Содержание некоторых этапов проектирования
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» (направление подготовки 09.03.02) на тему «Проектирование узла ЭВМ с памятью»
Задачи курсового проектирования
Курсовое проектирование по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» является логическим продолжением курсового проектирования по дисциплине «Основы электротехники и цифровой электроники». Объектом проектирования выбран узел ЭВМ с памятью – универсальный четырехразрядный сдвиговый регистр, выполняющий некоторый набор микроопераций (набор микроопераций - вариативная часть задания на проектирование).
В результате работы над курсовым проектом студент должен:
- овладеть методикой проектирования цифровых узлов;
- научиться грамотно оформлять пояснительную записку и разрабатывать функциональные и принципиальные электрические схемы;
- получить практические навыки пользования справочной технической литературой.
Работая над проектом, студент должен закрепить и углубить знания, полученные на лекциях, лабораторных занятиях и при самостоятельном изучении литературы по дисциплине.
В целом, проект должен подготовить студентов к курсовому проектированию по другим дисциплинам и к дипломному проектированию.
Структура и оформление курсового проекта
Отчетность по курсовому проектированию включает графический материал (чертежи) и пояснительную записку. Чертежи могут входить в пояснительную записку как приложение.
|
|
|
Пояснительная записка должна содержать разделы, которые подразделяются на подразделы. Подразделы могут делиться на пункты. Материал разделов определяется заданием на дипломное проектирование.
Примерная структура курсового проекта может иметь вид:
Титульный лист.
Содержание.
Введение.
1. Задание на курсовое проектирование.
2. Операционная и структурная схемы узла.
3. Разработка функциональной электрической схемы узла.
- Определение функций возбуждения триггеров для отдельных микроопераций (частных функций возбуждения).
-Определение обобщенных функций возбуждения триггеров.
-Определение функций выходов узла.
- Построение функциональной схемы узла в основном базисе.
4. Разработка принципиальной схемы узла.
-Выбор и описание выбранной элементной базы.
-Построение принципиальной схемы.
5. Разработка печатной платы.
Заключение.
Список использованных источников.
Приложения (схемы, чертежи).
Текст пояснительной записки пишется в безличной форме с соблюдением следующих основных требований: четкости и последовательности изложения; краткости и точности формулировок; конкретности изложения результатов работы; использования только общепринятой терминологии, регламентированной государственными стандартами.
|
|
|
Изложение текста и оформление выполняют в соответствии с ГОСТ 7.32-01, ГОСТ 2.105-95 и ГОСТ 6.30-97. Страницы текста, иллюстрации и таблицы должны соответствовать формату А4.
Цвет шрифта должен быть черным (как правило, Times New Roman), высота букв, цифр и других знаков – не менее 1,8 мм (кегль не менее 12), плотность печати – полтора интервала.
Текст пояснительной записки следует печатать, соблюдая следующие размеры полей: левое – 30 мм, правое – 10 мм, верхнее и нижнее – 20 мм.
Разрешается использовать компьютерные возможности акцентирования внимания на определенных терминах, формулах, применяя шрифты разной гарнитуры.
По всему тексту необходимо соблюдать равномерную плотность, контрастность и четкость; изображения должны быть четкие, линии, буквы, цифры и знаки не расплывшиеся.
Опечатки, описки и графические неточности, обнаруженные в процессе подготовки текста, допускается исправлять подчисткой или закрашиванием белой краской и нанесением на том же месте исправленного текста (графики) черными чернилами, пастой или тушью — рукописным способом. Чертежи выполняются средствами какой-либо САПР, наличие рамки и штампа обязательно. Чертежи (функциональная и принципиальная схемы, чертеж печатной платы) могут быть выполнены в форматах А3 или А4. Объем пояснительной записки – около 20 страниц (с приложениями). Образец титульного листа прилагается
|
|
|
Содержание некоторых этапов проектирования
Рассмотрим некоторые из этапов проектирования регистра по следующему заданию на проектирование:
Спроектировать узел цифрового устройства с памятью – регистр 
, выполняющий микрооперации:
Регистр должен выдавать осведомительный сигнал Q: =0111;
Здесь 
– входная парафазная шина, 
– входная парафазная шина, 
– выходная однофазная шина.
Элементная база: ИМС ТТЛ(Ш) серий К155, К555 и др.
РАЗРАБОТАТЬ: функциональную схему узла, принципиальную схему узла, чертежпечатной платы.
УГО регистра на операционной схеме будет выглядеть:
Таким образом, регистр является четырехразрядным, его информационные входы связаны с двумя парафазными шинами, на выходах – выходная однофазная шина. Регистр выполняет шесть микроопераций (Y1 – Y5 управляют входной логикой, Y6 – выходной логикой).
Структурная электрическая схема может быть представлена в виде:
|
|
|
Поскольку определение частных функций возбуждения для отдельных микроопераций (МО) и обобщенных функций возбуждения представляет определенную трудность, то приведем их получение для нашего примера.
Для микрооперации
Для микрооперации 
Для микрооперации 
Для микрооперации 
Для микрооперации 
Получение обобщённых функций возбуждения триггеров (получают сборкой по ИЛИ частных функций возбуждения).
