Курсовая по ЭВС (курсовик)

Посмотреть архив целиком



Московский авиационный институт

(Государственный технический университет)






Факультет «Радиоэлектроника ЛА»






Кафедра 404 «Конструирование, технология и производство радиоэлектронных средств»






Расчетно-пояснительная записка


к курсовой работе по дисциплине


«Конструирование ЭВС»









Выполнил:

Гр.04-401

Проверил: Ушкар М.Н.










Москва, 2007

Задание.

Разработать функциональную ячейку микропроцессора базовой операции быстрое преобразование Фурье и выбрать конструкцию блока вычислителя цифровой обработки сигналов при следующих исходных данных:

Тд, мкс

d, дБ

σш, мВ

N

П, дБ

Pд, Вт/см2

ПЗУ, кбайт

ОЗУ, Мбайт

T, час

14

45

1,4

64

1,9

0,12

54

45

47000



Содержание.

1. Введение

4

2. Техническое задание на разработку конструкции

5

3. Анализ ТЗК

8

4. Расчет разрядности спец. вычислителя

9

5. Выбор элементной базы модулей спец. вычислителя. Расчет и обоснование конструкции ФЯ МП БО


5.1. Выбор структуры и элементной базы МП БО

11

5.2. Выбор элементной базы ПЗУ

12

5.3. Расчет типоразмера ФЯ МП БО

13

5.4. Выбор элементной базы ОЗУ

14

5.5. Выбор элементной базы АЦП

15

5.6. Расчет и выбор класса точности к изготовлению ПП

16

5.7. Выбор компоновочной схемы ФЯ МП БО

16

5.8. Расчет шин питания и земли

17

6. Выбор конструкции блока спец. вычислителя

18

7. Расчет помехоустойчивости ФЯ МП БО

18

8. Расчет вибропрочности ФЯ МП БО

19

9. Заключение

20

10. Список использованной литературы

21






1. Введение.

В процессе создания современной электронно-вычислительной аппаратуры на ранних этапах проектирования большое внимание уделяется вопросам сравнительного анализа вариантов реализации исходного технического задания, прогнозирования параметров конструкций проектируемых устройств и обеспечения их помехоустойчивого функционирования.

Основой построения устройств ЭВС являются модули микропроцессора, запоминающего устройства, аналого-цифрового преобразования (АЦП).

В данной работе отрабатываются практические навыки инженерной оценки параметров конструкций перечисленных устройств на ранних этапах проектирования. Проводится сравнительный анализ возможности реализации соответствующих модулей и выбор лучшего из вариантов по критерию минимума общей площади монтажных плат.



2. Техническое задание на разработку конструкции.

1. Наименование и область применения.

Блок спец. вычислителя цифровой обработки сигналов применяется для реализации задачи первичной обработки сигналов бортовой РЛС.


2. Основания для разработки.

Задание на курсовой проект.


3. Цель и задачи разработки.

Цель – разработка конструкции блока спец. вычислителя ЦОС в виде пакета конструкторской документации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: выбор разрядности специального вычислителя, выбор элементной базы модулей спец. вычислителя, расчет и обоснование конструкции ФЯ МП БО, выбор конструкции блока спец. вычислителя, расчет помехоустойчивости ФЯ МП БО.


4. Источники разработки.

Используются следующие литературные источники:

1). «Конструирование электронно-вычислительных средств: учебное пособие к практическим занятиям», Ушкар М.Н., М.: Изд-во МАИ, 2007.

2). «Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник», под ред. Якубовского С.В., М.: Радио и Связь, 1990.

3). «Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник», под ред. Романычевой Э.Т., М.: Радио и Связь, 1989.


5. Технические требования.

5.1. Состав изделия и требования к его конструкции.



МП БО


АЦП


ОЗУ N



ОЗУ 1








Состав показан на рисунке и включает в себя:

-ФЯ МП БО;

-ФЯ ОЗУ;

-ФЯ АЦП.

Особенности конструкции:

Типоразмер ФЯ определятся типоразмером ФЯ МП БО. В состав ячейки МП БО входят обрабатывающая часть, ПЗУ команд, контроллер обмена информацией, выполненный на 8 20-ти выводных микросхемах К1554АП6.

