Роздрукувати сторінку

Главная \ Методичні вказівки \ Методичні вказівки \ 57 Методичні вказівки до виконання курсових проектів з дисципліни комп’ютерна електроніка, КПІ НТУУ, Київський політехнічний інститут

Методичні вказівки до виконання курсових проектів з дисципліни комп’ютерна електроніка, КПІ НТУУ

« Назад

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

„КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ ТА УПРАВЛІННЯ В ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

До виконання курсових проектів

З дисципліни „Комп’ютерна електроніка”

Методичні вказівки до виконання курсових проектів з дисципліни «Комп’ютерна електроніка» для студентів напряму підготовки 6.050201 «Системна інженерія» кафедри Автоматики та управління у технічних системах / Укл.: А.О. Новацький – К: НТУУ „КПІ”, 2013 - 106 c.

Укладач: А.О. Новацький

Відповідальний за випуск Ролік О.І.

Рецензент: М.М. Ткач

Зміст

Вступ.

Список скорочень.

1.. Мета і завдання курсового проекту.

2.. Основна тематика курсового проектування.

3.. Загальні вимоги до обсягу курсових проектів.

4.. Вимоги до змісту та оформлення курсових проектів

4.1 Вимоги до змісту та методичні вказівки до написання окремих текстових документів

4.1.1 Технічне завдання

4.1.2 Пояснювальна записка

4.2 Вимоги до оформлення текстової документації

4.2.1 Загальні вимоги

4.2.2 Нумерація формул і оформлення посилань на них

4.2.3 Оформлення ілюстрацій (рисунків)

4.2.4 Оформлення таблиць

4.2.5 Оформлення додатків до ПЗ

4.3 Вимоги до змісту та оформлення графічної документації

4.3.1 Зміст графічної документації

4.3.2 Вимоги до оформлення графічної документації

4.3.2.1 Загальні вимоги

4.3.2.2 Креслення друкованої плати

4.3.3 Позначення конструкторських документів

4.4 Порядок комплектування документів

5.. Методичні вказівки до виконання проекту

5.1 Структура типової локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ)

5.1.1 Призначення і схемна реалізація окремих вузлів ЛМПСУ

5.1.1.1 Аналоговий мультиплексор (АМПС)

5.1.1.2 Пристрій вибірки-зберігання (ПВЗ)

5.1.1.3 Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)

5.1.1.4 Ведена однокристальна мікроЕОМ (ОМЕОМ)

5.1.1.5 Шинний формувач (ШФ)

5.1.1.6 Регістри (Рг1...Рг3)

5.1.1.7 Схеми узгодження рівнів (СУР1...СУР3)

5.1.1.8 Цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП1...ЦАП3)

5.1.2 Вибір та розрахунок основних вузлів ЛМПСУ

5.1.2.1 Вибір давачів

5.1.2.2 Вибір і розрахунок нормуючих перетворювачів

5.1.2.3 Вибір ФНЧ

5.1.2.4 Розрахунок ФНЧ

5.1.2.5 Вибір та розрахунок АЦП

5.1.2.5.1 Загальні положення

5.1.2.5.2 Вибір АЦП

5.1.2.5.2.1 Опис мікросхеми К1113 ПВ1

5.1.2.5.2.2 Розрахунок АЦП на базі мікросхеми К1113 ПВ1

5.1.2.5.2.3 Опис мікросхеми АЦП MAX154

5.1.2.5.2.4 Розрахунок АЦП на базі мікросхеми MAX154

5.1.2.6 Вибір та розрахунок ПВЗ

5.1.2.7 Вибір та розрахунок ЦАП

5.1.2.7.1 Опис мікросхеми К 572 ПА1

5.1.2.7.2 Розрахунок ЦАП на базі мікросхеми К 572 ПА1

5.1.2.7.3 Опис мікросхеми MAX506

5.1.2.7.4 Розрахунок ЦАП на базі мікросхеми MAX506

5.2 Вихідні данні до курсового проекту

6.. Приклад проектування локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ)

6.1 Вихідні дані для розрахунку ЛМПСУ

6.2 Розрахунок нормуючих перетворювачів

6.3 Розрахунок фільтра нижніх частот

6.4 Вибір аналогового мультиплексора (АМПС)

6.5 Вибір пристрою вибірки – зберігання (ПВЗ)

6.6 Розрахунок аналого – цифрового перетворювача

6.7 Вибір веденої однокристальної мікро ЕОМ

6.8 Вибір шинного формувача (ШФ)

6.9 Вибір регістрів

6.10 Вибір схем узгодження рівнів (СУР)

6.11 Вибір та розрахунок цифро-аналогового перетворювача

6.12 Проектування окремих складових структури ЛМПСУ

7.. Розробка схеми алгоритму і керуючої програми

8.. Проектування електричних схем ЛМПСУ

9.. Список літератури

Додаток А Перелік реальних тем курсових проектів

Додаток Б Приклад оформлення технічного завдання

Додаток В Приклад оформлення змісту до ПЗ курсового проекту

Додаток Г Приклад оформлення завдання на курсовий проект

Додаток Д Приклад оформлення текстового документу

Додаток Є Основні написи конструкторських документів

Додаток Ж Перелік та порядкові номера проектів та робіт, що виконуються студентами у відповідності до учбового плану

Додаток З Схеми ППС, ПВВ, ПВИВ

Додаток К Переліки елементів до ППС, ППВ, ПВИВ

Додаток Л Приклади оформлення електричних схем ЛМПСУ: структурної, принципової та переліку елементів

Додаток М Приклад оформлення схеми алгоритму

Додаток Н Приклад оформлення опису

Додаток П Приклад оформлення відомості технічного проекту

Додаток Р Приклад оформлення титульного листа

Додаток С Приклади оформлення креслень: складального та друкованої плати

Додаток Т Приклад оформлення специфікації

Додаток У Набір стандартних листів для оформлення курсового проекту

Вступ

Дана робота містить завдання та необхідні рекомендації щодо виконання курсових проектів з дисципліни „Комп’ютерна електроніка”.

Наведені завдання на проект, вказівки до складу, обсягу, структури, виконання окремих розділів, виконання текстової та графічної документації, про порядок захисту, приклади виконання та список рекомендованої літератури.

Список скорочень

ПЗ – пояснювальна записка

ТЗ – технічне завдання

ЕОМ – електронно-обчислювальна машина

ЄСКД – єдина система конструкторської документації

ДП – друкована плата

ОП – операційний підсилювач

ТП – відомість технічного проекту

ПЕ3 – перелік елементів до принципової схеми

СК – складальне креслення

ВЗ – вид загальний

СА – схема алгоритму

ЧД – часова діаграма

ЛМПСУ– локальна мікропроцесорна система управління

ППС – пристрій перетворення сигналів

ПВВ – пристрій вводу

ПВИВ – пристрій виводу

ОУ – об'єкт управління

ЦД – цифрові давачі

ФНЧ – фільтр нижніх частот

НП– нормуючий перетворювач

АМПС – аналоговий мультиплексор

ПВЗ – пристрій вибірки-зберігання

АЦП – аналого-цифровий перетворювач

МК – мікроконтролер

ШФ – шинний формувач

ЦАП– цифро-аналоговий перетворювач

АВЕ– аналогові виконавчі елементи

ДВЕ – дискретні виконавчі елементи

СУР – схема узгодження рівнів

АЧХ – амплітудна - частотна характеристика

ВП – віднімаючий пристрій

АФ – аналоговий фільтр

МЗР– молодший значущий розряд

ЗЗ – зворотний зв′язок

ПІ – підсилювач інвертор

ІС – інтегральна схема

ВІС– велика інтегральна схема

НВІС – надвелика інтегральна схема

ДЖ – джерело живлення

АЧХ – амплітудно-частотна характеристика

ІМСОП – інтегральна мікросхема операційного підсилювача

ТК – токові ключі

ТТЛШ/КМОН – транзисторно-транзисторна логіка з переходами Шотткі / комплементарна метал - окисел напівпровідник логіка

1. Мета і завдання курсового проекту

Мета курсового проектування - закріпити теоретичні положення курсу „Комп’ютерна електроніка”, навчитися застосовувати отримані знання для практичних розрахунків, придбати навички проектування окремих електронних вузлів систем управління та автоматики. Виконання курсового проекту є підготовкою до дипломного проектування. При цьому студент на основі теоретичних знань, отриманих в результаті вивчення курсу та виконання лабораторних робіт, повинен грамотно проаналізувати один із запропонованих пристроїв, розрахувати основні елементи, а також розробити електричні схеми та конструкцію проектованого пристрою.

Робота над курсовим проектом повинна бути завершена протягом десяти тижнів від дня видачі завдання.

Студент захищає проект у встановлені кафедрою терміни перед комісією, до складу якої входять викладачі кафедри. При захисті студент повинен продемонструвати необхідні знання, здатність орієнтуватися в теоретичному курсі „Комп’ютерна електроніка” і суміжних дисциплінах, вміння логічно мислити, повинен переконливо обгрунтовувати свою точку зору.

Захищений проект зберігається на кафедрі протягом трьох років з моменту захисту.

2. Основна тематика курсового проектування

Перелік навчальних тем курсових проектів наведено в розділі 5.2 (таблиця 5.7).

Крім того, останнім часом збільшується число реальних курсових проектів, виконуваних студентами всіх форм навчання. Темою цих проектів служать розробки і дослідження реальних електронних пристроїв систем управління і автоматики, що застосовуються в науково-дослідних розробках кафедри і на промислових підприємствах (додаток А). При виконанні таких проектів може бути виготовлений макет пристрою та проведено його дослідження. З огляду на практичне застосування цих розробок, бажано досліджувати проектований пристрій на патентну чистоту і знайти оригінальні рішення, здатні служити предметом заявки на винахід.

3. Загальні вимоги до обсягу курсових проектів

Курсовий проект містить текстову та графічну документацію, яка повинна бути виконана у відповідності до вимог державних стандартів і ЄСКД.

Текстова документація складається з титульного листа, завдання на курсовий проект, опису, технічного завдання (ТЗ), відомості технічного проекту та пояснювальної записки (ПЗ).

Обсяг текстової документації повинен становити 25-30 сторінок тексту формату А4, якщо вона набрана на комп'ютері 14-м шрифтом з полуторним міжрядковим інтервалом, в тому числі:

– титульний лист – 1 лист (додаток Р);

– завдання на курсовий проект - 1-2 листа (додаток до ПЗ) (додаток Г);

– опис – 1-2 листа (додаток Н);

– ТЗ - 2-3 листа (додаток Б);

– відомість технічного проекту – 1-2 листа (додаток П);

– пояснювальна записка - 20-25 листів.

Графічна документація визначається завданням на КП і може містити структурну та функціональну схеми (якщо вони не наведені в пояснювальній записці); схему електричну принципову об'єкта проектування; перелік елементів, якщо він не поміщений на листі з принциповою схемою; креслення: складальне і друкованої плати; специфікацію (додаток Т) ; схеми алгоритмів(додаток М); ілюстраційний матеріал (часові діаграми, графіки, експериментальні дані, результати моделювання).

4. Вимоги до змісту та оформлення курсових проектів

4.1. Вимоги до змісту та методичні вказівки до написання окремих текстових документів

4.1.1. Технічне завдання

На підставі завдання на курсове проектування, виданого керівником, студент розробляє технічне завдання (ТЗ) з урахуванням вимог ГОСТ 15.001-88.

ТЗ є вихідним документом для розробки пристрою, що проектується, та технічної документації на нього. У загальному випадку ТЗ повинне містити наступні розділи: найменування і область застосування (використання); підстава для розробки; мета та призначення розробки; джерела розробки; технічні вимоги; економічні показники; стадії і етапи розробки; порядок контролю та приймання; характер розробки та додатки. Розробка ТЗ в повному обсязі вимагає великих витрат часу та праці. Тому студент за погодженням з керівником проекту може обмежитися розробкою частини розділів і пунктів ТЗ. Технічне завдання можна розробляти на основі результатів виконаних науково-дослідних робіт, наукового прогнозування, аналізу передових досягнень і технічного рівня вітчизняної та зарубіжної техніки, вивчення патентної документації і т.ін. Розроблене студентом ТЗ повинно бути погоджено і затверджено керівником. Приклад оформлення технічного завдання на КП наведений у додатку Б.

4.1.2Пояснювальна записка

Пояснювальна записка (ПЗ) до курсового проекту повинна починатися змістом, в якому наводяться найменування основних розділів і підрозділів з зазначенням номера листа. Приклад змісту наведений у додатку В. У загальному випадку ПЗ повинна містити наступні основні розділи:

1. Вступ. Коротко обгрунтувати актуальність теми проекту, поставити завдання розробки та вказати, на підставі яких документів розроблено проект.

2. Призначення та область застосування пристрою, що проектується. Сформулювати призначення пристрою і стисло описати область його застосування.

3. Технічна характеристика. Перелічити основні параметри та характеристики виробу.

4. Огляд існуючих рішень і обгрунтування вибору обраного принципу побудови пристрою. Привести коротку характеристику існуючих методів, проаналізувати ці методи і зробити відповідні висновки, що дозволяють сформулювати принципи побудови виробу; коротко охарактеризувати аналогічні пристрої, розроблені в Україні і за кордоном; провести порівняльний аналіз технічних і економічних характеристик (переваги і недоліки). На підставі цього аналізу показати, які елементи відомих аналогічних пристроїв можуть бути використані при проектуванні заданого виробу і з яких елементів слід знайти більш ефективні рішення. Чітко сформулювати прийняті в проекті принципи побудови пристрою. Особливу увагу при цьому звернути на показники економічності, надійності, їх відповідність рівню міжнародних стандартів і т.ін.

5. Розробка та опис структурної та функціональної електричних схем виробу. На підставі результатів попередніх розділів скласти структурну і функціональну електричні схеми, а також коротко описати роботу пристрою за структурною та функціональною схемами.

6. Вибір і обгрунтування окремих вузлів та елементів. Здійснюється вибір окремих вузлів та елементів пристрою з урахуванням їх електричних, механічних та економічних показників, вирішуючи завдання вибору комплексно з максимальним використанням уніфікованих і стандартних елементів.

