Разработка цифрового электронного устройства в системе автоматизированного проектирования Multisim
Анализ применения микропроцессорных систем на отечественном подвижном составе и в тормозном оборудовании. Общая характеристика и интерфейс программ Multisim и Ultiboard, проектирование цифровых устройств с их помощью. Расчет стоимости внедрения проекта.
Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 13.08.2010 |
Размер файла | 9,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
На рисунке 4.13 приведена структурная схема логического устройства в базисе И, ИЛИ, НЕ, построенная с использованием полученной минимизированной функции.
Рисунок 4.13 - структурная схема логического устройства
Второй этап (получение минимальной формы). Сокращенная форма может содержать лишние члены, исключение которых из выражения не повлияет на значение функции.
Дальнейшее упрощение логического выражения достигается исключением из выражения лишних членов. В этом и заключается содержание второго этапа минимизации. Покажем этот этап минимизации логического выражения на примере построения логического устройства для функции, заданной в таблице 4.11.
Таблица 4.11 - Функция для логического устройства
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Совершенная ДНФ этой функции
(4.26)
Для получения сокращенной формы проводим операции склеивания и поглощения:
(4.27)
Это выражение представляет собой сокращенную форму логического выражения заданной функции, а члены его являются простыми импликантами функции. Переход от сокращенной формы к минимальной осуществляется с помощью импликантной матрицы, приведенной в таблице 4.12.
В столбцы импликантной матрицы вписываются члены СДНФ заданной функции, в строки -- простые импликанты функции, т.е. члены сокращенной формы логического выражения функции. Отмечаются (например, крестиками) столбцы членов СДНФ, поглощаемых отдельными простыми импликантами. В таблице 4.12 простая импликанта поглощает члены , (в первом и во втором столбцах первой строки поставлены крестики).
Вторая импликанта поглощает первый и третий члены СДНФ (крестики поставлены в первом и третьем столбцах второй строки) и т.д. Импликанты, которые не могут быть лишними и, следовательно, не могут быть исключены из сокращенной формы, составляют ядро. Входящие в ядро импликанты легко определяются по импликантной матрице. Для каждой из них имеется хотя бы один столбец, перекрываемый только данной импликантой.
В рассматриваемом примере ядро составляют импликанты и (только ими перекрываются второй и шестой столбцы матрицы). Исключение из сокращенной формы одновременно всех импликант, не входящих в ядро, невозможно, так как исключение одной из импликант может превратить другую уже в нелишний член.
Таблица 4.12 - Импликантная матрица
Простая импликанта |
|||||||
X |
X |
||||||
x |
x |
||||||
X |
X |
||||||
x |
x |
||||||
X |
X |
Для получения минимальной формы достаточно выбрать из импликант, не входящих в ядро, такое минимальное их число с минимальным количеством букв в каждой из этих импликант, которое обеспечит перекрытие всех столбцов, не перекрытых членами ядра. В рассматриваемом примере необходимо импликантами, не входящими в ядро, перекрыть третий и четвертый столбцы матрицы. Это может быть достигнуто различными способами, но так как необходимо выбирать минимальное число импликант, то, очевидно, для перекрытия этих столбцов следует выбрать импликанту .
Минимальная дизъюнктивная нормальная форма (МДНФ) заданной функции
(4.28)
Структурная схема, соответствующая этому выражению, приведена на рисунке 4.14.
Рисунок 4.14 - Структурная схема для минимальной дизъюнктивной нормальной формы
Переход от сокращенной формы к МДНФ был осуществлен путем исключения лишних членов - импликант и . Покажем допустимость подобного исключения членов из логического выражения.
Импликанты и становятся равными соответственно при следующих наборах значений аргументов:
и
Роль этих импликант в выражении сокращенной формы функции заключается лишь в том, чтобы на приведенных наборах значений аргументов присваивать функции значение 1. Однако при этих наборах функция равна 1 из-за остальных импликант выражения. Действительно, при подстановке значений в формулу получается:
при
при
Таким образом, доказана справедливость операции исключения из сокращенной формы членов и .
До сих пор рассматривалось получение минимальной ДНФ. При использовании метода Квайна для получения минимальной конъюнктивной нормальной формы (МКНФ) логической функции имеются следующие особенности: исходной для минимизации формой логического выражения заданной функции является СКНФ; пары склеиваемых членов имеют вид и ; операция поглощения проводится в соответствии с выражением
(4.29)
Рассмотрим применение метода Квайна на примере минимизации функции, заданной таблицей истинности 4.13.
Таблица 4.13 - Таблица истинности
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Совершенная КНФ рассматриваемой функции
(4.30)
Склеивающиеся пары членов:
1-й и 3-й члены (результат склеивания );
1-й и 4-й члены (результат склеивания );
2-й и 3-й члены (результат склеивания ).
Проводим операции склеивания и поглощения:
(4.31)
Полученное выражение является сокращенной формой функции. Для перехода к минимальной форме строим импликантную матрицу (таблица 4.14). Все столбцы матрицы перекрываются импликантами и . Следовательно, член , является лишним и минимальная конъюнктивная нормальная форма (МКНФ) заданной функции
(4.32)
Таблица 4.14 - Импликантная матрица
Простая импликанта |
|||||
x |
x |
||||
X |
X |
||||
X |
X |
4.6.2 Минимизация логических функций методом Квайна-Мак-Класки
Мак-Класки предложил прием, который на этапе нахождения сокращенных ДНФ и КНФ упрощает процесс минимизации и, кроме того, позволяет описать этот процесс для выполнения на ЭВМ. Прием предусматривает следующую последовательность действий для получения сокращенной ДНФ.
СДНФ функции представляют наборами значений аргументов, на которых функция равна логической единице.
