Особенности работы микроконтроллера
Основные этапы развития вычислительной техники. Включение питания и инициализация микроконтроллера. Динамическая индикация результатов на трехразрядном светодиодном индикаторе, транзисторах и портах микроконтроллера по классической схеме.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.11.2010 |
| Размер файла | 1,1 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Общая часть
- 1.1 Анализ технического задания
- 1.2 Описание электрической схемы
- 1.3 Особенности микроконтроллера PIC16F876A
- 2. Исследовательская часть
- 2.1 Обоснование выбора диодов
- 2.2 Обоснование выбора кнопок
- 2.3 Обоснование выбора конденсаторов
- 2.4 Обоснование выбора микросхем
- 2.5 Обоснование выбора светодиодов
- 2.6 Обоснование выбора стабилитронов
- 2.7 Обоснование выбора транзисторов
- 3. Расчетная часть
- 3.1 Расчет надежности микрофарадометра
Введение
Основными этапами развития вычислительной техники являются:
I. Ручной - с 50-го тысячелетия до н.э.;
II. Механический - с середины XVII века;
III. Электромеханический - с девяностых годов XIX века;
IV. Электронный - с сороковых годов XX века.
I. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси являются дошедшие до наших дней счеты. Использование абака предполагает выполнение вычислений по разрядам, т.е. наличие некоторой позиционной системы счисления.
В начале XVII века шотландский математик Дж. Непер ввел логарифмы, что оказало революционное влияние на счет. Изобретенная им логарифмическая линейка успешно использовалась еще пятнадцать лет назад, более 360 лет прослужив инженерам. Она, несомненно, является венцом вычислительных инструментов ручного периода автоматизации.
II. Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический способ вычислений. Вот наиболее значимые результаты, достигнутые на этом пути.
1623 г. - немецкий ученый В. Шиккард описывает и реализует в единственном экземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических операций над шестиразрядными числами.
1642 г. - Б. Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетной суммирующей машины. Впоследствии была создана серия из 50 таких машин, одна из которых являлась десятиразрядной. Так формировалось мнение о возможности автоматизации умственного труда.
1673 г. - немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнять все четыре арифметических операции.
1881 г. - организация серийного производства арифмометров.
Арифмометры использовались для практических вычислений вплоть до шестидесятых годов XX века.
Английский математик Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1792-1871) выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, разностная машина, работала на паровом двигателе. Она заполняла таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шестиразрядным калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Второй проект Бэббиджа - аналитическая машина, использующая принцип программного управления и предназначавшаяся для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и высокую оценку ученых.
Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных частей: блок хранения исходных, промежуточных и результирующих данных (склад - память); блок обработки данных (мельница - арифметическое устройство); блок управления последовательностью вычислений (устройство управления); блок ввода исходных данных и печати результатов (устройства ввода/вывода).
Одновременно с английским ученым работала леди Ада Лавлейс (Ada Byron Countess of Lovelace, 1815 - 1852). Она разработала первые программы для машины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.
III. Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает около 60 лет - от первого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ “ENIAC”.
1887 г. - создание Г. Холлеритом в США первого счетно-аналитического комплекса, состоящего из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Одно из наиболее известных его применений - обработка результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России. В дальнейшем фирма Холлерита стала одной из четырех фирм, положивших начало известной корпорации IBM.
Начало - 30-е годы XX века - разработка счетноаналитических комплексов. Состоят из четырех основных устройств: перфоратор, контрольник, сортировщик и табулятор. На базе таких комплексов создаются вычислительные центры.
В это же время развиваются аналоговые машины.
1930 г. - В. Буш разрабатывает дифференциальный анализатор, использованный в дальнейшем в военных целях.
1937 г. - Дж. Атанасов, К. Берри создают электронную машину ABC.
1944 г. - Г. Айкен разрабатывает и создает управляемую вычислительную машину MARK-1. В дальнейшем было реализовано еще несколько моделей.
1957 г. - последний крупнейший проект релейной вычислительной техники - в СССР создана РВМ-I, которая эксплуатировалась до 1965 г.
IV. Электронный этап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 г. электронной вычислительной машины ENIAC.
В истории развития ЭВМ принято выделять несколько поколений, каждое из которых имеет свои отличительные признаки и уникальные характеристики. Главное отличие машин разных поколений состоит в элементной базе, логической архитектуре и программном обеспечении, кроме того, они различаются по быстродействию, оперативной памяти, способам ввода и вывода информации и т.д.
