Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СЧЕТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение и область применения проектируемой МПС

1.2 Разработка структурной схемы МПС

1.3 Описание элементной базы

1.4 Разработка принципиальной схемы МПС

1.5 Разработка блока питания МПС

2. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Построение диагностических тестов для заданного цифрового устройства

2.2 Разработка программы тестирования цифрового устройства на языке Ассемблер

2.3 Разработка алгоритма поиска и устранения неисправностей МПС..

2.4 Разработка технологической инструкции технической эксплуатации МПС

3. ЭНЕРГО- И МАТЕРИАЛОСБЕРЕЖЕНИЕ

4. ОХРАНА ТРУДА

5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список используемой литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ



ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является применение теоретических знаний в проектировании навыков и практических навыков в проектировании электронно вычислительных средств связанных с дисциплиной, техническая эксплуатация ЭВС.

Объектом исследования является микро процессорная система.

Предметом проектирования является разработка диагностических тестов для ЭВС. микропроцессорная система язык ассемблер

В результате выполнения курсового проекта была разработана структурная и принципиальная схема микропроцессорной системы, алгоритм работы и диагностические тесты для К155ИЕ9, а так же разработана программа тестирования на языке Ассемблер, даны рекомендации по энерго- и материалосбережению, охране труда и окружающей среды.

Актуальность курсового проекта заключается:

1) В том что бы МПС можно было использовать на производстве для измерения и исследования микросхем при верификации новых проектов, контроле на серийном производстве, на входном контроле.

2) В том что бы МПС можно было применять в учебном процессе в ходе лабораторных исследований.

3) В том что бы МПС можно было использовать при проведении дополнительных отбраковочных испытаний и сертификации микросхем высокой сложности, а также для комплексной автоматизированной проверки микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции методами функционального контроля и параметрических измерений.



1. РАСЧЕТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение и область применения проектируемой МПС

Спроектированное устройство предназначено для функционального контроля цифровых интегральных схем по принципу «годен/негоден» для этого на входы тестируемой ИМС подается двоичная тестовая последовательность соответствующая таблице истинности или таблице функциональности ИМС. Микропроцессорная система считывает с выхода ИМС результаты работы и сравнивает с эталонным тестом, при совпадении результата и эталонного теста формируется управляющий сигнал на светодиодную индикацию «годен», а при несовпадении- «не годен». Дополнительное устройство имеет возможность тестирования ИМС в пошаговом режиме, при этом на цифровой сими сегментной индикации отображается номер строки диагностики теста, а на светодиодной индикации результаты работы ИМС в двоичном коде.

Данное устройство используется на производстве для измерения и исследования микросхем при верификации новых проектов, контроле на серийном производстве, на входном контроле. Оно также используется при проведении дополнительных отбраковочных испытаний и сертификации микросхем высокой сложности, а также для комплексной автоматизированной проверки микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции методами функционального контроля и параметрических измерений. В учебном процессе и в ходе лабораторных исследований МПС применяется в качестве тестирующего устройства ИМС разных типов и видов.

Преимущество спроектированной МПС по сравнению с LEAPER-1:

1) Мобильность и компактность

2) Не высокая цена

3) Универсальность- может тестировать широкий спектр ИМС ТТЛ логики путем изменения программного набора тестов.

4) Низкое энергопотребление

5) Удобный и простой интерфейс управления

На рисунке 1 представлен тестер цифровых микросхем LEAPER-1 и его характеристики в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики LEAPER-1 [1]

Параметры	Значения
Тип тестируемых ИМС	TTL 54, TTL 74, CMOS 40, CMOS 45
Тестовое напряжение	5 В (DC)
Тестовая колодка	5 В (DC)
Время тестирования	0,8-0,9 с / ИМС
Тип дисплея	ЖК-индикатор
Напряжение питания	Батарея 1,5 В (АА) х4
Габаритные размеры	160 х 45 х 110 мм
Формат индикации	1 строка, 16 символов (9 х 7 точек)
Масса	0,34 кг

Рисунок 1- Тестер цифровых микросхем LEAPER-1

1.2 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы

Структурная схема разрабатываемой МПС представлена на рисунке 2:



Рисунок 2- Структурная схема микропроцессорной системы

Назначение блоков структурной схемы:

1) Микроконтроллер (МК) - однокристальный контроллер типа КМ1816ВМ761. Предназначен для формирования тестовых воздействий, а также управление всеми остальными блоками системы.

