или восстанавливается оператором без проведения ремонта.
Главными свойствами объекта, обеспечивающими его надежность, являются свойства:
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого времени .
Ремонтопригодность
– свойство объекта, заключающееся
в приспособленность к
Долговечность – свойство объекта сохранять способность до наступления предельного состояния с необходимыми прерываниями для технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять исправность и работоспособное состояние в течении хранения и после транспортировки.
Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной переработки отказ не возникает.
Наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию количества его отказов в течении этой наработки.
Расчет надежности – определение качественных характеристик надежности с целью выявления слабых мест в электрических схемах и изыскание путей повышения надежности. Рассчитанные данные должны соответствовать техническим условиям. В случае получения надежности ниже требуемой, должны быть приняты меры для её повышения.
Существует
несколько методов определения
надежности и они делятся на две
группы: приближенный или ориентировочный,
полный или окончтельный расчет.
Таблица 6.
| Наименование элементов | Число элементов Ni | Интенсивность
отказа
λi*10-6 |
λi*Ni*10-6
[1/час] |
| PIC16F877 | 1 | 0,148 | 0,148 |
| PCF8583 | 1 | 0,12 | 0,12 |
| MAX487 | 1 | 0,07 | 0,07 |
| MAX232 | 1 | 0,06 | 0,06 |
| MAX707 | 1 | 0,09 | 0,09 |
| 24LC16B | 1 | 0,07 | 0,07 |
| AOT101A | 2 | 0,09 | 1,8 |
| 78LO5 | 1 | 0,1 | 0,1 |
| CD4094B | 6 | 0,05 | 0,3 |
| KP142EH5A | 2 | 0,143 | 0,246 |
| K561TM2 | 1 | 0,08 | 0,08 |
| K56561ЛЕ5 | 4 | 0,095 | 0,38 |
| K544УД1А | 6 | 0,07 | 0,42 |
| конденсаторы |
51 | 0,12 | 6,12 |
| транзисторы |
43 | 0,17 | 7,31 |
| кв. резонатор |
3 | 0,1 | 0,3 |
| разъем |
14 | 0,5 | 7 |
| дроссель |
1 | 0,02 | 0,02 |
Продолжение таблицы 6
| трансформатор |
2 | 0,3 | 0,6 |
| Батарея |
1 | 0,1 | 0,1 |
| Диод |
19 | 0,0054 | 0,1026 |
| Резистор |
85 | 0,04 | 3,4 |
| Индикатор |
3 | 0,15 | 0,45 |
| Реле |
1 | 0,24 | 0,24 |
| Перемычка |
5 | 0,05 | 0,25 |
| Джемпер |
13 | 0,05 | 0,65 |
| Пайка |
1115 | 0,001 | 0,1115 |
Определяем общее значение интенсивности
отказов элементов схемы.
k
Λобщ = ∑ λi Ni
i = 1
λ общ
= (0,198 + 0,22 + 0,07 + 0,06 + 0,09 + 0,07 + 1,8 + 0,1 + 0,6 + 0,246
+ 0,08 + 0,38 +0,42 + 6,12 + 7,31 + 0,3 + 7 + 0,02 + 0,6 + 0,1 + 0,1036
+ 3,4 + 0,15 + 0,24 + 0,25 + 0,65 + 0,1115)* 10-6
[1/ч ] = 30,6881*10-6
[1/ч]
Вычисляем
вероятность безотказной работы
для нескольких промежутков времени:
P(t) = e –λобщ * n
P(0) = e -30,6881 * 10-6 * 0 = 1
P(10) = e -30,6881 * 10-6 * 10 = 0,9996933166
P(100) = e -30,6881 * 10-6 * 100 = 0,996935894
P(1000) = e -30,6881 * 10-6 * 1000 = 0,969778