Таблица 4.15 - Таблица истинности функции
Десятичный эквивалент набора аргументов |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Пусть функция задана таблицей 4.15. СДНФ функции записывается в виде совокупности наборов (представленных их десятичными эквивалентами), на которых функция принимает значение логической единице:
(4.33)
Эта запись читается так: "функция принимает значение логической единицы на наборах, соответствующих десятичным эквивалентам или 1, или 5, или 9, или 10, или 11, или 13". Функцию можно записать и через наборы, представленные в двоичной форме:
(4.34)
Все члены в этой форме СДНФ разбивают на группы по числу единиц, содержащихся в наборах (представленных в двоичной форме). Эта разбивка наборов на группы для рассматриваемой функции представлена в графе I этапа таблицы 4.16
Таблица 4.16 - Разбивка наборов на группы для рассматриваемой функции
Номер группы |
Наборы |
|||
I этап |
II этап |
III этап |
||
0 |
- |
- |
- |
|
1 |
-0001- |
-0*01- |
**01 |
|
-*001- |
||||
2 |
-0101- |
-*101- |
10*1 |
|
-1001- |
10*1 |
101* |
||
-1010- |
-1*01- |
|||
101* |
||||
3 |
-1011- |
- |
- |
|
-1101- |
Производят склеивание наборов. Склеиваться могут только наборы соседних групп, различающиеся лишь в одном разряде. Результат склеивания пары наборов содержит на месте разряда с различающимися значениями в наборах символ * и заносится в графу следующего этапа, а пара склеивающихся наборов вычеркивается (при этом вычеркнутые наборы должны использоваться в последующих поисках склеивающихся пар наборов). Так, склеивание пары наборов 0001 и 0101 графы I этапа приводит к набору 0*01, записываемому в графе II этапа. Результаты склеивания наборов II этапа заносятся в графу III этапа. Сюда перенесены и невычеркнутые наборы из графы II этапа. Дальнейшее склеивание оказывается невозможным. Наборы графы последнего этапа изображают простые импликанты функции, т.е. члены сокращенной ДНФ. В рассматриваемом примере сокращенная ДНФ функции
(4.35)
Эта запись соответствует логическому выражению, получаемому по правилу: каждый набор соответствует отдельной импликанте; каждому символу в наборе соответствует переменная функции с индексом, совпадающим с номером позиции символа в наборе; если символом является * , то соответствующая переменная в выражении импликанты отсутствует; если символом является 0, то соответствующая переменная в выражении импликанты присутствует с инверсией; при символе 1 переменная записывается без инверсии:
(4.36)
Переход от сокращенной ДНФ к минимальной ДНФ может производиться с помощью импликантной матрицы, как и в методе Квайна. Различие может состоять лишь в том, что в импликантной матрице члены СДНФ и сокращенной ДНФ удобней представлять соответствующими им двоичными комбинациями. Для рассматриваемого примера импликантная матрица приведена в таблице 4.17.
Таблица 4.17 - Импликантная матрица
Простые импликанты |
0001 |
0101 |
1001 |
1010 |
1011 |
1101 |
|
**01 |
X |
X |
X |
X |
|||
10*1 |
x |
x |
|||||
101* |
X |
X |
Из таблицы следует, что МНДФ функции
(4.37)
Методом Мак-Класки может быть получена и МКНФ функции. По сравнению с описанной выше последовательностью действий различие в этом случае заключается в следующем: функция представляется наборами, на которых она принимает значение логического нуля, и в полученных в результате минимизации наборах символу 0 соответствует переменная без инверсии, а символу 1 - переменная с инверсией.
Функция для получения МКНФ представлена в таблице 4.18.
Таблица 4.18 - Таблица истинности для получения МКНФ
Десятичный эквивалент набора аргументов |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Функция записывается как совокупность наборов, на которых функция имеет значение логического нуля:
(4.38)
Этапы минимизации показаны в таблице 4.19. В графе I этапа приведены наборы, соответствующие значениям функции, равным логическому 0. В последующих графах приведены результаты склеивания.
Таблица 4.19 - Этапы минимизации функции
Группа |
Наборы |
|||
I этап |
II этап |
III этап |
||
0 |
-0000- |
000* |
000* |
|
00*0 |
00*0 |
|||
1 |
-0001- |
-0*10- |
**10 |
|
-0010- |
-*010- |
|||
2 |
-0110- |
-*110- |
||
-1010- |
-1*10- |
|||
3 |
-1110- |
Сокращенная КНФ записывается через инверсные комбинации наборов последнего этапа:
(4.39)
Переход от сокращенной КНФ к минимальной КНФ не имеет никаких отличительных особенностей и выполняется аналогично предыдущему пункту особенностей.
4.6.3 Переход от сокращенной формы к минимальной форме методом Петрика
Метод Петрика формализует (и таким образом, делает возможным применение ЭВМ) нахождение всех тупиковых ДНФ по импликантной матрице, то есть всех вариантов наборов простых импликант, обеспечивающих перекрытие всех столбцов матрицы. Из полученных тупиковых ДНФ затем необходимо выбрать минимальную ДНФ, содержащую наименьшее число наиболее простых членов.
Суть метода заключается в следующем. Все простые импликанты обозначаются различными буквами (например, прописными латинскими буквами). Затем для каждого i-го столбца импликантной матрицы строится дизъюнкция всех букв, обозначающих простые импликанты перекрывающие данный столбец. Далее импликантная матрица представляется конъюнкцией всех построенных для отдельных столбцов дизъюнкций. После выполнения над полученным выражением операций поглощения и перехода к ДНФ каждый член образующегося выражения определяет набор простых импликант тупиковой ДНФ.
Иллюстрацию применения метода на примере функции, заданной таблицей истинности, приведенной в таблице 4.20 можно видеть ниже. Для получения сокращенной формы используется методом Квайна-Мак-Класки. Процесс минимизации этим методом показан в таблице 4.21. В таблице 4.22 приведена импликантная матрица.
