Розробка алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача

Дипломна робота на тему:

Розробка алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача

Зміст

Введення

1. Аналіз вихідних даних

1.1 Аналіз алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача

1.2 Вибір переліку й об'єму региструємої інформації

1.3 Аналіз конструкції

2. Розробка функціональної схеми й вибір елементної бази

2.1 Опис функціональної схеми системи

2.1.1 Вузол прийому інформації з комунікаційного порту уведення/висновку мікропроцесора 1879ВМ1

2.1.2 Блок обміну з послідовним портом

2.1.3 Блок обміну з буферною пам'яттю

2.1.4 Швидкісна буферна пам'ять

2.1.5 Блок узгодження з мікроконтролером

2.1.6 Блок обміну з годинниками реального часу

2.1.7 Блок обміну з основним накопичувачем

2.1.8 Мікроконтролер

2.1.9 Накопичувач

2.2 Вибір елементної бази

3. Розробка принципової електричної схеми

3.1 Мікросхема ПЛИС зі схемою завантаження

3.2 Контролер обміну з USB каналом

3.3 Мікросхема годин реального часу і їхнє живлення

3.4 Компонування банків накопичувача

3.5 Швидка проміжна пам'ять

3.6 Вихідні дані на проектування розроблювальної системи

4. Розробка алгоритму роботи системи

5. Економічні розрахунки

5.1 Розрахунок прямих витрат на виробництво системи

5.1.1 Розрахунок витрат на сировину й матеріали

5.1.2 Розрахунок витрат на комплектуючі системи й напівфабрикати (покупні)

5.1.3 Розрахунок заробітної плати виробничих робітників

5.1.4 Розрахунок витрат на електроенергію

5.1.5 Амортизаційні відрахування

5.1.6 Накладні витрати

Висновок

Список джерел

Введення

У наш час у розвитку мікроелектроніки, як в Україні, так і за рубежем пройшов певний етап, що дозволив по іншому подивитися на проектування сучасних радіотехнічних приладів.

Зросла складність приладів, але помітно зменшилися їхні габарити, що відбиває загальний розвиток мікроелектронної елементної бази. Одну із провідних ролей стали грати процесорні технології, широко застосовується цифрова обробка.

Сучасна система реєстрації даних - це високопродуктивний обчислювач, що має у своїй основі процесор або контролер, накопичувач інформації великого об'єму й високошвидкісні інтерфейси зв'язку.

При побудові системи реєстрації необхідно враховувати всі сучасні тенденції розвитку мікроелектроніки. У першу чергу це мікросхеми енергонезалежної пам'яті великого об'єму. Останні доступні рішення в області мікроконтролерів дозволяють застосовувати такі інтерфейси як USB. Як основна ланка, що дозволяє сполучити різні по інтерфейсах вузли, можуть застосовуватися програмувальні логічні матриці. Одна така мікросхема замінить десятки дискретних елементів, тим самим різко скорочуючи розміри системи реєстрації. При цьому споживана потужність буде мінімальна й з'явиться гнучкість при побудові апаратної частини.

система реєстрація елементний обчислювач схема

1. Аналіз вихідних даних

1.1 Аналіз алгоритму роботи спеціалізованого обчислювача

Основною вимогою, що повинне дотримуватися при здійсненні сполучення розроблювальної системи реєстрації вхідних сигналів і проміжних результатів обробки сигналів зі спеціалізованим обчислювачем, є забезпечення штатного функціонування спеціалізованого обчислювача без істотного погіршення його динамічних характеристик (не більше 3 %).

У штатній роботі спеціалізований обчислювач проводить виміри висоти вектора шляхової швидкості із частотою 33 Гц. Цикл виміру розбитий на два етапи:

- випромінювання й обробка результатів высотомерного каналу;

- випромінювання й обробка результатів швидкісного каналу.

На малюнку 1.1 наведена циклограма функціонування спеціалізованого обчислювача. З малюнка 1.1 видно, що процес підготовки пакета швидкісного каналу, його випромінювання розподілений по трьох циклах роботи спеціалізованого обчислювача, у той час як видача масиву в розроблювальну систему здійснюється в кожному циклі. На циклограмі роботи показані моменти часу, у які обчислювач готовий передати блок інформації, що ставиться до даного виміру. Із цього треба, що цикл роботи розроблювального блоку від прийому інформації до моменту готовності прийняти черговий блок даних повинен бути менше 30 мс.

Такі вихідні дані, як число імпульсів у сеансі випромінювання, тривалість випромінювання, період повторення імпульсів, впливають на розмір переданого блоку інформації. Передача інформації із процесора 1879ВМ1 виробляється за допомогою байтного швидкісного інтерфейсу.

Швидкість передачі інформації становить до 20 Мб/с. Робота цього інтерфейсу сповільнює процесор на (12,5 - 15) %. Оптимальний час передачі інформації становить не більше 5 мс, що приведе до зниження швидкодії системи на 2,5 %.

1.2 Вибір переліку й об'єму региструємої інформації

Процесор осередку АЦП-079-03, що входить до складу спеціалізованого обчислювача, оперує 32-х розрядними словами. Тому, дані, призначені для передачі від осередку АЦП-079-03 до розроблювальної системи реєстрації даних, будуть мати мінімальний розмір, рівному одному слову мікропроцесора (32 біта).

Пакет даних для запису передається в систему реєстрації даних на кожному циклі роботи спеціалізованого обчислювача. Для реалізації наступної обробки інформації, отриманої в ході випробувань, необхідно розділити пакети між собою. Для цього кожний пакет починається з певного коду, що є ознакою початку пакета й номера пакета. Також має сенс записувати внутрішній системний час спеціалізованого обчислювача. Таким чином, для однозначної ідентифікації записаного пакета даних необхідні три наступні параметри:

ознака початку пакета даних. Для виключення випадкового збігу коду початку пакета з даними, ознака початку пакета повинен мати розмір рівний двом словам мікропроцесора (8 байт);

номер пакета. Виходячи з умов технічного завдання, система реєстрації даних повинна забезпечувати час запису до 1 години. При частоті приходу пакетів 1/33 мс максимальна кількість прийнятих пакетів буде порядку 11000 що менше максимального числа, яку можна задати за допомогою 32-х розрядного двійкового коду. Отже, для номера пакета можна використовувати 1 слово мікропроцесора (4 байти);

системний час. Для передачі системного часу досить 1 слова мікропроцесора (4 байти).

Для повного аналізу роботи висотоміра поряд з результатами обробки отриманих даних необхідно також мати апріорні дані.

Апріорні дані вертикального каналу наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Апріорні дані вертикального каналу.

Довжина, байт

Змінна

Призначення

4

Regim

Режим роботи виробу

4

Regim_RV

Різновид режиму роботи

4

CodFwrk

Код частоти

4

Diapazon

Номер діапазону вертикального каналу

4

CodLongAM

Тривалість зондувальних імпульсів

4

Blank

Ознака «бланкирования» прямого сигналу

4

CodNonius

Код ноніуса

4

Hmin

Початок інтервалу спостереження (пошуку)

4

Hmax

Кінець інтервалу спостереження (пошуку)

4

KolDirok

Кількість шумових стробов в «згортку» сигналу

4

L0

Зсув початку «згортки» у пакеті

4

Lsm

Ширина інтервалу побудови «згортки»

4

CodARU

Код АРУ

4

Cod_AR

Код АР (придушення потужності випромінювання)

4

Cod_IZ

Код З (придушення потужності випромінювання)

Змінні, що зберігають результати обробки вертикального каналу, наведені в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 - Змінні, що зберігають результати обробки вертикального каналу.

Довжина, байт

Змінна

Призначення

4

SysRg

Регістр керування

4

Matr

Матриця стану виробу

4

Prizn

Регістр ознак

4

Hi

Усереднена оцінка висоти

4

Hirv

Миттєва оцінка висоти

4

Num_Swr

Кількість отсчетов в «згортку» сигналу

4

Num_K

Кількість оброблюваних крапок для доплеровского фільтра

4

FlagACP

Ознака перевантаження АЦП

4

Max_Swr

Положення максимуму «згортки»

4

Over_Min

Кількість переповнення АЦП знизу

4

Over_Max

Кількість переповнення АЦП зверху

4

Nap

Кількість крапок апроксимації фронту

4

Im

Номер відліку 1-го перевищення порога

4

Nap_F

Ознака апроксимації фронту

4

Zahvat

Ознака захоплення сигналу вертикального каналу

4

LngZhv

Ознака справності вертикального каналу

4

CntZhv

Кількість захоплень сигналу вертикального каналу

4

Num_Usr

Максимальна кількість усереднень оцінок висоти

4

P_Beg

Покажчик початку магазина оцінок висоти

4

P_End

Покажчик кінця магазина оцінок висоти

4

Tek_Usr

Кількість усереднень оцінок висоти

4

Tek_K0

Коефіцієнт для прогнозуючого фільтра оцінок висоти

4

Tek_K1

Коефіцієнт для прогнозуючого фільтра оцінок висоти

4

Hv

Висота хвилі

Довжина, байт

Змінна

Призначення

4

STimer

Період запису оцінок висоти

4

ATimer

Період запису оцінок висоти (грубо)

4

CntRez

Лічильник кількості вимірів Hволны

4

FlagSM

Ознака «суша/море»

4

Nak_ARU

Максимальне значення «згортки» для регулювання АРУ

4

Max_ARU

Поріг для зміни кроку регулювання АРУ

4

Min_ARU

Поріг для зміни кроку регулювання АРУ

1024

Swertka

«Згортка» сигналу вертикального каналу

Змінні, що зберігають апріорні дані швидкісного каналу, наведені в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 - Змінні, що зберігають апріорні дані швидкісний канал.

Довжина, байт

Змінна

Призначення

4

Regim_SS

Ознака виміру швидкості

4

ModeAK

Режим виміру швидкості (звичайний або в неоднозначності)

4

DeltaAK

Програмний ноніус

4

Lsm_signal

Сигнальний строб швидкісного каналу

4

Lsm_noise

Шумовий строб швидкісного каналу

4

Nsm_SS

Програмний ноніус

4

Nu_Vob_I

Код вобуляции в пакеті

4

Nu_Vob_F

Усереднений код вобуляции

4

Ntau0_SS

Середнє значення транспортних затримок

4

Flag_Sdv_BKF

Ознака необхідності перерахування ВКФ

Змінні, що зберігають результати обробки прийнятих даних по швидкісному каналі, наведені в таблиці 1.4.