7. Розрахунки та експериментальні матеріали, що підтверджують працездатність і надійність виробу. Обсяг і характер розрахункової частини проекту визначається в кожному конкретному випадку стосовно до теми проекту. В залежності від тематики проекту розрахункова частина може містити оцінку основних показників ефективності об'єкту проектування; синтез та мінімізацію логічної структури пристрою; варіантне опрацювання об'єкту проектування з оптимізацією (пошуком оптимального варіанта) при наявності обмежень з використанням різних методів оптимізації; електричний розрахунок окремих вузлів і елементів принципової схеми виробу; розрахунок надійності та інші розрахунки.

8. Розробка та опис принципової електричної схеми об'єкта проектування. Принципову електричну схему розробляють на підставі даних попередніх розділів. При цьому необхідно прагнути до використання елементів, що серійно випускаються. Опис роботи пристрою за принциповою схемою бажано супроводжувати часовими діаграмами.

9 Розробка і опис схеми алгоритму та керуючої програми. Даний розділ містять ті ПЗ, в яких описується пристрій, що використовує мікропроцесор, мікроконтролер, однокристальну мікроЕОМ, персональну ЕОМ та ін. У цьому випадку проектування повинне включати розробку апаратних і програмних засобів.

10 Розробка і опис конструкції пристрою. В даному розділі ПЗ слід обгрунтувати конструкцію пристрою, описати розроблені креслення: складальне і друкованої плати; сформулювати основні вимоги до виготовлення друкованої плати і складального креслення.

11 Висновок. Коротко викласти основні результати виконаної роботи; вказати практичні рекомендації щодо подальшого вдосконалення виробу (якщо це можливо), його впровадження та застосування в народному промисловості; дати оцінку техніко-економічної ефективності, яка може бути отримана при використанні результатів даної роботи; відзначити відповідність параметрів виробу технічному завданню на проектування (при невідповідності - обгрунтувати і пояснити причину його виникнення).

12 Список літератури, складений в порядку появи посилань на неї в тексті ПЗ, який має містити повний перелік використаної при розробці об'єкту проектування літератури. Список повинен бути оформлений відповідно до вимог ГОСТ 7.1-84.

Крім зазначених розділів ПЗ містить додатки, в які включають:

– результати моделювання;

– програми і результати розрахунків на ЕОМ.

Завдання на курсовий проект містить вихідні дані до проекту. Його підписують керівник проекту і студент. Завдання оформляють у відповідності з вимогами, загальними для НТУУ "КПІ". Приклад оформлення завдання на курсовий проект наведений у додатку Г.

4.2. Вимоги до оформлення текстової документації

4.2.1 Загальні вимоги

Текстову документацію оформлюють на листах формату А4, 14-м шрифтом з полуторним міжрядковим інтервалом при наборі на ПК. Порядок побудови розділів і підрозділів, правила викладу тексту, розрахунків, а також оформлення рисунків, написання формул, цифр, та побудови таблиць повинні повністю відповідати вимогам ГОСТ 2.105-95.

Відстань від рамки формату до границь тексту варто залишати на початку і в кінці строк не менше 3 мм.

Відстань від верхнього або нижнього рядка тексту до верхньої або нижньої межі формату повинна бути не менше 10 мм.

Абзаци в тексті починають з відступом, рівним 15 ... 17 мм.

Помилки, описки і графічні неточності, виявлені в процесі виконання текстового документа, допускається виправляти підчисткою або зафарбовуванням білою фарбою і нанесенням на тому ж місці виправленого тексту (графіки).

Пошкодження аркушів текстових документів, помарки та сліди не повністю видаленого колишнього тексту (графіки) не допускаються.

Текст документа при необхідності розділяють на розділи та підрозділи. Розділи повинні мати порядкові номери в межах всього документа (частини), позначені арабськими цифрами без крапки і записані з абзацу. Підрозділи повинні мати нумерацію в межах кожного розділу. Номери підрозділів складаються з номерів розділу і підрозділу, розділених крапкою. В кінці номера підрозділу крапка не ставиться.

Розділи, як і підрозділи, можуть складатися з декількох пунктів. Якщо документ не має підрозділів, то нумерація пунктів в ньому повинна бути в межах кожного розділу, та номер пункту повинен складатися з номерів розділу і пункту, розділених крапкою. Наприкінці номера пункту крапка не ставиться. Якщо документ має підрозділи, то нумерація пунктів повинна складатися з номерів розділу, підрозділу і пункту, розділених крапками. Якщо розділ складається з одного пункту, він також нумерується. Якщо текст документа поділяється тільки на пункти, то вони нумеруються порядковими номерами у межах документа.

Пункти, при необхідності можуть бути розбиті на підпункти, які повинні мати порядкову нумерацію в межах кожного пункту, наприклад: 4.2.1.1, 4.2.1.2, 4.2.1.3 і т. ін.

Всередині пунктів або підпунктів можуть бути приведені перерахування. Перед кожною позицією перерахування варто ставити дефіс або, при необхідності посилання в тексті документа на одне з перерахувань, маленьку літеру, після якої ставиться дужка. Для подальшої деталізації перерахувань необхідно використовувати арабські цифри, після яких ставиться дужка.

Кожен пункт, підпункт та перерахування записують з абзацу.

Розділи та підрозділи повинні мати заголовки. Пункти, як правило, заголовків не мають. Заголовки повинні чітко і коротко відображати зміст розділів, підрозділів. Заголовки слід друкувати з прописної літери, без крапки в кінці, не підкреслюючи. Перенесення слів у заголовках не допускаються. Якщо заголовок складається з двох речень, їх розділяють крапкою.

Відстань між заголовком і текстом повинна бути рівна 3 - 4 інтервалам. Відстань між заголовками розділу і підрозділу - 2 інтервали.

Кожен розділ текстового документа рекомендується починати з нового листа.

Приклад оформлення текстового документа наведено у додатку Д.

У документі великого обсягу (пояснювальній записці) на першому листі поміщають зміст, що включає в себе номери та назви розділів і підрозділів з зазначенням номерів аркушів. Слово „Зміст” записують у вигляді заголовка (симетрично тексту) малими літерами, починаючи з прописної літери. При цьому порядковий номер змісту не приписують і крапку в кінці не ставлять. Найменування, включені у зміст, записують малими буквами, починаючи з прописної літери.

Текст документа повинен бути коротким, чітким, і не допускати різних тлумачень.

При викладенні обов'язкових вимог у тексті повинні вживатися слова «повинен», «слід», «необхідно» і похідні від них.

У документах повинні застосовуватися науково - технічні терміни, позначення та визначення, встановлені відповідними стандартами, а при їх відсутності загальноприйняті в науково - технічній літературі. При цьому в тексті документа повинні бути приведені відповідні посилання.

Якщо в документі прийнята специфічна термінологія, то в кінці його (перед списком літератури) повинен бути наведений перелік прийнятих термінів з відповідними роз'ясненнями. При цьому в тексті документа повинні бути приведені відповідні посилання.

У тексті документа не допускаються: застосовувати для одного і того ж поняття різні науково - технічні терміни, близькі за змістом (синоніми), а також іноземні слова і терміни за наявності рівнозначних слів і термінів в українській мові; скорочувати позначення одиниць фізичних величин, якщо вони вживаються без цифр за винятком одиниць фізичних величин у заголовках і боковиках таблиць і в розшифруваннях літерних позначень, що входять до формули; застосовувати скорочення слів, крім встановлених правилами української орфографії, а також відповідними державними стандартами.

4.2.2 Нумерація формул і оформлення посилань на них

У формулах слід застосовувати символи та позначення, встановлені відповідними державними стандартами. Пояснення символів і числових

коефіцієнтів, що входять у формулу, якщо вони не пояснені раніше в тексті, повинні бути наведені безпосередньо під формулою. Пояснення кожного символу слід давати з нового рядка в тій послідовності, в якій символи наведені у формулі. Перший рядок пояснення має починатися зі слова "де" без двокрапки після нього. Усі формули, якщо їх в документі більше однієї, нумерують арабськими цифрами в межах розділу. Номер формули складається з номера розділу і порядкового номера формули, розділених крапкою. Номер вказують з правого боку аркуша на рівні формули.

Формули, що йдуть одна за одною і не розділені текстом, розділяють комою.

Посилання в тексті на номер формули дають у дужках, наприклад: «... у формулі (4.1) ...». Допускається нумерація формул в межах всього документа.

4.2.3 Оформлення ілюстрацій (рисунків)

Кількість ілюстрацій має бути достатньою для пояснення тексту, що викладається. Ілюстрації повинні розташовуватися як по тексту документа (як можна ближче до відповідних розділів тексту), так і в кінці його або подані в додатку. Ілюстрації повинні бути виконані у відповідності з вимогами стандартів. Ілюстрації, за винятком ілюстрацій, поміщених в додатки, слід нумерувати арабськими цифрами наскрізною нумерацією. Якщо рисунок один, то він позначається „ Рисунок 1”.

Ілюстрації кожного додатка позначають окремою нумерацією арабськими цифрами з додаванням перед цифрою позначення додатка. Наприклад - Рисунок А.3.

Допускається нумерувати ілюстрації в межах розділу. У цьому випадку номер ілюстрації складається з номера розділу і порядкового номера ілюстрації, розділених крапкою. Наприклад - Рисунок 1.1.

При посиланнях на ілюстрації при наскрізній нумерації слід писати –„... у відповідності з рисунком 2 ...” і при нумерації в межах розділу слід писати – „... у відповідності з рисунком 1.2 ...”.

Ілюстрації, при необхідності, можуть мати найменування та пояснювальні дані (підрисуночний текст). Слово „Рисунок” та назву розміщують після пояснювальних даних і поміщають наступним чином: Рисунок 1 - Деталі приладу.

4.2.4 Оформлення таблиць

Цифровий матеріал, як правило, оформляють у вигляді таблиць, які застосовують для кращої наочності та зручності порівняння показників. Таблиця може мати заголовок, який слід виконувати малими літерами (крім першої прописної) і розміщувати над таблицею. Заголовок повинен бути коротким і повністю відображати зміст таблиці. Заголовки граф таблиці починають з прописних літер.

Усі таблиці, якщо їх більше однієї, нумерують в межах всього документа арабськими цифрами. Допускається нумерація таблиць у межах одного розділу. У цьому разі номер таблиці складається з номера розділу і порядкового номера таблиці, розділених крапкою.

Над лівим верхнім кутом таблиці розміщують напис „ Таблиця ” з зазначенням номера таблиці, наприклад „ Таблиця 2.1 ”.

Якщо таблиця має назву (заголовок), то вона наводиться над таблицею і відокремлюється від напису „ Таблиця ” дефісом, наприклад: Таблиця 2.3 - Дані для розрахунку надійності.

Таблицю, в залежності від її розміру, поміщають під текстом, в якому вперше дано посилання на неї, або на наступній сторінці, а, при необхідності, у додатку до документа. Допускається розміщувати таблицю уздовж довгої сторони документа.

Слово „ Таблиця ” вказують один раз ліворуч над першою частиною таблиці, над іншими частинами пишуть слова „ Продовження таблиці ” із зазначенням номера (позначення) таблиці.

Якщо у документі одна таблиця, то вона повинна бути позначена, наприклад: „ Таблиця 1 ” або „Таблиця В.1”, якщо вона наведена у додатку В.

На всі таблиці документа повинні бути наведені посилання в тексті документа. При посиланні слід писати слово „Таблиця” із вказівкою номера.

4.2.5 Оформлення додатків до ПЗ

Ілюстраційний матеріал, таблиці або текст допоміжного характеру допускається давати у вигляді додатків. Додаток оформляється як продовження даного документа на наступних його листах або випускають у вигляді самостійного документа.

Додатки поміщають в кінці пояснювальної записки після „висновку”.

Додатки позначають великими літерами українського алфавіту, починаючи з А, за винятком літер І, О, Ї, Й. Щ. Після слова „додаток” слідує літера, що позначає його послідовність.

Допускається позначення додатків літерами латинського алфавіту, за винятком букв I і O.

У разі повного використання літер українського і латинського алфавітів допускається позначати додатки арабськими цифрами.

Якщо в документі один додаток, то він позначається «Додаток А».

Додаток повинен мати заголовок, який записується симетрично тексту з прописної літери окремим рядком.

Нумерація аркушів документа і додатків, що входять до складу документа, повинна бути наскрізна.

Ілюстрації і таблиці в додатках нумерують в межах кожного додатка.

Якщо в документі є додатки, то на них роблять посилання в основному тексті документа, а у змісті перераховують всі додатки із зазначенням номерів і заголовків.

4.1. Вимоги до змісту та оформлення графічної документації

4.1.1 Зміст графічної документації

Зміст і обсяг графічної документації до курсового проекту залежать від характеру та тематики виконуваної роботи.

Графічна документація, в загальному випадку, включає: креслення, електричні схеми та ілюстраційний матеріал. Креслення повинні відображати конструкцію проектованого пристрою. В якості креслень можуть виконуватися складальне і габаритне креслення, а також креслення друкованої плати. В якості електричних схем можуть виконуватися структурна, функціональна і принципова схеми. Структурну та функціональну схеми допускається зображувати в ПЗ у вигляді рисунків. В якості ілюстраційного матеріалу можуть приводиться схеми алгоритмів, часові діаграми роботи пристрою, графіки, осцілограми і т.ін.

Якщо студент представляє на захист виготовлений ним або за його участю макет проектованого пристрою, за узгодженням з керівником обсяг документації проекту може бути скорочений.

4.1.2 Вимоги до оформлення графічної документації

4.3.2.1 Загальні вимоги

Всі схеми і креслення курсового проекту виконують відповідно до вимог державних стандартів і ЄСКД. Схеми і креслення виконують на ПК з використанням відповідних засобів розробки з наступною роздруківкою на принтері. Підписи в основному написі виконують лише чорними чорнилами.

Якщо можливо, креслення виконують в масштабі 1:1 на білому папері формату A3 або А2. Якщо на цьому форматі паперу розташовується кілька креслень або схем меншого формату, то розрізати папір на окремі формати не слід.