Таблица 4.20 - Таблица истинности
x3x4 |
x1x2 |
||||
00 |
01 |
10 |
11 |
||
00 |
1 |
1 |
|||
01 |
|||||
10 |
1 |
1 |
1 |
||
11 |
1 |
1 |
1 |
Таблица 4.21 - Процесс минимизации
Группа |
Наборы |
|||
I этап |
II этап |
III этап |
||
0 |
- |
- |
- |
|
1 |
-0010- |
001* |
001* |
|
-0100- |
0*10 |
0*10 |
||
-*100- |
*1*0 |
|||
-01*0- |
||||
2 |
-1100- |
-11*0- |
||
-0011- |
*011 |
*011 |
||
-0110- |
-*110- |
|||
3 |
-1110- |
111* |
111* |
|
-1011- |
1*11 |
1*11 |
||
4 |
-1111- |
- |
- |
Таблица 4.22 - Импликантная матрица
Простые импликанты |
1100 |
1110 |
1111 |
1011 |
0011 |
0100 |
0110 |
0010 |
|
A3 001* |
x |
x |
|||||||
B3 0*10 |
x |
x |
|||||||
C2 *1*0 |
x |
x |
x |
x |
|||||
D3 *011 |
x |
x |
|||||||
E3 111* |
x |
x |
|||||||
F3 1*11 |
x |
x |
Далее воспользуемся методом Петрика. Для каждой простой импликанты в таблице 4.22 введено буквенное обозначение. Индексами при буквах, которыми представляются простые импликанты, обозначено количество переменных в простых импликантах. В соответствии с приведенным выше правилом строим логическое выражение в виде конъюнкции членов, каждый из которых представляет собой дизъюнкцию буквенных обозначений простых импликант, перекрывающих отдельные столбцы импликантной матрицы:
(4.40)
Преобразуем выражение (4.40). В результате операции поглощения оно приводится к виду
Далее в соответствии с распределительным законом
,
Выражение приводится к виду
Наконец, переходя от конъюнктивной формы выражения к его дизъюнктивной форме, получается выражение
(4.41)
Из данного выражения следует, что имеется четыре тупиковых ДНФ. Из них минимальная ДНФ (с минимальным числом букв) . Следовательно, МДНФ функции
(4.42)
МКНФ ищется аналогично.
4.6.4 Минимизация функций с использованием карт Карно и диаграмм Вейча
Для минимизации функций с числом букв n < 6 используют карты Карно. Их строят в виде таблиц из клеток с разметкой строк и столбцов переменными. Карты Карно для функции трех переменных F(X1 , Х2 , Х3) показаны на рисунке 4.15. Строки карты отмечены значениями переменной X1, а столбцы -- значениями переменных Х2 , Х3. Каждая клетка карты Карно однозначно соответствует одному набору таблицы истинности для функции трех переменных (рисунок 4.15, а) или минтермам этой функции (рисунок 4.15, б). Клетки карты Карно часто нумеруют десятичными цифрами -- номерами наборов (рисунок 4.15, в).
При минимизации для каждого минтерма, входящего в СДНФ функции, ставится единица, а другие клетки не заполняются. Например, заполнение карты Карно для функции, заданной таблицей 4.9, показано на рисунке 4.15, г.
Минтермы в соседних клетках карты Карно в строке (включая верхние и нижние) или в столбце (включая крайние) отличаются значением одной переменной, что позволяет выполнить операцию склеивания по этой переменной.
Например, на рисунке 4.15, г минтермы и (клетки с номерами 1 и 3) отличаются значением переменной , поэтому они склеиваются по ней и представляются конъюнкцией двух переменных . Аналогично для минтермов и (номера клеток 4 и 6) склеивание происходит по переменной и получают конъюнкцию . В результате минимизации функции получают её минимальное выражение .
Рисунке 4.15 - Карты Карно для функции трех переменных
Общие правила минимизации.
- Изображают карту Карно для n переменных и производят разметку ее строки столбцов. В клетки таблицы, соответствующие минтермам (единичным наборам) минимизируемой функции, записывают единицу.
- Склеиванию подлежат прямоугольные конфигурации, заполненные единицами и содержащие 2, 4 или 8 клеток. Верхние и нижние строки, крайние левые и правые столбцы карты как бы склеиваются, образуя поверхность цилиндра.
- Множество прямоугольников, покрывающих все единицы, называется покрытием. Чем меньше прямоугольников и чем больше клеток в прямоугольниках, тем лучше покрытие. Из нескольких вариантов выбирают тот, у которого меньше коэффициент покрытия
z = r/s,
где r -- общее число прямоугольников,
s -- их суммарная площадь в клетках.
Например, для изображенного покрытия (рисунок 4.15, г) имеем z = 3/5.
- Формулы, полученные в результате минимизации, содержат r элементарных конъюнкций (по числу прямоугольников в покрытии). Каждая конъюнкция содержит только те переменные, которые не меняют своего значения в склеиваемых наборах в соответствующем прямоугольнике. Число переменных в конъюнкции называется ее рангом. При склеивании двух соседних клеток получают ранг конъюнкции n-1, четырех клеток -- n-2 , восьми клеток -- n-3 и т.д.
Разметка карт Карно для функций четырех переменных показана на рисунке 4.16
Рисунок 4.16 - Карты Карно для функции четырех переменных: а - двоичное значение минтермов; б - десятичное значение минтермов
В клетки карт записаны значения минтермов соответственно в двоичном и десятичном эквивалентах.
Для минимизации булевых функций используют также диаграммы Вейча, которые аналогичны картам Карно и отличаются от них способом разметки: вместо символов 0 и 1 используют булевы обозначения аргументов -- , , и др. (рисунок 4.17).
Рисунок 4.17 - диаграммы Вейча:
а -- для двух переменных; б -- для трех переменных; в -- для четырех переменных
Рассмотрим минимизацию функции заданной таблицей 4.1, используя карты Карно. Результаты минимизации представлены на рисунках 4.18, 4.19, 4.20, 4.21, 4.22, 4.23, 4.24
Рисунок 4.18 - Минимизация для y1
L1 =
Рисунок 4.19 - Минимизация для y2
L2 =
Рисунок 4.20 - Минимизация для y3
L3 =
Рисунок 4.21 - Минимизация для y4
L4 =
Рисунок 4.22 - Минимизация для y5
L5 =
Рисунок 4.23 - Минимизация для y6
L6 =
Рисунок 4.24 - Минимизация для y7
L7 =
На основе полученных минимизированных функций проект готового цифрового устройства стоится в программе Electronics Workbench Multisim.