Таблиця 1.4 - Змінні, що зберігають результати обробки прийнятих даних.

Довжина, байт

Змінна

Призначення

4

MiddleVobI

Середній період повторення імпульсів у пакеті

4

MiddleVobF

Середній період повторення імпульсів після межпакетного усереднення

4

SpecRegim

Ознака спецрежима для швидкісного каналу

4

OverDataBKF

Лічильник переповнення АЦП у швидкісному каналі

4

Dsp1

Дисперсія сигналу, прийнятого 1-й антеною

4

Dsp2

Дисперсія сигналу, прийнятого 2-й антеною

4

Dsp3

Дисперсія сигналу, прийнятого 3-й антеною

4

Li

Ознака відбраковування ВКФ по дисперсії

4

L_Signal

Загальна ознака відбраковування ВКФ по дисперсії

4

P_BKF_Beg

Покажчик початку магазина ВКФ

4

P_BKF_End

Покажчик кінця магазина ВКФ

4

Tek_BKF_Usr

Кількість усереднень ВКФ

4

Step_BKF_Usr

Зміна кількості усереднень ВКФ

4

Zero_F_BKF_SS

Зарезервовано

4

N_zhv_SS

Кількість захоплень у швидкісному каналі

4

Zahvat_SS

Ознака захоплення сигналу у швидкісному каналі

4

LngZhv_SS

Ознака справності швидкісного каналу

4

Cnt_Zahvat_SS

Лічильник захоплень у швидкісному каналі

4

F_Max_SS12

Максимум 1-й ВКФ

4

F_Max_SS23

Максимум 2-й ВКФ

4

N_Max_SS12

Положення максимуму 1-й ВКФ

4

N_Max_SS23

Положення максимуму 2-й ВКФ

4

M_Wide_SS12

Положення лівої границі 1-й ВКФ за рівнем 0,5 від максимуму

4

P_Wide_SS12

Положення правої границі 2-й ВКФ за рівнем 0,5 від максимуму

4

M_Wide_SS23

Положення лівої границі 1-й ВКФ за рівнем 0,5 від максимуму

4

P_Wide_SS23

Положення правої границі 2-й ВКФ за рівнем 0,5 від максимуму

4

No_Koso_12

Ознака заборони аналізу перекручування 1-й ВКФ

4

No_Koso_23

Ознака заборони аналізу перекручування 2-й ВКФ

4

Wide1_SS

Ширина 1-й ВКФ

4

Wide2_SS

Ширина 2-й ВКФ

4

Ntau1_SSF

Транспортна затримка для 1-й ВКФ

4

Ntau2_SSF

Транспортна затримка для 2-й ВКФ

4

Ntau1_SS

Транспортна затримка для 1-й ВКФ із урахуванням обмежень

4

Ntau1_SS

Транспортна затримка для 2-й ВКФ із урахуванням обмежень

4

NtauF_1

Усереднена транспортна затримка для 1-й ВКФ

4

NtauF_2

Усереднена транспортна затримка для 2-й ВКФ

4

DelatNtau

Виправлення для суми транспортних затримок

4

SpeedVx

Поздовжня швидкість

4

SpeedVy

Вертикальна швидкість

4

SpeedVz

Поперечна швидкість

4

Bsn

Кут зносу

4

SpeedVxi

Миттєве значення поздовжньої швидкості

4

SpeedVzi

Миттєве значення поперечної швидкості

4

Bsni

Миттєве значення кута зносу

4

SpeedVzF

Усереднена поздовжня швидкість

4

BsnF

Усереднений кут зносу

4

P_Beg_SS

Покажчик початку магазина оцінок поздовжньої швидкості

4

P_End_SS

Покажчик кінця магазина оцінок поздовжньої швидкості

4

Tek_Usr_SS

Кількість усереднень у поздовжньому каналі

4

Step_Usr_SS

Зміна кількості усереднень у поздовжньому каналі

4

Tek_K0_SS

Коефіцієнт для прогнозуючого фільтра оцінок поздовжньої швидкості

4

Tek_K1_SS

Коефіцієнт для прогнозуючого фільтра оцінок поздовжньої швидкості

64

F_BKF12_SS

1-я ВКФ

64

F_BKF23_SS

2-я ВКФ

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 1-й зріз)

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 2-й зріз)

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 3-й зріз)

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 4-й зріз)

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 5-й зріз)

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 6-й зріз)

2048

–

Сигнал швидкісного каналу ( 7-й зріз)

У підсумку сумарний об'єм одного пакета інформації виходить рівним 16 кбайт. У систему реєстрації інформації пакети приходять із частотою 33 Гц, отже, за 1 годину роботи системи в неї прийде 110 тис. пакетів інформації. Виходячи із загального часу запису інформації виходить необхідний об'єм накопичувача

V>нак>= 16 кбайт · 110 тис.. пакетів  2Гб.

Для підвищення надійності зберігання інформації, застосуємо запис інформації з подвійним резервуванням, отже, необхідний об'єм накопичувача збільшиться у два рази й складе 4 Гб.

1.3 Аналіз конструкції

Розроблювальна конструкція призначена для збереження в процесі натурних випробувань спеціалізованого обчислювача інформації. Блок повинен бути сполучимо як механічно, так і електрично з осередком спеціалізованого обчислювача АЦП-079-03 і вбудовуватися у вже готовий виріб А-079, або А-079-01. На малюнку 1.2 представлений ескіз осередку спеціалізованого обчислювача АЦП-079-03.

Малюнок 1.2 - Ескіз осередку спеціалізованого обчислювача АЦП-079-03

Осередок АЦП-079-03 складається з багатошарової друкованої плати розміром 180(90 мм, шести фіксованих крапок, через які за допомогою гвинтів здійснюється кріплення осередку, і двох сигнальних рознімань Х1 і Х2 - типи ESQT-130-02-G-Q-368 з напрямними ATS-30-Q.

У таблицях 1.5 і 1.6 представлені контакти рознімань Х1, Х2 і відповідні їм сигнали.

Таблиця 1.5 - Рознімання Х1

Контакт

Ланцюг

Контакт

Ланцюг

Контакт

Ланцюг

1

Корпус

9

ГД12

17

ТМ НРВ

2

Корпус

10

ГД1

18

УПР АРУ

3

Корпус

11

ГД2

19

УПР АР

4

Корпус

12

-

20

ТМ АР

5

ГД13

13

Корпус

21

ТМ АРУ

6

ГД0

14

Корпус

22

-

7

-

15

Корпус

23

-

8

-

16

Корпус

24

-

25

Корпус

51

Корпус

77

Корпус

26

Корпус

52

Корпус

78

Корпус

27

Корпус

53

ТМ Відео 2

79

Корпус

28

Корпус

54

INITM5

80

Корпус

29

ГД15

55

INITM4

81

Імпульс мод. 1

30

ГД3

56

ТМ Відео 1

22

Імпульс мод. 2

31

ГД4

57

INITM2

23

ВИ1

32

ГД11

58

INITM3

84

ВИ2

33

ГД7

59

INITM1

85

Корпус

34

ГД14

60

INITM0

86

Корпус

35

ГД5

61

Корпус

87

Корпус

36

ГД10

62

Корпус

88

Корпус

37

Корпус

63

Корпус

89

ГД8

38

Корпус

64

Корпус

80

ГД6

39

Корпус

65

Скидання ДО

91

ГД9

40

Корпус

66

Запис

92

-

41

ТМХ1

67

-

93

Корпус

42

ТМХ2

68

-

94

Корпус

43

ТМХ3

69

А3

95

Корпус

44

ТМХ4

70

10МН

96

Корпус

45

Моделиро-Вание

71

-

97

З2

46

-

72

-

38

КАПРМ

47

ТМХ5

73

А1

99

Мод. АМ

48

ТМХ0

74

А2

100

Резерв

49

Корпус

75

Вихід ДО

101

ФМ2

50

Корпус

76

Читання

102

ФМ1

103

КАПП

109

З1

115

КЧ2

104

ВСК

110

КАПРМ1

116

КЧ1

105

Корпус

111

КАПРМ2

117

Корпус

106

Корпус

112

АМ

118

Корпус

107

Корпус

113

КЧ4

119

Корпус

108

Корпус

114

КЧ3

120

Корпус

Таблиця 1.6 - Рознімання Х2

Контакт

Ланцюг

Контакт

Ланцюг

Контакт

Ланцюг

1

Корпус

19

Корпус

37

D7

2

Корпус

20

Корпус

38

K D2

3

Корпус

21

D1

39

AS

4

Корпус

22

Корпус

40

DS

5

WAIT

23

+5BI

41

K AS

6

Корпус

24

+5BI

42

K D1

7

+15У

25

WRITE

43

K D7

8

+15У

26

Корпус

44

D6

9

-

27

Корпус

45

J2_TMS

10

Корпус

28

Корпус

46

J2_TCK

11

-15У

29

J1_TCK_KO

47

J2_TD0

12

-15У

30

J1_TDO_KO

48

J2_TDI

13

D5

31

J1_TDI_KO

49

+5B

14

Корпус

32

J1_TMS_KO

50

+5B

15

-5BI

33

D4

51

+5B

16

-5BI

34

D3

52

+5B

17

CPU_INIT

35

D0

53

Корпус

18

Корпус

36

D2

54

Корпус

55

Корпус

78

LN6

100

REZ_RAZ2

56

Корпус

79

K D3

101

Корпус

58

J1_TD0

80

K D0

102

Корпус

59

J1_TDI

81

LN7

103

Корпус

60

J1_TMS

82

LN1

104

Корпус

61

LN12

83

-

105

+3.3B

62

-

84

ТД2

106

+3.3B

63

K D5

85

LN5

107

+3.3B

64

K DS

86

LN4

108

+3.3B

65

LN8

87

RY/BY KO

109

+3.3B

66

LN11

88

-

110

+3.3B

67

-

89

K WAIT

111

+3.3B

68

+5.5 B II

90

-

112

+3.3B

69

LN0

91

K D6

113

Корпус

70

LN9

92

ТД3

114

Корпус

71

-

93

K WRITE

115

Корпус

72

5.5 B общ.

94

-

116

Корпус

73

LN10

95

-

117

-

74

LN2

96

-

118

ТД

75

-

97

K D4

119

ТД

76

-5.5 B II

98

ТД4

120

Корпус

77

LN3

99

REZ_RAZ1

Електрична сполука розроблювальної системи із платою АЦП-079-03 буде здійснюватися за допомогою цих рознімань (Х1, Х2).