Удалим нули из дизъюнкции частных функций возбуждения и подсчитаем число членов дизъюнкции (число входов элементов ИЛИ).
(3)
(5)
(3)
(5)
(4)
(4)
(3)
(5)
Определение оператора присваивания для МО выдачи 
Определение логической функции для формирования осведомительного сигнала Q : 
=0111.
Таблица 1
| Рг [1] | Рг [2] | Рг [3] | Рг [4] | Q |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
Так как Q=1 только на одном наборе сигналов, то результирующая функция для Q будет выглядеть следующим образом:
.
Анализ полученных выражений позволяет определить число и тип логических элементов (также число их входов) для реализации входной и выходной логики на функциональной схеме.
Функциональная электрическая схема (ФЭС) – документ, поясняющий функционирование устройства (узла) или отдельных его функциональных частей. ФЭС цифровых узлов строятся, как правило, на элементах основного базиса – И, ИЛИ, НЕ. Тип триггеров определяется микрооперациями, выполняемыми узлом. Наличие в нашем примере МО сдвига требует использования двухтактных RS-триггеров.
Принципиальная электрическая схема (ПЭС) – документ, определяющий полный состав элементов и связей между ними. ПЭС строится на УГО конкретных ИМС, примененных в устройстве (узле). Обязательными атрибутами ПЭС являются:
-нумерация (обозначение) ИМС и других элементов;
-нумерация (маркировка) выводов ИМС;
-обозначение входных и выходных сигналов и их уровней, величин напряжений питания и др. параметров;
-наличие цепей питания ИМС с развязывающими конденсаторами;
-спецификация (можно выполнить на отдельном листе формата А4 с рамкой и штампом).
Разработке ПЭС предшествует этап выбора элементной базы, где необходимо учесть совместимость ИМС при использовании разных серий, а также свести к минимуму номенклатуру используемых ИМС.
Расчет числа и емкости развязывающих конденсаторов рассмотрим на примере. Пусть узел реализован на 17 интегральных микросхемах серии К155.
Число конденсаторов С1-Сn рассчитывается исходя из числа использованных ИМС в соответствии с руководящим техническим материалом (РТМ) на серию ИМС К155 (см. учебное пособие п.1 в списке литературы).
«На платах необходимо предусмотреть установку развязывающих конденсаторов из расчёта не менее 0,1 мкФ на одну ИМС для исключения влияния низкочастотных помех. Конденсатор устанавливается вблизи разъёма».
Исходя из этого требования, рассчитаем его номинальную ёмкость:
С1=0,1*17 = 1,7 мкФ
Выбираем конденсатор: тип К50-16 номинал 2,0 мкФ, 16В÷10%.
«Развязывающие ёмкости по высокой частоте должны быть равномерно распределены по всей площади платы относительно ИМС из расчёта: один конденсатор на группу не более чем десять ИМС ёмкостью не менее 0,002 мкФ на ИМС». Исходя из этого, поделим 17 ИМС на две группы (условно по 9 ИМС) и рассчитаем номинальную ёмкость конденсаторов:
С2=С3=0,002*9=0,018 мкФ
Выбираем конденсаторы КМ6 монолитные, многослойные, изолированные, используются для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока.
КМ6Б номинал 0,022 мкФ, 35В.
Узел требуется расположить на печатной плате, чертеж которой представлен на рисунке: 
Контактные площадки предназначены для стыковки с разъемом типа РНР2/16-8 и при использовании их в качестве ответной части на печатной плате обозначаются как разъем РНВ2/16-8.
Размер контактных площадок для РНР2/16-8 5×10 мм с металлизированным отверстиями ø 0,75±0,15 мм.
Контактные площадки на плате расположены с шагом 10 мм. Размер выреза «под ключ» на месте контактной площадки 8 составляет 5×10 мм.
К ЧПП предъявляются следующие требования:
- плата имеет 2 токопроводящих медных слоя;
- для реализации использовать ИМС 155, 555 и др. серий ТТЛ;
- корпуса ИМС размещаются в несколько симметричных рядов, развязывающие конденсаторы устанавливают в соответствии с требованиями РТМ.
- ширина печатных проводников и расстояние между ними не менее 0,5 мм;
- число межслойных переходов должно быть минимальным, при необходимости увеличивается размер 80 мм (высота) печатной платы;
- при наличии возможности на печатной плате необходимо наносить максимум дополнительной информации, облегчающей процесс изготовления узла (позиции установки ИМС и других элементов, тип ИМС и расположение вывода 1, тип ШР и нумерацию его выводов, функциональное назначение контактов ШР и т.д.), что позволит обойтись без схемы расположения элементов или сборочного чертежа.
Чертежи печатных плат выполняются в масштабе 1:1 или с увеличением (одно из возможных 2:1). Размеры на них наносятся по общим правилам машиностроительного черчения.
В работе над курсовым проектом следует руководствоваться:
-ГОСТ 2.417-91. Правила выполнения чертежей печатных плат;
-ГОСТ 2.701-84. Схемы. Типы и виды. Общие требования к выполнению;
-ГОСТ 2.702-75. Правила выполнения электрических схем;
-ГОСТ 2.708-82. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники;
-ГОСТ 2.743-91. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 178; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!