5 Моделирование цифрового устройства в Multisim и трассировка печатной платы в Ultiboard
Для проектирования данного цифрового устройства на основе минимизированных функций собирается его модель, для этого используется программа «Electronics Workbench Multisim». Здесь используются готовые микросхемы из базы данных, соответствующие элементам, приведенным в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Перечень использующихся элементов
Обозначение элементов |
Наименование |
Количество |
Примечание |
|
U35, U37, U41, U48 |
74HC74D |
1 |
D триггер |
|
J1 |
HDR1X3 |
1 |
Разъем |
|
S1 |
SPDT |
1 |
Ключ |
|
U3,U4, U14, U15 |
74S05N |
4 |
Инвертор |
|
U10 |
7SEG8DIP10A |
1 |
7ми сегментный индикатор |
|
U1 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U5 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U75 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U62 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U70 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U85 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U86 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U96 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U98 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U52 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U102 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U8 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U89 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U92 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U94 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U78 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U79 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U18 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U20 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U81 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U42 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U83 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U84 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U54 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U55 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U56 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U63 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U43 |
74S32N |
1 |
Элемент "или" |
|
U2 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U6 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U13 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U16 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U17 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U71 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U74 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U76 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U77 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U19 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U7 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U21 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U80 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U22 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U23 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U24 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U25 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U26 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U30 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U40 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U29 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U31 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U82 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U34 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U36 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U38 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U39 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U44 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U45 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U46 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U47 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U49 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U50 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U51 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U53 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U57 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U58 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U60 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U61 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U65 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U72 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U67 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U68 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U69 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U87 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U88 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U90 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U91 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U64 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U93 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U95 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U97 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U32 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U73 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U100 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U99 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U101 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U103 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
U104 |
74S08D |
1 |
Элемент "и" |
|
Q1-Q7 |
2N2218 |
7 |
Транзистор |
В проекте используются следующие элементы:
- D триггер, показанный на рисунке 5.1
Рисунок 5.1 - D-триггер
- Транзистор n-p-n типа, показанный на рисунке 5.2
Рисунок 5.2 - Транзистор
- Элемент «ИЛИ», показанный на рисунке 5.3
Рисунок 5.3 - Элемент «ИЛИ»
- Элемент «И», показанный на рисунке 5.4
Рисунок 5.4 - Элемент «И»
После соединения всех элементов схемы проект передается в программу Ultiboard для дальнейшей трассировки командой меню “Transfer to Ultiboard”.
Далее выбирается размер печатной платы, на которой будут установлены части платы и выполняется расстановка самих элементов. Для облегчения процесса разработки в программе предусмотрена автоматическая расстановка компонентов, а также автоматическая трассировка, то есть оптимизированное средство соединения выводов компонентов дорожками.
Разработанная в программе Multisim схема представлена в приложении А.
3D модель готовой печатной платы представлена в приложении Б.
Варианты заданий для выполнения курсового проекта представлены в приложении В.
6 Безопасность труда при работе за компьютером
6.1 Основные понятия
Безопасность жизнедеятельности (БЖД) - наука о сохранении здоровья и безопасности человека в среде обитания, призвана выявлять опасные и вредные факторы, разрабатывать методы и средства защиты человека, путём снижения этих факторов до допустимых, а также разрабатывать мероприятия по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени.
Статистика показывает, что человек примерно 30 % своего времени проводит в производственных условиях, 50 % в быту, 20 % в наружной среде. На человека оказывают влияние опасные и вредные факторы, например: повышение запыленности как внутренней, так и внешней, повышенное шумовое воздействие, метеорологические параметры воздуха и другие факторы. Одними из составных частей БЖД являются охрана труда, техника безопасности, производственная санитария.
Охрана труда - это система правовых, социально-экономических, организационно-технических, санитарно-гигиенических, лечебно-профилактических, реабилитационных и иных мероприятий по созданию условий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе трудовой деятельности.
Условия труда - это совокупность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на работоспособность и здоровье работника.
Безопасные условия труда - это условия труда, при которых воздействие на работающих вредных или опасных производственных факторов исключено либо уровни их воздействия не превышают установленные нормативы.
Техника безопасности - это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.
К опасным относят производственные факторы, воздействие которых на работающих в определённых условиях приводит к травме или другому внезапному ухудшению здоровья.
Мероприятия, предусматриваемые техникой безопасности, включают в себя улучшение технологических процессов, применение безопасной техники (машин, механизмов, устройств, сконструированных с учётом всех требований охраны труда), безопасных приёмов работы, установку оградительных и блокирующих устройств, внедрение автоматической сигнализации, применение средств индивидуальной защиты.
Производственная санитария представляет собой систему организационных и санитарно-технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.
Вредными считаются производственные факторы, воздействие которых на работающих в определённых условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.
Рабочее место - место, в котором работник должен находиться или в которое ему необходимо прибыть в связи с его работой и которое прямо или косвенно находится под контролем работодателя.
Средства индивидуальной и коллективной защиты работников - технические средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных или опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения.
Сертификат соответствия работ по охране труда - документ, удостоверяющий соответствие проводимых в организации работ по охране труда установленным государственным нормативным требованиям охраны труда.
Законодательство по охране труда составляет правовую основу, обеспечивающую проведение в жизнь организационных, технических и санитарно-гигиенических мероприятий по созданию здоровых и безопасных условий труда.
6.2 Выявление опасных и вредных производственных факторов
В настоящее время персональные компьютеры широко используются во всех организациях, в том числе в качестве вспомогательного средства обработки информации. Внедрение компьютерных технологий принципиально изменило характер труда различных категорий специалистов, а, следовательно, и требования к организации и охране труда. Работники, использующие компьютерную технику, на своём опыте оценили её громадные возможности. Одновременно возникла определённая беспечность при её эксплуатации.
Являясь источником целого ряда неблагоприятных физических факторов воздействия на функциональное состояние и здоровье пользователей, компьютерная техника при неправильной эксплуатации и расстановке её, особенно в неприспособленных для этого помещениях, принципиально меняет условия и характер труда не в лучшую сторону.
Последствия неблагоприятного воздействия физических факторов, сопровождающих работу компьютера, на здоровье пользователей описаны в многочисленных научно - исследовательских работах российских и зарубежных учёных.