2) Блок управления (БУ) - предназначен для управления режимами работы МПС. Включает в себя кнопку “Руч/авт” (выбор режима тестирования: автоматический или ручной), “Шаг” (ввод строки диагностического теста в ручном режиме), “ТЕСТ” (запуск режима тестирования) и кнопка “STOP” - остановка режима тестирования, перевод системы в исходное состояние.

3) Блок сопряжения (БС) - предназначен для подключения тестируемой ИМС к МПС. ИМС подключается при помощи socket для корпуса DIP14

4) Блок диодной индикации (БДИ) - предназначен для отображения результатов тестирования, а также состояния выходов тестируемой ИМС в двоичном коде

5) Блок цифровой индикации (БЦИ) - предназначен для отображения в цифровом семисегментном коде номера строки диагностического теста при выборе ручного режима работы.



1.3 Описание элементной базы

Микросхема К155ИЕ9 -- Микросхема представляет собой синхронный десятичный четырехразрядный счетчик. В ИС имеется возможность синхронной установки в произвольное состояние от 0 до 9, а также ассинхронный сброс и дешифрирующий счетный выход. В качестве запоминающего элемента используется JK-триггер с внутренней задержкой. Счетчик устанавливается в исходное состояние при наличии на контрольном входе L низкого уровня, при этом разрешена подача сигналов на входы JK-триггеров через входы предварительной установки D1-D4. Счет происходит при наличии на входах P,T,L высокого уровня. ИС устанавливается в нулевое состояние подачей на вход R напряжения низкого уровня. Корпус К155ИЕ9 типа 238.16-1. Условно-графическое обозначение микросхемы К155ИЕ9 представлена на рисунке 3, основные электрические параметры в таблице 2.[2]

Рисунок 3- УГО микросхема К155ИЕ9

Таблица 2- Основные электрические параметры К155ИЕ9

Параметр	Значение
Напряжение питания, Uпит	5 В 5 %
Ток потребления	2 мА
Потребляемая статическая мощность	9,5 мВт

Микроконтроллер К1816ВЕ751 - восьмиразрядная высокопроизводительная однокристальная микро ЭВМ. [3]

Рисунок 4- УГО микроконтроллера К1816ВЕ751

Таблица 3- Основные электрические параметры К1816ВЕ751

Параметр	Значение
Напряжение питания, Uпит	5 В 5 %
Ток потребления	220 мА

Буферный регистр КР1533ИР33 - представляют собой восьмиразрядный буферный регистр. Применение выхода с тремя состояниями и увеличенная нагрузочная способность обеспечивает работу непосредственно на магистраль без дополнительных схем интерфейса.[4]



Рисунок 5- Условное графическое обозначение буферного регистра КР1533ИР33

Таблица 4- Основные электрические параметры КР1533ИР33

Параметр	Значение
Напряжение питания, Uпит	5 В 5 %
Ток потребления	26 мА

Логический элемент К155ЛА13 - представляет собой четыре буферных логических элемента 2И-НЕ с открытым коллектором с высокой нагрузочной способностью. [2]

Рисунок 6- Условное графическое обозначение логического элемента К155ЛА13



Таблица 5- Основные электрические параметры К155ЛА13

Параметр	Значение
Напряжение питания, Uпит	5 В 5 %
Ток потребления	12 мА

Семисегментный индикатор АЛ321Б - семисегментный индикатор с общим анодом.[5]

Рисунок 7- Условное графическое обозначение семисегментного индикатора АЛ321Б

Таблица 6- Основные электрические параметры АЛ321Б

Параметр	Значение
Напряжение питания, Uпит	5 В 5 %
Ток потребления	140 мА

Дешифратор К514ИД2-- дешифратор преобразования двоичного кода в семисегментный. Условное графическое обозначение дешифратора К514ИД2представлено на рисунке 8, основные электрические параметры в таблице 7.[2]



Рисунок 8 - Условное графическое обозначение дешифратора К514ИД2

Таблица 7 - Основные электрические параметрыК514ИД2

Параметр	Значение
Напряжение питания, Uпит	5 В 5 %
Ток потребления	50 мА

1.4 Разработка принципиальной схемы МПС

Для работы микроконтроллера необходимо:

1) присоединить времязадающую цепь для работы внутреннего тактового генератора;

2) обеспечить сброс при включении питания;

3) подключить внутреннюю или внешнюю память программ.