ЭВМ пятого поколения должны удовлетворять следующим качественно новым функциональным требованиям:
1) обеспечивать простоту применения ЭВМ путем эффективных систем ввода/вывода информации, диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов (интеллектуализация ЭВМ);
2) упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках; усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;
3) улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества ЭВМ, обеспечить их разнообразие и высокую адаптируемость к приложениям.
В радиолюбительской практике необходимость измерения больших значений электрической емкости очевидна. Многие современные мультиметры имеют функцию измерения емкости конденсатора, их верхний предел не превышает 20-100 мкФ, а при запредельном расширении диапазона существенно снижается точность измерения. Профессиональные RLC-метры измеряют емкость до 1 Ф и более, но ввиду своей высокой стоимости они мало доступны для большинства радиолюбителей.
Вместе с тем, используя современную элементную базу и основные физические соотношения, можно построить простой прибор, имеющий достаточно высокие метрологические характеристики. В предлагаемом устройстве используется принцип пропорциональности заряда Q электрической емкости С при фиксированном значении напряжения U: С = Q/U; где Q = It. В свою очередь, при заданном токе зарядки заряд конденсатора пропорционален времени протекания зарядного тока. Поэтому я и выбрал именно эту тему для своего дипломного проекта.
1. Общая часть
1.1 Анализ технического задания
Технические характеристики:
Диапазон измерения, мкФ ………………………………………1.999·103 Погрешность во всем диапазоне, %, не более………………………………±3 Время измерения, с, не более ……………………………………………….2,5 Выбор пределов измерения……………………………………автоматический Число разрядов индикации…………………………………………………….3 Напряжение питающей сети, В…………………………………………….220 Потребляемая мощность, Вт, не более……………………………………….12 Габаритные размеры измерителя емкости - 127x72x25 мм, масса с блоком питания……………………………………….…………………… не более 0,8 кг
1.2 Описание электрической схемы
После включения питания и инициализации микроконтроллера устройство работает в автоматическом режиме. Вывод RA0 сконфигурирован как вход компаратора, RA3 - вход образцового напряжения компаратора, RCO, RC1 - выходы управления источниками зарядного тока, RC2 - выход включения разрядки измеряемого конденсатора.
Цикл измерения начинается с разрядки конденсатора через транзистор VT2 и резистор R5. Затем включается источник зарядного тока, равного 1 мА, на транзисторе VT3. Напряжение на конденсаторе начинает увеличиваться. По достижении им значения примерно 1 В, равного образцовому напряжению на входе RA3, микроконтроллер DD1 останавливает процесс зарядки и фиксирует его продолжительность.
Если напряжение на измеряемом конденсаторе не достигнет образцового в течение 1,2 с, происходит переход на старший предел измерения: включается источник тока, равного 1 А, на транзисторе VT1, индикация "х1000" и измерение повторяется. Далее микроконтроллер вычисляет значение измеряемой емкости по времени зарядки, зарядному току и напряжению на конденсаторе с учетом предела измерения и соответствующего ему калибровочного коэффициента. Цикл измерения периодически повторяется.
Динамическая индикация результатов организована на трехразрядном светодиодном индикаторе HG1-HG3, транзисторах VT5-VT7 и портах микроконтроллера RC3-RC5, RBO-RB7 по классической схеме.
Кнопки SB1-SB3, подключенные к портам RA1, RA2, RA5, служат для ввода калибровочных коэффициентов при настройке и поверке прибора. Кнопка "Режим" - вход в режим калибровки, выбор коэффициента, переход в режим измерения.
Кнопки "+" и "-" - установка значения выбранного коэффициента в пределах от 1 до 255. Калибровочный коэффициент для диапазона "мкФ" отображается без десятичных запятых, для "мкФх1000" - с запятой в разряде единиц. Установленные значения автоматически записываются в память микроконтроллера, сохраняются там после отключения питания и считываются при включении прибора.
Исходный текст управляющей программы написан на языке С в среде программирования MPLAB IDE версии 6.5, укомплектованной компилятором PICC версии 8.05PL1.
Для питания используется выносной выпрямитель (в сетевой вилке), обеспечивающий выходное напряжение 9.12 В при токе до 1 А. Из числа имеющихся в продаже подходит, например, БП7Н-12-1000. Стабилизатор напряжения DA1 установлен на плате прибора. К контактным площадкам Х1, Х2 необходимо припаять выводы оксидного конденсатора С1 емкостью не менее 1000 мкФ на напряжение 16 В. Он займет место в батарейном отсеке корпуса прибора.
