| Введение1. Основная часть1.1 Схемотехническая часть1. Перечень элементов2. Описание работы используемых элементов3. Описание работы схемы2.Программная часть1. Алгоритм2. Листинг программы 2. Быстродействие3. Себестоимость4. НадежностьЗаключениеСписок используемой литературыПриложениеГрафическая часть на одном листе формата А3. | 34444688101112131415 |
С момента своего создания компьютеры всё больше и больше проникают в нашу жизнь. Они находят своё применение, как в быту, так и на производстве. В автоматизированных цехах и заводах широко применяется оборудование с использованием микропроцессоров и микроЭВМ. Их использование в составе промышленного оборудования обеспечивает снижение его стоимости по сравнению с системами на элементах малой и средней степени интеграции.
В своей курсовой работе я попытался показать, как можно реализовать на элементах простой логики довольно сложную функцию – генерацию случайного числа. Свою задачу я построил как на аппаратной, так и на программной основе. Программная часть реализована для центрального процессорного элемента КР580ИК80А являющегося функционально законченным однокристальным параллельным 8-ми разрядным микропроцессором с фиксированной системой команд.
Курсовая работа включает в себя расчет себестоимости, надежности и быстродействия спроектированного продукта.
Таблица 1
| DD1, DD2, DD3, DD4 | К555ИР16 |
| DD5, DD13 | К555ЛП5 |
| DD6, DD7, DD8, DD9 | К555ЛЛ1 |
| DD10, DD11, DD12 | К555ЛА7 |
| DD14, DD15, DD16 | К555ЛН1 |
| R1, R2 | 4 кОм |
| R3 | 700 Ом |
| VD1, VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7, VD8, VD9,VD10, VD11, VD12, VD13, VD14, VD15, VD16 | АЛ307Г |
Микросхема К555ИР16 — четырех разрядный регистр сдвига влево с последовательно-параллельным вводом и параллельным выводом информации. Запись и сдвиг информации разрешены по срезу импульса на шине синхронизации С. При высоком уровне сигнала на входе С, регистр сохраняет предшествующее состояние.
Регистр имеет вход последовательного ввода информации D, четыре информационных входа D0-D3, вход выбора режима V и вход разрешения считывания.
При низком уровне сигнала на входе выбора режима V регистр подготовлен к выполнению операции последовательного сдвига, на входе D при наличии сигнала на входе синхронизации С. При высоком уровне сигнала на входе D разрешена запись начального кода входов поразрядной информации. Для операции последующего сдвига сигнала от состояния начального кода необходимо на входящую информацию последовательного входа D подать низкий уровень сигнала. Считывание информации разрешено при высоком уровне на входе разрешения W. При низком уровне на входе W выходы регистра Q находятся в выключенном состоянии. Регистр может осуществлять операцию сдвига вправо при внешнем объединении выходов со входами поразрядной информации от старшего разряда к младшему. Состояние регистра описывает табл. 2.
Ток потребления микросхемы К555ИР16 29 мА, максимальная частота 30 МГц. Выходной ток короткого замыкания буферного каскада составляет 30 . . . 100 мА.
Таблица 2
| Входы | Выходы | ||||||||||
| W | V | C | D | D0 | D1 | D2 | D3 | Q1 | Q2 | Q2 | Q3 |
| H | H | H | X | X | X | X | X | q0 | q1 | q2 | q3 |
| H | H | ¯ | X | d0 | d1 | d2 | d3 | d0 | d1 | d2 | d3 |
| H | H | ¯ | X | q’1 | q’2 | q’3 | d3 | q’1 | q’2 | q’3 | d3 |
| H | L | H | X | X | X | X | X | q0 | q1 | q2 | q3 |
| H | L | ¯ | H | X | X | X | X | H | q0 | q1 | q2 |
| H | L | ¯ | L | X | X | X | X | L | q0 | q1 | q2 |
| L | X | X | X | X | X | X | X | Z | Z | Z | Z |
| Четыре двухвходовых логических элемента Исключающее ИЛИ. Состояние выходов микросхемы при различных водных сигналах приведена в табл. 3. Данная таблица состояний Входы | Выход | |
| H | L | L |
| L | L | H |
| H | H | Н |
описывает состояние одного элемента из микросхемы. Микросхема К555ЛП5 потребляет ток 10 мА.
Четыре логических элемента 2ИЛИ. Микросхема имеет два вход на каждый элемент, на выходу вырабатывается сигнал логического ИЛИ.
Два логических элемента 4И — НЕ с открытым коллекторным входом и повышенной нагрузочной способностью.
Шесть логических элементов НЕ.
По заданию необходимо построить схему усовершенствованного 16-разрядного генератора псевдослучайных чисел, в котором число 0 включено в последовательность случайных чисел. Для осуществления этой цели были выбраны четыре сдвиговых регистра влево, выходы которого выдают число на выходную шину. ( В начале работы в регистры заносится число 4146h. Возможно так же занесение любого другого числа. Для этого необходимо подключить к входам параллельного ввода информации регистров: “землю”, если необходимо записать ноль в соответствующий разряд и пятый выход входной шины, если необходимо записать единицу.)
