Переферийные устройства

 

       Рис. 1.5 Временная диаграмма работы микросхемы ИЕ6

      

 

      Одновременно  с импульсом обратного счета, переводящим счетчик в состояние 9, на выходе <=0 появляется выходной импульс.

      В микросхеме ИЕ7 импульс на выходе >=15 появляется одновременно с импульсом на входе +1 при переходе счетчика из состояния 15 в состояние 0, а на выходе <=0 - при переходе счетчика из 0 в 15 одновременно с импульсом на входе -1.

      Предельная  частота функционирования микросхем КР1533ИЕ6 и КР1533ИЕ7 - 30 МГц. 

 

      2 Описание работы модуля 

      2.1 Описание принципиальной схемы модуля 

      Модуль счетчика двоичного шестнадцатиразрядного реверсивного с параллельно-последовательным переносом. Входы предустановки предусмотрены для уменьшения коэффициента счета. Модуль счетчика предназначен для подсчета входных импульсов и вывода результата по два разряда.

      Триггеры  Шмитта применяются для увеличения помехоустойчивости входов модуля, что  приводит к более устойчивой работе всего модуля. При необходимости  сохранить фазу входа неизменной используется два последовательно соединённых триггера Шмитта.

      Счетчик представляет собой шестнадцатиразрядный счетчик, выполненный на четырех схемах D6,...,D9 типа КР1533ИЕ7, Счетчик работает с параллельно-последовательным переносом. Входы предустановки DI0,...,DI15 поступают на контакты 4а,...,19a, а разъема XI и далее через триггеры Шмитта D1.3...D3,6 на входы D1,...,D4 счётчиков D6,..,D9. Входы С(+1), С(-1) соответственно для суммирования и вычитания поступают на контакты 2а, 3а на входы счетчика D6. Затем выходы переноса предыдущего счетчика поступают на входы С(+)1, С(-1) последующего счётчика, и так до D9. Каждый счетчик работает параллельно, а при наращивании последовательно. В модуле счетчика имеется вход управления (вход предустановки L). Для организации предустановки на вход L подаётся лог. 1, а на входы С(+1), С(-1) - лог. 0. На контактах 2а,3а при логическом 0 на входе L происходит счёт при соответствующих входах С(+1), С(-1).

      Для вывода информации по два разряда, начиная со старшего, используются мультиплексоры Dl0, D11 типа КР1533КП15.

      Мультиплексор имеет восемь информационных входов D0...D7, три адресных входа (1,2,4) и вход разрешения Е. Если на входе разрешения лог. 1, то на прямом выходе 0, независимо от сигналов на других входах, а на инверсном выходе - уровень лог. 1. Если на входе разрешения Е лог. О, то сигнал на прямом выходе повторяет сигнал на том входе, номер которого совпадает с десятичным эквивалентом кода на входах 1, 2, 4 мультиплексора.

      Для коммутации Dll, D12 используется счетчик  типа КР1533ИЕ5 D10 , у которого по контакту 23а осуществляется вход сброса R2 , а на контакт 22а - поступает вход синхроимпульса С, который и коммутирует D11,D12. На контакт 24а поступает вход разрешения выхода ШУ Е. При уровне лог. О на этом входе информация выводится на магистральную шину, а при уровне лог. 1 на выходе ШУ - высокоимпеданстное состояние.

      Принципиальная  схема модуля изображена в Приложении А, перечень элементов - в Приложении В, временные диаграммы задержек - в Приложении С 
 
 
 
 
 
 

 

      2.2 Расчет динамических параметров 

     Динамические параметры используемых ИС сведены в таблицу.

     Таблица 2.1 Динамические параметры используемых ИС

 
 

     Значение  t_p выбрано большее из двух t_plh и t_phl.

     t_pd-c — время опережения установки информации по входам, относительно действующего перепада сигнала записи.

     t_pc-d — время удержания информации по входам» относительно действующего перепада сигнала записи.

     t_{u min} - время минимального импульса на входе тактовой частоты.

     Используя эпюры 1,...,16 Приложения В находим задержку выходного сигнала относительно входного.

