Канал послідовної передачі даних (стр. 5 из 5)
| Тип мікросхеми | 01 tзат, нс | 10 tзат, нс | Середня tзат, нс |
| К155АГ1 | 80 | 70 | 75 |
| К155ИД7 | 32 | 32 | 32 |
| К155ИЕ5 | 36 | 34 | 35 |
| К155ИР13 | 40 | 38 | 39 |
| К155КП7 | 32 | 34 | 33 |
| К155ЛА2 | 15 | 22 | 18,5 |
| К155ЛИ1 | 19 | 27 | 23 |
| К155ЛН1 | 15 | 22 | 18,5 |
| К155ТВ1 | 40 | 25 | 32,5 |
| К155ТМ2 | 40 | 25 | 32,5 |
Розрахуємо частоту, яку необхідно задати на генераторі імпульсів (DD5). Для цього знайдемо затримку на елементах схеми [4, 8], що керовані генератором імпульсів, яка дорівнює τген – довжині імпульсу генератора:
τген = tзат.ли1 + tзат.тв1 + tзат.ие5 + max(tзат.лн1 + tзат.ла2 + tзат.лн1 + tзат.тв1; tзат.кп7 +
+ tзат.кп7 + max(tзат.ид7 + tзат.ид7; tзат.ид7 + tзат.лн1 + tзат.ид7 + tзат.лн1) +
+ max(tзат.тм2 + tзат.тв1));
τген = 23 + 32,5+ 35+ max(18,5*2+ 18,5 + 32,5; 33*2+ max(32*2; 32*2 +
+ 18,5*2) + max(32,5 + 32,5)) = 23 + 32,5*2 + 35 + 33*4 + 18,5*2 =
= 292[нс].
Скважність (Ө) імпульсів візьмемо рівною 2. Звідси знайдемо період імпульсів (Тген) [8]:
Тген = Өτген;
Тген =2*292 = 584[нс].
Однак період слідування імпульсів пов’язаний із R1 і C1 наступною формулою [8]:
Тген = 0,45*R*C1.
Задамо номінал R1– 10 кОм (регістр R1виберемо таким: МЛТ-0,125-10 кОм +- 10%). Тоді знайдемо ємність конденсатору С1:
; 
[пФ].Виберемо С1 – КМ-6-9-130 пФ+-10%ОЖО 464.023ТУ.
Згідно із вибраними номіналами R1 і С1 знайдемо період імпульсів, які буде створювати генератор:
Тген = 0,45*10*103*130*10-12 = 585 [нс].
Щоб знайти швидкодію всього пристрою знайдемо затримку на елементах при завантаженні даних у вхідні і вихідні регістри, та час на 24 цикли передачі кожного біту. Це буде максимальний період слідування сигналів Start.
Тсх. = tзат.ир13 + Тген + tзат.ир13;
Тсх. = 2*39 + 24*585 = 14118 [нс].
Максимально доступну частоту передачі даних схемою можна визначити за формулою[8]:
; 
[кГц].Тобто із такою максимальною частотою можна зовнішньому пристрою подавати дані на входи нашого пристрою. (Схема не буде реагувати на вхідні дані доки не завершить передачу даних, що поступили до цього.)
5.2 Розрахунок струмів і потужності, що споживаються пристроєм
Струми, що споживаються кожною мікросхемою визначимо використовуючи паспортні дані на ці мікросхеми (Табл. 5.2)[5, 6].
Таблиця 5.2 Струми, споживані мікросхемами
| Тип мікросхеми | Іспож, мА |
| К155АГ1 | 25 |
| К155ИД7 | 55 |
| К155ИЕ5 | 53 |
| К155ИР13 | 116 |
| К155КП7 | 48 |
| К155ЛА2 | 6 |
| К155ЛИ1 | 33 |
| К155ЛН1 | 33 |
| К155ТВ1 | 20 |
| К155ТМ2 | 20 |
| АЛ102В | 20 |
Струм, що споживається схемою (Ік) визначається як сума всіх струмів, спожитих окремими мікросхемами [4, 8]:
Ік = Іаг1 + Іил7*8 + Іие5 + Іир13*6 + Ікп7*4 + Іла2 + Іли1 + Ілн1*4 + Ітв1*3+
+ Ітм2*12 + Іал*2;
Ік = 25 + 55*8 + 53 + 116*6 + 48*4 + 6 + 33 + 33*4 + 20*3 + 20*12 =
= 1917[mA].
Потужність, що споживається каналом визначається за наступною формулою[4, 8]:
P= U*Iк.
Напруга живлення – 5 В+-10%. Виходячи з цього визначимо потужність схеми (беремо максимально можливу напругу 5,5 В):
P= 5,5*1917*10-3 = 10,5435[Вт]
Тобто, споживана потужність не перевищує 10,6 Вт. Таким чином для функціонування пристрою необхідно джерело енергії 5 В потужністю 10,6 Вт.