Типовая схема подключения микроконтроллера КМ1816ВЕ751 представлены на рисунке 9.



Рисунок 9- Типовая схема подключения микроконтроллера КМ1816ВЕ751

Для обеспечения генерации заданной частоты к выводам XTAL1,2 подключить кварцевый резонатор ZQ1 с частотой f=8,5 МГц. Для обеспечения запуска генератора используется С2, С3.

Цепочка С1,R1, обеспечивает сброс микроконтроллера при подаче электропитания.

Для сброса микроконтроллера оператора предусмотрена кнопка SB1.

Для подключения внутренней памяти программы объемам 4кб на вход ЕА подается высокий уровень напряжения.

Для устранения высокочастотных помех от источника питания ёмкостью С4 к выводу порта Р0 подключены подтягивающие резисторы R2-R9, которые обеспечивают входной ток для микросхем подключенных к этому порту.

Порт Р2,Р3 - нет внутренних подтягивающих резисторов.

Схема подключения микроконтроллера является типовой и расчетам не подлежит.

Выбираем элементы [6]:

R1- МЛТ- 0,125-8,2кОм+5%

R2-R9- МЛТ- 0,125-4,7кОм+5%

С1-К50-31-40В-10мкФ+20%

С2,С3-КТ21-100В-20пФ+20%

С4-К53-1-30В-100пФ+20%

Выбираем элементы :

SB1- КН1. [8]

ZQ1-PK442-10.6Мгц. [9]

DD1-KM1816BE751. [2]

Блок сопряжения предназначен для подключения ИМС К155ИЕ9 к микропроцсорной системе.

ИМС подключена через сокет для ИМС DIP16.

В таблице 8 представлены параметры тестируемой ИМС.

Таблица 8 - параметры тестируемой ИМС

Параметр	Значение
U0вых	0,4 В
U1вых	2,4 В
I0вх	16 мА
I1вх	0,8 мА
Iпот	2 мА
t0.1здр	20 нс

Типовая схема подключения блока сопряжения представлена на рисунке 10.



Рисунок 10- Типовая схема подключения блока сопряжения

Для подключения тестируемой ИМС используется транзисторный ключ VT1 который управляется по линии порта Р3.2. При высоком уровне Р3.2= 1 транзистор закрыт и питание отключено, при низком уровне Р3.2= 0 транзистор переходит в режим насыщения и на ИМС подается напряжение близкое к напряжению питания.

Транзистор выбираем из условия обеспечения токопотребления ИМС:

Ikmax>Iпот. Имс =2мА (1)

Uкэ мах >Uпит = +5В(2)

Выбираем транзистор p-n-p типа из справочника [7]VT1- 1Т102

Таблица 9- Основные электрические параметры

Параметр	Значение
Максимальный ток коллектора, Iк мах	6 мА
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер, Uкэ мах	5 В
Мощность коллектора, Pк мах	30 мВт
h21э	20

Для обеспечения тока коллектора необходим ток базы:

(3)

Для обеспечения управления транзисторным ключом микроконтроллера должно выполнятся условие:

I_б<= 1,6 мА

при том, что = 1,6 мА.

Токоограничительный резистор R1 выбираем из условия:

, где (4)

U_бэ = 0,7 В, = 0,2 В, = 1 мА.

= 4100 Ом (5)

Из стандартного ряда значений Е24 выбираем сопротивление R1=4,3 кОм.

Сопротивление R2 выбираем равное R1.

Выбираем элементы :

DD1- К555ЛР13.[2]

R1,R2- МЛТ- 0,125-4,3кОм+5%. [6]

VT1- 1Т102.[7]

Блок управления предназначен для управления микропроцессорной системой. В состав блока входят следующие устройства управления:

1) Кнопка «Тест», при нажатии которой система в режим тестирования.