Анализ результатов научно-исследовательских работ позволяет выделить следующие наиболее важные возможные последствия неблагоприятного воздействия на здоровье пользователей: заболевания глаз и зрительный дискомфорт, изменения костно-мышечной системы, нарушения, связанные со стрессом, кожные заболевания, неблагоприятные исходы беременности. Установлено, что пользователи персональных компьютеров подвержены стрессам в значительно большей степени, чем работники из любых других профессиональных групп, когда-либо проходивших аналогичные обследования. К другим обнаруженным жалобам на здоровье относятся «пелена перед глазами», сыпь на лице, хронические головные боли, тошнота, головокружения, лёгкая возбудимость и депрессии, быстрая утомляемость, невозможность долго концентрировать внимание, снижение трудоспособности и нарушения сна.
Работа пользователя персональным компьютером относится к категории работ, связанных с опасными и вредными условиями труда. В процессе труда на пользователя могут оказывать действие следующие опасные и вредные производственные факторы: физические - повышенные уровни электромагнитного излучения, повышенные уровни инфракрасного излучения, повышенный уровень статического электричества, повышенный уровень шума, повышенная яркость светового изображения; химические - повышенное содержание в воздухе рабочей зоны двуокиси углерода, озона; психофизиологические - напряжение зрения, напряжение внимания, интеллектуальные нагрузки, длительные статические нагрузки, монотонность труда.
Работающий компьютер является источником электромагнитного поля (ЭМП) в чрезвычайно широком диапазоне частот от 0 (электростатическое поле) до ~1019 Гц (рентгеновское излучение), причём только видимое излучение (свет) является желаемым. Остальные разновидности ЭМП, генерируемые компьютером, относятся к паразитным.
Высокое постоянное напряжение (15-35 кВ), подводимое на анод кинескопа в мониторах, сконструированных на основе электронно-лучевой трубки, является источником электростатического поля, которое также может создаваться вследствие концентрации электрических зарядов на непроводящих (например, пластмассовых) частях корпусов компьютерного оборудования.
Источниками переменного ЭМП гигиенически значимых уровней служат в основном блоки питания, элементы системы кадровой и строчной развёрток и синхронизации монитора, блоки бесперебойного питания. Принято считать, что они генерируют ЭМП в полосе от 5 Гц до 400 кГц.
Электронные компоненты компьютера (такие как материнская плата, видеоадаптер) создают поле низкой интенсивности в диапазоне частот до 1-3 ГГц.
Дополнительный, а зачастую наибольший, вклад в формирование электромагнитной обстановки на рабочем месте вносят системы электроснабжения и электроприборы находящиеся в помещении. Именно воздействие данных составляющих поля может приводить к возникновению такого эффекта как «дрожание» изображения монитора.
Пространственная нестабильность изображения (дрожание по амплитуде) является важным визуальным параметром мониторов, сконструированных на основе электронно-лучевой трубки. Этот эффект возникает вследствие воздействия магнитной составляющей внешнего ЭМП промышленной частоты 50 Гц со значениями плотности потока магнитной индукции, превышающими 1000-2500 нТл, на отклоняющую систему монитора.
Источниками ЭМП с уровнями, вызывающими пространственную нестабильность изображения могут являться силовые кабели и распределительные элементы системы электроснабжения, мощное электрическое оборудование, а также радиаторы и трубы отопления, водопроводные трубы и элементы металлоконструкции здания.
В подавляющем большинстве случаев облучение происходит полями относительно низких уровней. Нервная, иммунная, эндокринная и половая системы организма человека являются критическими. Реакции этих систем должны обязательно учитываться при оценке риска воздействия ЭМП на человека.
Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате чего, возможно развитие отдалённых последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания.
Особо опасными ЭМП могут быть для детей, беременных, людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой систем, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.
Принципиальным вопросом при выборе и планировании размещения компьютерного оборудования является наличие защитного заземления в помещении, поскольку встроенные в монитор системы защиты от электромагнитного поля могут работать только при наличии заземления.
Отсутствие заземления, очень близкое расположение мониторов друг к другу, неправильная организация рабочего места относительно розеток питания и других элементов сети, а также другие технические средства, массивные не заземленные металлические предметы - все эти факторы являются причиной повышенного уровня электромагнитного излучения. При замерах потенциала электростатического поля необходимо учитывать наличие в современных моделях мониторов компенсационного эффекта, особенность которого заключается в том, что снижение электростатического потенциала экрана до требуемых норм обеспечивается лишь в установившемся режиме работы монитора. Соответственно, уровень электростатического потенциала экрана в течение 20-30 секунд после включения монитора и до нескольких минут после выключения, повышен в десятки раз.
Оценка условий труда пользователей персональных компьютеров, показывает, что размещение компьютерной и оргтехники, как правило, осуществляется исходя из стремления установить максимальное количество средств механизации конторского труда и производится в зданиях и помещениях, изначально не приспособленных для этих целей. Использование компьютерной техники в таких условиях, с учётом сочетания действия комплекса производственных факторов с интеллектуальной, эмоциональной и сенсорной нагрузками, обычно ведёт к нарушению санитарно-гигиенических требований и ухудшает организацию труда работающих. Это является предпосылкой к нарушениям функционального состояния работающих, нарушениям их здоровья и установлению нетрудоспособности. Согласно «Гигиеническим критериям оценки и классификации условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса» условия труда пользователей персональных компьютеров можно отнести к 3 классу вредности I степени опасности.
При размещении в помещениях компьютерной техники целесообразно проводить предварительную оценку пригодности помещения для этих целей. Уже на этом этапе необходимо проводить инструментальный контроль состояния физических факторов в помещении, уделяя особое внимание состоянию аэроионной обстановки, электромагнитному фону, параметрам микроклимата, состоянию систем вентиляции, уровню освещённости.
6.3 Нормирование опасных и вредных производственных факторов
Вопросы, относящиеся к обеспечению охраны труда при работе за компьютером, регулируются Федеральным законом от 17 июля 1999 года № 181-ФЗ «Об основах охраны труда в Российской Федерации» (далее Закон об охране труда) и Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
Ответственность за несоблюдение требований законодательства к условиям труда несёт работодатель, возлагающий эти функции на службу охраны труда организации или на привлечённого на договорных началах специалиста по охране труда.