Крім основних форматів (А4, A3, А2, А1 і А0), ГОСТ 2.301-68 допускає застосування додаткових форматів, які утворюються збільшенням сторін основних форматів на величину, кратну розмірам формату А4. При цьому коефіцієнт кратності повинен бути цілим числом. Вид формату вибирається автором проекту, який повинен прагнути вибрати мінімальні розміри листа при збереженні наочності і зручності при читанні документів.

Креслення та схеми слід забезпечувати необхідними поясненнями, що дають можливість читати їх без звернення до тексту ПЗ.

ГОСТ 2.104-68 встановлює один вид основного напису для всіх видів схем і креслень, в тому числі і креслень деталей (див. додаток Є).

У графі 4 основного напису вказують літеру, присвоєну даному документу відповідно до ГОСТ 2.103 - 68 в залежності від стадії розробки конструкторської документації та етапу виконання роботи. Зазвичай в курсових проектах всі документи виконуються на рівні технічного проекту і мають літеру Т.

Загальні вимоги, що пред’являються до виконання схем виробів, наведені в ГОСТ 2.701-84.

В залежності від основного призначення схеми підрозділяють на наступні типи: електричні структурні, функціональні, принципові, з'єднань (монтажні), підключення, розташування, загальні.

4.3.2.2 Креслення друкованої плати

Оформлення креслень друкованих плат здійснюється відповідно до вимог Державних стандартів та СТП КПІ 2.001-83.

Перед виконанням креслення плати повинні бути визначені:

– форма і розміри друкованої плати (ДП);

– положення, форма і розміри монтажних, перехідних, кріпильних та фіксуючих отворів плати;

– крок координатної сітки, що використовується при конструюванні;

– рисунок друкованої плати;

– параметри елементів друкованої плати (ширина провідників, відстань між провідниками, розміри контактних площадок, відстань між контактними площадками або провідником і контактною площадкою, розміри не займаних провідниками зон, екранів та друкованих контактів);

– сторона монтажу та положення базових елементів встановлюваних компонентів;

– допустимі відхилення розмірів, форми та розташування, а також шорсткість поверхні елементів плати;

– зміст, положення, розміри маркування і клеймування;

– матеріал основи друкованої плати та вид її поставки;

– метод і спосіб отримання рисунка плати;

– спосіб нанесення покриття;

– спосіб і зміст контролю.

Креслення односторонньої і двосторонньої плати має найменування „Плата”. На кресленні зображують основні проекції плати (два - для односторонньої плати та два/три - для двосторонньої) з рисунком провідників і отворами.

Допускається виконувати додатково вид плати без струмопровідного рисунка і координатної сітки, на якому проставляють розміри для механічної обробки, відомості про маркування і клеймуванню, а також про покриття. Над цим видом роблять напис: „Вид без провідників”.

Розміри кожної сторони ДП повинні бути кратними:

– 2.5 - при довжині до 100 мм;

– 5.0-при довжині до 350 мм;

– 10.0 - при довжині більше 350 мм.

Максимальний розмір будь-якої зі сторін ДП не повинен перевищувати 470 мм. Співвідношення лінійних розмірів сторін повинно бути не більше 3:1 і вибирається з ряду 1:1, 1:2, 2:3, 2:5.

Товщина ДП повинна відповідати одному з чисел ряду:

0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0. Товщина ДП малої площі має відповідати числам початку ряду, а великої площі - числам кінця ряду.

Креслення плати рекомендують виконувати у збільшеному масштабі 2:1, 4:1, 5:1, 10:1, (допускається 1:1), віддають перевагу застосуванню парної кратності. При використанні координатної сітки з кроком 0,50 мм масштаб креслення повинен бути не менше 4:1.

Креслення плати виконують з координатною сіткою в тому випадку, коли зазначення розмірів рисунка плати та положення отвору ускладнено через їх складності або великої щільності графічних зображень, а також у разі конструювання плати в координатній сітці. При цьому зовнішні обриси плати можуть бути будь-якої форми.

Рекомендується при виконанні креслення плати з координатною сіткою використовувати кроки сітки, що застосовуються при конструюванні (основний крок - 2.50 мм, інші кроки - 1.25 мм або 0.50 мм) і поєднувати початок координатної сітки на кресленні з конструктивними базами.

За початок координат на головному вигляді беруть центр крайнього лівого нижнього отвору, в тому числі фіксуючого. Допускається за початок координат приймати лівий нижній кут плати або точку, утворену лініями побудови; при цьому центр більшості отворів повинен потрапляти у вузол координатної сітки.

Координатну сітку наносять суцільними тонкими лініями з встановленим кроком і у відповідності з масштабом креслення. Якщо крок ліній малий, то рекомендується виділяти кожну п'яту або десяту лінії, збільшуючи їх товщину до половини товщини контурних ліній. Щоб розділити сітку, допускається наносити лінії через одну, при цьому в технічні вимоги поміщають вказівку: „Лінії сітки нанесені через одну”.

Лінії координатної сітки позначають через один або декілька кроків, але не більше п'яти, порядковим номером або відстанню від початку координат. Значення кроку координатної сітки оговорюють в технічних вимогах.

На зображенні плати друковані провідники, контактні площадки та інші елементи струмо-провідного рисунка штрихують як ті, що потрапили в переріз.

Провідники, ширина яких на кресленні менше 2 мм, зображують суцільною потовщеною лінією. Допускається зображувати на кресленні суцільною потовщеною лінією провідники шириною 2 мм і більше, якщо їх дійсна ширина обговорена в технічних вимогах.

Контактні площадки круглої форми, а також площадки, форма яких не задана при конструюванні та визначається при виготовленні, зображують концентричними колами. Розміри зовнішнього кола повинні відповідати мінімальним розмірам контактної площадки. Проміжок між колами не штрихують, якщо відстань між ними на зображенні менше 2 мм.

Контактні площадки, що приєднані до провідників, які зображені суцільною потовщеною лінією, не штрихують. У таких випадках допускається не зображувати контактні площадки; їх форму та розміри оговорюють в технічних вимогах, наприклад:

„Форма контактних площадок довільна, b min = 0,25 мм”, де b - відстань від краю контактної площадки до отвору.

Форму і розміри друкованих контактів, вирізів в широких провідниках і екранах, вказують безпосередньо на кресленні основного вигляду плати;

допускається ці елементи показувати у вигляді виносок з позначенням їх кількості.

Ділянки плат, які не допускається займати друкованими провідниками, у тому числі технологічні, на кресленні обводять штрих-пунктирною потовщеною лінією, і вказують розміри, що визначають положення цих ділянок.

Отвори в платі зображують однією окружністю. Допускається при використанні умовного позначення отворів, отвори близькі за розміром зображувати на кресленні однакового розміру. Відомості про отвори: діаметр, умовне позначення, діаметр контактної площадки, наявність металізації і кількість отворів – рекомендується об'єднувати в таблицю, що заповнюється в порядку збільшення розмірів отворів.

Діаметри монтажних і перехідних металізованих і не металізованих отворів вибирають із ряду: (0.2); 0.4, (0.5); 0.6; (0.7); 0.8; (0.9); 1.0; (1.2); 1.3, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2 , (2.4), (2.6), (2.8), (3.0). Бажаними є діаметри, не взяті в дужки.

Кожен монтажний і перехідний отвір повинен бути охоплений контактною площадкою, мінімальний діаметр якої повинен бути не менше трьох діаметрів отворів 0.5 – 0.8 мм і двох діаметрів отворів 1.6 - 2.0 мм. У вузьких місцях допускається підрізати контактну площадку. При цьому в технічних вимогах вказують мінімальну відстань від краю отвору до краю контактної площадки в місці підрізу – b min.

Положення отворів задають одним з наступних способів:

– за координатною сіткою;

– нанесенням розмірних ліній;

– нумерацією отворів з зазначенням їх координат за осями Х та У в таблиці.

В останньому випадку рекомендується використовувати для нумерації отворів вид плати без провідників. Початок координат осей Х і У суміщають з початком координат сітки або вибирають з аналогічних міркувань.

При зображенні розташування групи отворів з суміщенням їх загального центру або одного з отворів (базового) з вузлом координатної сітки, координати отворів, центри яких не лежать у вузлах координатної сітки, вказують на виносному елементі, проставляючи розміри від загального центру чи базового отвору. При цьому контактні площадки, що примикають до отворів, на фрагменті виду плати не зображують.

Позначення матеріалу основи плати вказують в основному написі креслення. Позначення матеріалів, що наносяться на плату і утворюють друковані провідники і струмопровідний шар контактних отворів, вказують у технічних вимогах.

Однорідні і близькі за характером технічні вимоги на кресленнях плат групуються в такій послідовності:

а) спосіб виготовлення плати;

б) вимоги, що пред’являються до матеріалу основи плати та до властивостей матеріалів готової плати;

в) крок координатної сітки;

г) допустимі відхилення рисунка плати;

д) вимоги до параметрів елементів плати;

е) вказівки про конфігурації базових елементів;

ж) вимоги до точності механічної обробки;

з) вказівки про покриття;

и) вказівки про маркування і клеймування;

к) вимоги до контролю;

л) посилання на інші документи, що містять технічні вимоги на плату, але не наведені на кресленні.

4.3.3 Позначення конструкторських документів

Усі документи, що становлять комплект конструкторської документації курсового проекту, повинні мати позначення за наступною схемою:

ХХХХ.ХХХХХХ.ХХХ ХХХХ,

а б в г є ж д

де а – код організації розробника (у навчальних проектах шифр студентської групи, наприклад, ІА21, ЗІА11); д – код класифікаційної характеристики документа (в даному випадку необхідно записувати на позиціях: б – дві останні цифри номера залікової книжки, наприклад, 01 , 25 і т.ін.; в – двозначний порядковий номер проекту, що виконується за час навчання у вузі (див. додаток Ж); г – двозначний номер завдання (варіанта) при виконанні проекту (якщо цей номер відсутній то на позиціях „г” ставлять два нулі); є – порядковий реєстраційний номер виробу, деталі в загальному списку (в учбовому проекті можна застосовувати номер проекту); ж – код (шифр) документа, наприклад: ПЗ – пояснювальна записка; ТЗ – технічне завдання; ОП – опис; ТП – відомість технічного проекту; Е1 – схема електрична структурна; Е2 – схема електрична функціональна; Е3 – схема електрична принципова; Е4 – схема електрична з'єднань; ПЕ3 – перелік елементів до принципової схеми; СК – складальне креслення, ВЗ – вид загальний.

При розробці на виріб кількох схем (креслень) певного виду та типу у вигляді самостійного документа кожній схемі (кресленню) присвоюють позначення виробу та шифр схеми. У цьому випадку, починаючи з другої схеми (креслення), додають порядковий номер (арабськими цифрами), наприклад:

ХХХХХ. ХХХХХХ. ХХХ Е3;

ХХХХХ. ХХХХХХ. ХХХ Е3 .1;

ХХХХХ. ХХХХХХ. ХХХ Е3.2 і т. ін.

Позначення документів необхідно виконувати прописними літерами і арабськими цифрами розміром 7 мм у графі 2 основного напису і на титульному аркуші; розміром 5 мм у графі 26 (повернуте позначення) креслень і схем - ГОСТ 2.104-68 Основні написи.

Далі наводяться приклади позначення окремих конструкторських документів курсового проекту.

ІА93.210500.005 – основний конструкторський документ;

ІА93.210500.005 ОП – опис;

ІА93.210500.005 ТЗ – технічне завдання;

ІА93.210500.005 ТП – відомість технічного проекту;

ІА93.210500.005 ПЗ – пояснювальна записка;

ІА93.210500.005 Е3 – схема електрична принципова;

ІА93.210500.005 ПЕ3 – перелік елементів до принципової схеми;

ІА93.210500.005 СК – складальне креслення;

ІА93.210500.005 СА – схема алгоритму;

ІА93.210500.005 ЧД – часова діаграма;

ІА93.210500.105 – друкована плата;

ІА93.210500.005 – специфікація і т.ін.

4.2. Порядок комплектування документів

Перед комплектацією всі текстові та графічні документи повинні підписати виконавець, суміжні виконавці та керівник проекту.

Підпис керівника про допуск до захисту ставиться після остаточного оформлення альбому, що містить документацію по курсовому проекту.

Документація проекту в загальному випадку комплектується в такій послідовності:

– титульний лист;

– завдання на курсовий проект;

– опис;

– технічне завдання;

– відомість технічного проекту;

– пояснювальна записка;

– специфікація;

– плата;

– складальне креслення;

– структурна схема (якщо вона виконується як графічний документ);

– функціональна схема (якщо вона виконується як графічний документ);

– принципова схема;

– перелік елементів (якщо він не зображений на принциповій схемі);

– ілюстративний матеріал (якщо він виконується як графічний документ).

Всі документи приводять до формату А4 згідно з ГОСТ 2.501-68 "Правила обліку та зберігання" та брошурують в одну папку або альбом.

5. Методичні вказівки до виконання проекту

5.1. Структура типової локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ)

Для того, щоб вивчити особливості виконання окремих етапів курсового проекту, розглянемо приклад типової локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ).

ЛМПСУ керує визначеним об'єктом управління (агрегатом) за декількома параметрами, наприклад, температура, тиск, кут повороту, переміщення та ін. Система названа локальною, тому що управління виробляється і здійснюється на нижньому (локальному) рівні складної ієрархічної системи управління, що включає безліч різних агрегатів (об'єктів управління). Основним елементом ЛМПСУ є однокристальна мікроЕОМ (ОМЕОМ) яка називається веденою, тому що передбачається, що в складній системі мається безліч подібних ведених ОМЕОМ, які управляють окремими агрегатами на локальному рівні.

Зараз замість терміна ОМЕОМ використовується термін мікроконтролер (МК), тому цей термін також застосовується у даній роботі. На більш високому рівні ієрархії системи управління може знаходитися ведуча ОМЕОМ, яка на основі інформації про стан окремих агрегатів виробляє необхідні значення заданих управляючих впливів для ведених ОМЕОМ. Ведуча і ведена ОМЕОМ можуть бути зв'язані між собою, наприклад, загальним моноканалом.