5.3 Розрахунок надійності пристрою
Надійність пристрою визначається інтенсивністю відмов, кількістю пристроїв, що відмовили за одиницю часу, поділеною на загальну кількість пристроїв.
Ми вважаємо, що вірогідність відмови кожної мікросхеми взаємонезалежна від інших мікросхем і відмова однієї мікросхеми є причиною відмови усього пристрою в цілому. Виходячи із цього, маємо формулу підрахунку інтенсивності відмов для всього пристрою в цілому, що знаходиться як сума добутку інтенсивностей відмов кожного типу мікросхем на кількість таких мікросхем:
; 
– інтенсивність відмов елементів і-го типу, 
– кількість елементів і-го типу.Напрацювання на відмову (характеризує час, протягом якого пристрій має працювати безвідмовно) визначається як обернена величина до інтенсивності відмов:
.Інтенсивність відмов елементів пристрою візьмемо із таблиці 5.3.
Таблиця 5.3 Таблиця відмов різних типів елементів
| Тип елемента | Інтенсивність відмов, 1/год |
| Мікросхеми | 0,85*10-6 |
| Резистори | 0,9*10-6 |
| Конденсатори | 1,6*10-6 |
| Світло-діоди | 0,8*10-6 |
В схемі пристрою використано 42 мікросхеми, 3 резистори, 39 конденсаторів, 2 світлодіода. Знайдемо інтенсивність відмов і напрацювання на відмову каналу послідовної передачі даних:
λ = (42*0,85 + 3*0,9 + 39*1,6 + 2*0,8)*10-6 = 102,4*10-6 [1/год];
[год]. 
Оскільки нами були не враховані деякі елементи схеми і інші ризики, будемо вважати, що загальне напрацювання на відмову складає 4500 годин.Висновки
В даному курсовому проекті розроблено пристрій "Канал послідовної передачі даних". Він реалізує послідовну передачу 24-розрядних даних за допомогою використання мультиплексорів і демультиплексорів. Додатково реалізовано індикацію процесу передачі даних на світло-діодах. При побудові використано мікросхеми ТТЛ-логіки 155 серії.
Розроблено структурну, функціональну і принципову електричну схеми пристрою, проведено моделювання пристрою в пакеті моделювання "ElectronicsWorkbench"5.12, отримані часові діаграми і показання допоміжних числових індикаторів пояснюють роботу пристрою і демонструють правильність прийнятих технічних рішень.
Розроблений пристрій складається із 42 мікросхем, 39 конденсаторів, 3 резисторів і 2 світлодіодів.
Потужність, що споживається від джерела напруги 5 В складає 10,6 Вт.
Напрацювання на відмову – не менше 4500 годин.
Виконано розробку конструкторської документації – креслення структурної, функціональної та принципової електричної схем пристрою.
Розроблена схема характеризується достатньою надійністю і прийнятним енергоспоживанням, а також має значні переваги, серед яких:
1) Вхідні дані один раз записуються в регістри і не зсуваються, що гарантує їх правильність і виключає ситуацію збою при зсуві;
2) Передані результуючі дані зберігаються в вихідному регістрі протягом всього циклу послідовної передачі наступного блоку даних, що надає деяку свободу дії приймача;
3) На період передачі пристрій блокується від вхідних управляючих сигналів, що гарантує прихід наступних даних лише тоді, коли повністю завершиться передача попередніх даних, що гарантує стійкість даних;
4) Індикація передачі дає можливість користувачу візуально відслідковувати процес передачі і готовність пристрою прийняти новий блок інформації.
Даний пристрій може бути використано як функціональний блок EBMдля передачі сигналів управління між пристроями, або як канал односторонньої передачі даних на відстані.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. КалабековБ.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи. – 2-е – изд. – М.: Радио и связь, 1997. – 338с.
2. ЯмпольскийВ.С. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники.– М.: Просвещение, 1991. – 223с.
3. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие / Под ред. М.Р.Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990. – 312с.
4. ОпадчийЮ.Ф. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Радио и связь, 1996. – 768 с.
5. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. М.: Радио и связь, 1988. – 220с
6. Справочник по интегральным мікросхемам / Б.В. Тарабрин, С.В. Якубовский, Н.А. Барканов и др.; Под ред. Б.В. Тарабрина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1981. – 816с.
7. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам. / Под общ. Ред. Н.Н. Горюнова. Изд. 4-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1976. – 744с.
8. ТокхеймЯ. Основы цифровой электроники. – М.: Мир, 1988. – 420с.
9. ГОСТ 2.102-68. Виды и комплектность конструкторской документации. – М., 1988.
10. ГОСТ 2.105-79. Общие требования к текстовым документам. – М., 1988.
11. ГОСТ 2.708-81. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники. – М., 1988.