Вхідними сигналами системи реєстрації даних є:

шини живлення (може використовуватися вся номенклатура живлячих напруг);

послідовний байтний порт мікропроцесора LINK (LN0 - LN12).

Виходячи з аналізу ланцюгів у з'єднувачах Х1 і Х2 одержуємо, що всі необхідні сигнали перебувають на розніманні Х2, отже рознімання Х1 буде використовуватися тільки для дублювання ланцюгів корпуса і як механічний з'єднувач. У таблиці 1.6 наведені контакти рознімання Х2 розроблювальні осередки й сигнали відповідні їм, які передбачається використовувати для зв'язку з осередком АЦП-079-03.

Тому що розроблювальний осередок буде використовуватися в складі спеціалізованого обчислювача необхідно забезпечити додаткове механічне кріплення. Отже потрібно забезпечити сумісність системи реєстрації даних і осередку АЦП-079-03 по місцях механічного кріплення. Для здійснення механічного кріплення осередків у складі виробу необхідно використовувати кріплення (болти, домкрати) більшої довгі.

Ескіз системи в складі спеціалізованого обчислювача представлений на малюнку 1.3.

Малюнок 1.4 - Ескіз механічного кріплення системи в спеціалізованому обчислювачі.

2. Розробка функціональної схеми й вибір елементної бази

2.1 Опис функціональної схеми системи

Для того щоб виконати дане завдання нам необхідно мати наступні вузли:

- вузол прийому інформації з комунікаційного порту уведення/висновку мікропроцесора 1879ВМ1;

- блок обміну з послідовним портом;

- блок обміну з буферною пам'яттю;

- швидкісна буферна пам'ять;

- блок узгодження з мікроконтролером;

- блок обміну з годинниками реального часу;

- блок обміну з основним накопичувачем;

- мікроконтролер;

- накопичувач.

2.1.1 Вузол прийому інформації з комунікаційного порту уведення/висновку мікропроцесора 1879ВМ1

Інформація надходить із темпом 20 Мбайт/сек, тобто період відновлення інформації 50 нс. Надалі цю інформацію необхідно зберігати в накопичувачі. Для забезпечення необхідного об'єму региструємої інформації (8 Гб) у прийнятних геометричних розмірах доцільно застосовувати накопичувачі на базі мікросхем Flash або малогабаритні жорсткі диски. Тому що розроблювальний блок буде використовуватися у твердих кліматичних і механічних умовах, у яких не можуть працювати жорсткі диски, то буде використовуватися накопичувач. Сучасні накопичувачі великого об'єму на базі мікросхем Flash пам'яті не здатні забезпечити високий темп запису, отже, нам необхідна проміжна швидкісна пам'ять. Об'єм даної проміжної пам'яті повинен бути вище, ніж одиничний пакет інформації, переданої за один обмін. Прийнятий пакет даних, збережений у проміжній буферній пам'яті, необхідно переписати в основний накопичувач до приходу наступної пачки інформації (33 мс).

Виходячи з умов технічного завдання для керування нашою системою й забезпечення зв'язку із ПК нам необхідний мікроконтролер з убудованим USB-Інтерфейсом. Але мікроконтролер не зможе забезпечити достатньої швидкодії. Тому для перезапису даних із проміжної буферної пам'яті в основний накопичувач необхідно використовувати апаратний автомат перезапису даних, яким буде управляти мікроконтролер.

Для синхронізації інформації з розроблювального блоку з іншими приладами реєстрації, а так само для прив'язки інформації нам необхідні годинник реального часу, вони дозволять реєструвати час приходу нового пакета інформації від спеціалізованого обчислювача. Тим самим ми показали необхідність п'яти блоків: мікроконтролера, проміжної буферної пам'яті, основного накопичувача великого об'єму, автомата перезапису даних із проміжної буферної пам'яті в основний накопичувач і годин реального часу. Для того, щоб зв'язати всі вузли між собою необхідно погодити інтерфейси. Для функції узгодження нам необхідні вузли які за це відповідають.

На основі даних міркувань ми одержуємо функціональну схему, наведену на малюнку 2.1.

2.1.2 Блок обміну з послідовним портом

Блок обміну з послідовним портом приймає інформацію від спеціалізованого обчислювача по комунікаційному порту уведення/висновку мікропроцесора 1879ВМ1 і передає її в блок обміну із проміжною буферною пам'яттю. Даний блок містить наступні вхідні сигнали:

- восьми розрядну шину даних;

- один сигнал - строб готовності даних;

- один сигнал прийому даних.

Вихідні сигнали блоку:

- шина адреси;

- шина даних;

- сигнал запису даних;

- сигнал відповіді для комунікаційного порту.

Даний блок виконує наступні функції:

- приймає інформацію ;

- синхронізує прийняту інформацію з тактовим генератором;

- формує сигнал відповіді для комунікаційного порту уведення/ висновку мікропроцесора 1879ВМ1 про те, що дані прийняті, котрий необхідний для функціонування інтерфейсу LINK;

- веде підрахунок прийнятих байт інформації для формування сигналу закінчення сеансу обміну зі спеціалізованим обчислювачем;

- формує шину даних, шину адреси, сигнал запису для роботи із проміжною буферною пам'яттю;

- формує сигнал закінчення сеансу обміну.

2.1.3 Блок обміну з буферною пам'яттю

Даний блок служить для перетворення інтерфейсу швидкісної буферної пам'яті й забезпечує три наступні режими роботи пам'яті:

- запис прийнятої інформації, що надходить від блоку обміну з послідовним портом у швидкісну буферну пам'ять;

- надання доступу мікроконтролеру до швидкісної буферної пам'яті;

- надання автомату перезапису доступу до швидкісної буферної пам'яті для зчитування отриманих даних.

У блок надходять сигнали:

- від блоку обміну по послідовному інтерфейсі:

1) шина адреси;

2) шина даних;

3) сигнал запису;

- від блоку обміну мікроконтролера:

1) вхідна шина даних;

2) шина адреси;

3) сигнали читання;

4) сигнал запису;

5) сигнали керування режимом роботи блоку;

- від автомата перезапису інформації з буферної пам'яті в накопичувач:

1) шина адреси;

2) сигнал читання;

- із блоку виходять сигнали:

1) шина даних для автомата перезапису й мікроконтролера;

2) шина адреси для буферної пам'яті;

3) двунаправлена шина даних для буферної пам'яті;

4) сигнали керування буферною пам'яттю.

2.1.4 Швидкісна буферна пам'ять

Це звичайна статична пам'ять об'ємом до 0,5 М згодом вибірки до 25 нс і швидше. Даний блок прямо працює тільки із блоком обміну з буферною пам'яттю (блок перетворення інтерфейсу).

У неї є стандартний інтерфейс:

- шина адреси;

- двунаправлена шина даних,

і сигнали керування:

- читання(OE);

- запис(WE);

- вибір кристала (CS).

2.1.5 Блок узгодження з мікроконтролером

Блок узгодження з мікроконтролером необхідний для узгодження інтерфейсу мікроконтролера з усіма іншими функціональними вузлами. З керуючих сигналів мікроконтролера будуть формуватися сигнали читання й запису всіх основних вузлів. Так само даний блок здійснює розподіл адресного простору мікроконтролера.

Логічні функції покладені на блок:

- прив'язка сигналів інтерфейсу мікроконтролера до загальної тактової частоти;

- формування логіки роботи двунаправленної шини даних мікроконтролера;

- узгодження прийому й передачі інформації від мікроконтролера до зовнішніх пристроїв і назад;

- формування безперервного адресного простору, у якому будуть перебувають всі функціональні вузли.

Вхідні сигнали блоку:

шина адреси від мікроконтролера;

двунаправленная шина даних від мікроконтролера;

сигнал читання від мікроконтролера;

сигнал запису від мікроконтролера;

шина даних від блоку обміну із проміжною буферною пам'яттю;

шина даних від блоку обміну з основним накопичувачем;

шина даних від блоку обміну з годинниками реального часу.

Вихідні сигнали блоку:

сигнали керування режимом роботи блоку обміну із проміжною буферною пам'яттю;

сигнали керування режимом роботи блоку обміну з накопичувачем;

сигнали керування автоматом перезапису;

шина адреси мікроконтролера;

шина даних мікроконтролера;

сигнал читання від мікроконтролера;

сигнал запису від мікроконтролера.

Останні чотири сигнали (шина адреси, шина даних, сигнал читання й сигнал запису) є глобальними сигналами системи й з'єднуються з усіма зовнішніми пристроями (проміжна буферна пам'ять, основний накопичувач, годинник реального часу) через блоки перетворення інтерфейсу.

2.1.6 Блок обміну з годинниками реального часу

Даних блок погодить внутрішній інтерфейс передачі й прийому інформації від мікроконтролера з послідовним інтерфейсом годин реального часу.

Вхідні сигнали блоку:

шина даних від блоку обміну з мікроконтролером;

шина адреси від блоку обміну з мікроконтролером;

сигнал запису від блоку обміну з мікроконтролером;

сигнал читання від блоку обміну з мікроконтролером;

вхідні сигнали від годин реального часу.

Вихідні сигнали блоку:

шини даних (часу) для блоку обміну з мікроконтролером;

вихідні сигнали від годин реального часу.

2.1.7 Блок обміну з основним накопичувачем

Блок обміну з основним накопичувачем погодить інтерфейси накопичувача й внутрішнього інтерфейсу передачі інформації. Блок формує роботу накопичувача в спеціалізованих режимах роботи:

- передача інформації зі швидкісної буферної пам'яті в накопичувач без участі мікроконтролера;

- надання мікроконтролеру доступу до осередків накопичувача.