1.3 Особенности микроконтроллера PIC16F876A
Рис.1.3.1 Внешний вид микропроцессора PIC16F876A c 28 выводами
· Сброс при включении питания (POR)
· Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST)
· Сброс по снижению напряжения питания (BOR)
· Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы
· Режим экономии энергии (SLEEP)
· Выбор источника тактового сигнала
· Программирование на плате через последовательный порт (ICSPT) (с использованием двух выводов)
· Отладка на плате через последовательный порт (ICD) (с использованием двух выводов)
· Возможность самопрограммирования
· Программируемая защита кода
· 1000 циклов записи/стирания FLASH памяти программы
· 100 000 циклов записи/стирания памяти данных ЭСППЗУ
· Период хранения данных ЭСППЗУ > 40 лет
Технология КМОП:
· Экономичная, высокоскоростная технология КМОП
· Полностью статическая архитектура
· Широкий рабочий диапазон напряжений питания - от 2,0В до 5,5В
· Промышленный и расширенный температурный диапазоны
· Низкое потребление энергии
Совместимость:
Полная совместимость по выводам с семействами микроконтроллеров (только 28-выводными): - PIC16CXXX
микроконтроллер транзистор порт индикатор
Рис.1.3.2 Расположение выводов
2. Исследовательская часть
2.1 Обоснование выбора диодов
Полупроводниковые диоды характеризуются следующими параметрами: максимальные допустимые значения тока и напряжения, при котором наступает тепловой или электрический пробой диода.
В ходе проектирования прибора я решил использовать диоды типа КД208А - кремниевые, диффузионные выпрямительные диоды в пластмассовом корпусе предназначены для работы в приемной, усилительной и другой радиоэлектронной аппаратуре. Они как нельзя лучше отвечали моим требованиям и отлично подходили по своим параметрам: Iпр=1А, Uобр=100В
2.2 Обоснование выбора кнопок
Я использовал тактовые кнопки типа TS-A1PS-130 из-за их простоты и надежности. Они очень хорошо подходят по своим параметрам и не занимают много места на плате.
Рабочее напряжение……..………….………………………………….12 В
Предел. Напряжения…….………….…….250 В перем. тока в теч.1 мин.
Рабочий ток………………………..………………………………….0,05 А
Сопротивление изолятора ………….……………………………100 МОм
Сопротивление контактов …………………………………………0,1 Ом
Рабочая температура ………………………………………-25°С…+70°С
2.3 Обоснование выбора конденсаторов
При выборе конденсаторов для радиоэлектронных устройств, приходиться решать одну из противоположных по своему характеру задач. Прямая задача - по известному стандартному напряжению конденсатора найти максимально допустимые значения переменной и постоянной составляющих рабочего напряжения. Обратная задача заключается нахождения типа и стандартного напряжения конденсаторов по рабочему режиму.
Под номинальным напряжением понимается наибольшее напряжение между обкладками конденсатора, при котором он способен работать с заданной надёжностью в установленном диапазоне рабочих температур. Номинальное напряжение, оговоренное стандартами, называется стандартным напряжением - оно маркируется на конденсаторах, выпускаемых согласно действующих стандартов. Под рабочим напряжением подразумевается значения постоянного и переменного напряжения, которые действуют на конденсаторе при его работе.
Прямая задача нахождения рабочего напряжения решается с помощью условий, оговоренных в действующих стандартах. Однако эти условия справедливы лишь для тех случаев, когда переменная составляющая (пульсация) напряжения на конденсаторе меняется по закону гармонического колебания.
Для решения обратной задачи - нахождения типа и стандартного напряжения конденсатора по рабочему режиму, необходимо вначале найти минимальное напряжение, а затем выбрать ближайшее к нему стандартное значение.
Величина рабочего напряжения конденсатора ограничивается тремя требованиями:
конденсатор не должен перегреваться;
перенапряжение на нём недопустимо;
он должен быть защищён от прохождения обратных токов, если это полярный оксидный конденсатор.
Для того чтобы конденсатор не перегревался следует рассчитать выделяемую на нём реактивную мощность. Она не должна превышать номинальную мощность конденсатора.