ЛМПСУ підтримує кожний з конкретних параметрів на заданому рівні. Інформація про поточне значення параметрів контролю знімається з аналогових давачів (Д1...Д3) і проходить через нормуючі перетворювачі (НП1...НП3), які перетворюють діапазон зміни електричних сигналів, що знімаються з давачів, до діапазону, що відповідає обраному аналого-цифровому перетворювачу (АЦП). Оскільки інформаційні сигнали в більшості систем управління – низькочастотні, то для придушення високочастотних завад використовуються фільтри нижніх частот (ФНЧ). Аналоговий мультиплексор по черзі підключає до АЦП один з декількох аналогових електричних сигналів, які відображають поточні значення контрольованих параметрів. У випадку, якщо за час перетворення АЦП, зміна вхідного сигналу відповідає зміні вихідного двійкового коду більше, ніж на одиницю молодшого значущого розряду (МЗР), то для зменшення так званої „апертурної” похибки, яка виникає при цьому, у систему включають пристрій вибірки-зберігання (ПВЗ).

ПВЗ запам'ятовують миттєві значення вхідних аналогових сигналів у момент вибірки і підтримують їх постійними на вході АЦП протягом часу перетворення останнього. З виходу АЦП інформація в паралельному двійковому коді надходить у ведену ОМЕОМ, що порівнює поточне значення контрольованого параметру з заданим значенням і виробляє управляючий вплив відповідно до сигналу розузгодження й обраним законом управління (П, ПІ, ПІД і ін.). Сигнали управління, що знімаються з виходу одного з паралельних портів ОМЕОМ, запам'ятовуються в зовнішніх регістрах РГ1...РГ3. Для підвищення навантажувальної здатності виходів ОМЕОМ, у системі використаний шинний формувач (ШФ). Виходи РГ1…РГ3 через схеми узгодження рівнів СУР1…СУР3 зв'язані з входами цифро-аналогових перетворювачів ЦАП1…ЦАП3, що формують аналогові керуючі впливи, спрямовані на усунення сигналу розузгодження і призначені для відпрацьовування аналоговими виконавчими елементами (АВЕ1…АВЕ3). СУР1…СУР3 необхідні в тих випадках, коли рівні одиничних логічних сигналів, що знімаються з виходів регістрів, не відповідають необхідним рівням одиничних сигналів на входах ЦАП. У якості СУР, як правило, використовують логічні елементи з відкритим колектором.

У загальному випадку, ЛМПСУ крім аналогових давачів і виконавчих елементів можуть містити цифрові давачі і дискретні виконавчі елементи, які через паралельні порти поєднуються з мікроконтролером.

5.1.1Призначення і схемна реалізація окремих вузлів ЛМПСУ

5.1.1.1 Аналоговий мультиплексор (АМПС)

АМПС використовується для почергової передачі поточного значення одного з трьох аналогових контрольованих параметрів на вхід ПВЗ і АЦП. Для цього може бути, наприклад, використана мікросхема К561КП1.

На рисунку 5.2 зображено позначення цієї мікросхеми на електричних схемах і пояснюється яким чином АМПС зв'язаний з іншими частинами ЛМПСУ.

Розглянутий пристрій відноситься до класу мультиплексорів - селекторів (мультиплексорів - демультиплексорів). Мікросхема містить два мультиплексора - селектора. У нашому прикладі використана половина мікросхеми в якості мультиплексора. У залежності від значень адресних сигналів, що надходять від ОМЕОМ на входи V1, V2, у мультиплексорі утворюється наскрізний низькоомний канал між виходом F_a і одним із входів A1, A2, A3, на які подаються інформаційні сигнали від ФНЧ. З виходу F_a обраний сигнал надходить на вхід ПВЗ.

5.1.1.2 Пристрій вибірки-зберігання (ПВЗ)

ПВЗ призначений для запам'ятовування миттєвого значення вхідного аналогового сигналу в момент вибірки і підтримки цього значення на постійному рівні під час перетворення інформації в АЦП. Подібний пристрій необхідно застосовувати в тих випадках, коли за час перетворення інформації в АЦП зміна його вхідного аналогового сигналу еквівалентна дискретній зміні вихідного сигналу більш ніж на одиницю молодшого значущого розряду (МЗР). У якості ПВЗ може бути, наприклад, використана мікросхема К1100СК2. На рисунку 5.3зображено позначення цієї мікросхеми на електричних схемах і пояснюється, яким чином ПВЗ пов'язаний з іншими частинами ЛМПСУ. Тривалість імпульсу запису інформації у ПВЗ (імпульсу вибірки) t_зап (t_в) при значенні ємності збереження С_ЗБ=1нф дорівнює 5 мкс.

5.1.1.3 Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)

АЦП виконує перетворення аналогової напруги в 8-розрядний паралельний двійковий код, що вводиться в ОМЕОМ.

У якості АЦП може бути використана, наприклад, мікросхема К1113ПВ1. На рисунку 5.4 наведено позначення цієї мікросхеми на електричних схемах і показується яким чином АЦП пов'язаний з іншими частинами ЛМПСУ. Особливості взаємодії АЦП і ОМЕОМ пояснює часова діаграма роботи АЦП.

Запуск АЦП відбувається при переключенні сигналу на вході START (СТАРТ) з логічної одиниці в нуль. Під час перетворення на виході READY (ГОТОВНІСТЬ) присутня логічна одиниця, а шина даних знаходиться в третьому (високоімпедансному) стані. По закінченню перетворення вихідні сигнали на виводах даних D0..D9 переходять в активний стан, а сигнал на виході READY переключається з 1 в 0. Одержавши сигнал готовності, ОМЕОМ зчитує (вводить) дані від АЦП і переводить сигнал на вході START у стан 1 на час, не менший 2 мкс. Цим здійснюється „скидання” АЦП, після якого може вироблятися наступний „запуск” АЦП і т.ін.

4.2.2 Нумерація формул і оформлення посилань на них

Формули, що йдуть одна за одною і не розділені текстом, розділяють комою.

4.2.3 Оформлення ілюстрацій (рисунків)

4.2.4 Оформлення таблиць

4.2.5 Оформлення додатків до ПЗ

Додатки поміщають в кінці пояснювальної записки після „висновку”.

Допускається позначення додатків літерами латинського алфавіту, за винятком букв I і O.

Якщо в документі один додаток, то він позначається «Додаток А».

Додаток повинен мати заголовок, який записується симетрично тексту з прописної літери окремим рядком.

Нумерація аркушів документа і додатків, що входять до складу документа, повинна бути наскрізна.

Ілюстрації і таблиці в додатках нумерують в межах кожного додатка.

4.1 Вимоги до змісту та оформлення графічної документації

4.1.1 Зміст графічної документації

4.1.2 Вимоги до оформлення графічної документації

4.3.2.1 Загальні вимоги

Загальні вимоги, що пред’являються до виконання схем виробів, наведені в ГОСТ 2.701-84.

4.3.2.2 Креслення друкованої плати

Оформлення креслень друкованих плат здійснюється відповідно до вимог Державних стандартів та СТП КПІ 2.001-83.

Перед виконанням креслення плати повинні бути визначені:

– форма і розміри друкованої плати (ДП);

– положення, форма і розміри монтажних, перехідних, кріпильних та фіксуючих отворів плати;

– крок координатної сітки, що використовується при конструюванні;

– рисунок друкованої плати;

– сторона монтажу та положення базових елементів встановлюваних компонентів;

– допустимі відхилення розмірів, форми та розташування, а також шорсткість поверхні елементів плати;

– зміст, положення, розміри маркування і клеймування;

– матеріал основи друкованої плати та вид її поставки;

– метод і спосіб отримання рисунка плати;

– спосіб нанесення покриття;

– спосіб і зміст контролю.

Розміри кожної сторони ДП повинні бути кратними:

– 2.5 - при довжині до 100 мм;

– 5.0-при довжині до 350 мм;

– 10.0 - при довжині більше 350 мм.

Товщина ДП повинна відповідати одному з чисел ряду:

„Форма контактних площадок довільна, b min = 0,25 мм”, де b - відстань від краю контактної площадки до отвору.

допускається ці елементи показувати у вигляді виносок з позначенням їх кількості.

Положення отворів задають одним з наступних способів:

– за координатною сіткою;

– нанесенням розмірних ліній;

– нумерацією отворів з зазначенням їх координат за осями Х та У в таблиці.

Однорідні і близькі за характером технічні вимоги на кресленнях плат групуються в такій послідовності:

а) спосіб виготовлення плати;

б) вимоги, що пред’являються до матеріалу основи плати та до властивостей матеріалів готової плати;

в) крок координатної сітки;

г) допустимі відхилення рисунка плати;

д) вимоги до параметрів елементів плати;

е) вказівки про конфігурації базових елементів;

ж) вимоги до точності механічної обробки;

з) вказівки про покриття;

и) вказівки про маркування і клеймування;

к) вимоги до контролю;

л) посилання на інші документи, що містять технічні вимоги на плату, але не наведені на кресленні.

4.3.3 Позначення конструкторських документів

ХХХХ.ХХХХХХ.ХХХ ХХХХ,

а б в г є ж д

ХХХХХ. ХХХХХХ. ХХХ Е3;

ХХХХХ. ХХХХХХ. ХХХ Е3 .1;

ХХХХХ. ХХХХХХ. ХХХ Е3.2 і т. ін.

Далі наводяться приклади позначення окремих конструкторських документів курсового проекту.

ІА93.210500.005 – основний конструкторський документ;

ІА93.210500.005 ОП – опис;

ІА93.210500.005 ТЗ – технічне завдання;

ІА93.210500.005 ТП – відомість технічного проекту;

ІА93.210500.005 ПЗ – пояснювальна записка;

ІА93.210500.005 Е3 – схема електрична принципова;

ІА93.210500.005 ПЕ3 – перелік елементів до принципової схеми;

ІА93.210500.005 СК – складальне креслення;

ІА93.210500.005 СА – схема алгоритму;

ІА93.210500.005 ЧД – часова діаграма;

ІА93.210500.105 – друкована плата;

ІА93.210500.005 – специфікація і т.ін.

4.2 Порядок комплектування документів

Документація проекту в загальному випадку комплектується в такій послідовності:

– титульний лист;

– завдання на курсовий проект;

– опис;

– технічне завдання;

– відомість технічного проекту;

– пояснювальна записка;

– специфікація;

– плата;

– складальне креслення;

– структурна схема (якщо вона виконується як графічний документ);

– функціональна схема (якщо вона виконується як графічний документ);

– принципова схема;

– перелік елементів (якщо він не зображений на принциповій схемі);

– ілюстративний матеріал (якщо він виконується як графічний документ).

5. Методичні вказівки до виконання проекту

5.1. Структура типової локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ)

Для того, щоб вивчити особливості виконання окремих етапів курсового проекту, розглянемо приклад типової локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ), структурна схема якої приведена на рисунку 5.1.

5.1.1. Призначення і схемна реалізація окремих вузлів ЛМПСУ

5.1.1.1. Аналоговий мультиплексор (АМПС)

5.1.1.2 Пристрій вибірки-зберігання (ПВЗ)

5.1.1.3 Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)

АЦП виконує перетворення аналогової напруги в 8-розрядний паралельний двійковий код, що вводиться в ОМЕОМ.

АЧХ реальних ФНЧ ближче наближаються до ідеального для фільтрів більш високого порядку. Однак, підвищення порядку зв'язане з ускладненням схем і більш високою вартістю.

Основна проблема при проектуванні фільтра полягає в наближенні реальної АЧХ із заданим ступенем точності до ідеальної при найменших витратах. Приклад такої реальної характеристики показаний на рисунку більш тонкою лінією.

На практиці повинні бути визначені і чітко розмежовані смуги пропускання і затримки. В якості смуги пропускання вибирається діапазон частот, де значення АЧХ більше або дорівнює деякому, заздалегідь обраному числу, позначеному А1 , а смугу затримки утворить діапазон частот, у якому амплітуда менше або дорівнює визначеного значення, наприклад, А2 . Інтервал частот, у якому характеристика постійно спадає, переходячи від смуги пропускання до смуги затримки, називається перехідною областю. Зображена на рисунку 5.13 АЧХ реального фільтра має смугу пропускання в діапазоні частот 0ωω_з , смугу затримування в діапазоні ωω₁ і перехідну область у діапазоні ω_з<ω<ω₁.

Однієї з основних задач, розв'язуваних при проектуванні активних фільтрів (АФ), є пошук аналітичної апроксимуючої функції , що з необхідною точністю відтворює задану АЧХ [12].

Існує кілька типів стандартних фільтрів, що можуть використовуватися для апроксимації заданих АЧХ проектованих АФ: фільтри Баттерворта, Чебишева, інверсні Чебишева й еліптичні.

Фільтри Баттерворта володіють монотонною (максимально плоскою ) АЧХ; АЧХ фільтра Чебишева має пульсації (коливання коефіцієнта передачі) у смузі пропускання і монотонна в смузі затримки; АЧХ інверсного фільтра Чебишева монотонна в смузі пропускання і має пульсації в смузі затримки, а АЧХ еліптичного фільтра має пульсації як у смузі пропускання , так і в смузі затримки.

Одним з основних методів проектування АФ, у яких значення порядку n >2, є каскадне з'єднання ланок 1-го і 2-го порядків, що дозволяє одержати фільтр будь-якого високого порядку.

Як видно з рисунка 5.14 каскадне з'єднання фільтрів 1-го і 2-го порядків дає фільтр 3-го порядку, каскадне з'єднання двох фільтрів 2-го порядку дає фільтр 4-го порядку і т.д. Збільшуючи число фільтрів, що з'єднуються, 1-го і 2-го порядків, можна одержати фільтр будь-якого потрібного нам порядку.

Фільтри парних порядків будуються з n /2 каскадів 2-го порядку, де n- порядок фільтра. Сумарний коефіцієнт передачі АФ, зібраного каскадним з'єднанням фільтрів 1-го і 2-го порядків, дорівнює добутку коефіцієнтів передачі вихідних ланок. Існує кілька способів схемної реалізації АФ: на ДНУН (джерело напруги, що управляється напругою); біквадратний фільтр і інші [12].