Прежде чем приобрести компьютеры, необходимо соответствующим образом подготовить помещение, где они будут установлены.
В соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96 помещения для работы на компьютерах должны иметь естественное и искусственное освещение.
В соответствии со статьёй 14 Закона об охране труда на работодателя возглавляется обязанность обеспечить: безопасность работников при эксплуатации оборудования; применение средств индивидуальной защиты работников; соответствующие требования охраны труда, условия труда на каждом рабочем месте; соблюдение режима труда и отдыха работников; обучение безопасным методам и приёмам выполнения работ; инструктаж по охране труда; организацию контроля за состоянием условий труда на рабочих местах; проведение аттестации рабочих мест по условиям труда; информирование работников об условиях и охране труда на рабочих местах, существующем риске повреждения здоровья и полагающихся им компенсациях и средствах индивидуальной защиты.
Естественное освещение должно осуществляться через светопроёмы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток, и обеспечить коэффициент естественной освещённости (КЕО) не ниже 1.2 % в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1.5 % на остальной территории. Указанные значения КЕО нормируются для зданий, расположенных в третьем световом климатическом поясе.
Не допускается располагать рабочие места для работы на компьютерах в подвальных помещениях. В случае производственной необходимости использовать помещения без естественного освещения можно только по согласованию с органами и учреждениями Государственного санитарно-эпидемиологического надзора России.
Площадь на одно рабочее место для взрослых пользователей должна быть не менее 6 мІ, а объём - не менее 23 мі.
Для внутренней отделки помещений должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения от потолка - 0.7-0.8; для стен - 0.5-0.6; для пола - 0.3-0.5. Полимерные материалы для внутренней отделки должны быть разрешены для применения органами и учреждениями Госсанэпиднадзора России.
Поверхность пола в помещениях должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами.
В производственных помещениях, в которых установлены компьютеры, микроклимат должен соответствовать следующим санитарным нормам: температура воздуха в тёплый период года - не более 23-25 °С, в холодный - 22-24 °С; относительная влажность воздуха - 40-60 %; скорость движения воздуха - 0.1 м/с.
Для повышения влажности воздуха в помещениях следует применять увлажнители воздуха, ежедневно заправлять их дистиллированной или кипячёной водой.
Уровень положительных и отрицательных аэроионов в воздухе помещений должен соответствовать «Санитарно-гигиеническим нормам допустимых уровней ионизации воздуха производственных и общественных помещений».
В производственных помещениях уровень шума на рабочих местах не должен превышать значений, установленных «Санитарными нормами допустимых уровней шума на рабочих местах», а уровень вибрации - «Санитарными нормами вибрации рабочих мест».
В помещениях, где эксплуатируются компьютеры, искусственное освещение должно быть общим и равномерным. Однако если сотрудники преимущественно работают с документами, то допускается применение комбинированного освещения: кроме общего устанавливаются светильники местного освещения, которые не должны создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать его освещённость более 300 лк.
Освещённость поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна составлять 300-500 лк.
Источники освещения следует устанавливать таким образом, чтобы они не ослепляли, при этом яркость светящихся поверхностей (окон, светильников), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/мІ.
В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ. При устройстве отражённого освещения допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт, а в светильниках местного освещения - ламп накаливания.
Для обеспечения нормируемых значений освещённости в помещениях следует не реже двух раз в год чистить стёкла, оконные рамы и светильники и своевременно заменять перегоревшие лампы.
Рабочие места должны располагаться таким образом, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.
Расстояние между рабочими столами с мониторами (в направлении тыла поверхности одного монитора и экрана другого) должно быть не менее 2 м, а между боковыми поверхностями мониторов - не менее 1.2 м.
Оконные проёмы должны быть оборудованы регулируемыми жалюзи, занавесями, внешними козырьками.
Желательно, чтобы высоту рабочей поверхности стола можно было регулировать в пределах 680-800 мм, а при отсутствии такой возможности она должна быть равна 725 мм. Модульными размерами рабочей поверхности компьютерного стола, на основании которых рассчитывают конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1000, 1200 и 1400 мм; глубину 800 и 1000 мм.
Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм, а на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.
Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учётом его количества и конструктивных особенностей. Допускается использовать столы различных конструкций, соответствующих современным требованиям эргономики.
Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы, позволять изменять её с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения утомления.
Рабочий стул (кресло) должен быть подъёмно-поворотным, его высота и углы наклона сиденья и спины, а также расстояние спинки от переднего края сиденья должны независимо и легко регулироваться и иметь надёжную фиксацию, размеры рабочего стула приведены в СанПиН 2.2.2.542-96.
Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна быть полумягкой с нескользящим, неэлектризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим лёгкую очистку от загрязнений.
Экран монитора должен находиться от глаз пользователя на оптимальном расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм с учётом характера работы (набор текста, компьютерная графика), размера диагонали экрана и остроты зрения, размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.
Плоскость экрана должна быть расположена вертикально или с наклоном на пользователя, что позволяет снизить напряжения мышц шеи и спины.
Угол зрения, при котором обеспечивается оптимальное различие символов на экране, находится в пределах 15-20 градусов.
На рабочем месте устанавливается легко перемещаемый пюпитр для документов.
В помещении с компьютерами должна проводиться ежедневная влажная уборка. Помещения должны быть оснащены аптечкой первой помощи и углекислотными огнетушителями.
Режимы труда и отдыха при работе на компьютерах зависят от вида и категории трудовой деятельности.
СанПиН 2.2.2.542-96 устанавливает категории тяжести и напряжённости работы на компьютерах, которые определяются: для группы А - по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену, но не более 60 тысяч знаков за смену; для группы Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40 тысяч знаков за смену.
Время регламентированных перерывов в течение рабочей смены устанавливается в зависимости от продолжительности рабочей смены, вида и категории трудовой деятельности.
Виды трудовой деятельности разделяются на три группы: группа А - работа по считыванию информации с экрана монитора с предварительным запросом; группа Б - работа по вводу информации; группа В - творческая работа в режиме диалога с персональным компьютером.
