Светодинамические установки (стр. 5 из 10)

, (4.20)

где n(t) – число систем (элементов), отказавших в течение рассматриваемого промежутка времени Δt;

N(t) – количество систем (элементов), работоспособных к началу промежутка времени Δt;

– показывает, какая часть элементов по отношению к среднему числу исправно работающих элементов выходит их строя в единицу времени (обычно 1 час).

На этапе нормальной работы средняя наработка до отказа определяется по формуле:

(4.21)

Исходными данными для расчета надежности являются типы элементов, их количество, значения интенсивности отказов, условия эксплуатации и режимы работы элементов.

Интенсивность отказов элемента в данных эксплуатационных условиях:

, (4.22)

где

– интенсивность отказов элемента в нормальных условиях;

– эксплуатационные (поправочные) коэффициенты интенсивности отказов.

По справочным данным выберем значения поправочных коэффициентов:

(стационарные условия эксплуатации);

(влажность 60-70%, температура 20-40°С);

(высота 0-1 км).

Данные: состав элементов, их количество, режимы работы и интенсивность отказов в номинальных режимах

, а также интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации , и произведение (1/ч) сведем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Расчет интенсивности отказов элементов

№ п/п	Наименование элементов	Количество элементов nj	Интенсивность отказов элементов			Режимы работы элементов		Поправочный коэф. aj	niλj·ai·10-6, 1/ч
			λjн·10-6, 1/ч	λj·10-6, 1/ч	njλj·10-6, 1/ч	Кн	t, с
1	Конденсаторы керамические (КМ6)	3	0,3	0,32	0,96	0,7	72 000	2,0	1,92
2	Конденсаторы К50-16	4	0,45	0,48	1,92	0,7		2,3	4,42
3	Резисторы С2-29	14	0,2	0,214	3	0,5		0,82	2,46
4	Резистор СП3-27а	1	0,02	0,0214	0,0214	0,5		0,82	0,018
5	Транзистор малой мощности низкой частоты (КТ315А)	1=]	1	1,07	1,07	0,75		0,61	0,653
6	Микросхемы	9	0,02	0,0214	0,043	0,8		1	0,043
7	Светодиоды АЛ102	4	0,1	0,107	0,428	0,6		1,22	0,522
8	Диоды выпрямительные	12	0,5	0,535	6,42	0,6		1,22	7,83
9	Тиристоры КУ202Н	4	0,1	0,107	0,428	0,7		1,22	0,522
10	Трансформатор	1	0,5	0,535	0,535	0,7		1,2	0,642
11	Пайки и пистоны	320	0,01	0,011	3,52	–		1	3,52

Интенсивность отказов данного устройства вычисляем:

(4.23)

Средняя наработка до отказа устройства:

ч. (4.24)

Вероятность безотказной работы в течение 20 часов:

. (4.25)

5. РАЗРАБОТКА VHDL-ОПИСАНИЯ ПРОЕКТА

5.1. Основные понятия и развитие языка описания аппаратуры VHDL

Языком описания называется набор синтаксических и семантических правил, определяющий формат представления устройств. Языки описания аппаратуры (ЯОА) позволяют создавать адекватные модели проектируемых устройств и эффективно выполнять соответствующее имитационное моделирование, обладая при необходимости независимостью от конкретных аппаратных структур.

Описательным возможностям ЯОА, а также средствам для документирования проектов всегда уделялось особенное внимание. Дело в том, что на различных этапах проектирования используются различные алгоритмы и программы и, соответственно, различные виды исходных данных. Поэтому требуются языки описания, позволяющие представлять исходные данные для проектирования в форме, воспринимаемой существующими пакетами программ. В зависимости от типа программы и набора исходных данных используются самые разнообразные языки описания: язык описания логических связей, язык описания соединений транзисторов, язык описания электрических постоянных и др. Однако каждый из языков описания является входным форматом независимо разработанных программ, и поэтому имеет индивидуальные особенности. Поскольку такие ЯОА специализированы, то они не взаимозаменяемы. В результате, при проектировании интегральных схем, например, возникала необходимость подготовить входные данные с использованием до 10 различных языков описания.

Сложно осуществить и автоматическое преобразование между языками, так как различаются принципы построения моделей описания. Это объясняется тем, что описательные способности первоначального языка в результате преобразования будут ограничены. Поэтому одной из основных задач в развитии ЯОА явилась разработка концепции общего языка описания.

Стандартизация ЯОА позволяет избежать избыточности в описательных выражениях языков и обеспечить их унификацию для поддержки документирования проектов. Этот аспект очень важен, так как сопровождение проекта документацией способствует успешному выполнению разработки. Способность ЯОА к многоуровневому представлению устройств обеспечивает транспортабельность проекта, что позволяет различным проектировочным подразделениям эффективно взаимодействовать.

Разработанные и унифицированные к настоящему времени языки описания аппаратуры (VHDL, ISP, UDL/I, Verilog, ICL и др.) поддерживаются большинством существующих и широко используемых систем автоматизированного проектирования (САПР) ВС (например, Mentor Graphics, Compass, Cadence). Унификация ЯОА позволяет организовывать эффективное взаимодействие между различными САПР, способствуя созданию экономичных проектов. Например, разработка, выполненная с использованием свободно распространяемой САПР БИС Alliance, в формате Verilog передавалась в САПР Cadence. На основании описания ВС в Cadence выполнялась автоматическая генерация тестов и моделирование устройства с целью проверки его функционирования на соответствие заданной функции.

Наиболее широкое применение приобретает язык VHDL (VHSIC Hardware Description Language). Он разрабатывался как язык описания аппаратуры для высокоскоростных интегральных схем. Первоначальное назначение языка заключалось в обеспечении обмена проектами между различными соисполнителями работ по созданию сверхскоростных интегральных схем. Однако позже с учетом предложений и рекомендаций известных специалистов в области ВС язык был усовершенствован и стандартизирован Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE), в результате чего в 1987 году был утвержден стандарт IEEE Standart 1076 VHDL.

Язык VHDL обеспечивает высокоуровневую абстракцию описания аппаратных средств благодаря наличию как множества предопределенных типов данных, так и возможности создавать пользовательские иерархически организованные типы данных на основе базовых, заложенных в языке.

Благодаря этим возможностям, и, так как язык VHDL легко воспринимается как программными средствами, так и человеком, он может использоваться на этапах проектирования, верификации, синтеза и тестирования аппаратуры, для передачи пректных данных, модификации и сопровождения проекта. В настоящее время он используется для работы с ВС любого уровня сложности – микросхема, плата, блок, устройство, ЭВМ, комплекс. [7]

5.2 Применение языка VHDL при разработке устройства управления светодинамической индикацией

В данном бакалаврском проекте основной задачей являлось создание VHDL-описания устройства управления светодинамической индикацией. Описание данного устройства проводилось согласно принципиальной схеме, которая вынесена на плакат.

VHDL поддерживает три различных стиля для описания аппаратных архитектур: структурное описание, потоковое описание, поведенческое описание. Все три стиля могут самостоятельно или совместно использоваться для проектирования архитектуры ВС. При структурном описании (structural description) объекта проекта архитектура представляется в виде иерархии связанных компонентов. [7]

Каждый экземпляр компонента представляет часть проекта, которая, с другой стороны, может быть описана объектом проекта низшего уровня, также состоящим из связанных компонентов. Таким способом может быть построена иерархия объектов проекта, которая представляет весь проект. Компонентом может быть один вентиль, микросхема, плата или целая подсистема; иерархия может представлять структурное разбиение проекта или функциональную декомпозицию.