Однією з найбільш простих схем АФ, що реалізує необхідні передатні функції окремих ланок фільтра, є схема з багатопетлевим зворотним зв'язком (БЗЗ).

Схема має таку назву тому, що вона містить два шляхи проходження сигналу зворотного зв'язку: через резистор і через конденсатор.

Фільтр із БЗЗ має гарну стабільність характеристик, низький вхідний опір і може ефективно застосовуватися для значень коефіцієнта підсилення, що не перевищує 5.

5.1.2.4 Розрахунок ФНЧ

На кафедрі АУТС розроблений пакет прикладних програм для розрахунку активних фільтрів, що може бути використаний у даній роботі. У якості схеми обраний фільтр із БЗЗ. Вихідні дані для розрахунку:

– АЧХ ФНЧ повинна бути монотонною в смузі пропускання і смузі затримки;

– коефіцієнт підсилення К=1;

– частота зрізу f_з=10Гц;

– максимальне загасання в смузі пропускання α₁ =3дБ;

– мінімальне загасання в смузі затримування α₂=20дБ;

– ширина перехідної області ТW_нч = 10Гц.

Ці дані були введені в програму розрахунку фільтра, яка визначила, що заданим значенням задовольняє фільтр Баттерворта 4-го порядку. Його принципова схема показана на рисунку 5.16 і включає дві ланки 2-го порядку, які реалізовані на ІМС ОП: DA1,DA2.

Розрахунковий порядок фільтра = 4.

Добротність: ланка1 = 0.541196, ланка2 = 1.306563.

Значення елементів:

ланка1: R1 =34,8кОм; R2 = 34,8кОм; R3 = 1,74 кОм;

С1 = 422нФ;С2 = 1мкФ;

ланка2: R4 = 82,5кОм; R5 = 82,5кОм; R6 = 41,2кОм ;C3 = 73,2нФ;

C4 = 1 мкФ.

Наведені характеристики: окремих ланок ФНЧ; АЧХ ідеального ФНЧ, що відповідає розрахунковим значенням його компонентів без їхнього округлення; АЧХ реального ФНЧ, що відповідає реальним значенням компонентів схеми, отриманим після їхнього округлення до конкретного стандартного ряду електронних елементів Е96.

5.1.2.5 Вибір та розрахунок АЦП

5.1.2.5.1 Загальні положення

В АЦП здійснюється квантування (дискретизація) за рівнем і часом.

На вхід перетворювача надходить аналогова напруга U_вх, що перетворюється в дискретну величину, яка визначається у фіксовані моменти часу найближчим до безперервної (аналогової) величини рівнем квантування.

На виході АЦП кожному дискретному значенню відповідає комбінація двійкового коду, число розрядів якого позначимо буквою N_p. Величина N_p залежить від числа дискретних значень N_д на виході АЦП, включаючи нульове.

Число дискретних значень (рівнів квантування) залежить від похибки квантування за рівнем.

З наведеного співвідношення (5.16) випливає, що максимальна абсолютна похибка дорівнює половині кроку квантування за рівнем.

У наведеній формулі з N_д віднімається одиниця, тому що одним з дискретних значень є нульове. Звідси необхідне число дискретних значень, що відображує нашу безперервну функцію з заданою точністю.

Наприклад, при d_від £0,2% N_д повинно бути не менше 251. Приймаючи N_д=256 визначаємо, що число розрядів N_p у цьому випадку повинно бути 8 (2⁸=256). Якщо вхідна безперервна величина змінюється, наприклад, у діапазоні від 0 до 2,55 В, то величина кроку квантування за рівнем при N_д=256 дорівнює _DU=10 мв; d_абс. £5 мв; d_від. £ 50/255 < 0,2%.

При проектуванні АЦП важливе значення має вибір величини кроку квантування за часом _Dt=Т. Значення Т визначає необхідну швидкодію АЦП і тракту обробки інформації.

Фізично цей вираз варто трактувати в такий спосіб: на один період максимальної гармоніки вхідного аналогового сигналу необхідно взяти не менш двох відліків при переході від аналогової до дискретної величини.

Якщо на вхід АЦП поступає аналоговий сигнал з виходу ФНЧ, то в якості f_max можна використовувати частоту зрізу фільтру.

Вибір АЦП

Для вирішення поставленої задачі можуть використовуватися різні типи АЦП. Нижче розглянемо декілька з них.

Опис мікросхеми К1113 ПВ1

Мікросхема К1113 ПВ1 (рисунок 5.19) являє собою функціонально-закінчений АЦП послідовного наближення з часом перетворення < 30 мкс, розрахований на вхідні напруги (0...10,23)В (уніполярний сигнал) чи (-5,12 ...+5,11)В (біполярний сигнал) [5,9].

Для переключення діапазонів вхідних напруг використовується вхід LZ. Якщо LZ=0, то перетворюються уніполярні вхідні сигнали від 0 до 10,23В, якщо ж LZ=1, то перетворювач працює в двополярному режимі (U_вх= -5,12...+5,11)В. Коефіцієнт передачі АЦП К_пер.

Якщо використовувати не всі десять розрядів вихідного двійкового коду розглянутого АЦП, то існує кілька варіантів його підключення. Наприклад, якщо N_p= 8, то можна підключити вісім виходів АЦП, що відповідають молодшим розрядам. Інші два розряди не використовуються. У цьому випадку коефіцієнт передачі К_пер=, а U_вх.max= = . Якщо використовувати вісім виходів АЦП, що відповідають старшим розрядам, то К_пер=, а U_вх.max= .Якщо N_p= 7, і вихідний ДК (двійковий код) знімається з семи старших виходів, то К_пер=, а U_вх.max.

Слід звернути увагу на те, що у наведених вище прикладах змінюється не тільки коефіцієнт передачі, а також абсолютна та відносна похибки АЦП.

Процес аналого-цифрового перетворення здійснюється при нульовому сигналі на вході START(СТАРТ) (рисунок 5.5). Вхідний аналоговий сигнал подається на вхід AIN. По закінченні перетворення на виході READY (ГОТОВНІСТЬ) з'являється логічний нуль. Одночасно з цим сигналом на інформаційних виходах D0...D9 встановлюється цифровий двійковий еквівалент вхідної аналогової величини. Рівні вихідних цифрових сигналів відповідають рівням цифрових ТТЛШ / КМОН - схем. Для скидання поточного вихідного коду перетворювача перед наступним запуском АЦП необхідно подати одиницю (мінімум на 2мкс) на вхід START. У процесі скидання і перетворення на виході READY присутня логічна одиниця, а кодові виходи АЦП знаходяться у високоімпедансному стані. Сказане відображають часові діаграми роботи АЦП, приведені на рисунку 5.5. Для підвищення точності перетворення АЦП має два окремих земляних виводи: аналогова земля (GNDA) і цифрова земля (GNDD). Різниця потенціалів між ними повинна бути £ 200мв.

Регулювання чутливості АЦП можна робити за допомогою змінного резистора (100...200 Ом), що включається між джерелом вхідного сигналу U_вх і аналоговим входом AIN АЦП (рисунок 5.4). Для регулювання зсуву нуля в межах +1/2 значення молодшого значущого розряду (МЗР) можна включати змінний резистор (5...50 Ом) між виводами GNDA АЦП і зовнішньою землею (рисунок 5.4).

Мікросхема виконана за n-МОН технологією, живиться від двох джерел +5В і -15В; і споживає струм 10 і 18 мА відповідно.

5.1.2.5.2.2 Розрахунок АЦП на базі мікросхеми К1113 ПВ1

Виконаємо розрахунок абсолютної і відносної похибок перетворення, а також максимально припустимої частоти вищої гармоніки спектра вхідного сигналу для АЦП К1113 ПВ1. Кількість розрядів вихідного коду в цій мікросхемі дорівнює десяти (N_р=10), діапазон значень вхідної напруги Uвх_max – Uвх_min = 10,23 В. Тому з виразів (5.15, 5.17) отримаємо:

N_д £ 2¹⁰ = 1024;

DU = 10230/ 1023 = 10 mВ.

Згідно (5.16; 5.18) абсолютна похибка перетворення такого АЦП буде не більше, ніж 5 mВ, тобто

d_абс £ 5 mВ,

а відносна – не більше, ніж (50/ 1023) [%], тобто

d_від £ (50/ 1023) » 0,049 %.

Величина кроку квантування за часом, відповідно до рисунку 5.5, повинна бути не менша, ніж (t_{прт.ацп} + t_скд), де t_{прт.ацп} ≤30мкс – час перетворення АЦП; t_скд ³2мкс – час скидання АЦП, тобто не менша 32 мкс. А значить максимально припустима частота вищої гармоніки спектра вхідного сигналу для АЦП К1113 ПВ1, як випливає з (5.20), буде дорівнювати

f_max = 1 / [2*(t_{прт.ацп} + t_скд)] » 15,6 кГц.

5.1.2.5.2.3 Опис мікросхеми АЦП MAX154

На сучасному ринку мікросхем представлений широкий спектр НВІС АЦП, серед яких розповсюдженими є мікросхеми фірми «MAXIM».

Нижче розглянута одна з таких сучасних НВІС АЦП - MAX154, виконана за КМОН технологією. Вона являє собою високошвидкісний чотирьохканальний АЦП, а також виконує функції мультиплексора і ПВЗ.

Перетворювач має вбудований пристрій вибірки-зберігання, мультиплексор, внутрішній формувач опорної напруги: 2.5В.

Зовнішній вигляд мікросхеми наведений на рисунку 5.20, а опис виводів – у таблиці 5.1.

Інтерфейс із мікропроцесором спрощений можливістю адресації мікросхеми як області пам'яті чи порту введення/виведення без використання зовнішньої логіки. В якості виходу використовується регістр-клямка з третім станом, що дозволяє прямо підключити мікросхему до шини даних або портів введення.

Діапазон аналогового входу: від 0В до 5В.

Напруга живлення: +5В.

Час перетворення разом із часом скидання на кожен канал: 2.5 мкс.

Похибка: 1/2 МЗР.

Вхідний струм, що споживається: 15ма.

Припустимий діапазон робочих температур: -40°С до +85°С.

Мікросхема МАХ154 використовує тільки два керуючих виводи: читання – RD і вибір кристала – CS . Операції читання і перетворення ініціюються низькими рівнями CS і RD, защіпуючи адресні входи мультиплексора.

На вході схеми стоїть чотирьохканальний аналоговий мультиплексор, що у залежності від комбінації сигналів на адресних входах А0, А1 з'єднує (комутує) один з аналогових входів із пристроєм вибірки-зберігання, який запам'ятовує вхідний сигнал і підтримує його практично незмінним під час перетворення АЦП.

В АЦП використаний «паралельно-послідовний» принцип перетворення [20]. Два чотирирозрядних паралельних АЦП служать для одержання вихідного 8-бітного результату. Кожний з чотирирозрядних АЦП містить по п'ятнадцять компараторів, що здійснюють порівняння поточного значення вхідного сигналу з нормованими постійними еталонними напругами. Величини цих напруг залежать від значень опорних напруг: V_REF+ і V_REF- , і відрізняються один від одного на величину DU, що відповідає зміні вихідного 4-розрядного ДК кожного АЦП на: ±1мзр.

Таблиця 5.1 - Опис виводів мікросхеми МАХ154

Номер виводу	Назва	Призначення
1	AIN4	Аналоговий вхід 4
2	AIN3	Аналоговий вхід 3
3	AIN2	Аналоговий вхід 2
4	AIN1	Аналоговий вхід 1
5	REF OUT	Вихід внутрішньої опорної напруги: +2.5В
6	DB0	Біт 0 виходу
7	DB1	Біт 1 виходу
8	DB2	Біт 2 виходу
9	DB3	Біт 3 виходу
10	RD	Керуючий біт доступу до даних і початку перетворення
11	INT	Сигнал індикації завершення перетворення
12	GND	Земля
13	Vref-	Нижня границя вхідного сигналу
14	Vref+	Верхня границя вхідного сигналу
15	RDY	Вихідний сигнал готовності для мікропроцесора. Приймає значення логічного нуля, коли CS активний, і переходить у третій стан по закінченню перетворення.
16	CS	Вибір мікросхеми (кристала)
17	DB4	Біт 4 виходу
18	DB5	Біт 5 виходу
19	DB6	Біт 6 виходу
20	DB7	Біт 7 виходу
21	A1	Біт 1 номеру вхідного каналу
22	A0	Біт 0 номеру вхідного каналу
23	NC	Не підключений
24	Vdd	Живлення +5В

Вибір вхідного каналу адресними сигналами А1 і А0 відображує таблиця 5.2.

Таблиця 5.2 - Вибір вхідного каналу

А1	А0	Вхідний канал
0	0	AIN1
0	1	AIN2
1	0	AIN3
1	1	AIN4

На початку перетворення, використовуючи 15 компараторів, верхній 4-бітний АЦП старших 4-х розрядів порівнює значення вхідної напруги з еталонними напругами і подає на вихід 4-ри старших біти. Одночасно значення ціх старших біт надходять на вхід ЦАП, що формує аналогову напругу, пропорційну цьому коду. Ця напруга віднімається з вхідного аналогового сигналу й отримана різниця DU надходить на вхід нижнього 4-бітного АЦП, де порівнюється з еталонними напругами 15 компараторів для одержання значень 4-х молодших розрядів вихідного ДК. На виході MAX154 знаходиться регістр-клямка з третім станом, що дозволяє прямо підключати мікросхему до шини даних або портів введення.

Існує два режими роботи мікросхеми, що визначаються тривалістю сигналу на вході RD.

Режим 0 (рисунок 5.22) ініціалізується утриманням низького значення сигналу читання RD до завершення перетворення.

Він призначений для мікропроцесорів, що можуть бути переведені в стан чекання. У цьому режимі перетворення починається разом з операцією читання (низький рівень CS і RD), і дані зчитуються, коли перетворення завершується.