Вхідні сигнали блоку:

шини адреси від блоку обміну з мікроконтролером і автомата перезапису даних;

шина даних від блоку обміну з мікроконтролером і автомата перезапису даних;

сигнали керування режимом роботи від блоку обміну з мікроконтролером;

сигнал читання від блоку обміну з мікроконтролером;

сигнали запису від блоку обміну з мікроконтролером і автомата перезапису даних;

вхідні сигнали від мікросхем накопичувача великого об'єму.

Вихідні сигнали блоку обміну:

вихідна шина даних для блоку обміну з мікроконтролером;

вихідні сигнали для мікросхем накопичувача.

2.1.8 Мікроконтролер

Мікроконтролер є основним керуючим вузлом даної системи. Він здійснює загальне керування роботою розроблювального блоку й забезпечує зв'язок із ПК по засобах USB інтерфейсу. У даній системі мікроконтролер прямо взаємодіє тільки із блоком обміну з мікроконтролером.

Вхідні сигнали блоку:

двунаправлена шина даних;

USB.

Вихідні сигнали блоку:

шина адреси;

сигнал читання;

сигнал запису;

двунаправлена шина даних;

USB.

2.1.9 Накопичувач

Накопичувач являє собою набір мікросхем Flash пам'яті великого об'єму. Даний блок прямо взаємодіє тільки із блоком обміну з накопичувачем.

Вхідні сигнали блоку:

сигнал вибірки;

сигнал запису;

сигнал читання;

шина адреси;

двунаправлена шина даних.

Вихідні сигнали блоку:

сигнал «Вільний/Зайнятий»;

двунаправлена шина даних.

Подальше пророблення функціональних вузлів блоку можливі при обраній елементній базі, що дозволить більш детально визначити режими роботи всієї системи.

2.2 Вибір елементної бази

Для реалізації функціональної схеми проведемо вибір елементної бази. На вибір елементів впливає безліч факторів от деякі з них:

- доступність технічної інформації про елементи;

- доступність самих елементів у продажі в Україні;

- можливість застосування елемента при заданих зовнішніх умовах;

- маса - габаритні характеристики елементів;

- електричні параметри й характеристики.

Складність вузлів, описаних у функціональній схемі, змушує переходити на елементи високого ступеня інтеграції, застосовувати імпортну елементну базу. Нижче представлені елементи і їхні характеристики, на яких зупинився наш попередній вибір.

Основним обчислювачем і керуючою ланкою блоку є мікроконтролер. Так само необхідно щоб він сполучав у собі функції контролера USB інтерфейсу, необхідний для взаємодії з персональним комп'ютером. На сьогоднішній день існує цілий ряд мікроконтролерів різних фірм виробників, які задовольняють цим умовам. Один з найбільш відомих виробників мікроконтролерів - ATMEL і мікроконтролери серії АТ89. Це недорогі мікроконтролери з відомим ядром 8051. Реалізація схеми вимагає мінімум додаткової прив'язки. Немаловажне й наявність безкоштовного асемблера, компілятора мови З, програматора й драйверів для Windows/Linux. Зручна можливість програмування процесора не по SPI, а «прямо» по USB каналі. У даній серії є кілька мікроконтролерів з інтерфейсом USB, зупинимося на АТ89С5131. До складу даного мікроконтролера входять:

- 32 Кбайт убудованої флэш-пам'яті із внутрісхемним програмуванням через USB або UART інтерфейси;

- 4 Кбайт EEPROM для завантажувального сектора (3 Кбайт) і даних (1 Кбайт);

- 1 Кбайт убудованого розширеного ОЗУ;

- USB 1.1 і USB 2.0 FS модуль із перериванням на завершення передачі.

Мікроконтролер AT89C5131 містить спеціальний апаратний модуль, що дозволяє йому забезпечити обмін даними по USB інтерфейсі. Структурна схема USB модуля мікроконтролера АТ89С5131 наведена на малюнку 2.2. Для роботи даного модуля необхідні опорні синхроімпульси із частотою 48 Мгц, які виробляються контролером синхронізації. Ці синхроімпульси використовуються для формування 12 Мгц тактових імпульсів із прийнятого диференціального потоку даних на високій швидкості, що відповідає вимогам до USB пристроїв.

Малюнок 2.2 - Структурна схема USB модуля мікроконтролера АТ89С5131

Мікросхема RTC4543 є мікросхемою годин реального часу. Дана мікросхема має здатність зберігати дані в дуже широкому діапазоні напруг, крім того, у неактивному режимі має вкрай мале енергоспоживання, що дозволяє застосовувати для підтримки їхньої працездатності батареї малих габаритів. Мікросхема годин має наступні характеристики:

– точність роботи годин (макс.) – 1 хв/мес. при температурі 25 °С;

– температурний робочий діапазон – від мінус 40 до +85 °С;

- час доступу до даних пам'яті - від 70 нс;

- напруга живлення - від 2,5 до 5,5 У;

- корекція ходу календаря на 100 років;

- автоматична корекція високосного року.

У якості швидкісної буферної пам'яті буде використана мікросхема IDT71V424S15YI, що являє собою високошвидкісне статичне ОЗУ організоване 512 до ? 8 біт. Вона зроблена по фірмовій високопродуктивній і дуже надійній технології фірми Integrated Device Technology (IDT). У неактивному режимі має низьке енергоспоживання. Основні характеристики мікросхеми:

- мінімальна тривалість сигналу запису - 15 нс;

- час вибірки адреси - не більше 12 нс;

- напруга живлення 3,3 У;

- час переходу в активний/неактивний режим - 6 нс;

– температурний діапазон зберігання даних – від мінус 55 до +125 °С.

Цифрова частина системи виконана на базі ПЛИС. Це зручна в освоєнні й застосуванні елементна база, альтернативи якої в цьому випадку не існує. Останні роки характеризуються різким ростом щільності впакування елементів на кристалі й різкому падінні цін на ПЛИС, що дозволило широко застосовувати ПЛИС у системах обробки сигналів. Висока швидкодія й упакування на кристалі достатнього об'єму пам'яті однозначно визначили вибір ПЛИС.

У розробленій системі застосована мікросхема ПЛИС EPF10K30AQI240-3 фірми Altera Corporation сімейства FLEX 10KA. Такий вибір обумовлений тим, що сімейство FLEX10KA є найбільш доступним. Тільки це сімейство має градацію швидкості 3, що задовольняє необхідним вимогам. Обрана ПЛИС має 6 убудованих блоків пам'яті ємністю 2048 біт, корпус TQFP-240 комерційного виконання. Напруга живлення мікросхеми EPF10K30AQI240-3 становить +3,3 У. Дана мікросхема забезпечує достатню швидкодію й володіють необхідним для системи реєстрації даних об'ємом убудованих блоків пам'яті ЕАВ. Мікросхеми EPF10K30AQI240-3 підтримує програмування в системі, це означає, що програмування проходить у складі системи без використання програматора на змонтованій платі, причому програмування ПЛИС або конфігураційного ПЗУ може вироблятися багаторазово. Програмування виробляється по стандартному JTAG інтерфейсі (використовується стандарт IEEE Std. 1149.1-1990). Для програмування й завантаження конфігурації ПЛИС використовується кабель ByteBlasterMV.

Тому що обрана мікросхема ПЛИС виконаний за технологією SRAM, що вимагає завантаження конфігурації при включенні живлення, у системі необхідно використовувати конфігураційне ПЗУ. У якості конфігураційного ПЗУ була обрана мікросхема EPC2TI32, що, так само як і ПЛИС, підтримує програмування в системі по стандарті JTAG.

Основний накопичувач виконаний на базі мікросхеми ФЛЕШ K9K49G08U0M ємністю 4 Гбит з резервом ємністю 128 Мбит організовані як 512 М ? 8 біт. Технологія Й-НЕ забезпечує найкраще співвідношення « ціна-якість» на ринку напівпровідникових запам'ятовувальних пристроїв. Операція запису сторінки об'ємом 2112 байт може бути виконана за 200 мкс. Операція стирання блоку об'ємом 128 Кбайт може бути виконана за 2 мс. Дані зі сторінки даних можуть бути прочитані циклами по 30 нс на байт. Висновки I/O служать як двунаправлений порт для уведення команд, адреси й уведення/висновку даних. Внутрішній контролер запису автоматизує всі функції запису й стирання, включаючи частоту повторення імпульсів там, де це необхідно, а також внутрішню верифікацію й обмеження даних. Навіть інтенсивно записуючі системи можуть скористатися перевагами розширеної вірогідності 100 K циклов запису/стирання K9K4G08U0M, забезпечуючи ЕСС (код виправлення помилок) по алгоритму відображення в реальному часі. Мікросхеми K9K4G08U0M є оптимальним рішенням для застосування в розроблювальній системі реєстрації даних у якості твердотельного накопичувача великого об'єму пам'яті.

Мікросхема K9K4G08U0M - це пам'ять об'ємом 4224 Мбит, організована як 262144 рядка (сторінки) по 2112?8 стовпців. Запасні 64 стовпця перебувають по адресах почата з 2048 по 2111. 2112-ти байтовий регістр даних і 2112-ти байтовий кеш-регістр послідовно з'єднаний з іншими. Ці послідовно з'єднані регістри з'єднані з масивом комірок пам'яті, для узгодження передачі даних між I/O буферами й комірками пам'яті при операції читання або запису сторінки. Масив пам'яті складається з 32-х осередків, послідовно з'єднаних для формування структури. Кожна з 32 осередків перебувають на різних сторінках. Блок складається з 2 рядків з І-НЕ структурою. І-НЕ структура складається з 32 осередків. Усього в блоці 1081344 І-НЕ осередків. Операції читання й записи виконуються посторінково, тоді, як операція стирання виконується поблочне. Масив пам'яті складається з 4096 блоків, що стираються окремо, об'ємом 128 Кбайт. Структура мікросхеми K9K4G08U0M наведена на малюнку 2.3.