2) Кнопка «Авто./Руч.», которая определяет ручной или автоматический режим тестирования

3) Кнопка «Шаг» - для ввода строки диагностического теста в ручном режиме тестирования.

4) Кнопка «Стоп», при нажатии на которую происходит гашение индикаторов результатов тестирования, включение индикатора «Готов», отключение питания тестируемой ИМС и возвращение устройства в исходное состояние.

Кроме этого, в блок управления входит кнопка аппаратного сброса МК SB1.

Блок управления подключается к линиям порта Р0 МК через регистр КР153ИР33

Принципиальная схема блока управления представлена на рисунке 11

Рисунок 11 - Принципиальная схема блока управления

Регистр содержит 2 управляющих входа. Клавиатура состоит из 4 кнопок. Буферный регистр служит для подключения или отключения клавиатуры от портов МК. Управление регистром осуществляется по линии порта Р3.3, где при высоком уровне Р3.3 = 1, выходы регистра переходят в Z состояние, блок управления отключен. При низким уровне Р3.3 = 0, данные со входа регистра поступают на его выходы. Согласно справочным данным на регистр, значение сопротивления выбирают R1 = 4,7 кОм.

Выбираем элементы :

R1- МЛТ- 0,125-4,7кОм+5%. [6]

DD1- КР1533ИР33. [4]

SB2-SВ5- КН1. [10]

Блок диодной индикации предназначен для отображения результатов работы МПС и состояния выходов тестируемой ИМС.

В блок диодной индикации входит:

· Индикатор «Готов», который загорается после включения питания МПС и гаснет после нажатия кнопки «Тест»

· Индикатор «Норма», который загорается при правильном прохождении диагностического теста

· Индикатор «Ошибка», который загорается при неправильном порождении диагностического теста

· Индикаторы отображающие состояние тестируемой ИМС

Принципиальная схема блока управления представлена на рисунке 12

Рисунок 12 - Принципиальная схема блока управления



Светодиодная индикация выпалена на основе полупроводникового светодиода типа АЛ307Б, имеющего параметры:(Uпр=2В;Iпр=10 мА).

Светодиодные индикаторы управляются по линиям порта Р3: при высоком уровне напряжения Р3.5=1, Р3.6=1, Р3.7=1включаются индикаторы «Готов», «Норма», «Ошибка» соответственно. При высоком уровне напряжения Р3.0=1разрешается включение отображение сигналов тестируемой ИМС. При низком уровне напряжения все индикаторы погашены. Для обеспечения прямого тока светодиода используют буферный логический элемент типа К155ЛА13 (I^oвых=48мА;U⁰вых=0,4В).

Выбираем ток ограничительные резисторы R1-R6 выбираем из условия:

R> (Uпит - Uпр - U⁰вых)/ Iпр = (5-2-0,4)/10*10^-3= 260 Ом (6)

Выбираем из ряда Е24 сопротивление равное 270 Ом, R= 270 Ом.

Выбираем элементы :

R1…R8 - МЛТ- 0,125-270Ом+5%. [6]

DD3- К155ЛА13. [2]

VD1…VD8 - АЛ307Б. [11]

Блок цифровой индикации предназначен для отображения номера строки диагностического теста и в ручном режиме тестирования. В качестве индикатора используем одноразрядный полупроводникового семи сегментного индикатор типа АЛ321Б (с общим анодом) имеющего параметры: Iпр= 20 мА, Uпр= 3,6 В.

Для получения семи сегментного кода испольpуем аппаратную кодировку.

Принципиальная схема блока цифровой индикации с одним знакоместом представлена на рисунке 13.

Рисунок 13 - Принципиальная схема блока цифровой индикации

Двоично десятичный код формируется на линиях порта Р0 для его хранения используется буферный регистр типа КР1533ИР33. Для формирования семисегментного кода используется дешифратор типа КР514ИД2 который так же обеспечивает прямой ток одного сегмента индикатора (I^oвых = 20.5 мА). Буферный регистр управляется по линии порта Р3.4 (Р3.4 = 1 - режим передачи данных, Р3.4 = 0 - режим хранения). Управление свечения индикатора осуществляется по линии порта Р3.1 путем управления режимом работы дешифратором ( Р3.1 = 1 - формируется семисегментный код и индикатор отображает информацию, Р3.4 = 0 - на выходах дешифраторов высокий уровень напряжения и индикатор погашен.