Логічний нуль на входах CS і RD защіпує адресні входи мультиплексора й ініціює перетворення. Виходи DB0-DB7 знаходяться у високоімпедансному стані до закінчення перетворення. Сигнал готовності RDY підключається до входу READY/WAIT мікропроцесора. RDY приймає логічний нуль за спадом CS і переходить у високоімпедансний стан по закінченню перетворення, коли результат видається на лінії даних. Сигнал INT приймає значення логічного нуля, коли перетворення закінчується і логічної одиниці, коли сигнал на вході RD переходить в одиничний стан. Режим 1 (рисунок 5.23) не вимагає чекання з боку мікропроцесора.

Операція читання одночасно ініціює перетворення і читання результатів попереднього перетворення. Сигнал INT приймає значення логічної одиниці за фронтом RD і логічного нуля по закінченню перетворення. Друга операція читання необхідна для зчитування результатів попереднього перетворення. Другий сигнал защіпує нову адресу в мультиплексорі та ініціює наступне перетворення. Затримка в 2,5мкс повинна дотримуватися між операціями читання.

У нашому випадку будемо використовувати режим роботи 0, тому що режим 1 вимагає тривалість сигналу £ 600нс. Для обраної ОМЕОМ ця тривалість дорівнює 1 мкс.

Розрахунок АЦП на базі мікросхеми MAX154

Мікросхема MAX154 може вимірювати вхідний сигнал зі швидкістю зміни до 157 мВ/мкс.

Якщо вхідний сигнал змінюється за синусоїдальним законом

U_вх.АЦП = U_m· sin2pf · t, ( 5.21)

Підставляючи замість значення 157мв/мкс, а також враховуючи, що максимальне значення U_m , що може оброблятися розглянутим АЦП, дорівнює 2,5В, визначимо значення максимальної частоти.

Максимальна частота квантування за часом f_max обмежена часом перетворення t_ПЕР = 2мкс і часом між перетвореннями (часом скидання) t_СКИД =0,5мкс.

Це значення значно перевищує вимоги теореми взяття відліків (теореми Котельникова): частота дискретизації повинна бути не менш, як у два рази вище, ніж максимальна частота зміни вхідного сигналу, що дорівнює 10 кГц.

5.1.2.6 Вибір та розрахунок ПВЗ

У якості ПВЗ може бути вибрана мікросхема К1100СК2, яка описана у 5.1.1.2.

Призначення та приклад схеми ПВЗ наведені у 5.1.1.2.

При аналого-цифровому перетворенні сигналів, які швидко змінюються, виникають динамічні похибки, що визначаються, по-перше, частотою і часом перетворення, а, по-друге, - апертурною похибкою.

Похибка, що виникає через невідповідність вхідного сигналу цифровому значенню, що перетворюється, називається апертурною похибкою АЦП. Ця невідповідність виникає, якщо зміна вхідного сигналу під час перетворення еквівалентна більш ніж одиниці молодшого значущого розряду (МЗР). У цьому випадку, при вхідному сигналі, що швидко змінюється в часі, створюється невизначеність у тім, яким у дійсності було миттєве значення вхідного сигналу в момент вибірки.

Час між моментом фіксації миттєвого значення вхідного сигналу t_i (моментом відліку) і моментом одержання його цифрового еквівалента називається апертурним часом – t_a.

Апертурна похибка ∆U_а(t_i)визначається збільшенням змінного у часі вхідного сигналу АЦП за час перетворення. Точне значення апертурної похибки можна визначити, розклавши вираз для вхідного сигналу U_вх(t) у ряд Тейлора біля точок відліку, що для i-й точки має вигляд:

Uвх(ti+ta) = Uвх(ti) + tа * U`вх(ti) + (tа2/2) * *U``вх(ti) + ...

(5.26)

У першому наближенні апертурна похибка може бути представлена у вигляді

DUa (ti) =Uвх(ti+ta)-Uвх(ti)» U`(ti)* ta ,

(5.27)

де t_a - апертурний час, що для розглянутого випадку дорівнює часу перетворення t_пер АЦП.

Припустимо, наприклад, що вхідний сигнал має синусоїдальну форму

U_вх(t) = U_m* sin 2pf* t.

Тоді апертурна похибка дорівнює

DU_a (t_i) = U_m * 2pf * t_а * cos 2pf * t.

Максимальне значення похибки дорівнює

DU_a max(t_i)=U_m * 2pf * t_а.

(5.28)

Якщо прийняти, що для N_p - розрядного АЦП апертурна похибка не повинна перевищувати кроку квантування за рівнем DU_вх (рисунок 5.25), то між частотою сигналу f, апертурним часом t_а й апертурною похибкою має місце співвідношення.

Наприклад, якщо N_p = 8, а час перетворення АЦП t_пер = 7,5 мкс, то частота вхідного сигналу не повинна перевищувати 83 Гц. У цьому випадку апертурна похибка не перевищує одиниці молодшого значущого розряду двійкового коду на виході АЦП.

Для зменшення апертурної похибки АЦП звичайно використовуються пристрої вибірки – зберігання (ПВЗ), що включаються між входом АЦП і виходом джерела аналогового сигналу.

5.1.2.7 Вибір та розрахунок ЦАП

У якості ЦАП може бути вибрана мікросхема К572ПА1, яка описана у 5.1.1.8, або мікросхема MAX 506 (5.1.2.7.3)

5.1.2.7.1 Опис мікросхеми К 572 ПА1

Мікросхема ЦАП типу К572ПА1 є універсальною структурною ланкою для побудови мікроелектронних ЦАП. Вона знаходить широке застосування в різній апаратурі завдяки малій споживаній потужності, досить високій швидкодії, невеликим габаритам та ін. [5,9].

Мікросхема виконана в герметичному корпусі з 16-ма виводами типу 201.16-8 із дворядним вертикальним розташуванням виводів.

Мікросхема призначена для перетворення 10-розрядного паралельного двійкового коду на цифрових входах у струм на аналоговому виході, що пропорційний значенням коду й опорної напруги. Вона виконана за КМОН технологією.

Нумерація і призначення виводів мікросхеми:

– 1 – аналоговий вихід;

– 2 – аналоговий вихід;

– 3 – загальний вивід;

– 4– цифровий вхід (старший 9-й розряд ДК);

– 5...12 – цифрові входи (розряди 8...1);

– 13– цифровий вхід (молодший 0-й розряд ДК);

– 14– напруга джерела живлення (ДЖ);

– 15– опорна напруга;

– 16– вивід резистора зворотного зв'язку (ЗЗ).

До складу ІС ЦАП К572 ПА1 (рисунок 5.26) входять: прецизійна полікремнієва резисторна матриця (РМ) типу R-2R, підсилювачі-інвертори (ПІ) для управління токовими ключами, токові двухпозиційні ключі (ТК), виконані на КМОН транзисторах.

При надходженні в одному з розрядів вхідного ДК логічної одиниці підсилювач-інвертор формує керуючі сигнали, під дією яких транзисторний ключ з'єднує резистор 2R із правим виходом ключа.

Якщо подається логічний нуль, то резистор 2R з'єднується з лівим виходом ключа. Для роботи з виходом за напругою до ІС ЦАП К572ПА1 підключається операційний підсилювач, що здійснює перетворення суми струмів на вході у вихідну напругу (інвертуюче включення ОП).

Основні параметри ЦАП:

– час встановлення вихідного струму: £ 5мкс;

– напруги: U_дж = +5...+17В, U_оп = -17...+17В;

– вхідна напруга логічного нуля: (0£U_вх£+0,8В);

– вхідна напруга логічної одиниці: (+4,5£U_вх£U_дж).

Якщо на вхід даного ЦАП надходить 8-розрядний двійковий код, то можливі кілька варіантів використання мікросхеми, наприклад:

– дані подаються на 8 входів, що відповідають молодшим розрядам вхідного ДК, а інші 2-а входи заземлюються. У цьому випадку коефіцієнт передачі дорівнює 10 мВ/МЗР, а діапазон зміни вихідної напруги – від 0 до 2,55 В.

– заземлюються 2-а входи, що відповідають молодшим розрядам вхідного ДК, а на інші входи подаються вхідні цифрові сигнали. У цьому

випадку коефіцієнт передачі дорівнює 40 мВ/МЗР, а діапазон зміни вихідної напруги: від 0 до (40*255 [MЗР])=10200 мВ = 10,2 В.

5.1.2.7.3 Опис мікросхеми MAX506

На сьогоднішньому ринку мікросхем представлений широкий спектр НВІС ЦАП, серед яких розповсюдженими є мікросхеми фірми «MAXIM».

Нижче розглянута сучасна НВІС ЦАП фірми «MAXIM» - МАХ506, виконана за КМОН технологією. Вона являє собою чотирьохканальний 8 бітовий ЦАП, а також виконує функції шинного формувача, регістрів і схеми узгодження рівнів (див. рисунок 5.1).

MAX506 може працювати як від джерела живлення +5В, так і від двополярного джерела ±5В.

Споживаний вхідний струм: 1мА при логічних рівнях КМОН на цифрових входах і 2мА при ТТЛШ.

Швидкість зміни вихідного сигналу: 0.7В/мкс.

Час установлення вихідного сигналу: 6мкс.

Діапазон робочих температур: від -40°С до +85°С.

Сумарна похибка перетворення: 1МЗР.

Функціональна схема мікросхеми та її зовнішній вигляд наведені відповідно на рисунках 5.29 і 5.30.

У цю мікросхему входять безпосередньо цифро-аналогові перетворювачі, які побудовані на зворотній R-2R резисторній матриці (рисунок 5.32).

Адресні входи А0 і А1 відповідно до таблиці 5.3 вибирають (визначають) який з чотирьох ЦАП одержує інформацію із шини даних і здійснює перетворення в даний момент часу. Коли на вході WR – запис присутній логічний нуль (активний сигнал) вхідна інформація запам'ятовується в одному з чотирьох регістрів – клямок, де зберігається до наступного запису. Таблиця 5.3 у схемі MAX506 реалізована за допомогою вхідної логіки, що включає три інвертори і чотири трьохвходових кон’юнктори.

Схема MAX506 містить 4-ри безпосередніх ЦАП з виходом за напругою, що включають зворотну R-2R матрицю з підсумовуванням напруг (рисунок 5.32).

Таблиця 5.3 – Адресація ЦАП MAX506

WR	A1	A0	Стан клямки
H	X	X	Вхідні дані ізольовані від клямок
L	L	L	Вхідна клямка ЦАП A підключена
L	L	H	Вхідна клямка ЦАП B підключена
L	H	L	Вхідна клямка ЦАП C підключена
L	H	H	Вхідна клямка ЦАП D підключена

H - високий стан, L - низький, X - не враховується.

За допомогою матриці резисторів цифрове 8-розрядне слово, записане в регістр-клямку, перетворюється в еквівалентну аналогову напругу, пропорційну прикладеній еталонній напрузі V_REF та значенню вхідного двійкового коду.

Нижче приводиться опис виводів MAX506 (таблиця 5.4).

Часові діаграми роботи мікросхеми МАХ506 наведені на рисунку 5.31.

Розглянута мікросхема може працювати в однополярному (таблиця 5.5) або біполярному режимі (таблиця 5.6).

Таблиця 5.4 - Опис виводів мікросхеми МАХ506

Номер виводу	Ім'я	Призначення
1	V_OUTB	Аналоговий вихід В
2	V_OUTA	Аналоговий вихід А
3	V_SS	Від’ємне живлення -5.5В до 0В
4	V_REF	Опорна напруга
5	AGND	Аналогова земля
6	DGND	Цифрова земля
7	D7	Біт 7 вхідного двійкового коду
8	D6	Біт 6 вхідного двійкового коду
9	D5	Біт 5 вхідного двійкового коду
10	D4	Біт 4 вхідного двійкового коду
11	D3	Біт 3 вхідного двійкового коду
12	D2	Біт 2 вхідного двійкового коду
13	D1	Біт 1 вхідного двійкового коду
14	D0	Біт 0 вхідного двійкового коду
15	WR	Використовується для запису даних у вхідний регістр-клямку перетворювача, який обраний сигналами А0 і А1
16	A1	Біт 1 адреси вибору каналу ЦАП
17	A0	Біт 0 адреси вибору каналу ЦАП
18	V_DD	Додатне живлення +4.5...…+5.5В
19	V_OUTD	Аналоговий вихід D
20	V_OUTC	Аналоговий вихід C

Таблиця 5.5 – Однополярна кодова таблиця MAX506
Вхідний двійковий код		Аналоговий вихід

Старші біти	Молодші біти
1111 ...	1111 ...
1000	0001
1000	0000
0111 ...	1111 ...
0000	0001
0000	0000	0В
Таблиця 5.6 – Біполярна кодова таблиця MAX506
Вхідний двійковий код			Аналоговий вихід
Старші біти	Молодші біти		Аналоговий вихід
1111	1111
... 1000	... 0001
1000	0000		0В
0111 ...	1111 ...
0000	0001
0000	0000

5.1.2.7.4 Розрахунок ЦАП на базі мікросхеми MAX506

Мікросхема MAX506 містить ЦАП, що використовує режим роботи підсумовуючого елементу, близький до холостого ходу (операційний підсилювач підсумовує напруги, рисунок 5.32).

Розрізняють ЦАП, які підсумовують струми, і ЦАП, які підсумовують напруги. До першої категорії належить розглянутий вище ЦАП К572 ПА1

( 5.1.2.7.1; 5.1.2.7.2). Мікросхема MAX506 належить до перетворювачів другої категорії.

У порівнянні з ЦАП, що підсумовує струми, у MAX506 використовується зворотне включення входу і виходу матриці R-2R.

На входи а₀, а₁,а₂,…,а_n-1 надходять цифрові сигнали, які відповідають значенню i-го розряду вхідного двійкового коду. Якщо на вході i-го розряду присутня логічна одиниця, то відповідний ключ КЛ переключається у верхнє положення та опорна напруга Uоп через резистори матриці R-2R з визначеним коефіцієнтом ділення подається на неінвертуючий вхід операційного підсилювача (ОП) DA1, де відбувається підсумовування напруг.

Якщо на вхід i-го розряду надходить логічний нуль, то ключ переключається в нижнє положення, і дана гілка матриці R-2R підключається до загальної шини (землі).

Оскільки матриця резисторів є лінійним ланцюгом, її роботу можна проаналізувати методом суперпозиції, тобто внесок у вихідну напругу від кожного джерела (розряду) розрахувати незалежно один від одного. Внески від кожного розряду підсумовуються на неінвертуючому вході ОП і на виході отримуємо результат у вигляді напруги.