Чтобы защитить конденсатор от перенапряжения, рабочее напряжение на нём не должно превышать номинальное. Это условие формулируется в стандартах как сумма постоянной составляющей и амплитуды переменной составляющей рабочего напряжения не должна быть больше стандартного напряжения.
Полярные оксидные конденсаторы, помимо перегрева и перенапряжения, должны быть защищены от прохождения разрушающих обратных токов. Чтобы оксидная плёнка была непроводящей, потенциал оксидированного метала (анода) должен всегда превышать потенциал второго электрода (катода). С этой целью в стандартах оговаривается, что амплитуда переменной составляющей напряжения не должна превышать постоянную составляющую.
Исходя из этих критериев, я решил использовать в своем проекте конденсаторы типов: К10-17, К50-35, К52-1, К53-4, К53-14. На мой взгляд они оптимально соответствуют этим критериям.
2.4 Обоснование выбора микросхем
Микросхемы характеризуются следующими параметрами:
максимальное напряжение питания,
максимальное напряжение на входе и на выходе,
максимальный выходной ток,
мощность потребления микросхемы,
сопротивление на входе и на выходе,
коэффициент усиления,
ток потребления.
Исходя из этого я выбрал КР142ЕН5А и PIC16F876A. PIC, по сравнению с аналогами много дешевле, но обладает всеми теми возможностями, что мне необходимы. Он заслуженно завоевал популярность среди "народных конструкторов". Выбор был очевиден.
2.5 Обоснование выбора светодиодов
Требования к светодиодам по параметрам те же, что и к диодам обычным. Но здесь важны еще цвет и размер для меня. Выбор пал на АЛ307БМ, они вполне подходят мне по всем параметрам.
2.6 Обоснование выбора стабилитронов
Стабилитроны характеризуются следующими электрическими параметрами:
максимальный ток стабилизации
постоянный прямой ток стабилитрона
номинальное напряжение стабилизации
номинальное динамическое сопротивление стабилитрона
температурный коэффициент напряжения
температура окружающей среды
рассеиваемая мощность стабилитрона
Исходя из данных справочника я выбрал КС133А.
2.7 Обоснование выбора транзисторов
Транзисторы предназначаются для усиления и генерирования электрических колебаний до определённых частот указанных в справочниках.
Транзисторы характеризуются следующими параметрами мощность рассеивания - определяется физическими свойствами полупроводникового материала геометрическими конструктивно - технологическими и тепловыми характеристиками прибора. Пробивные и максимально допустимые параметры напряжения. Транзисторы характеризуются следующими параметрами: коэффициент усиления по току; предельная частота генерации; обратный ток коллектора; обратный ток эмиттера; выходная проводимость; ёмкость коллектора; коэффициент передачи тока.
В справочниках я выбрал подходящие мне: КТ3102А, КТ3107А, КТ837А и биполярный IRFZ46N.
3. Расчетная часть
3.1 Расчет надежности микрофарадометра
В таблицу 3.1.4 заносятся данные из принципиальной схемы. Таблица заполняется по колонкам. В 1-ую колонку заносится название элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах указывается тип конденсатора, а дается только его емкость. В этом случае следует по емкости, и выбрать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку. Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 3.
Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связано с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур. (Большие интегральные схемы не применяются в курсовых и дипломных проектах). В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 40°С.
Далее следует заполнить колонку 6, пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.
Студенту, как правило, не известны фактические параметры элемента. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 3.1.1.
Таблица 3.1.1
|
Наименование элемента |
Контролируемые параметры |
k нагрузки |
||
|
Импульсный режим |
Статический режим |
|||
|
Транзисторы |
Ркдопkн = Рф/ Ркдоп |
0,5 |
0,2 |
|
|
Диоды |
Iпрмахkн = Iф / Iпрт |
0,5 |
0,2 |
|
|
Конденсаторы |
Uобклkн = Uф/Uпpт |
0,7 |
0,5 |
|
|
Резисторы |
Ртрасkн =Рф/ Pдоп |
0,6 |
0,5 |
|
|
Трансформаторы |
Iнкн = Iф / Iндоп |
0,9 |
0,7 |
|
|
Соединители |
Iконтактаkн=Iф/Iкдоп |
0,8 |
0,5 |
|
|
Микросхемы |
Iмах вхIмах вых |
- |
- |
Коэффициенты нагрузок.
Для транзисторов: kн = Рф / Ркдоп = Рф / Рн (1.)
Для диодов: kн = Iф / Iпрср = Iф / Iн (2.)
