Блок возведения числа в степень

Задание на курсовую работу

Тема: «Блок возведения числа в степень»

Технические требования:

1. Напряжение питания устройства +5В±5%

2. Потребляемая мощность 500 мВт.

3. Диапазон теператур от 0ºС до +50ºС при относительной влажности воздуха 95% и нормальном атмосферном давлении.

4. Функция:

На вход блока подаётся трёхразрядное число и двухразрядный показатель степени. На выходе блока – результат возведения в степень.

5. Амплитуда входного сигнала не более 5В.

6. Частота поступления кода на вход – не менее 1 МГц.

7. Время формирования выходного сигнала не более 5 мс.

8. Длительность одного сеанса работы не более 60 минут.

9. Интерфейс: организация бесконфликтной работы устройства.

10. Предусмотреть меры обеспечения контроля работоспособности устройства при изготовлении и эксплуатации.

11. Устройство выполняется в виде печатной платы.

12. В качестве элементной базы использовать интегральные микросхемы ТТЛ логики.

13. Допускается использование импортной элементной базы при наличии полного технического описания.

Содержание пояснительной записки с учётом требований ЕСКД

1. Анализ ТЗ.

2. Составление логических уравнений и их минимизация.

3. выбор элементной базы.

4. Разработка структуры устройства.

5. Разработка электрической принципиальной схемы устройства.

6. Расчёт потребляемой мощности устройства.

7. Моделирование и временные диаграммы работы устройства в основных режимах.

8. Разработка конструкции печатного узла.

Графические материалы с учётом требований ЕСКД

1. Структура устройства.

2. Электрическая принципиальная схема устройства.

3. Временные диаграммы работы устройства.

4. Разводка печатной платы.

5. Схема и таблицы сверления.

6. Сборочный чертёж печатной платы.

7. Спецификация.

1.  Анализ технического задния.

X1	X2	X3	X4	X5	Y9	Y8	Y7	Y6	Y5	Y4	Y3	Y2	Y1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1	1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1

2. Составления логических уравнений устройства и их минимизация.

3.  Обоснование выбора элементной базы.

Обозначение микросхемы	74AC04	74AC00	74AC10	74AC20
Русский аналог	КР1533ПП16	КР1533ЛИ1	КР1533ЛИ3	КР1533ЛЛ1
Функциональное назначение	6 логических элементов «НЕ»	4  логических элемента «2И»	3 логических элемента «3И»	2 логических элемента «2ИЛИ»
Напряжение питания, В	5 В ± 10%	5 В ± 10%	5 В ± 10%	5 В ± 10%
Потребляемая мощность, мкВт	≤200	≤200	≤200	≤200
Диапазон рабочих температур, °С	-40…+85	-40…+85	-40…+85	-40…+85
Перегрузки, g	50	50	50	50
Одиночные удары с ускорением и длительностью 0.1-2 мсек, g	150	150	150	150
Вибрация с частотой и ускорении	1…2000 20	1…2000 10	1…2000 10	1…2000 20

5.Расчёт технических показателей устройства

1)Задержки

Время задержки было взято из технических паспортов микросхем.

КР1533ПП16    t_з=4 нс

КР1533ЛИ1    t_з=4 нс

КР1533ЛИ3    t_з=4 нс

КР1533ЛЛ1    t_з=4 нс

t_з =12 нс

2)Расчет потребляемой мощности

3)Время наработки на отказ

Время наработки на отказ рассчитывается по формуле:

,

Где N – число микросхем, - интенсивность отказов микросхемы.

В нашем случае интенсивность отказов микросхемы с 14 выводами=4,5*10^-7, N=8.

Окончательно получаем:

6.  Моделирование и временные диаграммы работы устройства.

Моделирование работы устройства производилось в программе OrCad 9.2. На рисунке 1 приведены временные диаграммы входных и выходных переменных, из которых можно убедиться в правильности функционирования устройства.

7. Оценка степени выполнения задания

В курсовой работе был разработан преобразователь простого 4-х разрядного кода букв десятичного алфавита в код по индивидуальному заданию. Работа включает в себя разработку структуры и принципиальной схемы синтезируемого устройства, моделирование его работы, анализ правильности функционирования и состязаний в схеме, разработку конструкции печатной платы и печатного узла. Полученное устройство удовлетворяет всем представленным требованиям  технического задания и условиям эксплуатации.

Технические показатели	Значение по ТЗ	Расчётное значение	Оценка степени выполнения задания
Напряжение питания, В	5В±5%	5В±10%	Выполнено
Потребляемая мощность, мВт	500	2.2	Выполнено
Время формирования выходного сигнала	5мс	12нс	Выполнено