При выполнении в течение рабочей смены работ, относящихся к разным видам трудовой деятельности, за основную следует принимать такую, которая занимает не менее 50 % времени в течение рабочей смены или рабочего дня.
Вид трудовой деятельности, тяжесть и напряжённость работ устанавливаются на основе аттестации рабочих мест по условиям труда.
При восьмичасовой рабочей смене и работе на компьютере регламентированные перерывы следует устанавливать: для I категории работ - через 2 часа от начала рабочей смены и через 2 часа после обеденного перерыва продолжительностью по 15 минут; для II категории работ - через 2 часа от начала рабочей смены и через 1.5-2 часа после обеденного перерыва продолжительностью по 15 минут или через каждый час работы продолжительностью по 10 минут.
Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, уменьшения утомления глаз, устранения гиподинамики и гипокинезии целесообразно выполнять комплексы упражнений, изложенных в СанПиН 2.2.2.542-96.
6.4 Разработка мероприятий по обеспечению безопасности труда за компьютером
Существенным шагом на пути обеспечения безопасных условий труда стало постановление Минтруда России №12 от 14 марта 1997 года «О проведении аттестации рабочих мест по условиям труда». Работы по аттестации рабочих мест требуют значительных затрат, как временных так и материальных.
Аккредитованная в системе испытательных лабораторий Госсанэпиднадзора России лаборатория Центра электромагнитной безопасности выполняет все работы, имеющие практическое значение при проведении аттестации рабочих мест пользователей компьютеров.
Мероприятия по подготовке помещений, отведённых для размещения рабочих мест:
Комплексное многофакторное обследование помещений с целью определения их пригодности для размещения рабочих мест на основании оценки по действующим нормативным документам (электромагнитное поле, радиация (ионизирующее излучение), освещённость, шум, аэроионный состав воздуха, микроклимат, химический состав воздуха, микробиологический состав воздуха).
Разработка плана мероприятий по обеспечению соответствия помещений предъявляемым к ним гигиеническим требованиям, в том числе за счёт перепланировки и оснащения средствами оптимизации.
Подготовка плана размещения рабочих мест с учётом индивидуальных особенностей помещений и рабочих мест.
Разработка плана модернизации существующих или создания новых сетей электропитания в помещениях, предназначенных для размещения рабочих мест, с целью обеспечения бесперебойного функционирования компьютерного оборудования, электрической и пожарной безопасности и соответствия гигиеническим требованиям.
Мероприятия по обеспечению комфортных и безопасных условий труда на существующих и вновь создаваемых рабочих местах:
Комплексный контроль гигиенически значимых факторов и оценка условий труда по действующим нормативным документам (электромагнитное поле на рабочем месте, освещённость, шум, аэроионный состав воздуха, микроклимат).
Подготовка плана проведения мероприятий по приведению рабочего места в соответствие действующим нормативным документам. Подготовка рекомендаций по подбору и оснащению (переоснащению) рабочих мест средствами обеспечения комфортных и безопасных условий труда и средствами защиты.
Разработка индивидуальных планировок рабочих мест с учётом их особенностей и предъявляемых к ним гигиенических требований. Эргономическая планировка рабочих мест.
Перед началом работы работник обязан: привести в порядок рабочее место; отрегулировать освещённость на рабочем месте; убедиться в достаточности освещённости, отсутствии отражений на экране, отсутствии встречного светового потока; проверить правильность подключения оборудования в электросеть; убедиться в наличии защитного заземления и подключения экранного проводника к корпусу системного блока; протереть специальной салфеткой поверхность экрана монитора; убедиться в отсутствии дискет в дисководах; проверить правильность установки стола, стула, подставки для ног, пюпитра, положения оборудования, угла наклона экрана, положение клавиатуры и, при необходимости произвести регулировку рабочего стола и кресла, а также расположение элементов компьютера в соответствии с требованиями эргономики и в целях исключения неудобных поз и длительных напряжений тела.
При включении компьютера работник обязан соблюдать следующую последовательность включения оборудования: включить блок бесперебойного питания; включить периферийные устройства (принтер, монитор, сканер); включить системный блок.
Запрещается приступать к работе при: наличии информации о несоответствии параметров данного оборудования требованиям санитарных норм; отключенном заземляющем проводнике защитного фильтра; обнаружении неисправности оборудования; отсутствии защитного заземления устройств; отсутствии углекислотного огнетушителя и аптечки первой помощи.
Во время работы работник обязан: выполнять только ту работу, которая ему была поручена, и по которой он был проинструктирован; в течение всего рабочего дня содержать в порядке и чистоте рабочее место; держать открытыми все вентиляционные отверстия устройств; при необходимости прекращения работы на некоторое время корректно закрыть все активные задачи; выполнять санитарные нормы и соблюдать режимы работы и отдыха; соблюдать правила эксплуатации вычислительной техники в соответствии с инструкциями по эксплуатации; при работе с текстовой информацией выбирать наиболее физиологический режим представления черных символов на белом фоне; соблюдать установленные режимом рабочего времени регламентированные перерывы в работе и выполнять рекомендованные упражнения для глаз, шеи, рук, туловища, ног, соблюдать расстояние от глаз до экрана в пределах 60-80 см.
7 Оценка экономической эффективности от внедрения новой методики создания моделей цифровых электронных устройств
Железнодорожный транспорт является сложной производственно-экономической и социальной системой. Играя большую роль в организации перевозок пассажиров и грузов в масштабах страны, данная отрасль должна стремиться к продвижению различных технических, технологических и организационных новшеств, способствующих повышению качества и безопасности её работы. Структурные изменения, коснувшиеся локомотивного хозяйства, призваны помочь в решении этих задач. И в первую очередь это основывается на подготовке кадров для работы улучшение их базы знаний.
Лабораторная и экспериментальная база ВУЗа практически не успевает отслеживать бурное развитие техники и неизбежно морально устаревает. В современных быстро изменяющихся условиях, в которых сетка специальностей и специализаций должна быстро и непрерывно адаптироваться к запросам промышленности, реальная лабораторная и экспериментальная база ВУЗа не в состоянии поддерживать учебный процесс на должном уровне. Поэтому обучающимся необходимо дать основы той или иной технологии для того, что бы учащийся (работник) смог самостоятельно затем дополнить недостающие знания.