Для конденсаторов: kн = Uф / Uh = Иф / (Uu n) 2 (3.)
Для резисторов:: kн =Рф/Рн (4.)
Зная kн определяем определяем фактическое значение параметра и заполняем колонки 5 и 8.
Если kн в таблице для элемента не указано, то следует ставить прочерк или брать kн =0.5.
Колонка 7 заполняется по справочнику. Далее определяется коэффициент влияния (а), который показывает, как влияет на интенсивность
отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят (я) по таблице 3.1.2.
Таблица 3.1.2
|
t°C |
Значение б при k равном |
|||||
|
0,1 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1 |
||
|
Кремневые полупроводниковые приборы |
||||||
|
20 |
0,02 |
0,05 |
0,15 |
0,5 |
1 |
|
|
40 |
0,05 |
0,15 |
0,30 |
1 |
- |
|
|
70 |
0,15 |
0,35 |
0,75 |
1 |
- |
|
|
Керамические конденсаторы |
||||||
|
20 |
0,15 |
0,30 |
0,35 |
0,65 |
1 |
|
|
40 |
0,30 |
0,30 |
0,50 |
1 |
1,4 |
|
|
70 |
0,30 |
0,50 |
0,75 |
1,5 |
2,2 |
|
|
Бумажные конденсаторы |
||||||
|
20 |
0,35 |
0,55 |
0,70 |
0,85 |
1 |
|
|
40 |
0,50 |
0,60 |
0,80 |
1 |
1,2 |
|
|
70 |
0,7 |
1 |
1,4 |
1,8 |
2,3 |
|
|
Электролитические конденсаторы |
||||||
|
20 |
0,55 |
0,65 |
0,75 |
0,90 |
1 |
|
|
40 |
0,65 |
0,80 |
0,90 |
1,1 |
1,2 |
|
|
70 |
1,45 |
1,75 |
2 |
2,5 |
2,3 |
|
|
Металлодиэлектрические или металлооксидные резисторы |
||||||
|
20 |
0,40 |
0,50 |
0,65 |
0,85 |
1 |
|
|
40 |
0,45 |
0,60 |
0,80 |
1,1 |
1,35 |
|
|
70 |
0,50 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2 |
|
|
Силовые трансформаторы |
||||||
|
20 |
0,40 |
0,43 |
0,45 |
0,55 |
1 |
|
|
40 |
0,42 |
0,50 |
0,60 |
0,90 |
1,5 |
|
|
70 |
1,5 |
2 |
3,1 |
6 |
10 |
Для германиевых полупроводниковых диодов а брать таким, у кремниевых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть в схеме, следует спросить у преподавателя, как быть.
Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы 3.1.1 (Интенсивность отказов ло для температуры +20°С).
Таблица 3.1.3
|
Наименование элемента |
л0*10-6 |
|
|
Микросхемы средней интеграции Большие интегральные схемы |
0,013 0,01 |
|
|
Транзисторы германиевые: Маломощные Средней мощности Мощностью более 200мВт |
0,7 0.6 1,91 |
|
|
Кремниевые транзисторы: Мощностью до 150мВт Мощностью до 1мВт Мощностью до 4мВт |
0.84 0,5 0,74 |
|
|
Высокочастотные транзисторы: Малой мощности Средней мощности |
0,2 0,5 |
|
|
Транзисторы полевые: |
0,1 |
|
|
Конденсаторы: Бумажные Керамические Слюдяные Стеклянные Пленочные Электролитические (алюминиевые) Электролитические (танталовые) Воздушные переменные |
0,05 0,15 0,075 0,06 0,05 0,05 0,035 0,034 |
|
|
Резисторы: Композиционные Пленочные Угольные Проволочные |
0,043 0.03 0,047 0,087 |
|
|
Диоды: Кремниевые Выпрямительные Универсальные Импульсные |
0,2 0,1 0,05 0,1 |
|
|
Стабилитроны: Германиевые |
0,157 |
|
|
Трансформаторы: Силовые Звуковой частоты Высокочастотные Автотрансформаторные |
0,25 0,02 0,045 0,06 |
|
|
Дроссели Катушки индуктивности Реле |
0,34 0,02 0.08 |
|
|
Антенны Микрофоны Громкоговорители Оптические датчики |
0,36 20 4 4,7 |
|
|
Переключатели, тумблеры, кнопки Соединители Гнезда |
0,07 0,06 0.01 |
|
|
Пайка навесного монтажа Пайка печатного монтажа Пайка объемного монтажа |
0.01 0.03 0,02 |
|
|
Предохранители |
0,5 |
|
|
Волноводы гибкие Волноводы жесткие |
1,1 9,6 |
|
|
Электродвигатели: Асинхронные Асинхронные вентиляторные |
0,359 2,25 |
Колонка 11 л1 = б * л0
Колонка 12 лс = л1 * n,
где n - количество элементов.