5.2. Показатели назначений.

Разрабатываемый спец. вычислитель должен удовлетворять следующим требованиям:

Тд, мкс

d, дБ

σш, мВ

N

П, дБ

Pд, Вт/см2

ПЗУ, кбайт

ОЗУ, Мбайт

T, час

14

45

1,4

64

1,9

0,12

54

45

47000


5.3. Требования к надежности.

ФЯ МП БО должна обеспечивать наработку до первого отказа не менее 47 тысяч часов.


5.4. Требования к уровню унификации и стандартизации.

Разработанные ФЯ и блок должны соответствовать БНК, выполненным по ГОСТ 26765:

ФЯ – ГОСТ 26765.12-86,

Блок – ГОСТ 26765.16-87.


5.5. Условия эксплуатации:

Окружающая температура – 233..328º К.

Относительная влажность – 93..100% при Т = 321..330º К.

Удары:

Длительность τи - 15 мс.

Ускорение аи – 117,7 м/c2.

Частота νи – не ограничена.

Допустимая виброскорость – 1000 мм/c.

Допустимая амплитуда – 0.5 мм.

Допустимая перегрузка – 20.


6. Комплектность документации.

Результатом работы является:

-расчетно-пояснительная записка;

-электрическая функциональная схема обрабатывающей части МП БО, выполненная на формате А4 (А3);

-сборочный чертеж ФЯ МП БО, выполненный на формате А1;

-спецификация к сборочному чертежу (А4).



3. Анализ ТЗК.




4. Расчет разрядности спец. вычислителя. Расчет и обоснование конструкции ФЯ МП БО.

1. Определение разрядности на входе МП.

2. Определение числа разрядов, учитывающих разную точность представления данных на входе и выходе МП.

.

Значение погрешности представления входных данных рассчитывается из выражения:

,

,

- единица младшего разряда АЦП.

Принимая, что единица младшего разряда АЦП равна , определяем :

,

,

.

Погрешность выполнения базовой операции в МП определяется из выражения:

Откуда

,

,

.

Таким образом, .

3. Определение количества разрядов для компенсации трансформируемой погрешности.

,

- длина цепочки операций, требующих умножения.

Тогда .

4. Определение разрядности на выходе МП.

,

.

5. Определение расчетной разрядности МП.

,

- старшие разряды кода входных данных, добавляемые для предотвращения переполнения на всех этапах вычисления.

,

.



5. Выбор элементной базы модулей спец. вычислителя.

5.1. Выбор структуры и элементной базы МП БО.

Рассмотрим несколько вариантов структур МП.

Серия 588.

Разрядность МП КР588ВС2 позволяет выполнить алгоритм на одной микросхеме, однако для выполнения условия быстродействия необходимо использовать 2 микросхемы КР588ВС2 и аппаратный умножитель КР588ВР2.

В этом случае время каждая из микросхем будет выполнять по 3 операции сложения (умножения) и одну загрузку, и время выполнения программы будет равным:

Это удовлетворяет требованиям задания ().


Серия 1804.

Для построения 13-ти разрядного МП необходимо 4 микросхемы КР1804ВС1 и одна схема ускоренного переноса КР1804ВР1. Время выполнения операции сложения:

Время умножения:

Время выполнения программы БО БПФ примерно составит:

что удовлетворяет требованиям задания.


Вариант структуры

1

2

Тип используемых микросхем

КР588ВС2

КР588ВР2

КР1804ВС2

КР1804ВР1

Число микросхем, шт

2

1

4

1

Число выводом микросхемы, шт

42

24

42

16

Период вычисления БО, мкс

8

8,51

Потребляемая мощность, Вт

0,05

0,05

1,1

0,3


Из таблицы видно, что вариант построения МП БО на микросхемах 588 серии является более предпочтительным по быстродействию, числу микросхем и выводов (и, следовательно, площади) и потребляемой мощности.

Поэтому и выберем данный вариант.

Тип и размеры корпусов:

1. Для КР588ВС2 – 4138.42-1 26,5х19,5 мм.

2. Для КР588ВР2 – 4118.24-1 15,4х12 мм.



5.2. Выбор элементной базы ПЗУ.

Рассмотрим 2 варианта построения ПЗУ:






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.