Субблок модуля управления МПС (стр. 5 из 14)
Схема удлинения цикла процессора работает следующим образом.
Удлинение цикла процессора на один такт происходит при обращении к портам ввода/вывода (команды IOW, IOR). При этом на вход AENI генератора тактовых импульсов поступает сигнал уровня единица, запрещающий формирование сигнала готовности "READY". До тех пор, пока процессор не получит сигнала готовности "READY", он отрабатывает такты ожидания. Текущий цикл завершается после поступления на вход AENI генератора тактовых импульсов сигнала нулевого уровня.
Управление индикаторами единичными ТЕСТ и РАБОТА осуществляется записью разряда данных D0 в порт с адресом 0Е0: при записи единицы светится индикатор ТЕСТ, при записи нуля - индикатор РАБОТА.
2.9 Обоснование выбора элементной базы
Основными требованиями, предъявляемыми к современному оборудованию и его компонентам, являются:
а) широкое использование цифровых методов обработки;
б) модульное построение аппаратуры;
в) самотестирование и диагностика;
г) сокращение потребляемой мощности;
д) улучшение массогабаритных характеристик.
Анализ приведенных выше требований показывает, что удовлетворить их может построение модулей только на базе микроэлектронных средств вычислительной техники. Их основными компонентами являются:
а) микропроцессоры и однокристальные микро ЭВМ
б) микросхемы и модули оперативной и постоянной памяти;
в) интерфейсные схемы.
Для снижения массогабаритных показателей, повышения надежности, упрощения технологии изготовления и облегчения работы с устройством возникает необходимость в построении схемы устройства ввода - вывода на базе ИМС большой степени интеграции и использование программируемых микроконтроллеров. Использование микроконтроллеров и микроЭВМ позволяет значительно упростить и облегчить проектирование, изготовление и эксплуатацию изделия.
Данное предприятие выполняет заказы министерства обороны. Выбор элементной базы является регламентируемой задачей, так как существует документ (перечень) разрешенных к использованию ЭРЭ.
Главным компонентом устройства управления МПС является микропроцессор. В качестве микропроцессора выбрана микросхема М1810ВМ86 с тактовой частотой и разрядностью данных в 2 байта, входящая в перечень разрешенных для использования в оборонной промышленности. Ее выбор обусловлен техническими требованиями, предъявляемыми заказчиком к устройству, а также оптимальным соотношением цена - соответствие требуемым характеристикам.
ОЗУ базируется на микросхемах 573РФ4А, каждая емкостью 64 Кбайт. Их выбор обусловлен дешевизной по сравнению с зарубежными аналогами и невозможностью использования таковых в устройствах оборонного назначения.
Выбор всех остальных компонентов обусловлен их оптимальным соотношением цена - соответствие характеристик техническому заданию по сравнению с другими отечественными и зарубежными аналогами, а также невозможностью использования зарубежных аналогов в аппаратуре оборонного назначения.
Далее приведены характеристики некоторых микросхем, входящих в состав ячейки устройства управления МПС.
Основные технические характеристики микросхем устройства:
1533 ТМ2 - два D-триггера со сбросом и предустановкой.
| Preset | Clear | Clock | D | Q | -Q |
| L | H | X | X | H | L |
| H | L | X | X | L | H |
| L | L | X | X | H* | H* |
| H | H | _/~ | L | L | H |
| H | H | _/~ | H | H | L |
| H | H | L | X | Q0 | -Q0 |
H* - неустойчивое состояние
| Параметры | Значение |
| Выходной ток лог.1, мА | 0,4 |
| Выходной ток лог.0, мА | 8 |
| Входной ток лог.0, мАдля входа Dдля входа Clockдля входа Clearдля входа Preset | -0,20,20,40,4 |
| Входной ток лог.1 (макс) мкАдля входа Dдля входа Clockдля входа Clearдля входа Preset | -20204040 |
| Выходное напряжение лог.0(I=Iмакс), В(I=4 мА), В | -0,25-0,4 |
| Ток потребления, мА | -2,4-4 |
| Задержки распространения, нс | |
| От "Preset" Q= L-->H | -13 |
| От "Preset" - Q= H-->L | -15 |
| От "Clear" - Q= L-->H | -13 |
| От "Clear" Q= H-->L | -15 |
| От "Clock" Q= L-->H | -18 |
| Максимальная тактовая частота, МГц | 34- |
| Длина импульса Clock (H) | 14,5- |
| Длина импульса Clock (L) | 14,5 |
| Длина "Clear", Preset (L) | 15- |
| Время предуст.д.анных до_/~ | 15- |
| Время удерж. данных после_/~ | 0- |
1533АП5 - 2 4-разрядных неинверсных драйвера с 3 состояниями.
