Разработка печатного модуля РЭС с использованием учебных алгоритмов САПР (стр. 3 из 5)
Таблица 6
| X1 | X3 | X6 | X8 | X9 | X10 | X12 | X13 | X15 | ||
| X1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 5 |
| X3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 5 |
| X6 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 6 |
| X8 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| X9 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 6 |
| X10 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 4 |
| X12 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 6 |
| X13 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
| X15 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 6 |
За базовую принимаем вершину X6, т.к. она имеет максимальное значение, равное 6, и минимальный порядковый номер. Она связана с вершинами X1, X3, X8, X9, X12, X15. Посчитаем для этих вершин функционалы:
L(X1)=5-1=4, L(X3)=5-1=4, L(X8)=6-1=5, L(X9)=6-1=5, L(X10)=4-0=4, L(X12)=6-1=5, L(X13)=4-0=4, L(X15)=6-1=5.
Стягиваем вершину X1, X3 с базовой в третий корпус, т.к. они имеют минимальный функционал, равный 4.
Таблица 7
| X8 | X9 | X10 | X12 | X13 | X15 | ||
| X8 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 2 |
| X9 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 |
| X10 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| X12 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 2 |
| X13 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 2 |
| X15 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 3 |
| 2 | 2 | 1 | 2 | 2 | 3 | 0 |
Так как К155ЛА4 содержит три модуля, элементы X1, X3, X6 помещаем в одну микросхему. Для оставшихся несвязанных элементов будем продолжать компоновку.
Таблица 8
| X8 | X9 | X10 | X12 | X13 | X15 | ||
| X8 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 4 |
| X9 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 4 |
| X10 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 3 |
| X12 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 4 |
| X13 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 2 |
| X15 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 3 |
За базовую принимаем вершину X8, т.к. она имеет максимальное значение, равное 4, и минимальный порядковый номер. Она связана с вершинами X9, X10, X12, X13. Посчитаем для этих вершин функционалы:
L(X9)=4-1=3, L(X10)=3-1=2, L(X12)=4-1=3, L(X13)=2-1=1, L(X15)=3-0=3.
Стягиваем вершину X10, X13 с базовой в четвёртый корпус, т.к. они имеют минимальный функционал.
Таблица 9
| X9 | X12 | X15 | ||
| X9 | 0 | 1 | 1 | 2 |
| X12 | 1 | 0 | 1 | 2 |
| X15 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 2 | 2 | 1 | 0 |
Так как К155ЛА4 содержит три модуля, элементы X8, X10, X13 помещаем в одну микросхему.
Аналогично стягиванием оставшиеся вершины X9, X12, X15 в пятый корпус и помещаем в микросхему.
Выбираем микросхему К155ТВ1. В ней содержится только один модуль, поэтому процесс компоновки проводить не будем, а поместим каждый элемент первого блока в отдельную микросхему.
1.3.2 Компоновка второго блока
Второй блок состоит из пяти логических элементов 2И-НЕ, которые не связаны между собой. Поэтому четыре из них стягиваются в один корпус микросхемы К155ЛА3, а пятый в другой, т.к. микросхема К155ЛА3 содержит только 4 логических элемента.
1.3.3 Компоновка третьего блока
Третий блок состоит из одного JK-триггера, поэтому помещаем его в корпус микросхемы К155ТВ1, содержащей только один элемент.
В результате проведения процесса последовательной компоновки конструктивных узлов РЭА, получили схему электрическую принципиальную состоящую из пяти микросхем D2, D3, D4, D5, D6 типа К155ЛА4, двух микросхем D7, D8 типа К155ЛА3 и одной микросхемы D1 типа К155ТВ1. Схема электрическая принципиальная приведена в приложении 1. Перечень элементов к этой схеме в приложении 2.
По этой схеме построим граф (рис. 4).
Рис.4
2. Размещение элементов
2.1 Краткое описание алгоритма последовательной установки элементов РЭА
Алгоритм последовательной установки РЭА не требует первоначального размещения элементов. Сущность этого этапа состоит в последовательном закреплении элементов РЭА на монтажной плате относительно каких-либо ранее закрепленных элементов. При этом из числа не размещенных элементов выбирается тот элемент, для которого характеристика, связанная с длиной связи относительно ранее размещенных элементов, оказывается наилучшей. В качестве первоначально закрепленных на монтажной плоскости конструктивных элементов обычно выбирают разъемы. В связи с этим на монтажной плате первыми размещаются элементы, имеющие максимальное количество связей с разъемами.