Розглянемо роботу ЦАП, якщо в старшому розряді вхідного ДК присутня логічна одиниця, а в інших розрядах – логічні нулі. Отже, ключ КЛ_n-1 знаходиться у верхньому положенні і підключає гілку резисторної

матриці (РМ) з резистором 2R до джерела опорної напруги Uоп . Інші ключі знаходяться в нижньому положенні і підключають інші гілки РМ (резистори 2R) до загальної шини. Еквівалентна схема ЦАП для цього випадку наведена на рисунку 5.33 ,а.

Очевидно, що еквівалентний опір РМ вище вузла М_n-1 дорівнює 2R. Так як вхідний опір ОП великий і останній працює в режимі, близькому до холостого ходу, то струм, створюваний джерелом U_оп протікає через два однакових резистори 2R, що утворюють дільник напруги U_оп .

Оскільки коефіцієнт передачі розглянутого підсумовуючого операційного підсилювача K_u.імсоп = 1 (див. розділ 5.1.2.2), то вираз для визначення сумарної вихідної напруги від дії одиниць у всіх розрядах вхідного ДК.

Співмножник є десятковим еквівалентом вхідного двійкового коду (представляє десяткове значення вхідного цифрового коду).

Розглянутий перетворювач називають множуючим, тому що вихідна напруга пропорційна добутку значення опорного сигналу Uоп на значення вхідного цифрового коду.

Коефіцієнт передачі, тобто розрахункове збільшення вихідної напруги при зміні вхідного коду на одиницю молодшого розряду (ціна молодшого значущого розряду (МЗР)).

5.2 Вихідні данні до курсового проекту

Як видно зі структури розглянутої системи (рисунок 5.1), її можна умовно розділити на три частини: пристрій перетворення сигналів (ППС), пристрій вводу (ПВВ), пристрій виводу (ПВИВ). Кожна із цих частин може бути темою для курсового проекту. При цьому ми не розглядаємо у прикладі об'єкт управління (ОУ), давачі та виконавчі елементи, тому що вони не входять до цього курсу. Однокристальна мікроЕОМ розглядається при проектуванні ПВВ й ПВИВ, як частина одного з них.

Примітка. Всі відсутні елементи і їхні параметри погоджувати з керівником курсового проекту. *Мікросхему, на базі якої повинен бути розроблений АЦП, вибрати з таблиці 5.8.

Таблиця 5.8 - Типи мікросхем для розробки АЦП

№	Тип мікросхеми
1	КР572ПВ1Д
2	К572ПВ3
3	К572ПВ4
4	К1108ПВ1А
5	К1113ПВ1А
6	К1107ПВ1
7	К1197ПВ2
8	К532ПВ2
9	МАХ 154
10	МАХ 118

По узгодженню із керівником проекту може бути обрана одна з тем, наведених у додатку А.

6. Приклад проектування локальної мікропроцесорної системи управління (ЛМПСУ)

6.1 Вихідні дані для розрахунку ЛМПСУ

Варіанти 1...3

Потрібно розрахувати ЛМПСУ, якщо з виходів аналогових давачів знімаються наступні сигнали: Д1 = (0...4)ма, Д2 = (0...40)В, Д3 = (0...0,2)В. Максимальна частота зміни вхідних аналогових сигналів становить: 30 Гц. Відносна похибка АЦП δ_від не повинна перевищувати: 0,2%. Діапазон зміни вихідного сигналу ЦАП становить: (0...2,55)В. Інші параметри для розрахунку вибираються самостійно та погоджуються з керівником проекту.

6.2 Розрахунок нормуючих перетворювачів

Визначимо параметри нормуючих перетворювачів, виходячи з того, що для обраного АЦП вхідний сигнал змінюється в діапазоні (0...5)В.

Для ряду елементів Е192 обираємо R2=723 кОм, найближчого до розрахункового.

Для ряду елементів Е192 обираємо R3=28,4 кОм, найближчого до розрахункового.

6.3 Розрахунок фільтра нижніх частот

Для розрахунку фільтра були взяті наступні дані:

– коефіцієнт підсилення Кu = 1;

– частота зрізу fз = 30Гц;

– максимальне загасання в смузі пропускання a1 = 3дб;

– мінімальне загасання в смузі затримки a2 = 20дб;

– ширина перехідної області ТWнч = 30Гц.

Після обробки початкових даних програмою ми одержали наступні результати:

для реалізації даного фільтра необхідний фільтр Баттерворта 4-го порядку (рисунок 6.3).

Добротність: ланка1 =0,54; ланка2 = 1,3.

Значення елементів:

Ланка1: R1 = 34,4кОм; R2 = 34,4кОм; R3 = 17,2 кОм;

С1=142 нф; С2=0,33 мкф

Ланка2: R4 =83,5 кОм; R5 = 83,5 кОм; R6 = 41,7 кОм;

С3 = 24,3 нф; С4 = 0,33мкф;

Значення всіх елементів вибрані з номінального ряду Е192 найбільш близькими до розрахованого.

6.4 Вибір аналогового мультиплексора (АМПС)

АМПС використається для почергової передачі поточного значення одного із трьох аналогових контрольованих параметрів на вхід ПВЗ й АЦП. Для цього використаємо мікросхему К561КП1, яка описана у розділі 5.1.1.1.

6.5 Вибір пристрою вибірки – зберігання (ПВЗ)

У якості ПВЗ може бути використана мікросхема К1100СК2, яка описана у розділі 5.1.1.2.

6.6 Розрахунок аналого – цифрового перетворювача

Розрахуємо необхідне мінімальне число дискретних значень сигналу на виході АЦП, виходячи з умови, що δ_від 0,2 %.

Обираємо АЦП К1113ПВ1.

Розрахуємо максимальне можливе значення частоти зміни вхідного сигналу для нашого АЦП, коли не потрібне застосування ПВЗ.

Максимальна частота зміни вхідного сигналу для АЦП f_max обмежена часом перетворення t_пер. АЦП = 30мкс і часом між перетвореннями (часом скидання)

Це значення значно перевищує вимогу теореми обрання відліків (теореми Котельникова): частота дискретизації повинна бути не менш, ніж у два рази вище, ніж максимальна частота зміни вхідного сигналу, що дорівнює 30 Гц.

6.7 Вибір веденої однокристальної мікроЕОМ

У якості веденої ОМЕОМ може бути вибрана використана мікросхема АТ89С51 (див. розділ 5.1.1.4).

6.8 Вибір шинного формувача (ШФ)

У якості ШФ може бути вибрана мікросхема КР1533АП6 (див. розділ 5.1.1.5).

6.9 Вибір регістрів

У якості регістрів може бути вибрана мікросхема КР1533ИР23, яка описана в розділі 5.1.1.6.

6.10 Вибір схем узгодження рівнів (СУР)

СУР1…СУР3 необхідно застосовувати в тих випадках, коли рівні напруг логічної одиниці, що з'являються на виходах регістрів і відповідають ТТЛШ/КМОН рівням, не відповідають діапазону вхідних напруг логічної одиниці ЦАП К572ПА1( В), якщо останній живиться, наприклад, напругою +15В.

У якості СУР використаємо мікросхему К555ЛН4 (див. розділ 5.1.1.7).

6.11Вибір та розрахунок цифро-аналогового перетворювача

У якості ЦАП виберемо мікросхему К572ПА1, описану в (5.1.1.8). Даний ЦАП - десятирозрядний. Якщо заземлюємо два входи, що відповідають старшим розрядам вхідного ДК, а на інші молодші входи подаємо вхідні цифрові сигнали, то в цьому випадку коефіцієнт передачі дорівнює 10 мВ/МЗР, а діапазон зміни вихідної напруги:

U_вих = від 0 до (10 *255 [MЗР]) = 2550 мВ = 2,55 В, що задовольняє вимогам завдання на КП.

У цьому випадку не використовується підсилювач вихідного сигналу ЦАП перед подачею на аналоговий виконавчий елемент.

6.12 Проектування окремих складових структури ЛМПСУ

На основі розрахунків та рекомендацій, наведених у цьому розділі, розроблені принципові схеми окремих частин структури ЛМПСУ (рисунок 5.1): ППС, ПВВ та ПВИВ.

Відповідні електричні принципові схеми ППС, ПВВ та ПВИВ наведені у додатку З, а переліки елементів до цих схем представлені у додатку К.

7. Розробка схеми алгоритму і керуючої програми

Невід'ємною частиною будь-якої мікропроцесорної системи є керуюча програма, що забезпечує виконання системою заданих функцій.

На рисунку 7.1 наведена схема алгоритму роботи ЛМПСУ, структура якої показана на рисунку 5.1.

На початку виконується початкова ініціалізація веденої ОМЕОМ, що включає початкові установки, програмування таймерів, послідовного і паралельного портів, системи переривань.

Потім обробляється перший (індекс 0) канал триканальної системи збору, обробки інформації і керування. Це відбувається в тому випадку, якщо відсутнє переривання від встановлення прапорця RI=1 веденої ОМЕОМ (вхідний буфер приймача послідовного каналу повний). RI=0 відбиває відсутність необхідності віддаленого керування, що полягає в одержанні веденою ОМЕОМ команди від мікроЕОМ більш високої ступені ієрархії.

Значення контрольованого параметру 1-го каналу через аналоговий мультиплексор і пристрій вибірки-зберігання, які вбудовані в мікросхему АЦП MAX154, надійде на вхід АЦП цієї мікросхеми.

Потім формується сигнал запуску АЦП, очікується закінчення перетворення і після його завершення інформація про поточне значення

контрольованого параметру вводиться в ОМЕОМ. Тут це значення порівнюється з заданим, у результаті чого виробляється управляючий сигнал, що надходить на цифровий ПІД-регулятор, реалізований програмно, і призначений для забезпечення необхідної якості процесу керування.

З виходу регулятора знімається керуючий вплив, що через паралельний порт ОМЕОМ виводиться сигналом - запис у попередньо обраний регістр – клямку чотирьохканального ЦАП MAX506.

Цифрове значення, збережене в регістрі, безпосередньо цифро-аналоговим перетворювачем, який виконаний на матриці R-2R і операційному підсилювачі, перетворюється в аналогову величину – напругу, яка видається на відповідний виконавчий елемент.

Після завершення обробки першого каналу формується сигнал скидання для АЦП і аналогічно обробляються другий канал, а потім, третій.

Якщо після цього робота системи не завершена, то керування знову передається обробці 1-го каналу і т.ін.

Якщо перед черговим циклом обробки з'являється сигнал необхідності віддаленого управління, то основна програма переривається і керування передається підпрограмі, що здійснює взаємодію з мікроЕОМ більш високого рівня.

Робоча керуюча програма, що реалізує даний алгоритм мовою Асемблер ОМЕОМ МК51 приведена в таблиці 7.1

Таблиця 7.1 – Робоча керуюча програма

Блок		Мітка	Команда	Коментар
1		START:	SETB P2.6, SETB P2.2	Подача високого рівня на вхід WR ЦАП та входи CS, RD, АЦП
2		MAIN:	JB RI, REMCONTROL	Перехід до підпрограми віддаленого керування при наявності відповідного сигналу
3			MOV R0, 0	Установка початкового каналу контролю
4		LOOP:	MOV A, P2 AND A, #11111100b OR A, R0 MOV P2, A	Читання інформації з порту P2 Маскування бітів номера каналу АЦП Запис номера каналу Вивід номера каналу в порт P2
5			CLR P2.2	Подача низького рівня на CS, RD
	6		NOP NOP	Затримка для закінчення перетворення АЦП
	7		MOV A, P1	Читання даних з АЦП
	8		ACALL REG_PROC MOV R1, A	Виклик підпрограми ПІД – регулятора. ПП повертає результат в акумуляторі
	9		MOV A, R0 MOV C, ACC.0 MOV P2.4, C MOV C, ACC.1 MOV P2.5, C SJMP CONTINUE:	Завантаження номера каналу в акумулятор Побітовий вивід номера каналу в ЦАП Перехід на мітку CONTINUE
	10	REMCONTROL:		Виконання команди віддаленого керування
	11	CHECKEXIT:	JNB P3.5, MAIN	Перехід до початку програми
	12		RET	Вихід із програми
	13	CONTINUE:	MOV A, R1 MOV P0, A	Завантаження сигналу керування в акумулятор Вивід сигналу керування в ЦАП
	14		CLR P2.6 SETB P2.6	Подача переходу 0=>1 на вхід WR ЦАП (запуск)
	15		SETB P2.2	Подача високого рівня на CS, RD АЦП(скидання)

INC R0

CJNE R0, #3, LOOP;

SJMP CHECKEXIT

Інкремент регістра R0 для підготовки наступного каналу

Порівняння вмісту R0 з константою 3. Якщо R0 ≠ 3 перехід на мітку LOOP. Інакше (R0 = 3), наступна команда

Безумовний перехід на мітку перевірки завершення роботи CHECKEXIT

8. Проектування електричних схем ЛМПСУ

На основі розділів 6, 7 розроблені структурна та принципові схеми ЛМПСУ. У додатку Лзображені схема електрична структурна та принципова ЛМПСУ, що реалізує задачу, яка описана у розділі 7. Перелік елементів до цієї схеми також наведений у додатку Л.

9. Список літератури

1 . Цифровая и вычислительная техника. Э.В. Евреинов и др. Под редакцией Э.В. Евреинова . Москва: Радио и связь, 1991.-464.:ил.

2 Электронные промышленные устройства: Уч. Для студ. Вузов спец. «Промышленная электроника» В.И. Васильев, Ю.М. Гусев, В.Н. Миронов и др.- М.: Высшая школа, 1988.-303 стр.:ил.

3 Руденко В.С. и др. Приборы и устройства промышленной электроники. В.С. Руденко, В.И. Сенько, В.В. Трифонюк (Библиотека инженера) К.: Техника, 1990.- 368 стр.

4 Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с англ.- М.: Мир, 1988.- 392 стр. ил.

5 Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. 2-е издание, перераб. И дополн.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1988.- 304стр: ил.