Если изделие испытывать воздействие ударных нагрузок или реагирует, на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае л1 в колонке 11.
л1= л0* б а * б 1 * б 2 * б 3
где б - коэффициент влияния температуры;
б 1 - коэффициент влияния механических воздействий;
б 2 - коэффициент влияния влажности;
б з - коэффициент влияния атмосферного давления;
Значение б 1, аз и аз определяется по нижеследующим таблицам. Когда колонка 12 заполнена, можно рассчитать среднее время наработки на отказ Тcр.
Для этого суммируют все значения колонки 12, получая У лс. Тогда
Тcр = 1/У лс. (час).
Следует помнить, что У лс - число, умноженное на 10-6 т. е при делении
10-6 перейдет в числитель. Например У лс = 23,69 * 10-6, тогда Тcр = 1/23,69 * 10-6 = 106 /23,69 = 42,2* 103час.
Порядок выполнения расчета.
Заполняем таблицу 3.1.4 колонки с 1 по 8.
б находим по таблице 2, а так же 5, 6,7. (если надо).
л1 находим из таблицы 3.
л1 = б * л0 или л1 = л0 * б* б1 * б2 * б3…
лс = nл1
Находим сумму лc;
Вычисляем Тcр =42,2* 103час.
Если надежность ниже требуемой, следует:
o Применить более современные и улучшенные элементы (это, как правило, повысит цену изделия).
o Уменьшить нагрузки (это, может увеличить габариты схемы)
o Применить резервирование.
o Следует помнить, что расчет надежности на этапе проектирования носит ориентировочный характер.
Расчет сведен в таблице 3.1.4.
Таблица 3.1.4
|
Наименование. |
Тип |
Колличество (n) |
Температура окр. Среды (t) |
Фактич. Значение прам. Опред. Надежности |
Номинальное знач. Парам. Опред. Надежности |
Констр. Хар-ки |
k |
б |
л0*10-6 |
л1=б*л0*10-6 |
лс= л1*n |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
Резистор |
МЛТ-0,25 |
33 |
40 |
Рф=0,125 Вт |
Рн=0,25 Вт |
Пленочные |
0,5 |
0,8 |
0,3 |
0,24 |
7,92 |
|
|
МЛТ-1 |
1 |
40 |
Рф=0,5Вт |
Рн=1Вт |
0,5 |
0,8 |
0,3 |
0,24 |
0,24 |
|||
|
МЛТ-2 |
1 |
40 |
Рф=0,125Вт |
Рн=0,25Вт |
0,5 |
0,8 |
0,3 |
0,24 |
0,24 |
|||
|
Конденсатор |
К10-17 |
4 |
40 |
Uф=30В |
Uн=60В |
Керамические |
0,5 |
0,5 |
0,15 |
0,075 |
0,3 |
|
|
К50-35 |
1 |
40 |
Uф=8В |
Uн=16В |
Оксидные |
0,5 |
0,9 |
0,15 |
0,135 |
0,135 |
||
|
К52-1 |
2 |
40 |
Uф=10В |
Uн=20В |
0,5 |
0,9 |
0,15 |
0,135 |
0,27 |
|||
|
К53-4 |
2 |
40 |
Uф=10В |
Uн=20В |
0,5 |
0,9 |
0,15 |
0,135 |
0,27 |
|||
|
К53-14 |
2 |
40 |
Uф=5В |
Uн=10В |
0,5 |
0,9 |
0,15 |
0,135 |
0,27 |
|||
|
Транзистор |
КТ3102А |
1 |
40 |
Pф=200МВт |
Рн=250мВт |
Кремниевые |
0,5 |
0,3 |
0,5 |
0,15 |
0,15 |
|
|
КТ3107А |
4 |
40 |
Pф=250МВт |
Рн=300мВт |
0,5 |
0,3 |
0,5 |
0,15 |
0,6 |
|||
|
КТ837А |
1 |
40 |
Pф=15Вт |
Рн=30Вт |
0,5 |
0,3 |
0,5 |
0,15 |
0,15 |
|||
|
IRFZ46N |
1 |
40 |
Pф=54Вт |
Рн=108Вт |
0,5 |
0,3 |
0,1 |
0,03 |
0,03 |
|||
|
Диод |
КД208А |
2 |
40 |
Iф=50мА |
Imax=100мА |
0,5 |
0,3 |
0,2 |
0,06 |
0,12 |
||
|
Стабилитрон |
КС133А |
2 |
40 |
Iф=40мА |
Imax=80мА |
0,5 |
0,3 |
0,157 |
0,0471 |
0,0942 |
||
|
Микросхема |
КР142ЕН5А |
1 |
40 |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,013 |
0,0039 |
0,0039 |
|
|
PIC16F876A |
1 |
40 |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,01 |
0,003 |
0,003 |
||
|
Светодиод |
АЛ307БМ |
2 |
40 |
Iф=5мА |
Iн=10мА |
- |
0,5 |
0,3 |
1,01 |
0,303 |
0,606 |
|
|
Индикатор |
TR319K |
3 |
40 |
Iф=30мА |
Iн=60мА |
- |
0,5 |
0,3 |
2,01 |
0,603 |
1,809 |
|
|
Кварцевый элемент |
- |
1 |
40 |
fф=11,0582мГц |
