Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОЙСКОВОЙ ПРОТИВОЗДУШНОЙ ОБОРОНЫ

ВООРУЖЁННЫХ СИЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

им. МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА

А. М. ВАСИЛЕВСКОГО

Контрольная работа

по дисциплине «Диагностика ВМ и каналов передачи данных»

Вариант № 9

Работу выполнил

__ учебная группа

Работу проверил

Преподаватель кафедры № _

Оценка_________

2012 год

СОДЕРЖАНИЕ

I. ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ВОПРОС

III. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СТЕНДА

Назначение элементов стенда

Принцип работы стенда

Временные диаграммы

IV. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ БЛОКОВ СТЕНДА

Схема сравнения

Блок управления

Генератор псевдослучайных последовательностей

V. ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ

VI. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СТЕНДА

VII. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

I. ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задание: разработать стенд для автоматического контроля ТЭЗ (типовой элемент замены) с использованием некомпактного вероятностного метода тестирования.

Исходные данные:

ТЭЗ: К555ИЕ6

разрядность ГПСП: 3

размерность теста: 12

II. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ВОПРОС

При решении какой-либо задачи диагностирования исследуемый объект подвергается некоторым испытаниям. В общем случае процесс диагностирования представляет собой многократную подачу на объект определенных входных воздействий, многократное измерение и анализ ответов на эти воздействия, которые могут поступать на входы объекта от средств диагностирования (СД) или являться внешними (рабочими) сигналами, определяемыми алгоритмом функционирования устройства. Взаимодействующие между собой объект диагностирования (ОД) и СД образуют систему диагностирования. Различают два вида систем диагностирования (рис. 2.1).

Система тестового диагностирования (рис. 2.1, а) предусматривает

подачу воздействий на ОД со стороны СД. Других воздействий на ОД не поступает. Поэтому как состав, так и последовательность подачи этих воздействий можно выбирать исходя из условий эффективной организации процесса диагностирования. контроль типовой элемент замена

В системе функционального диагностирования (рис. 2.1, б) на ОД и СД поступают рабочие воздействия, предусмотренные алгоритмом функционирования объекта. Система диагностирования действует в процессе рабочего функционирования ОД и решает задачи правильности функционирования и поиска неисправностей, нарушающих нормальное функционирование.

III. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СТЕНДА

Назначение элементов стенда:

1. тактовый генератор (ТГ);

разрабатываемый стенд является устройством синхронного типа. Все действия, выполняемые стендом, привязаны к импульсам тактового сигнала;

2. счётчик циклов (СЧЦ);

подсчитывает число тестовых проверок, осуществлённых стендом за истёкший интервал времени, для соблюдения размерности теста;

3. контролируемый типовой элемент замены (КТЕЗ);

устройство, проверяемое тестовыми воздействиями;

4. эталонный типовой элемент замены (ЭТЕЗ);

исправный образец КТЕЗ, служащий идеализированной моделью проверяемого устройства в схеме сравнения.

5. схема сравнения (СС);

типовой элемент, сравнивающий реакции КТЕЗ и ЭТЕЗ на тестовые воздействия. При различии выходных сигналов на обоих элементах СС формирует сигнал «БРАК», свидетельствующий о наличии неисправности в КТЕЗ;

6. генератор псевдослучайных последовательностей (ГПСП);

применяется в стенде в качестве устройства, формирующего тестовые воздействия, число которых ограничено его разрядностью и размерностью самого теста.

7. блок управления (БУ);

типовой элемент, отвечающий за формирование синхроимпульсов, сигналов сброса, а так же сигнала «Годен» в конце каждого теста (при отсутствии неисправностей в КТЕЗ).

Принцип работы стенда

ТГ отсылает импульсы в БУ, который после замыкания ключа «Пуск» в первую очередь стробирует ГПСП и замыкает его вход. Таким образом,

Рис. 3.1 Структурная схема стенда

формируется первая псевдослучайная последовательность, которая поступает на входы ЭТЕЗ и КТЕЗ. Идентичность текущих состояний выходов обоих типовых элементов замены проверяется СС. В случае несовпадения комбинаций СС отправляет сигнал «Брак» в БУ и зажигает соответствующий светодиод. После проверки первой тестовой последовательностью из БУ отправляется синхроимпульс в СЧЦ, где содержимое счётчика увеличивается на единицу. Затем стендом выполняются аналогичные действия до тех пор, пока содержимое СЧЦ не станет равным размерности теста - 1100. Если в ходе всего теста не появилось ни одного инцидента брака, то в этом случае в БУ сформируется сигнал «Годен» и зажжётся соответствующий светодиод. Ниже приведены временные диаграммы работы стенда при отсутствии неисправностей ТЭЗ. При обнаружении неисправности в работе ТЭЗ выработка нового тестового воздействия задержится на 16 тактов.