Малюнок 2.3 - Структура мікросхеми K9K4G08U0M

Адреса K9K4G08U0M мультиплексирован на 8 висновків (таблиця 2.1). Така схема істотно зменшує число висновків і допускає подальше підвищення щільності зі збереженням погодженості на системній платі. Команди, адреса й дані записуються через входи/виходи перекладом WE у низький рівень при низькому рівні на вході РЄ. Дані зберігаються по фронті сигналу WE. Сигнали дозвіл запису команди (CLE) і дозвіл запису команди адреси (ALE) використовуються для націлити команд і адреси відповідно із прихожих на входи/виходи даних. Деякі команди вимагають одного шинного циклу, наприклад, команда скидання, команда читання стану й т.д. Для інших команд, таких як читання сторінки, стирання блоку й запис сторінки, необхідно 2 цикли: один на установку й іншої - на виконання команди. 512 Мбайт фізичного об'єму вимагають 30-розрядної адреси, таким чином, необхідно 5 циклів запису адреси: 2 цикли для адресації по стовпцях (Column) і 3 цикли для адресації по рядках (Row).

Таблиця 2.1 – Адресація мікросхеми K9K4G08U0M

Для операції читання й запису сторінки так само необхідні 5 циклів запису адреси, що випливають за потрібною командою. Однак для операції стирання блоку потрібно всього 3 цикли запису адреси (адреса сторінки). Операції із пристроєм вибираються записом спеціальних команд у командний регістр (таблиця 2.2).

Таблиця 2.2 – Список команд мікросхеми K9K4G08U0M

Функція

1 цикл

2 цикл

Позачергова команда

Читання

00h

30h

Читання для перезапису

00h

35h

Читання сигнатури

90h

-

Скидання

FFh

-

V

Запис на сторінку

80h

10h

Запис у кеш

80h

15h

Перезапис

85h

10h

Стирання блоку

60h

D0h

Довільне уведення даних*

85h

-

Довільний висновок даних*

05h

E0h

Читання статусу

70h

-

V

* Довільне уведення/висновок даних можливий у межах 1 сторінки.

Прискорити запис даних можна за допомогою кеш-регістра об'ємом 2112 байт. Запис у кеш-регістр може бути зроблена під час перезапису даних з регістра даних у комірки пам'яті (під час програмування). Після закінчення програмування, при наявності даних у кеш регістрі, внутрішній контролер мікросхеми перепише дані з кеш-регістра в регістр даних і почне запис нової сторінки.

Пристрій реалізує функцію автоматичного читання при включенні живлення, що забезпечує послідовний доступ до даних першої сторінки після включення живлення без уведення команди й адреси.

На додаток до розширеної архітектури й інтерфейсу пристрій включає функцію резервного копіювання даних з однієї сторінки на іншу без використання зовнішньої буферної пам'яті. Так як трудомісткі цикли послідовного доступу й уведення даних виключені, то продуктивність системи для застосування в напівпровідникових дисках значно поліпшена.

Пристрій може містити неприпустимі блоки при першому використанні. Під час використання мікросхеми кількість неприпустимих блоків може зрости. Неприпустимі блоки - це блоки, які містять 1 або більш споконвічно непрацездатних битов, надійність яких не гарантується компанією Samsung. Пристрою з неприпустимими блоками мають той же рівень якості й ті ж динамічні й статичні характеристики, як і пристрою без таких блоків. Неприпустимі блоки не впливають на роботу нормальних блоків, тому що вони ізольовані від розрядної шини й загальної шини живлення транзистором вибору. Система спроектована таким чином, що в неприпустимих блоків блокуються адреси. Відповідно, до некоректних биток попросту немає доступу. Перший блок, що поміщається в 00-й адреса, повинен використовуватися для зберігання завантажувальної інформації. SAMSUNG запевняє, що він буде гарантовано припустимим, не потребуючим виправлення помилок протягом 1 К циклів запису/читання.

Споконвічний уміст всіх осередків мікросхеми стерте (FFh), за винятком осередків, де зберігається інформація про неприпустимі блоки, записана до цього. Допустимість блоку визначається 1-ым байтом запасного простору. Samsung запевняє, що 1 або 2 сторінка кожного неприпустимого блоку за адресою стовпця 2048 містить дані, що відрізняються від FFh. Тому що інформація про неприпустимі блоки є що стирається, то в більшості випадків стирання її неможливо відновити. Тому, у системі повинен бути закладений алгоритм, здатний створити таблицю неприпустимих блоків, захищену від стирання й засновану на первісній інформації про браковані блоки. Будь-яке навмисне стирання інформації про неприпустимі блоки заборонено.

Отже є ймовірність виходу з ладу блоків мікросхеми під час експлуатації системи, що може привести до втрати інформації. Для підвищення надійності зберігання інформації варто збільшити об'єм основний накопичувач у два рази до 8 Гб.

3. Розробка принципової електричної схеми

У процесі розробки ПЭС необхідно зіставити вузлам функціональної схеми їхні електричні еквіваленти. Розділимо процес розробки принципової схеми системи на п'ять етапів:

- мікросхема ПЛИС зі схемою завантаження;

- мікроконтролер AT89C5131 і USB інтерфейс;

- мікросхема годин реального часу і її живлення;

- накопичувач, підвищення швидкодії його роботи;

- швидка проміжна пам'ять.

3.1 Мікросхема ПЛИС зі схемою завантаження

При реалізації функціональних блоків у ПЛИС процес розробки ПЭС зводиться до виділення необхідних зовнішніх ліній зв'язку й формування ланцюгів завантаження ПЛИС. У таблиці 3.1 наведені зовнішні зв'язки, згруповані по функціональній ознаці, які будуть підключені до користувальницьких висновків ПЛИС.

Таблиця 3.1 - Перелік необхідних користувальницьких контактів мікросхеми ПЛИС

Сигнал

Функція

ГРУПА КЕРУЮЧОГО КОНТРОЛЕРА

AD[7..0]

Двунаправлена шина даних і адреси (молодший байт) контролера

A[15..8]

Шина адреси (старший байт)

RST

Сигнал скидання контролера

RD

Сигнал читання даних (від контролера)

CLK_PR

Тактова частота контролера

WR

Сигнал запису даних (від контролера)

T0

Вхід зовнішньої частоти таймера 0

T1

Вхід зовнішньої частоти таймера 1

INT0

Зовнішнє переривання 0

INT1

Зовнішнє переривання 1

PSEN

Сигнал для перекладу в режим програмування

ALE

Сигнал дозволу запису адреси від контролера

EA

Сигнал дозволу зовнішнього доступу

ГРУПА ФЛЕШ

ND[7..0]

Двунаправленная шина адреси, даних, команд.

NCE[15..0]

Сигнали вибору однієї з 16 мікросхем Flash

RBN[3..0]

Сигнали Вільний/Зайнятий від 4 банків Flash

WP[3..0]

Сигнали дозволу запису в 4 банки Flash

NWE

Сигнал запису в Flash

NRE

Сигнал читання даних Flash

NALE

Строб адреси Flash

NCLE

Строб команди Flash

ГРУПА ШВИДКІСНОЇ БУФЕРНОЇ ПАМ'ЯТІ (КЕШ)

ERA[18..0]

Шина адреси КЕШ

ERD[7..0]

Двунаправленная шина даних КЕШ

ERCS

Сигнал вибору КЕШ

ERWE

Сигнал запису КЕШ

EROE

Сигнал читання КЕШ

ГРУПА ГОДИН

DTM0

Двунаправлений висновок даних

DTM1

Сигнал вхідних, вихідних даних

DTM2

Сигнал запису даних

DTM3

Сигнал вибірки мікросхеми

ГРУПА LINK

LN[7..0]

Шина даних

LN8

Вихідний сигнал «ДАНІ ПРИЙНЯТІ»

LN9

Вхідний сигнал «ДАНІ ГОТОВІ»

LN10

Вхідний сигнал запиту на захоплення шини

LN11

Вихідний сигнал дозволу захоплення шини

LN12

Вхідний сигнал роботи керуючого порту

ГРУПА «РІЗНЕ»

RESERV[9..0]

Резервна шина

LED[2..0]

Індикатори

Для забезпечення лихословити ПЛИС сполучимо дві стандартні схеми лихословити, рекомендовані фірмою виробником (ALTERA). Перша схема конфігурації ( JTAG-Ланцюжок) дозволяє незалежно завантажувати прошивання в конфігураційну мікросхему й ПЛИС. Вона використовується на етапі настроювання, перевірки й лихословити завантажувальної пам'яті. Другий ланцюжок (режим пасивної послідовної конфігурації) використовується в штатній роботі осередку. При включенні живлення при її допомозі інформація з конфігураційної мікросхеми листується в ПЛИС.

Елементи D1, D2 утворять JTAG-Ланцюжок, організований для завантаження елементів у системі. Крім того JTAG, будучи стандартом периферійного сканування, дозволяє здійснювати перевірку (верифікацію) завантаженої конфігурації ПЛИС і конфігураційного ПЗУ. Схема включення даних елементів підкоряється схемі функціонування JTAG-Ланцюжка /3/ (малюнок 3.1).

Малюнок 3.1 - Схема функціонування JTAG-Ланцюжка

Всі резистори схеми функціонування JTAG-Ланцюжка обрані номіналом 1 кому, відповідно до рекомендації фірми ALTERA.

На малюнку 3.2 представлена схема для пасивної послідовної конфігурації.

Малюнок 3.2 - Схема для пасивної послідовної конфігурації

Всі резистори схеми для пасивної послідовної конфігурації (малюнок 3.2) обрані номіналом 1 кому, відповідно до рекомендації фірми ALTERA.

Характеристики висновків лихословити наведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 - Перелік характеристик висновків лихословити мікросхеми ПЛИС

Назва

висновку

Тип висновку

Опис

MSEL0

MSEL1

Вхід

Двухбитовый вхід конфігурації.

nSTATUS

Двунаправленный,

відкритий стік

Мікросхема встановлює логічний "0" на висновку відразу ж після включення живлення й знімає його не пізніше чим через 5 мкс (при використанні конфігураційної мікросхеми вона втримує логічний "0" на висновку nSTATUS протягом 200 мс).