fmax=11,0582 мГц |
- |
0,5 |
0,3 |
3,01 |
0,903 |
0,903 |
|
|
Кнопка |
TSA1PS130 |
3 |
40 |
- |
- |
- |
- |
0,3 |
0,07 |
0,021 |
0,063 |
|
|
Переключатель |
- |
1 |
40 |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
0,07 |
0,035 |
0,035 |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие и функциональные особенности микроконтроллера, его структура и взаимодействие основных элементов, архитектура. Принципы работы светодиодного табло и порядок программирования микроконтроллера. Основные понятия и измерение надежности системы.
курсовая работа [108,1 K], добавлен 29.03.2014Проектирование принципиальной схемы устройства индикации на основе 8-битного AVR микроконтроллера типа ATmega16 с питанием от источника питания на 10 V и отображением данных на графическом LCD-дисплее. Разработка программного обеспечения микроконтроллера.
курсовая работа [11,3 M], добавлен 19.12.2010Арифметическо-логическое устройство как основная часть разрабатываемого микроконтроллера. Структурный анализ микроконтроллера, выполняющего логические и арифметические операции малой и средней степени интеграции. Расчет и схема источника питания.
курсовая работа [653,9 K], добавлен 26.04.2015Описание интегратора первого порядка. Обзор микроконтроллера AТmega16. Доопределение набора аппаратных средств. Схема включения микроконтроллера. Формирование тактовых импульсов. Организация сброса. Алгоритм работы и проектирование модулей устройства.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 19.12.2010Функциональная спецификация, описание объекта, структура системы и ресурсов микроконтроллера. Ассемблирование, программирование микроконтроллера и разработка алгоритма работы устройства, описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 02.01.2010Особенности микроконтроллера ATTINY семейства AVR. Описание ресурсов микроконтроллера ATTINY12: описание процессора, порты ввода/вывода, периферийные устройства, архитектура ядра. Разработка устройства со световыми эффектами на базе микроконтроллера.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 24.06.2013Создание микропроцессорной системы на базе микроконтроллера, предназначенного для функциональной диагностики цифровых и интегральных микросхем. Разработка и расчёт блоков микроконтроллера, сопряжения, управления, питания, цифровой и диодной индикации.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.01.2016Характеристика системы охранной сигнализации, особенности выбора микроконтроллера. Основные этапы развития микроэлектроники. Общая характеристика микроконтроллера PIC16F8776 фирмы Microchip: принцип действия, анализ структурной схемы устройства.
курсовая работа [176,1 K], добавлен 23.12.2012Общие принципы разработки программно-аппаратного терминала с CAN-шиной, его основные физические интерфейсы. Структурная схема разрабатываемого устройства. Схема подключения микроконтроллера. Схема подключения микроконтроллера Atmega128 и для ПЭВМ.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 07.07.2011Создание аналого-цифрового устройства для проведения лабораторных работ с использованием микроконтроллера. Разработка структурной и принципиальной схем. Выбор и описание элементной базы, используемого микроконтроллера. Программирование микроконтроллера.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 19.07.2014