Затем, на входы последовательного ввода информации каждого регистра, поступает уровень записываемого сигнала, который получается по функции
D = Q3 Å Q4, (1)
где Q3 и Q4 это выходы соседних регистров.
В результате, по срезу импульса С (по нажатию кнопки SB1) в регистр записывается уровень сигнала со сдвигом влево.
Связь регистров между собой: уровень для регистра DD1 формируется с выходов регистра DD4, для DD2 – с выходов регистра DD1, для DD3 – с выходов регистра DD2, а для DD4 – с выходов регистра DD3,
В процессе работы устройства происходит проверка на выдачу регистрами чисел 0000h или FFFFh, причем при появлении числа FFFFh в регистры заносится число 0000h, а при появлении 0000h в регистры заносится число 414Bh (т..е. число соответствующее включению схемы).
Чтобы реализовать индикацию числа были выбраны светодиоды, на которые поступаю инвертированные сигналы от регистров. Светодиоды подключены в обратном направлении, через сопротивление R3. Как только в разрядах регистров появляется высокие уровни сигнала, соответствующие им светодиоды загораются зеленым светом.
Заносим в счетчик 1 количество повторений
Заносим в счетчик 2 количество повторений
Заносим содержимое регистра L в аккумулят.
Производим действия над аккумулятором
Уменьшение счетчика 2
Выгрузка содержимого аккумулятора в L
Нет
Уменьшение счетчика 1
Обмен данными между регистрами H и L
Да
| Адрес | Код | Метка | Мнемокод | Комментарий |
| 1000 | 0E 02 | FRANDOM: | MVI C,2 | ;Занесение числа в регистр C ;(установили первый счетчик). |
| 1002 | 7D | MALKOT1: | MOV A,L | ;Заносим содержимое регистра L в ;аккумулятор. |
| 1003 | E6 07 | ANI 7 | ;Все биты кроме трех младших ;устанавливаем в 0. | |
| 1005 | 3C | INR A | ||
| 1006 | 71 | MOV B,A | ;Заносим содержимое аккумулятора ;в регистр B(установили счетчик2). | |
| 1007 | 7D | MOV A,L | ;Заносим содержимое регистра L в ;аккумулятор. | |
| ;Производим действия над ;аккумулятором, такие как: | ||||
| 1008 | C6 41 | MALKOT2: | ADI 41H | ;Сложения байта с содержимым ;аккумулятора. |
| 100A | 07 | RLC | ;Циклический сдвиг содержимого ;аккумулятора влево. | |
| 100B | 0B | DCR B | ;Уменьшаем первый счетчик рег.В | |
| 100C | C2 08 10 | JNZ MALKOT2 | ;Если содержимое счетчика не 0, ;переход по метке MALKOT. | |
| 100F | 6F | MOV L,A | ;Иначе, заносим содержимое ;аккумулятора в регистр L. | |
| 1010 | 0D | DCR C | ;Уменьшаем второй счетчик рег.С | |
| 1011 | CA 1A 10 | JZ END | ;Если счетчик равен нулю то переход ;на конец программы, по метке END | |
| 1014 | 44 | MOV B,H | ;Меняем местами содержимое | |
| 1015 | 65 | MOV H,L | ;регистров Н и L при помощи | |
| 1016 | 68 | MOV L,B | ;промежуточного регистра В | |
| 1017 | C3 0210 | JMP MALKOT1 | ;Если содержимое регистра не 0, ;переход по метке FRANDOM | |
| 101A | C9 | END: | RET | ;Иначе выход из подпрограммы |
Оценим временные затраты на выполнение программного модуля генерации случайного числа на БИС КР580ИК80. Так как в программе блок «действия над аккумулятором» работает в цикле число проходок которого может быть случайное число раз от 8 до 1, то и программа выполняется соответственно за:
· минимальное количество тактов -188,
· максимальное - 552 такта.
Максимальная тактовая частота процессора КР580ИК80 составляет 2.5 МГц
T = 1 / n (2)
т.е. один такт выполняется за 0.4 мкС., следовательно блок будет выполнятся за:
· минимальное время выполнения программы - 75.2 мкС
· максимальное время выполнения программы - 220.8 мкС
Себестоимость схемы генератора псевдослучайных чисел рассчитывается с учетом заработной платы всех работников, которые принимали участие в создании данного устройства и материальных затрат на изготовление самой схемы.
Данные по зарплате приведены в табл. 4. Стоимость материалов приведена в табл.5.
Таблица 4
| Должность | Оплата за 1 час | Кол-во часов | Итого |
| Инженер-схемотехник | 5 р. | 40 | 200 р. |
| Электронщик | 3 р. | 8 | 24 р. |
| Монтажник | 8 р. | 4 | 32 |
Таблица 5.