Напруга на висновку nSTATUS повинне підтягуватися до напруги V>CC> за допомогою навантажувального резистора опором1 кому.

При виявленні помилки лихословити висновок nSTATUS установлюється ПЛИС у логічний "0".

Під час лихословити або ініціалізації установка зовнішньою схемою логічного "0" на висновку nSTATUS не впливає на конфигурируемую ПЛИС. При використанні конфігураційної мікросхеми логічний "0" на висновку nSTATUS викличе спробу конфігурації ПЛИС конфігураційною мікросхемою.

nCONFIG

Вхід

Вхід керування конфігурацією. Логічний "0" – скидає конфигурируемую мікросхему. Лихословити починається по позитивному перепаді. При логічному "0" на nCONFIG всі I/ O-Висновки перебувають у третьому стані.

DCLK

Вхід

Вхід тактового синхросигнала конфигурируемой ПЛИС від зовнішнього джерела. В PSA або PPA-Схемах лихословити на висновку DCLK повинна бути логічна "1", для виключення невизначеного стану.

nCE

Вхід

Вибір мікросхеми рівнем логічного "0". Логічний "0" на висновку nCE вибирає мікросхему для запуску лихословити. Під час лихословити однієї мікросхеми на висновку повинен залишатися логічний "0". Рівень логічного "0" повинен бути на nCE під час конфігурації, ініціалізації й користувальницького режиму

nCEO

Вихід

Вихід переходить у логічний "0" послу виконання лихословити.

Використовується в схемах з декількома конфигурируемыми мікросхемами.

DATA0

Вхід

Вхід даних. У послідовних режимах лихословити, на висновок DATA0 подаються бітові конфігураційні дані ПЛИС.

TDI

Вхід

Висновки JTAG. При використанні цих висновків як користувальницьких I/ O-Висновків, до й під час лихословити, їхні стани повинні зберігатися незмінними. Це необхідно для виключення можливості завантажень випадкових JTAG-Інструкцій.

TDO

Вихід

TMS

Вхід

TCK

Вхід

CONF_DONE

Вихід, відкритий

стік

Вихід статусу. Може використовуватися для сигналізації того, що мікросхема инициализирована, і перебувати в режимі заданим користувачем.

Під час лихословити на висновку CONF_DONE установлюється логічний "0". До й після лихословити, висновок CONF_DONE звільняється й напруга на ньому підтягується

до напруги V>CC> за допомогою зовнішнього навантажувального резистора. До конфігурації CONF_DONE перебуває в третьому стані, тому він підтягується до логічного "1" за допомогою зовнішнього навантажувального резистора. Таким чином, для визначення стану мікросхеми необхідно виявити перехід з логічного "0" у логічну "1".

Ця опція встановлюється в САПР QUARTUS II.

3.2 Контролер обміну з USB каналом

При побудові ПЕС нам необхідно вирішити три завдання:

- режим роботи із зовнішньою пам'яттю, при цьому частина двунаправлених портів уведення висновку стають шинами адреси, шинами даних і сигналами керування. Даний режим нам необхідний для узгодження мікроконтролера із зовнішніми пристроями;

- необхідно погодити контролер з USB інтерфейсом;

- для керуючого контролера необхідно забезпечити завантаження програми у внутрішню Flash-Пам'ять.

Для забезпечення другого й третього перерахувань необхідно застосувати стандартні рішення, запропоновані розроблювачем. Для цього скористаємося схемою, запропонованої в /1/ і представленій на малюнку 3.3.

Так само по третьому перерахуванню необхідно відзначити, що усередині контролера існує два завантажники: користувальницький і апаратний (HBL, Hadware BootLoader). Користувальницький завантажник дозволяє запускати програми, записані на згадку мікроконтролера, а апаратний дозволяє здійснити запис самої програми. У даній схемі перевести контролер у режим програмування (запису програми) можна виконавши наступну послідовність дій:

- відключити прилад від USB-Шини, розімкнувши перемичку Р2 (лінія VREF);

- утримуючи кнопки ДО3 (лінія RESET) і ДО2 (лінія PSEN) підключити прилад до USB-Шини, замкнувши перемичку Р2;

- відпустити кнопку ДО3;

- відпустити кнопку ДО2.

На базі схеми наведеної на малюнку 3.3 одержуємо схему включення контролера представлену на малюнку 3.4. У даній схемі шина адреси, шина дані й керуючі сигнали, необхідні для роботи мікроконтролера із зовнішніми пристроями з'єднані із ПЛИС, а переклад контролера в режим завантаження здійснюється за допомогою перемикача S21.

Малюнок 3.3 - Типова схема включення контролера

Малюнок 3.4 - Схема сполуки для мікроконтролера AT89C5131

3.3 Мікросхема годин реального часу і їхнє живлення

Схема включення мікросхеми годин реального часу наведена на малюнку 3.5. Особливістю даної схеми є паралельне включення чотирьох конденсаторів великої ємності (1 Ф) у ланцюг живлення мікросхеми. Ці конденсатори виконують роль акумулятора.

Акумулятор призначений для забезпечення живлення мікросхеми годин реального часу при відсутності загального живлення. Це необхідно при проведенні автономних літних випробувань для того щоб забезпечити безперебійну роботу годин до моменту остаточної перевірки виробу й початку випробування (включення приладу). Тимчасова діаграма заряду/розряду конденсаторної батареї наведена на малюнку 3.6.

Малюнок 3.6 - Тимчасова діаграма заряду/розряду конденсаторної батареї

При цьому час заряду Т>заряда> можна оцінити як

Т>заряда> = 3 · t, (3.1)

де t = R · C, (3.2)

а час розряду Т>разряда> як

, (3.3)

де ?U = (4,5-2,5) B;

I = 10 мА - струм розряду, з урахуванням витоків через діод і висновки мікросхем;

З = 4 Ф - ємність акумуляторів.

3.4 Компонування банків накопичувача

Накопичувач організований на 16 мікросхемах Флеш-Пам'яті K9K49G08U0M, які розділимо на чотири банки, по чотирьох мікросхеми в кожному банку (малюнок 3.7). Це зроблено для того щоб мати можливість усунути часи простою (зайнятості) накопичувача при циклах запису. Всі 16 мікросхем мають загальну шину даних, сигнали запису, читання, запису команд і адреси. Вибірка між мікросхемами здійснюється сигналом Вибору мікросхеми (РЄ). Сигнали R/B (вільний/зайнятий) мікросхем, об'єднаних у банк, з'єднані, отже для аналізу контролеру доступно чотири сигнали вільний/зайнятий (R/B) визначальну зайнятість банків.

Малюнок 3.7 - Структура накопичувача

Така побудова накопичувача з однієї сторони дозволяє робити безперервний запис у нього, а з іншої сторони оптимізує число ліній зв'язку необхідне для його обслуговування.

3.5 Швидка проміжна пам'ять

Швидкісна буферна пам'ять організована на мікросхемі швидкодіючого ОЗУ IDT71V424S15YI. Вона має організацію 512до?8, і дозволяє робити запис із періодом 15 нс. Мікросхема всіма сигнальними висновками підключена до ПЛИС, тому що має зв'язку тільки з її внутрішніми вузлами.

3.6 Вихідні дані на проектування розроблювальної системи

При розробці конструкції необхідно застосувати багатошаровий стеклотекстолит. Габаритні розміри, місця кріплень, розташування рознімань ESQT аналогічно осередку АЦП-079-03. Контакти всіх рознімань не повинні змінитися. Фільтруючі конденсатори розташовувати поблизу висновків мікросхем споживачів. У схемі застосована програмувальна логічна матриця фірми ALTERA.

Висновки елемента IDT71V424S придатні для перестановки наведені в таблиці 3.3. Висновки розділені на дві незалежні групи. Дана перестановка застосовна тільки для цього проекту.

Таблиця 3.3 - Висновки елемента IDT71V424S

Група

Назва

Висновок

Група

Назва

Висновок

1

A0

1

1

A14

24

1

A1

2

1

A15

32

1

A2

3

1

A16

33

1

A3

4

1

A17

34

1

A4

5

1

A18

35

1

A5

14

2

D0

7

1

A6

15

2

D1

8

1

A7

16

2

D2

11

1

A8

17

2

D3

12

1

A9

18

2

D4

25

1

A10

20

2

D5

26

1

A11

21

2

D6

29

1

A12

22

2

D7

30

1

A13

23

Дана система реєстрації даних повинна забезпечувати 2 варіанти підключення:

- перший варіант у складі ИВК-079-03;

- другий варіант у складі незалежного блоку БСИ разом з осередком БСИ-2.

Рознімання Х3, Х4 розташувати на краю осередку. Розташування елементів необхідно погодити з відділом 210.

4. Розробка алгоритму роботи системи

Алгоритм роботи системи реєстрації даних багато в чому буде залежати від структури накопичувача (малюнок 3.7).

Як було сказано в п. 3.4, накопичувач складається із чотирьох банків, у кожному банку по чотирьох мікросхеми. Отже, у системі присутня чотири незалежних накопичувачі об'ємом 2 Гб кожний, що дає можливість робити паралельний запис у чотири банки.

Для обслуговування накопичувача такого великого об'єму необхідно мати додаткову службову інформацію про дані, що зберігаються:

1) тому що система реєстрації даних може зберігати кілька записів випробувань (від початку запису даних до відключення живлення), те необхідно мати таблицю записів, що зберігає адреси границь запису випробувань. Дана таблиця буде зберігатися в окремій (службової) області накопичувача. Таблиця записів даних необхідна для полегшення роботи з накопичувачем. Вона дозволяє визначити вільний простір у накопичувачі, у якому може вироблятися новий запис;

тому що накопичувач містить неприпустимі блоки, то необхідно зберігати таблицю розміщення цих блоків. Ця таблиця буде також зберігатися в службовій області накопичувача;

для виділення окремих пакетів із запису випробувань необхідно мати певний формат запису даних.