Расчет параметров временной диаграммы функционирования стенда

Автоматический стенд инициируется внешним сигналом «Пуск», Поступающим с пульта оператора. Этим сигналом ГПСП, СЧЦ и триггер разрешения работы (ТгРР) устанавливаются в исходное состояние. Сигнал с выхода ТгРР разрешает прохождение тактовых сигналов на ГПСП. СЧЦ и ГСИ. которые срабатывают по положительному фронту тактового импульса. По положительному фронту стробирующего импульса «Строб 1» состояние ГПСП и СЧЦ определяется максимальным временем задержек от тактовых входов до выходов в этих блоках. Импульс «Строб 2» предназначен для записи откликов с контролируемого и эталонного ТЭЗов в РГВ. Причем, к этому моменту все переходные процессы в ТЭЗах должны закончиться. Последнее диктует выбор времени t2 с 1,5-2 кратным запасом по отношению к максимальной задержке распространения сигнала в ТЭЗе. т.е.

Момент окончания одного цикла проверки определяется срабатыванием СС которая вырабатывает сигнал «Брак / Годен». Это время (на временной диаграмме время t3 условно показано как момент формирования сигнала «Брак») определяется суммой времен задержки распространения сигнала от тактового входа РГВ до его выходов, и от входов до выходов СС, tcc:

Расчет времени задержки распространения сигнала от тактового входа РГВ до его выходов (РГВ - ИР22):

Расчет времени задержки распространения сигнала от входов до выходов СС:

Таким образом, минимальная длительность одного цикла проверки будет равна:

Расчет времени задержки распространения ГПСП.

ГПСП состоит из регистра и трех элементов «исключающее ИЛИ». Регистр строим на микросхеме 530ТМ8П, а элемент «исключающее «ИЛИ» - КМ155ЛП5.

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

530ТМ8П

КМ155ЛП5

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет времени задержки распространения СЧЦ:

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Значит, пусть

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тогда

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предположим что:

Окончание проверки определяется моментом появления сигнала переноса с выхода старшего разряда СЧЦ. Этот сигнал сбрасывает ТгРР в ноль, тем самым запрещает прохождение тактовых сигналов на ГПСП и СЧЦ и формирует сигнал «Годен».

Если в процессе контроля произошло несовпадение откликов с контролируемого и эталонного ТЭЗов, то на выходе СС формируется сигнал «Брак» который сбрасывает ТгРР в ноль, тем самым останавливая проверку.

В связи с тем, что время прохождения через схему, т.е. Т_ц=900нс, то тактовая частота тактового генератора не должна превышать 1/Т_ц = 1,1 МГц. Так как эта частота весьма большая для схемы динамической индикации в схеме уменьшим частоту до 32 кГц. При этом полное время проверки ТЭЗа будет составлять около секунды.

По рассчитанным параметрам построим временную диаграмму функционирования стенда.

Временные диаграммы

Разработка электрических схем блоков и расчёт их электрических параметров

Выбор элементной базы. Схема электрическая принципиальная выполнена на элементах ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики). Обладает малыми задержками распространения сигнала в кристалле. Разрабатываемые цифровые устройства чаще всего имеют входные и выходные параметры уровня ТТЛ.

Напряжение питания схемы должно выбираться из допустимого напряжения питания для применяемых микросхем. Например, для микросхем серии 555 и 133 напряжения питания равно +5В + 0,5В. Для микросхем других серий ТТЛ допуск по напряжению может составлять и более ±10%. В разрабатываемой схеме стенда используется серия К155, 133 и 530.

Таблица 2. Основные параметры микросхем серий 133, 530 и 155

Наименование параметра	133	530	155
МГц	10	15	10
- мА	0,02	0,02	0,04
- мА	0,2	0,4	1,6
- мА	0,4	0,4	5
- мА	24	4	4,8
- В	2,5	2,5	2,4
- В	0,4	0,4	0,4
Среднее время наработки на отказ, ч	50000	100000	100000
Температура окружающей среды, Сє	- 10 + 70	-60+125	-60+125

Параметры среднее время наработки на отказ и рабочая температура кристалла зависит от типа корпуса, который записывается перед серией микросхемы. Все остальные электрические параметры не очень сильно отличаются между собой, так как все микросхемы имеют одинаковый кристалл.

Во всех разрабатываемых схемах микросхемы используются не на все 100%. В отдельном корпусе строго определенное количество логических элементов. Если регистр на 8 разрядов, а необходимо использовать только 5 из них, то остальные 3 необходимо соединить с корпусом или с шиной питания. Если этого не сделать, то микросхема может повлиять на работу всей схемы.