6 Браммер Ю.А., Пащук И.Н., Импульсная техника.- К.: Высшая школа, 1985.-320стр: ил.

7 Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике: Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1990.- 176стр.:ил.

8 Димитров М.И., Пунджев В.П. 33 схемы с логическими элементами И-НЕ: Пер. с болг.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988.- 112стр.: ил.

9 Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение,- М.: Энергоатомиздат. 1990.-320стр.:ил.

10 Цифровые интегральные микросхемы: Справочник /П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе , М.И. Критенко и др.- М.: Радио и связь, 1994.-240 стр.: ил.

11 Вениаминов В.Н., Лебедев О.Н.. Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: Справ. пособие.- 3-е изд., перераб. И доп.- М: Радио и связь, 1989.- 240стр.: ил.- (Массовая радиобиблиотека: Вып. 1143).

12 Джонсон Д. и др. Справочник по активным фильтрам / Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат. 1983.-128 с.: ил.

13 Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров / Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.-320 с.: ил.

14 Фолкенбери Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1985.-572 с.: ил.

15 В.В. Сташин и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах.- М.: Энергоатомиздат. 1990.- 224с.

16 Бирюков С.А. Устройства на микросхемах. Москва: Солон- Р, 1999.- 193 стр.: ил.

17 Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: Справочник.- К.: Радиоаматор, М.: КУбК-а, 1998.- 720 с.: ил.

18 Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник.- М.: Издательство «Ягуар», 1993.-64 с.: ил

19 Воробьев Н.Н. Проектирование электронных устройств: Учебное пособие для вузов по специальности «Автоматика и управление в технических системах».- М.: Высшая школа, 1989.-223 с.: ил.

20 Электронный конспект по курсу «Компьютерная электроника» Новацкий А.А.

21 Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств фирмы ATMEL.- М.: Издательский дом «Додека-ХХI», 2005.-560с.

22 Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы.- М.: Энергоатомиздат. 1990.- 288.с. : ил.

23 Бойко В.А., Клименко Ю.В., Корнейчук В.И. Курсовые и дипломные проекти. – Киев «Корнійчук», 2003. .- 176.с. : ил.

Додаток А

Перелік реальних тем курсових проектів

1. Активний фільтр низьких частот.

2. Активний фільтр високих частот.

3. Активний полосовий фільтр.

4. Аналого – цифровий перетворювач.

5. Цифро – аналоговий перетворювач.

6. Пристрій управління двигуном постійного струму.

7. Пристрій управління кроковим двигуном.

8. Пристрій зв’язку персонального комп’ютера із нестандартним зовнішнім пристроєм.

9. Пристрій відображення інформації із використанням 7 – сегментних світлодіодних індикаторів.

10. Пристрій відображення інформації із використанням 7 – сегментних рідкокристалічних індикаторів.

11. Пристрій відображення текстової інформації.

12. Пристрій контролю: температури повітря; вологості; тиску; освітленості; СО та СО2 у приміщенні; кута повороту валу; частоти обертання валу; швидкості та направлення вітру; температури та вологості ґрунту; пульсу людини; артеріального тиску людини; температури тіла людини; ЕКГ – людини.

13. Пристрій перетворення частота – аналог.

14. Кодовий замок.

15. Цифровий частотомір.

16. Цифровий вольтметр.

17. Годинник реального часу.

18. Цифровий генератор синусоїдальної напруги.

19. Пристрій охоронної сигналізації.

20. Пристрій для заряджання акумуляторів.

21. Пристрій управління пральною машиною.

22. Пристрій управління ліфтом.

23. Пристрій управління кондиціонером.

24. Пристрій введення інформації у мікроконтролер від цифрових давачів.

25. Пристрій зв’язку мікроконтролера з модемом.

26. Кодер коду Хемінга.

27. Декодер коду Хемінга.

28. Кодер циклічного коду.

29. Декодер циклічного коду.

30. Декодер штрих-коду.

31. Пристрій зв’язку запо інфрачервониом каналому.

32. Пристрій протипожежної сигналізації.

33. Пристрій сигналізації перевищення рівня шуму у приміщенні.

34. Пристрій зв’язку мікроконтролера з персональним комп’ютером.

Додаток Б

Приклад оформлення технічного завдання

1 Найменування та область використання

1.1 Пристрій вводу

1.2 Пристрій вводу може використовуватися для вводу інформації про стан об’єкту управління в мікропроцесорній системі обробки інформації

2 Підстава для розробки

2.1 Учбовий план спеціальності «Системи управління та автоматики»(шифр 7.0914.01)

2.2 Робоча програма по курсу «Комп’ютерна електроніка»

2.3 Завдання на курсове проектування, видане керівником

3 Ціль та призначення розробки

3.1 Розробка пристрою вводу відповідно до завдання

3.2 Пристрій вводу призначений для організації зв’язку об’єкту та мікропроцесорного пристрою в інформаційних системах управління, вимірювання, контролю, діагностики тощо

4 Джерело розробки

4.1 Методичні вказівки до виконання курсових проектів для студентів спеціальності «Системи управління та автоматики»

4.2 Довідкова, учбова та наукова література

5 Технічні вимоги

5.1 Кількість каналів вводу – 3

5.2 Частота вищої гармоніки спектру вхідних сигналів – 10Гц

5.3 Похибка перетворювання – 0,5%

5.4 Діапазон змінювання вхідних аналогових сигналів – 0…5 В

6 Стадії та етапи розробки

6.1 Розробка технічного завдання – до 7.03.2009 г.

6.2 Обґрунтування вибору структури пристрою вводу – до 12.03.2009 г.

6.3 Обґрунтування вибору окремих вузлів – до 17.03.2009 г.

6.4 Розрахунок, що підтверджує працездатність та надійність – до 27.03.2009 г.

6.5 Розробка принципової схеми пристрою вводу – до 15.04.2009 г.

6.6 Розробка друкованої плати та складального креслення – до 25.04.2009 г.

6.7 Оформлення текстових та графічних документів – до 28.05.2009 г.

6.8 Подання до захисту – 1.06.2009 г.

7 Характер розробки

Текстові та графічні документи курсового проекту мають бути виконані на рівні технічного проекту та мати літеру Т

8 Порядок контролю ти приймання

Оформлений курсовий проект підписується виконавцем, перевіряється та підписується керівником та надається до захисту у встановленому порядку

Додаток В

Приклад оформлення змісту до ПЗ курсового проекту

Зміст

1 Вступ

2 Призначення та область використання

3 Технічна характеристика пристрою

4 Огляд існуючих рішень та обґрунтування вибору структури пристрою

4.1 Опис роботи та вимоги до пристрою

4.2 Обґрунтування вибору структури пристрою

4.3 Опис роботи пристрою за структурною схемою

5 Обґрунтування вибору та опис роботи окремих вузлів пристрою

5.1 Однокристальна мікроЕОМ

5.2 Пристрій вибірки та зберігання

5.3 Аналого – цифровий перетворювач

5.4 Цифро – аналоговий перетворювач

5.5 Фільтр нижніх частот

5.6 Аналоговий мультиплексор

5.7 Паралельний інтерфейс, що програмується

6 Розробка та опис принципової схеми

7 Розрахунки, що підтверджують дієздатність та надійність пристрою

7.1 Пристрій вибірки – зберігання

7.2 Аналого – цифровий перетворювач

7.3 Цифро – аналоговий перетворювач

7.4 Фільтр нижніх частот

7.5 Паралельний інтерфейс, що програмується

7.6 Показники надійності

8 Розробка схеми алгоритму та управляючої програми

9 Розробка та опис конструкції пристрою

9.1 Друкована плата

9.2 Складальне креслення

10 Висновок

11 Список літератури

Додаток А Результати моделювання пристрою на ПК

Додаток Б Лістинг управляючої програми

Лист

Додаток Г

Приклад оформлення завдання на курсовий проект

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КПІ”

(назва вищого навчального закладу)

Кафедра АВТОМАТИКИ ТА УПРАВЛІННЯ В ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ

Дисципліна Комп’ютерна електроніка

Курс III Група ІА-52

Семестр 6

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект (роботу) студента

_________________________

(прізвище, ім'я, по батькові)

1.Тема проекту (роботи)

2.Срок здачі студентом закінченого проекту (роботи) 15.05.2009р.

3.Вихідні дані до проекту (роботи) Кількість каналів вводу – 3; Частота вищої гармоніки спектру вхідних сигналів – 10Гц; Похибка перетворювання – 0,5%; Діапазон_____ змінювання вхідних аналогових сигналів: 0..+5 В.

4.Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які підлягають розробці) Призначення та галузь застосування пристрою, його технічні характеристики, вибір структурної схеми та розробка принципової схеми , розрахунки, які підтверджують працездатність пристрою , розробка схеми алгоритму,управляючої програми, складального креслення та друкованої плати

5.Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов'язкових креслень)

Складальне креслення, схема електрична принципова, друкована плата

6.Дата видачі завдання

15.02.2009р.__________________

Студент____________________________

(підпис)

Керівник___________________________ ______________________________________

(підпис) (прізвище, ім'я, по батькові )

‹‹ 15 ›› 02 2009 р.

Вимоги до змісту та оформлення курсових проектів

2.1 Вимоги до змісту та методичні вказівки до написання окремих частин документів

На підставі завдання на курсове проектування, виданого керівником, студент розробляє ТЗ з урахуванням вимог ДСТУ 15.001-75.

2.1.1 Технічне завдання. Є вихідним документом для розробки пристрою, що проектується та технічної документації на нього. У загальному випадку має містити наступні розділи: найменування та область застосування (використання);підстави для розробки; ціль та призначення розробки; джерела розробки; технічні вимоги; економічні показники; стадії та етапи розробки; порядок контролю и прийомки; характер розробки та додатки. Розробка ТЗ у повному обсязі потребує великих затрат часу та праці. Тому студент по узгодженню з керівником проекту може обмежитися розробкою частити розділів та пунктів ТЗ. Технічне завдання можна розробляти на основі виконаних науково-дослідних робіт, наукового прогнозування, аналізу передових досягнень та технічного рівня вітчизняної та закордонної техніки, вивчення патентної документації і т. д. Розроблене студентом ТЗ має бути узгоджене та затверджено керівником.

2.1.2 Пояснювальна записка (ПЗ) до курсового проекту має починатися змістом, в якому приводяться найменування основних розділів та підрозділів ПЗ зі вказуванням номера листа. У загальному випадку ПЗ має містити наступні основні розділи:

1 Вступ. Коротко обґрунтувати актуальність теми проекту та поставити задачу розробки, вказати, на основі яких документів розроблено проект.

2 Призначення та область застосування проектованого виробу. Сформувати призначення проектованого пристрою та коротко описати область його використання.

3 Технічна характеристика. Перерахувати основні параметри та характеристики спроектованого виробу.

4 Огляд існуючих рішень та обґрунтування вибору прийнятого принципу побудови проектованого пристрою. Привести коротку характеристику існуючих методів, проаналізувати ці методи та зробити відповідні висновки, що дозволяють сформувати принципи побудови проектованого виробу; коротко охарактеризувати аналогічні пристрої, розроблені в Україні та за кордоном; провести порівнювальний аналіз технічних та економічних характеристик (переваги та недоліки).

5 І так далі …

Додаток Є

Основні написи конструкторських документів

Зміст , розташування, та розміри граф основних написів , а також розміри рамок на кресленнях та схемах, в текстових документах повинні відповідати наведеним нижче вимогам.

Основні написи виконуються суцільними тонкими лініями. Основні написи розташовують в правому нижньому куту конструкторських документів. На листах А4 основні написи розташовують тільки вздовж короткої сторони листа.

В графах основного напису вказують:

У графі 1 – найменування виробу, а також найменування документу (крім специфікації).

У графі 2 – позначення документа, у відповідності зі вказівками розділу 4.

У графі 3 – позначення матеріалу деталі (графу заповнюють тільки на кресленнях деталей).

У графі 4 – літеру , надану даному документу у відповідності до ГОСТ 2.103-68 згідно стадії розробки конструкторської документації та етапу виконання роботи ( графу заповнюють послідовно починаючи з крайньої лівої клітинки). Види літер у відповідності від стадії розробки наведено в таблиці:

Стадія розробки	Літера
Технічна пропозиція	П
Ескізний проект	Е
Технічний проект	Т
Дослідний зразок (дослідна партія )	Д
Серійне ( масове ) виробництво	С
Одиничне ( разове ) виробництво	О

Підстановка інших літер не допускається.

У графі 5 – масу виробу.

У графі 6 – масштаб у відповідності з ГОСТ 2.302-68. При цьому у графі 6 вказується масштаб основних зображень. Якщо масштаб окремих зображень відрізняється від вказаної величини в основному напису, то його вказують над даним зображенням.

У графі 7 – порядковий номер листа. На документах , що складаються з одного листа, графу не заповнюють.

У графі 8 – загальна кількість листів документу (графу заповнюють тільки на першому листі).

У графі 9 – скорочене найменування інституту, факультету, а також номер академічної групи, в якій навчається студент.

У графі 10 – характер роботи , що виконує особа, яка підписує документ.

У графі 11 – прізвища осіб, що підписали документ.

У графі 12 – підписи осіб, прізвища яких вказані у графі 11.

У графі 13 – дата підписання документу.

У графах 14-18 – графи таблиць вимірювань, які заповнюють у відповідності з вимогами ГОСТ 2.503-90.

Продовження додатку У

Перший лист завдання на курсовий проект

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КПІ”

(назва вищого навчального закладу)

Кафедра АВТОМАТИКИ ТА УПРАВЛІННЯ В ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ

Дисципліна_______________________________________________

Курс

Група

Семестр_______________________________________

ЗАВДАННЯ

на курсовий проект (роботу) студента

(прізвище, ім'я, по батькові)

1.Тема проекту (роботи)

____________________________________________________

2.Срок здачі студентом закінченого проекту (роботи)

_______________________

3.Вихідні дані до проекту (роботи)

____________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ______________________________________________________________________ ___________________________________________________

4.Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які підлягають розробці)________________________________________________

5.Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов'язкових креслень)

________________________________________________________

6.Дата видачі завдання

_________________________________________________________

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!