Структура мікросхем Flash-Пам'яті, застосованих як накопичувач, багато в чому визначила формат запису даних. Запис у мікросхему ДО09ХХХХХХХ виробляється «посторінково», тобто мінімальним елементом, з яким буде вироблятися робота (запис і читання, але не стирання), є «сторінка». «Сторінка» складається з 2112 байт, розділених на дві зони:

- 2048 байт - основний масив, що буде використовуватися для зберігання прийнятих даних;

- 64 байта - додатковий масив, що буде використовуватися для зберігання службової інформації.

У запасному масиві кожної сторінки накопичувача зберігається інформація про прийняту посилку (таблиця 4.1).

Таблиця 4.1 - Інформація про файл, що зберігається в додатковому масиві

Байти

Збережена інформація

0

Час: рік

1

Час: місяць

2

Час: день

3

Час: година

4

Час: хвилини

5

Час: секунди

6

Час: милисекунди

7

Номер файлу

8

Номер запису (молодший байт)

9

Номер запису (середній байт)

10

Номер запису (старший байт)

11

Номер блоку (2 кбайта посилка усередині запису)

12..63

Не використовується

У такий спосіб пакет даних, прийнятий від осередку АЦП-079-03, буде ділитися на 2-х килобайтні блоки й зберігатися в чотирьох банках накопичувача паралельно.

З огляду на перераховані вище вимоги по роботі з основним накопичувачем можна приступитися до розробки алгоритму роботи системи реєстрації даних. Тому що основною керуючою ланкою системи реєстрації даних є мікроконтролер, то алгоритм роботи всієї системи буде визначатися алгоритмом роботи мікроконтролера.

Загальний алгоритм роботи системи реєстрації даних наведений на малюнку 4.1.

Загальний алгоритм роботи системи реєстрації даних

Система реєстрації даних буде функціонувати у двох основних режимах:

- режим запису даних;

- режим обміну із ПК.

На малюнку 4.2 наведений загальний алгоритм роботи системи реєстрації даних у режимі запису.

У цьому режимі контролер здійснює формування «записів випробувань», прийом даних і запис прийнятих даних.

При включенні живлення контролер зчитує таблицю записів. Якщо вона заповнена, то контролер установлює відповідний прапор і виходить із режиму запису даних. Якщо таблиця записів не заповнена, то контролер починає пошук кінця запису випробування. Якщо знайдений кінець запису вже занесений у таблицю записів, то її відновлення не відбувається, інакше в таблицю записів дописується знайдений кінець запису. Після чого обчислюється адреса початку нового запису з урахуванням неприпустимих блоків, запускається прийом даних через Link і починається запис прийнятих даних в основний накопичувач.

Запис даних відбувається паралельно в чотири банки. Перед початком запису нового блоку (64 сторінки) кожної мікросхеми контролер перевіряє цей блок на допустимість для запису. Якщо блок допустимо, контролер починає запис блоку. У противному випадку мікроконтролер переходить на наступний блок і робить повторну перевірку. Запис даних припиняється при заповненні накопичувача, або при вимиканні живлення.

На малюнку 4.3 наведений загальний алгоритм роботи системи реєстрації даних у режимі обміну з персональним комп'ютером.

У режимі роботи з персональним комп'ютером контролер постійно дивиться прийняті дані й залежно від прийнятої команди виконує одну з 6 завдань.

Завдання 1. Читання таблиці файлів. Контролер читає таблицю файлів і передає її в персональний комп'ютер.

Завдання 2. Перейти в режим роботи без персонального комп'ютера. Контролер виходить із режиму 2.

Завдання 3. Пошук кінця файлу. Контролер шукає кінець файлу й передає його в персональний комп'ютер.

Завдання 4. Установка годин. Контролер одержує від персонального комп'ютера поточний час у двоїчно-десятковій системі вирахування й прописує його в годинники (через ПЛИС).

Завдання 5. Стирання Flash. Контролер стирає накопичувач паралельно 4 банки починаючи з першого блоку (40h), тобто стирає дані й таблицю файлів залишаючи інформацію про неприпустимі блоки яка зберігається в 0 блоці кожної мікросхеми.

Завдання 6. Читання файлу. Контролер одержує від персонального комп'ютера адреса початку файлу й адреса кінця файлу. Після цього контролер шукає перший припустимий блок і починає читати дані, передаючи їх у персональний комп'ютер паралельно із чотирьох банків по одній сторінці.

5. Економічні розрахунки

У даній частині проекту зробимо економічний розрахунок собівартості вбудовується системи, що, реєстрації вхідних сигналів і проміжних результатів обробки сигналів для спеціалізованого обчислювача. Дана система являє собою новий, складний прилад з більшими функціональними можливостями.

Розробка нової техніки й освоєння її виробництва є складний багатогранний процес, трудомісткість і тривалість якого залежить від багатьох факторів. Головним з них є складність, новизна й область застосування розроблювальної техніки, рівень кваліфікації й творчий потенціал виконавців, що беруть участь у розробці, рівень розвитку складних областей, зокрема тих, які забезпечують радіопромисловість сучасною елементною базою й матеріалами.

Собівартість продукції також є одним з важливих факторів, що характеризують ефективність роботи підприємства. У ній знаходять відбиття якісні зміни в техніку, технології, організації праці й виробництва. Планування собівартості необхідно для виявлення найбільш ефективних напрямків капітальних вкладень; визначення оптимальних варіантів спеціалізації виробництва на підприємстві й впровадження нової техніки; установлення економічно виправданих границь підвищення якості продукції.

5.1 Розрахунок прямих витрат на виробництво системи

5.1.1 Розрахунок витрат на сировину й матеріали

Потреба в сировині й матеріалах розраховується в натуральному й вартісному вираженні. Матеріальні витрати складаються з витрат на основні й допоміжні матеріали, а також на покупні деталі й напівфабрикати.

Узагальнена формула витрат на сировину й матеріали виглядає в такий спосіб:

, (5.1)

де ЦМ – ціна одиниці даного виду матеріальних ресурсів;

Н>р.м> – норма витрати матеріалу; Ц>о> – ціна відходів; АЛЕ – норма відходів.

При виготовленні системи відходи малі, тому приймемо H>o> = 0. Тоді формула (8.1) буде мати вигляд:

. (5.2)

У таблиці 5.1 наведений розрахунок витрат на необхідні сировину й матеріали, які використовуються для виготовлення системи реєстрації даних.

Таблиця 5.1 - Розрахунок потреби в матеріалах

Найменування

Ед. изм.

Кіл- в

Ціна, грн.

Сума, грн.

Обґрунтування

ціни

Постачальник

Кольорові метали

Мідний прокат:

Дріт ММ-0,3

кг

0,005

162,28

0,81

Рахунок №26

від 11.01.05

ВАТ "КУЗОЦМ"

Припій ПОС61

кг

0,05

245,76

12,29

Рахунок № 1492

від 26.08.05

ТОВ ПКП "Спецсталь"

Припій ПОСК50-18

кг

0,005

135,21

0,68

Рахунок № 390

від 17.07.04

ТОВ " Уралцвет-Метопт-Торг"

Інші матеріали

Вата х/б

кг

0,0002

163,92

0,08

Протокол ціни

ТОВ "ТПК Стильнотекс"

Спирт етиловий ректифікований технічний

кг

0,003

68,50

0,21

Рахунок

№ 00996

від 01.01.05

ВАТ "Лобвинский біохімічний завод"

Лак УР-231

кг

0,03

74,59

2,27

Рахунок

№ 002425-05 від 18.04.05

ВАТ "Фарби"

Клей ВК-9

кг

0,001

860,20

0,86

Рахунок № 1095 від 07.10.04

ТОВ "Расмахим"

Нітрид бору

кг

0,001

1856,00

1,86

Рахунок № 27 від 25.03.03

ТОВ " Химмед-Прилади"

РАЗОМ: матеріали на виріб на 1 комплект, грн.

19,06

транспортно-заготівельні витрати (0,08%), грн.

1,53

РАЗОМ: матеріали на виріб на 1 комплект, грн.

20,59

5.1.2 Розрахунок витрат на комплектуючі системи й напівфабрикати (покупні)

Розрахунок витрат визначається по формулі:

, (5.3)

де К>Д> – кількість покупних деталей на одну систему;

Ц>Д> – ціна однієї покупної деталі даного виду.

У таблиці 5.2 наведений розрахунок витрат на покупні вироби.

Таблиця 5.2 - Розрахунок потреби в покупних виробах

Найменування комплектуючого виробу

Кіл,

шт.

Ціна за одиницю, грн.

(без ПДВ)

Сума витрат,

грн.

Обґрунтування ціни

Постачальник

Конденсатори

CТ 227 K 006 D P

2

43,14

86,28

Рахунок № 402

від 28.02.06

ТОВ "Радіоелектроніка"

СС 0805 У104 250

52

0,42

21,84

Рахунок № 2268

від 06.10.06

ТОВ "Радіоелектроніка"

DB-5R5D105

4

31,20

124,8

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

Мікросхеми

EPF10K30AQI240-3

1

3614,65

3614,65

Рахунок № 3007

від 13.03.07

ТОВ "Радіоелектроніка"

EPC2TI32

1

1665,97

1665,97

Рахунок № 216

від 31.01.07

ТОВ "Радіоелектроніка"

IDT71V424S15YI

1

439,63

439,63

Рахунок-Фактура №6076/04

ТОВ "Радіоелектроніка"

RTC-4543SA

1

150,20

150,20

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

K9K4GO8UOM-YIBO

16

1167,46

18679,36

Рахунок-Фактура

№ 2421

від 23.12.06

ЗАТ "Промелектроніка"

AT89C5131-RDTIL

1

125,63

125,63

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

Резистори

Р1-16П-0,062

23

43,29

995,67

Рахунок

№ 00001258

від 05.09.05

ВАТ "КБ "Икар"

З2-33Н-0,125

4

1,73

6,92

Рахунок № 468855

від 08.12.06

ЗАТ " Резистор-Нн"

Напівпровідникові прилади

Діод 2Д522Б

1

3,24

3,24

Рахунок-Фактура

№ 10216/387

від 20.03.07

ТОВ "Орбіта"

Светодиод КР-1608

4

5,20

20,8

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

З'єднувачі

ESQT-130-02-G-Q-368

2

1158,05

2316,1

Рахунок № 2913

від 25.09.06

ТОВ "Радіоелектроніка"

Рознімання MiniUSB

1

63,72

63,72

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

Качана IDC10M

1

5,09

5,09

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

Інше

Перемикач SWD-10

1

15,85

15,85

Протокол ціни

ЗАТ "Промелектроніка"

Дросель

ДМ-2,4-20+5%-В

1

22,05

22,05

Рахунок № 36

від 16.01.07

ВАТ "ГТЗ"

Дросель

ДМ-0,2-60+5%-В

1

20,35

20,35

Рахунок № 139

від 19.10.06

ВАТ "ГТЗ"

Кварцовий генератор SG8002САSCM-80M

1

220,34

220,34

Рахунок № 3007

від 13.03.07

ТОВ "Радіоелектроніка"

Плата друкована

МАВИ. 687253.005

1

2234,92

2234,92

Рахунок № 935

від 11.12.06

АТЗТ "телефонні технології"

РАЗОМ: комплектуючі на 1 комплект пристрою керування, грн.