Возможные проявления неисправностей:

· увеличение потребления тока микросхемы с последующим выходом её из строя.

· Генерация частоты по питанию, тем самым напряжения питания будет пульсирующим. При этом возможен выход из строя любого количества микросхем в данной схеме. Данную неисправность очень долго и сложно диагностировать. При этом надо найти ту микросхему, которая генерирует частоту путем разрыва цепи питания каждой микросхемы. Данный поиск ведет к разрушению печати модуля.

IV. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ БЛОКОВ СТЕНДА

Схема сравнения

Схема сравнения предназначена для сравнения данных с контролируемого и эталонного ТЭЗов. Она выполнена на двух 4^х разрядных компараторах К155ЛП5. Компараторы производят сравнение трех 4^х -разрядных слов начиная со старших разрядов. В ней также предусмотрены входы для наращивания разрядности.

Компаратор производит сравнение на равенство двух чисел. Наличие логического нуля на выходах 3, 6, 8, 11 означает совпадение двух выходных сигналов с проверяемого ТЭЗа и эталонного ТЭЗа.

Рис4.1 Схема сравнения

Блок управления

Рис. 4.2 Схема БУ

Блок управления служит для управления режимами работы стенда. В БУ входит узел формирования управляющих сигналов, собранный на логических элементах микросхемы К155ЛА3. В качестве ТгРР используется микросхема типа К530ТМ8П, высокий уровень с выхода которой разрешает прохождение тактовых сигналов от ТГ на ГПСП, СЧЦ и ГСИ.

В исходном состоянии на входах R и С микросхемы 530ТМ8П (ТгРР) установлены лог. «1», а на выходе соответственно лог. «0». При нажатии кнопки «Пуск» ТгРР устанавливается в единичное состояние, из которого он может быть выведен сигналами «Брак» (низкий уровень с выхода СС ) или «Конец проверки» (высокий уровень «KC» на выходе СЧЦ).

Для индикации причины остановки теста служат два светодиодных индикатора «Брак» и «Годен». Индикатор «Брак» светится красным светом в том случае, когда с блока сравнения пришел сигнал низкого уровня Индикатор «Годен» светится зеленым светом в том случае, когда со счетчика циклов пришел сигнал высокого уровня.

Генератор псевдослучайных последовательностей

Рис. 4.3 Схема ГПСП

Генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП) выполнен на 3-х двухвходовых логических элемента исключающее «или» микросхемы КМ155ЛП5 и 4-х триггеров на микросхеме 530ТМ8П. Принципиальная схема показана на рис.4.3.

Цепи обратной связи заведены на триггеры согласно задания. При прекращении тактовой последовательности схема сохраняет свое состояние. По положительному фронту тактового сигнала (С) счётчик изменяет свое состояние. Следующее поступление тактовых сигналов вызывает смену состояний счетчика по некоторому закону, зависящему от цепи обратной связи триггеров. При этом генерируется псевдослучайная последовательность. Статические характеристики последовательности нулей и единиц, получаемых с выхода любого триггера, близки к характеристикам случайной последовательности и тем ближе к ней, чем больше разрядность регистра сдвига.

V. ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ

1. четыре 2-входовых логических элемента «Исключающее ИЛИ» К155ЛП5 - 3 шт.;

2. счетверённый D-триггер 530ТМ8П - 2 шт.;

3. четыре логических элемента 2И - НЕ К155ЛА3 - 1 шт.;

4. четыре логических элемента 2ИЛИ 133ЛЛ1 - 1 шт.;

5. четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ КМ155ЛЕ1 - 1 шт.;

6. дешифратор - демультиплексер 4 линии на 16 К155ИД3 - 1 шт.;

7. двоичный счётчик К155ИЕ5 - 2 шт.;

8. Два логических элемента 2ИЛИ с мощным открытым коллекторным выходом - 1шт.;

9. Два логических элемента 2И с мощным открытым коллекторным выходом - 1шт.;

10. Светодиод - 5 шт.

VI. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СТЕНДА

Рис. 6.1 Электрическая принципиальная схема диагностического стенда

VII. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО СТЕНДА В ELECTRONICS WORKBECH



Рис. 7.1 Модель диагностического стенда в Multisim8

Рис. 7.2 Временная диаграмма функционирования стенда в Multisim8

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. С. В. Якубовский, Н. А. Барканов, Л. И. Нисельсон. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь, 1985.

2. В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. Основы технической диагностики: Учебное пособие для студентов вузов и ж - д. транспорта. М.: Маршрут, 2004.

Размещено на Allbest.ru