     При работе модуля образуются задержки выходов относительно входов ИС, используемых в модуле:

     t_p1 - задержка на триггере Шмитта (KP1533TJI2);

     t_p2 — задержка выхода переноса относительно тактового импульса;

     t_p3 — задержка выходов относительно спада синхроимпульса на счётчике типа КР1533ИЕ5;

     t_p4 — задержка при изменении адреса на мультиплексоре типа КР1533КП7;

     t_p5 — задержка выходов на шинном усилителе типа КР1533КП4;

      Динамические параметры модуля определяются используя приложение С, в котором 16 эпюр и таблицу 2.1.

     Используя динамические параметры 1,...,9, определяем динамические параметры выходов D5,…,D8 в режиме счёта:

     t_{p 1}=t_p1+4*t_p2=t_v1+22+4*30=t_v1+142 (нс)

     Используя эпюры 10,...,16, определяем динамические параметры модуля при выводе информации:

     tp 2=tp1+tp3+tp4+tp5=22+51+24+11=108 (нс) 

     2.3 Расчет потребляемой  мощности 

     Расчет  потребляемой мощности сводится к определению  суммы потребляемых мощностей каждой ИС.

     Общая потребляемая мощность рассчитывается по формуле:

     P_cc∑=n₁P_сс1+n₂Р_сс2 ...n_kР_ссk,

где    P_cck - мощность, потребляемая k-того типа ИС,

     n_k - Количество НС k-того типа,

     P_cc - потребляемая мощность модуля.

           Потребляемая мощность каждого типа ИС определяется по формуле:

     P_cc=I_cc*U_cc,

где    Ucc- максимальное напряжение питания модуля,

     I_cc - ток потребления данного типа ИС.

     По  техническим требованиям на ИС типа КР1533 Ucc=5(В)+10 %, поэтому максимальное значение U=5,5В.

      Расчёт потребляемой мощности сведён в таблице 2.2. 
 
 

Таблица 2.2 Расчёт потребляемой мощности потребляемых ИС 

1. Р_cc=17*5.5*4=0.374 (Вт)

2. Р_сс=22*5.5*4=0.484 (Вт)

3. Р_сс=10*5.5*2=0,110 (Вт)

4. Р_сc=13*5.5*1=0.0715 (Вт)

5. Р_cc=30*5.5*1=0.165 (Вт)

     Р_сс  =0.374+0.484+0.132+0.0715+0.165=1.2045 (Вт)

     Поэтому можно считать, что потребляемая мощность модуля не более 1.3 Вт. 

     2.4 Расчет надежности  модуля 

     Надежность - свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значение установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих режимам и условиям эксплуатации.

     К основным показателям надежности относятся:

- вероятность  безотказной работы;

- интенсивность  отказов;

- средняя  наработка на отказ.

     Вероятность безотказной работы - это вероятность  того, что в заданный интервал времени  не произойдет отказ. Вероятность безотказной  работы определяется по формуле:

     P(t)=e^-Lt,

где     e — основание натурального логарифма,

           L — интенсивность отказов,

           t — время работы системы.

     Величина  Р(t) показывает, какая часть элементов по отношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя за единицу времени.

     Интенсивность отказов определяется по формуле:

L=1/T_сp,

Где    Т_ор - средняя наработка на отказ.

     При нормальной работе, когда закончена  проработка изделия, интенсивность  отказов можно принять за константу. Окончательный расчет надежности производится с учетом эксплуатационных коэффициентов, показывающих, каким образом изменяется интенсивность отказов при изменении каждого из воздействующих факторов: температурного коэффициента, влажности, давления, вибрации, ударных нагрузок.

     В этом случае суммарная интенсивность  отказов рассчитывается по формуле:

     L=L₀*a₁*a₂*a₃,

 где  L₀ - начальная интенсивность отказов элементов при нормальных условиях,

     а₁, a₂, а₃ — коэффициенты воздействующих факторов.

     Обычно  при расчете надежности ограничиваются тремя коэффициентами;

     a₁ — коэффициент условия эксплуатации, для стационарных условий-10;

     a₂ — температурный коэффициент, определяется по географическим зависимостям;

<