30833,71

Заготівельний^-заготівельні-транспортно-заготівельні витрати – 0,08%

2466,7

РАЗОМ: комплектуючі на 1 комплект пристрою керування, грн.

33300,41

5.1.3 Розрахунок заробітної плати виробничих робітників

У статті «Витрати на оплату праці» відбиваються витрати на оплату праці основного виробничого персоналу. До виробничого персоналу ставляться працівники, безпосередньо зайняті у виготовленні даного виробу.

Фонд заробітної плати робітників ділиться на основну й додаткову зарплату. В основну зарплату включається оплата за відпрацьований час і випущену продукцію у відрядників. У додаткову зарплату включається оплата за невідпрацьований час і деякі одноразові заохочувальні виплати.

Організація заробітної плати інженерно-технічних працівників здійснюється за схемою штатно-посадових окладів, які являють собою угруповання посад за рівнем оплати залежно від складності, об'єму роботи й умов праці. Розрахунок виробляється по ставках єдиної тарифної сітки (ЕТС) для бюджетних організацій.

Сума основної заробітної плати обчислюється з наступної формули

, (5.4)

де ЧТС - годинна тарифна ставка;

Т - трудомісткість, година.

Приведемо основні етапи науково-дослідної роботи й основну заробітну плату за конкретний вид робіт у таблиці 5.3.

Таблиця 5.3 - Розрахунок основної заробітної плати

Вид роботи

Трудомісткість, година

ЧТС, руб/година

Основна заробітна плата, Зосн, руб

1 Аналіз ТЗ, вивчення науково-технічної літератури

7

49,5

346,5

2 Складання функціональної схеми системи

14

49,5

693

3 Вибір елементної бази

10

49,5

495

4 Складання схеми електричної принципової

17

49,5

841,5

5 Проектування й тестування ПЛИС

30

49,5

1485

6 Формування вихідних даних на конструювання

8

49,5

396

7 Економічний розрахунок розроблювальної системи

7

49,5

346,5

8 Складання інструкції з техніки безпеки при роботі із системою

5

49,5

247,5

9 Виконання креслень

14

49,5

693

Разом

5544,0

Основна заробітна плата з урахуванням районного коефіцієнта:

, (5.5)

де РК = 0,15 - районний коефіцієнт.

Тоді грн.

Додаткова зарплата виробничих працівників становить 11,1 % від основної заробітної плати.

грн.

5.1.4 Розрахунок витрат на електроенергію

Для розрахунку витрат на електроенергію необхідно для кожної одиниці використовуваного електроустаткування розрахувати витрати на електроенергію, виходячи з кожного приладу, кількості годин роботи й вартості однієї кіловат-години електроенергії.

З>эл> = К>i> · Р>i> · С · КЧР>i>, (5.6)

де З>эл> – витрати на електроенергію, грн.;

К>i> – кількість одиниць i-го встаткування, шт.;

Р>i> – споживана потужність i-го встаткування, кВт;

С - вартість однієї кіловат-години електроенергії (1,05 грн.);

КЧР>i> – кількість годин роботи i-го встаткування, година.

Споживана потужність приладів узята з технічної документації на відповідний прилад.

Результат розрахунку занесемо в таблицю 5.4.

Таблиця 5.4 - Результати розрахунку витрат на електроенергію

Найменування

Марка

Кіл-В

Споживана потужність, кВТ

Час роботи, година

Витрати, грн.

1 ЕОМ

IBM PC/AT

1

0,25

30

7,875

2 Осцилограф

З1-93

1

0,15

25

3,9375

3 Вольтметр

В7-21

1

0,04

20

0,84

5 Блок живлення

КБНС

1

0,2

30

6,3

6 Електропаяльник

ЕПСН-25

1

0,03

30

0,945

Разом:

19,90

5.1.5 Амортизаційні відрахування

У виді малого використання встаткування при розробці й виготовленні приладу, амортизаційні відрахування малі. Тому включимо їх в інші витрати.

5.1.6 Накладні витрати

Це витрати, які не можуть бути віднесені безпосередньо на конкретні види виробів.

До них ставляться податки, збори, платежі (включаючи платежі по обов'язкових видах страхування), відрахування в страхові фонди (резерви) і інші обов'язкові відрахування, вироблені відповідно до встановленого законодавства порядком. Також винагороди за винаходи й раціоналізаторські пропозиції, плата стороннім організаціям за пожежну й сторожову охорону, на гарантійний ремонт і обслуговування, оплата послуг зв'язку, і інші витрати, що входять до складу собівартості продукції, але не стосовні до перерахованих елементів витрат.

Накладні витрати по підприємству встановлені в розмірі 224,8 % від основної заробітної плати праці.

На підставі наведених розрахунків складемо калькуляцію собівартості, наведену в таблиці 5.5.

Таблиця 5.5 - Калькуляція собівартості продукції

Статті витрат

Сума, грн.

Сировина й матеріали

20,59

Покупні вироби

33300,41

Заробітна плата

1 Основна заробітна плата

2 Додаткова заробітна плата

7083,29

6375,6

707,69

Єдиний соціальний податок (26,2% від З>ОСН> і З>ДОП>)

1855,82

Витрати на основну електроенергію

19,90

Накладні витрати (224,8 % З>ОСН> і З>ДОП>)

27035,46

Разом вартість виготовлення

69315,47

Плановий прибуток (25%)

17328,87

Ціна виготовлення

86644,34

ПДВ (18% від ціни виготовлення)

15595,9

Разом Відпускна ціна

102240,24

Розроблена вбудовувати^ся система, що, реєстрації вхідних сигналів і проміжних результатів обробки сигналів для спеціалізованого обчислювача призначена для внутрішнього використання у відділі, як допоміжний прилад для аналізу роботи спеціалізованого обчислювача. У відділі вже існує аналогічна система яка представляє собою незалежний прилад КЗ-511. Порівнюючи розроблену систему з існуючим приладом КЗ-511 можна скасувати, що розроблювальна система має більше кращі технічні характеристики: більший об'єм інформації, що мала споживана потужність, скорочення габаритних розмірів і істотно відрізняється по необхідних витратах, пов'язаним з виробництвом системи:

- собівартість приладу КЗ-511 становить 185229,28 руб;

- собівартість розробленої вбудовуватися системи, що, реєстрації вхідних сигналів і проміжних результатів обробки сигналів для спеціалізованого обчислювача становить 102240,25 грн.

Висновок

У результаті роботи над дипломним проектом були розроблені вбудовуватися система, що, реєстрації вхідних сигналів і проміжних результатів обробки сигналів для спеціалізованого обчислювача.

У процесі проектування був зроблений аналіз технічного завдання, вибір схеми електричної функціональної, на підставі якої була розроблена схема електрична принципова. Сформовано вихідні дані на розробку конструкції. Розроблено алгоритм роботи системи. Зроблено розрахунок собівартості пристрою керування й відбиті питання, що ставляться до безпеки й екологічності проекту.

Аналіз технічного завдання й розрахунків, проведених у процесі дипломного проектування, приводить до наступних висновків.

Розроблений пристрій відповідає всім вимогам, зазначеним у технічному завданні на дипломне проектування.

На даний момент система реєстрації проходила автономні випробування, випробування в приладах А-079 і А-079-01, а так само брала участь у літних випробуваннях приладу А-079.

Список джерел

1 Агуров П.В. Інтерфейси USB. Практика використання й програмування. – К., 2003

2 Стешенко В.Б. ПЛИС фірми «Altera»: елементна база, система проектування й мови опису апаратури. – К., 2006

3 Altera Documentation Library: Data Sheet. «FLEX 10K, Embeddeb Programmable Logic Device Famili», 2003.9, p.128.

4 Altera Documentation Library: Application Note 75. «High-Speed Board Designs», 2003.9, p.18.

5 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.0.003-74.ССБТ. Небезпечні й шкідливі виробничі фактори.

6 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.1.019-79 ССБТ Електробезпечність. Загальні вимоги.

7 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.1.030-84.ССБТ. Захисне заземлення.

8 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.1 070-75. Основні написи.

9 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.2.007-75.ССБТ. Вироби електротехнічні. Загальні вимоги безпеки.

10 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.2.032-78.ССБТ. Робоче місце при виконанні робіт сидячи. Загальні ергономічні вимоги.

11 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.2.049-80.ССБТ. Устаткування виробниче. Загальні ергономічні вимоги.

12 ДЕРЖСТАНДАРТ 12.4.009-85.ССБТ. Пожежна техніка для захисту об'єктів. Загальні вимоги.

13 ДЕРЖСТАНДАРТ 18977-79 Комплекси бортового встаткування літаків і вертольотів. Типи функціональних зв'язків. Види й рівні експериментальних сигналів.

14 РТМ 1495-75 Керівний технічний матеріал авіаційної техніки. Обмін інформацією двохпорлярним кодом в устаткуванні літальних апаратів.

15 НБП 105-03 Визначення категорій приміщень, будинків і зовнішніх установок пожежної небезпеки.

16 СН 2152-80 Санітарно-гігієнічні норми припустимих рівнів іонізації повітря виробничих суспільних приміщень.

17. Гук М. Апаратні засоби IBM PC. Енциклопедія, 2-е вид. – К., 2004