Вся площадь платы разбивается координатной сеткой на отдельные ячейки, линейные размеры которых больше или равны установочным размерам элементов. Вершины графа, соответствующие разъему, отображаются на подмножество мест, расположенных на одном из краев монтажной платы. Очередная вершина выбирается по максимальному количеству связей с уже размещенными вершинами и помещаются в свободную соседнюю позицию или в такую позицию из числа свободных, которая обеспечивает минимальную длину связей между размещаемой вершиной и уже размещенными вершинами графа.
В качестве исходных данных необходимо ввести данные о модели монтажной платы, ограничения на расположения элементов, на расположение разъема, а так же данные о связях между размещенными элементами.
В качестве критерия выбора очередного элемента, подлежащего установке на плате, используется коэффициент относительной взвешенности связности:
, (10)где
–количество связей i-ого элемента с установленным ранее наплате j-ым элементом, порядковый номер которого-m;
g – количество уже закрепленных на плате элементов;
– общее число связей i-ого элемента со всеми остальнымиэлементами множества X.
2.1.1 Последовательность работы алгоритма
Формируется массив номеров элементов и подготавливается (обнуляется) массив установочных мест.
Выбираем за исходное размещение местонахождение разъема и элементов, закрепляемых на установочных местах платы по требованию разработчика.
Во множестве размещаемых элементов, обнуляем элементы размещенные по требованию разработчика.
Выбираем из множества N ещё не размещенный элемент
для которого значение Фi максимально. Если ряд элементов имеет одинаковое значение Фi, то выбираем элемент с минимальным порядковым номером.Для множества незанятых позиций ряда определяем позицию, закрепление которой элемента Ni приводит к минимальному приращению функции цели
, (11)где dij – элемент матрицы расстояний.
Общее суммарное расстояние от закрепляемого элемента к закрепленным будет минимальным. Проверяем, не является ли данная позиция областью, запрещенной для размещения элементов.
Производим закрепление элемента Ni за свободной позицией ряда, в которой обеспечивается минимальное приращение функции цели.
Проверяем все ли элементы размещены на плате, если нет, то процесс повторяется заново.
2.2 Выполнение размещения
По графу (рис.4) строим матрицу смежности и определяем степень каждой вершины
Таблица 10
| D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | D8 | X1 |  | |
| D1 | 0 | 2 | 2 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 2 | 9 |
| D2 | 2 | 0 | 5 | 4 | 3 | 3 | 6 | 1 | 3 | 27 |
| D3 | 2 | 5 | 0 | 3 | 3 | 6 | 4 | 1 | 3 | 27 |
| D4 | 1 | 4 | 3 | 0 | 4 | 2 | 6 | 1 | 3 | 24 |
| D5 | 2 | 3 | 3 | 4 | 0 | 4 | 5 | 2 | 3 | 26 |
| D6 | 0 | 3 | 6 | 2 | 4 | 0 | 2 | 2 | 4 | 23 |
| D7 | 0 | 6 | 4 | 6 | 5 | 2 | 0 | 0 | 4 | 27 |
| D8 | 0 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 0 | 0 | 1 | 8 |
| X1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 1 | 0 | 23 |
Составляем модель монтажной платы
 |
Затем по модели монтажной платы составляем матрицу расстояний
Таблица 11
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 3 | 4 | 3 |
| 2 | 1 | 0 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 2 | 3 | 4 |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 3 |
| 4 | 1 | 2 | 1 | 0 | 3 | 2 | 1 | 4 | 3 | 2 |
| 5 | 2 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1 | 4 | 1 | 2 | 3 |
| 6 | 2 | 2 | 1 | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 | 1 | 2 |
| 7 | 2 | 3 | 2 | 1 | 4 | 1 | 0 | 3 | 2 | 1 |
| 8 | 3 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 0 | 1 | 2 |
| 9 | 4 | 3 | 4 | 3 | 2 | 1 | 2 | 1 | 0 | 1 |
| 10 | 3 | 4 | 3 | 2 | 3 | 2 | 1 | 2 | 1 | 0 |
2.2.1 В качестве первого размещенного элемента принимаем разьем X1 (позиция 1). Рассчитываем коэффициенты относительной взвешенной связности по формуле (10)