Тока ограничительные резисторы R1-R7 выбираются из условия:

R> (Uпит - Uпр - U⁰вых) / Iпр,

Где Uпит = 5В - напряжение питания цифрового индикатора.

Uпр = 3,6В - падение напряжения на одном сегменте цифрового индикатора.

Iпр = 20 мА - прямой ток через один сегмент цифрового индикатора.

U⁰вых = 0,4 В - выходное напряжение дешифратора при уровне логического нуля.

R> (5 - 3,6 - 0,4)/ 20 ^.10^-3=50 Ом

Из стандартного ряда значений Е24 выбираем сопротивление R = 51 Ом

Выбираем элементы :

DD1- КР1533ИР33. [2]

DD2- КР514ИД2. [2]

HG1- АЛ321Б. [5]

R1 - R7 - МЛТ- 0,125-51Ом+5%. [6]

1.5 Разработка блока питания МПС

Определяем полый ток потребления МПС на основе таблицы 10.

Таблица 10 - Полый ток потребления МПС

Элемент	Количество	Iпот эл, мА	Iпот, мА
К1816ВЕ751	1	220	220
КР1533ИР33	2	26	52
К155ЛА13	2	12	24
К514ИД2	1	50	50
АЛ321Б	1	140	140
К155ИЕ9	1	2	2
Итого:		488

Полный ток потребления ранен: Iполн ? 0,59 А.

Схема блока питания приведена на рисунке 14



Рисунок 14- Принципиальная схема блока питания

В качестве стабилизатора напряжения выбираем К142ЕН4 который является регулируемым стабилизатором напряжения с защитой от перегревов и защиты потоку.

Основные параметры стабилизатора: Uвх min = 9В, Uвх mах = 45В,

Iвх mах = 10А, Pman = 6Вт.[7]

Типовые значения элементов: С2 = 2,2 мкФ, С3 = 4700 нФ, R1 = 4,6 кОм,

R2 = 4,6 кОм.

В качестве выпрямителя выбираем мостовую схему, для мостовой схемы режимы работы диодов равны:

Uобр mах = 1,57 * Uо = 1,57 * 16,8 = 26,4В; (7)

Iер.пр = 0,5 * Io = 0,5 * 0,59 = 0,275А (8)

Iпр.max = 1,57 * Io = 1,57 * 0,59 = 0,86А, (9)

Где Io - постоянный выпрямляемый ток,Uо - постоянное выпрямляемое напряжение.

Определяем Io = Iном = 0,59А

Uо = ( Uип + Uвх min)*(1 + Кн + Кn) = (5 + 9) * (1 + 0,1 +0,1) = 16,8В,



Где Uип = 5В - напряжения питания МПС,

Uвх min = 9В - min входное напряжение на входе стабилизатора,

Кн = 0,1 - коэффициент нестабильности сети,

Кn = 0,1 - коэффициент пульсации сети.

Выбираем диоды мостовой схемы исходя из условия:

Uобр mах д>Uобр mах > 26,4В

Iер.пр д> Iер.пр > 0,275А

Iпр.maxд> Iпр.max> 0,86А

В качестве диода выбираем диод типа КД247А имеющего параметры:

Uобр mах = 50В, Iер.пр= 1А,Iпр.max= 6А.

В качестве фильтра на выходе выпрямителя применяем емкость С1, величину емкости определяем по формуле:

Сф = tр / 2 * Кп * Ro = 7*10^-3 / 2 *(0,1 * 30,5) = 1,15 * 10^-3 Ф, (10)

Где tр= 7 мс - время разряда емкости при частоте 50Гц,

Кп = 0,1 - коэффициент пульсации на выходе,

Ro = Uо / Iо = 16,8 / 0,59 = 30,5 - эквивалентная нагрузка по постоянному току.

Из стандартного ряда значений выбираем емкость 1200 мкФ.

Согласно справочнику выбираем элементы [6].