Проектируемая в данном дипломном проекте методика для создания моделей цифровых электронных устройств для изучения автоматизированных систем управления основана на использовании в своём составе лицензионного программного обеспечения для персональных компьютеров различных производителей, но в основном используется обеспечение фирмы Electronics Workbench. Продукция этого производителя позволяет в рамках существующего учебного процесса выстроить необходимые алгоритмы должной подготовки выпускников к последующей работе с цифровыми электронными устройствами, заложить основной багаж знаний необходимый для дальнейшей работы как с основами схемотехники, так и дать толчок для необходимого расширения квалификации обучившихся в нужном направлении данной науки. Ранее подобные устройства либо рассматривались только в теории, либо проводились опытные испытания но на достаточно низком научном уровне. Компьютерное моделирование же открывает перед учащимися практически не ограниченные возможности.
В данной главе будет произведена оценка стоимости оборудования лаборатории вычислительной техники программным обеспечением фирмы Electronics Workbench. На основе этих расчётов будет принято решение об экономической целесообразности данных новшеств.
7.1 Расчет стоимости внедрения новой методики разработки цифровых электронных устройств
7.1.1 Расчет стоимости нового программного обеспечения
Курсовой проект, предложенный к созданию в процессе дипломного проектирования требует оснащения персональных компьютеров новым программным обеспечением фирмы Electronics Workbench. Перечень используемого программного обеспечения и его стоимости приведён в таблице 7.1, а так как лабораторная база университета уже заполнена необходимым компьютерным оборудованием, то оно учитываться не будет.
Таблица 7.1 - Перечень программного обеспечения для внедрения новой методики обучения
Наименование программного обеспечения |
Число лицензий на продукт, шт. |
Цена за одну лицензию, тыс. руб. |
Суммарная стоимость, тыс. руб. |
|
Electronics Workbench Multisim 10 Basic Academic Edition |
12 |
20,2 |
242,4 |
|
Electronics Workbench Ultiboard Academic Edition |
12 |
20,2 |
242,4 |
|
Надстройка на Uliboard -Electronics Workbench Ultirout |
12 |
5,7 |
68,4 |
|
Расходы на доставку |
3 |
3 |
||
Всего на покупку программного обеспечения |
556,2 |
7.1.2 Амортизационные отчисления
Расчёт амортизационных отчислений на покупку программного обеспечения производится по формуле
, (7.1)
где - величина амортизационных отчислений, тыс. руб.;
- стоимость обеспечения, тыс. руб.;
- норма амортизационных отчислений, %.
Норма амортизационных отчислений равняется 12 %. В соответствии с этим расходы на амортизацию программного обеспечения составят
Таким образом, затраты на покупку оборудования с учётом амортизационных отчислений составят 622,94 тысяч рублей.
7.1.3 Затраты на электроэнергию
В ходе работы лаборатория вычислительной техники расходует электроэнергию. Расчёт её потребления производится по формуле
, (7.2)
где - мощность, потребляемая аудиторией во время работы студентов, кВт;
- количество времени, отведенное на выполнение работы, ч;
Подобные документы
Обоснование выбора программного обеспечения. Интерфейс Multisim, инструментальные вкладки (панели). Выбор компонентов из базы данных. Редактирование транзисторов, конденсаторов, индуктивности. Механизм симуляции схемы. Выбор цифрового преобразователя.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 13.02.2016Осуществление связи между программными средствами NI MultiSim и NI LabVIEW с помощью дополнения Multisim Automation. Правила пользования инструментами добавления. Модель лабораторного виртуального аналога радиоэлектронного устройства и его тестирование.
лабораторная работа [888,7 K], добавлен 09.01.2011Принципы построения и функционирования дешифратора. Синтезирование схемы дешифратора 3-разрядного числа, ее тестирование с помощью программы Multisim 8. Исследование работы микросхемы К155ИД4 и ее зарубежного аналога SN74155 в различных режимах.
лабораторная работа [302,0 K], добавлен 27.11.2013Аналіз основних параметрів та функцій програми Multisim, особливості конструювання електронних схем. Створення моделі електричних кіл та проведення їх всебічного аналізу, використання програмного продукту для промислового виробництва складних пристроїв.
лабораторная работа [270,2 K], добавлен 22.06.2011Предпосылки внедрения систем автоматизированного проектирования. Условная классификация САПР. Анализ программ, которые позволяют решать инженерные задачи. Система управления жизненным циклом продукта - Product Lifecycle Management, ее преимущества.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 26.09.2010Проектирование цифровых устройств на ПЛИС фирмы Xilinx с применением языка VHDL, использование систем Leonardo Spectrum, Foundation Express и Integrated Synthesis Environment (ISE). Синтез и реализация проекта, разработка регистровой схемы и умножителя.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 28.06.2009Характеристика состава, интерфейса и основных возможностей программы схемотехнического моделирования и проектирования семейства Micro-Cap8, которая относится к наиболее популярным системам автоматизированного проектирования (САПР) электронных устройств.
реферат [108,0 K], добавлен 12.03.2011AutoCAD как одна из самых популярных графических систем автоматизированного проектирования, круг выполняемых ею задач и функций. Технология автоматизированного проектирования и методика создания чертежей в системе AutoCAD. Создание и работа с шаблонами.
лекция [58,9 K], добавлен 21.07.2009История развития рынка CAD/CAM/CAE-систем. Развитие приложений для проектирования шаблонов печатных плат и слоев микросхем. Проект разработки компанией Shorts Brothers фюзеляжа для самолета бизнес-класса Learjet 45, преимущества от применения программ.
контрольная работа [19,4 K], добавлен 14.04.2014Разработка трехмерной модели судна на уровне эскизного проекта в системе автоматизированного проектирования CATIA v5 R19. Технология и этапы автоматизированного проектирования. Параметризация и декомпозиция судна как сборки. Принципы работы в CATIA.
методичка [597,5 K], добавлен 21.01.2013