1G=H - выходы 1Yi переводятся в состояние с высоким импедансом.
2G=H - выходы 2Yi переводятся в состояние с высоким импедансом.
Все входы имеют встроенные триггеры Шмитта с гистерезисом 0.2 В.
| Параметры | Значение |
| Выходной ток лог.1, мА | 12/15 |
| Выходной ток лог.0, мА | 12/24 |
| Входной ток лог.0, мкА | 100 |
| Входной ток лог.0 для входа Gi, мА | 0,1 |
| Входной ток лог.1, мкА | 20 |
| Выходное напр. лог.0 при токе 12 мА, В | -0,4 |
| Выходное напр. лог.0 при токе=Iмакс, В | -0,5 |
| Ток короткого замыкания, мА | 30-112 |
| Ток потребления (все выходы H) АП5, мА | -9-15 |
| Ток потребления (все выходы L) АП5, мА | -15-24 |
| Ток потребления (все выходы Z) АП5, мА | -17-27 |
1533ИД7 - демультиплексор 3 в 8 со стробом.
| Параметры | Значение | |||
| Входной ток лог.0, мАдля A-Cдля Gi | 0,10,1 | |||
| Входной ток логической 1, мкА | 20 | |||
| Выходной ток логического 0, мА | 4/8 | |||
| Выходной ток логической 1, мА | 0,4 | |||
| Выходное напряжение лог.0, В | 0,4 | |||
| Выходное напряжение лог.1, В | 2,5- | |||
| Ток короткого замыкания, мА | 30-112 | |||
| Ток потребления, мА | -5-10 | |||
| Задержки распространения, нс | ||||
| От A,B,C Y= L-->H | -22 | |||
| От A,B,C Y= H-->L | -18 | |||
| От G Y= L-->H | -17 | |||
| От G Y= H-->L | -17 | |||
| C B A | G1G2* | 0 1 2 3 4 5 6 7 | ||
| X X X | X H | H H H H H H H H | ||
| X X X | L X | H H H H H H H H | ||
| L L L | H L | L H H H H H H H | ||
| L L H | H L | H L H H H H H H | ||
| ... | ... | ... ... ... ... ... | ||
| H H L | HL | HHHHHHLH | ||
| H H H | HL | HHHHHHHL | ||
G2* - G2a+G2b
Логические микросхемы: 533ЛЛ1, 1533ЛН1, 1533ЛИ1, 1533ЛА3, 1533ЛЕ1, 1533ЛА2, 1533ЛА4.
1533ЛА2 1533ЛА4 1533ЛА3, 1533ЛИ1,533ЛЛ1, 533ЛА13
1533ЛН1 1533ЛЕ1
| Параметры | 533 | 1533 |
| Отклонение напряжения питания от номинального,% | 10 | 10 |
| Выходной ток лог.0, мА | 4 | 4 |
| Входной ток лог.0, мА | 0,4 | 0,1 |
| При выходном токе, мА | 0,4 | 0,4 |
| Выходное напр. лог.1 мин., В | 2,5 | 3 |
| Выходное напр. лог.1 тип., В | 3,4 | |
| Выходное напр. лог.0 макс., В | 0,4 | 0,4 |
| Выходное напр. лог.0 тип., В | 0,25 | 0,25 |
| Входное напр. лог.0 макс., В | 0,7 | 0,8 |
| Входное напр. лог.1 тип., В | 2 | 2 |
| Выходной ток к. з. мин., мА | 20 | 15 |
| Выходной ток к. з. макс., мА | 100 | 70 |
Все приведенные выше характеристики микросхем удовлетворяют техническому заданию данного устройства, а сами микросхемы входят состав перечня компонентов, разрешенных для использования в аппаратуре оборонного назначения.
Пассивные элементы были выбраны из соображений близости поставщика и ценовых характеристик.
2.10 Расчет надёжности
Надежность - свойство электронной аппаратуры выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортирования
Ресурс - продолжительность работы ЭА до предельного состояния, установленного в нормативно-технической документации.
Случайное событие, приводящее к полной или частичной утрате работоспособности ЭА, называется отказом.
Отказы по характеру изменения параметров аппаратуры до момента их возникновения подразделяют на внезапные (катастрофические) и постепенные. Постепенные отказы характеризуются временным изменением одного или нескольких параметров, внезапные - скачкообразно изменяющимися.
По взаимосвязи между собой различают отказы независимые, не связанные с другими отказами, и зависимые.