R1- МЛТ- 0,125-1,6кОм+5%

R2-СП2-2А- 0,125-2,2кОм+5%

С1-К73-15-30В-1500мкФ+20%

С2-К73-15-30В-1,2мкФ+20%

Действительное значение напряжения на вторичной обмотке равно:

U₂ = (Uo * (1 + Кn) + 2Uпр)/v2 = (16,8 * (1+ 0,1) + 2*1)/ v2 = 14,5В,



где Uпр = 1В - прямое падение напряжения на диодах мостового выпрямителя.

Ток вторичной обмотки трансформатора при подключении к мостовому выпрямителю равен:

I₂ = 1,11 * Io = 1,11 * 0,59 = 0,6А

Полная мощьность трансформатора при подключении к мостовому выпрямителю равна:

S₂ = 1,66 *Uo * Io = 1,66 * 16,8 * 0,59 = 15,3ВА

Выбираем трансформатор из условия:

U_2Т> U₂>14,5 В

I_2Т>I₂> 0,6 А

S_2Т>S₂>15,3ВА

В качестве трансформатора выбираем трансформатора типа ТПП251 имеющего параметры: U_2Т = 15,08В, I_2Т= 0,73А, S_2Т = 22,3ВА.[12]



2. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Построение диагностических тестов для заданного цифрового устройства

Состояние выходов и входов ИМС К155ИЕ9 представлена в таблице 11.

Таблица 11 - состояние входов и выходов К155ИЕ9

Режим работы	Входы	Выходы
	R	С	Et2	Et1	pl	D1	D2	D3	D4	Q1	Q2	Q3	Q4	crp
Cброс	0	X	X	X	X	X	X	X	X	0	0	0	0	0
Параллельная загрузка	1	^	X	X	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1
	1	^	X	X	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Счет	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	0	0	0	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	0	0	1	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	0	1	0	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	0	1	1	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	1	0	0	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	1	0	1	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	1	1	0	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	0	1	1	1	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	1	0	0	0	0
	1	^	1	1	1	X	X	X	X	1	0	0	1	1
хранение	1	X	0	X	1	X	X	X	X	1	0	0	1	1
	1	X	X	0	1	X	X	X	X	1	0	0	1	1



На основании таблицы состояний составим диагностическую таблицу состоянии линии порта Р1

Таблица 12- Диагностическая таблица состояний линии порта Р1

Вывод ИМС	8	7	6	5	4	3	2	1	DEC	HEX
Линии порта	Р1.7	Р1.6	Р1.5	Р1.4	Р1.3	Р1.2	Р1.1	Р1.0
Назначение выводов	-	Et1	D4	D3	D2	D1	С	R
Состояние выводов	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
	0	0	1	1	1	1	0	1	61	3D
	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
Счёт	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
	0	1	0	0	0	0	0	1	65	41
Хранение	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1
	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1

На основании таблицы состояний составим таблицу состояний для линий порта P2.

Таблица 13 - Диагностическая таблица состояний линии порта Р2

Вывод ИМС	16	15	14	13	12	11	10	9	DEC	HEX
Линии порта	Р2.7	Р2.6	Р2.5	Р2.4	Р2.3	Р2.2	Р2.1	Р2.0
Назаначение выводов	-	crp	Q1	Q2	Q3	Q4	Et2	pl
Состояние выводов	0	0	0	0	0	0	X	X	0	0
	0	1	1	1	1	1	X	0	126	7Е
	0	0	0	0	0	0	X	0	0	0
	0	0	0	0	0	0	1	1	3	3
Счёт	0	0	0	0	0	1	1	1	7	7
	0	0	0	0	1	0	1	1	11	B
	0	0	0	0	1	1	1	1	15	F
	0	0	0	1	0	0	1	1	19	13
	0	0	0	1	0	1	1	1	23	17
	0	0	0	1	1	0	1	1	27	1B
	0	0	0	1	1	1	1	1	31	1F
	0	0	1	0	0	0	1	1	35	23
	0	1	1	0	0	1	1	1	103	67
Хранение	0	1	1	0	0	1	0	1	101	65
	0	1	1	0	0	1	X	1	103	67

Состояния выходов ИМС при правильном тестировании представлены в таблице 14

Таблица 14 - состояния выходов ИМС при правильном тестировании и подключении их к линиям порта

Вывод ИМС	15	14	13	12	11	DEC	HEX
Линия порта	P2.6	Р2.5	Р2.4	Р2.3	Р2.1
Назначение вывода	tc	Q1	Q2	Q3	Q4
Состояние выводов	0	0	0	0	0	0	0
	1	1	1	1	1	31	1F
	0	0	0	0	0	0	0
	0	0	0	0	0	0	0
	0	0	0	0	1	1	1
	0	0	0	1	0	2	2
Счёт	0	0	0	1	1	3	3
	0	0	1	0	0	4	4
	0	0	1	0	1	5	5
	0	0	1	1	0	6	6
	0	0	1	1	1	7	7
	0	1	0	0	0	8	8
	1	1	0	0	1	25	19
Хранеие	1	1	0	0	1	25	19
	1	1	0	0	1	25	19



2.2 Разработка программы тестирования цифрового устройства на языке Ассемблер

Микроконтроллер управляет системой по линия порта Р3. Состояние линий порта и назначение управляющих сигналов представлены в таблице 15.

Таблица 15 - Состояние линии порта Р3 и назначение управляющих сигналов

Линии порта	Состояние	Назначение управляющих сигналов
Р3.0	лог. «0»	Погашена индикация выходов ИМС
	лог. «1»	Включена индикация выходов ИМС
Р3.1	лог. «0»	Цифровая индикация погашена
	лог. «1»	Включена цифровая индикация
Р3.2	лог. «0»	Включено питание ИМС
	лог. «1»	Отключено питание ИМС
Р3.3	лог. «0»	Ввод данных из блока управления
	лог. «1»	Блок управление отключен
Р3.4	лог. «0»	Режим хранения
	лог. «1»	Передача данных
Р3.5	лог. «0»	Погашен индикатор «Готов»
	лог. «1»	Включен индикатор «Готов»
Р3.6	лог. «0»	Погашен индикатор «Норма»
	лог. «1»	Включен индикатор «Норма»
Р3.7	лог. «0»	Погашен индикатор «Ошибка»
	лог. «1»	Включен индикатор «Ошибка»

Блок схема алгоритма работы МПС представлена на рисунке 15



Рисунок 15 - Блок схема алгоритма работы МПС



При включении питания системы все линии портов устанавливаются в логическую единицу, поэтому необходимо после включения питания произвести инициализацию системы:

1) Включить индикатор «ГОТОВ»

2) Включить блок управления

3) Погасить все индикаторы

Для этого на линиях порта Р3 должно быть сформировано слово инициализации.

Таблица 16 - Формирование слова инициализации.

Р3.7	Р3.6	Р3.5	Р3.4	Р3.3	Р3.2	Р3.1	Р3.0
0	0	1	0	0	1	0	0

00100100₂ = 24H

Блок схема алгоритма работы программы в автоматическом режиме тестирования представлена на рисунке 16



Рисунок 16 - Блок схема алгоритма работы программы в автоматическом режиме

Блок схема алгоритма работы программы для ручного режима тестирования представлена на рисунке 17.



Рисунок 17 - Блок схема алгоритма работы программы для ручного режима работы



Блок схема алгоритма работы подпрограммы вывода строки диагностического теста для порта Р1 представлена на рисунке 18.

Рисунок 18 - Блок схема работы подпрограммы вывода строки диагностического теста для порта Р1

Блок схема алгоритма работы подпрограммы вывода строки диагностического теста для порта Р2 представлена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Блок схема работы подпрограммы вывода строки диагностического теста для порта Р2



Блок схема алгоритма работы подпрограммы загрузки в аккумулятор эталонных значений прохождения диагностического теста представлена на рисунке 20.

Рисунок 20 - Блок схема работы подпрограммы загрузки в аккумулятор эталонных значений прохождения диагностического теста

Блок схема подпрограммы REZULT представлена на рисунке 21.



Рисунок 21 - Блок схема работы подпрограммы REZULT



Блок схема подпрограммы вывода представлена на рисунке 22.

Рисунок 22 - Блок схема работы подпрограммы вывода

Подпрограмма DELAY реализует временную задержку, которая используется в программе работы МПС при подключении питания тестируемой ИМС, а так же для устранения дребезга контактов при срабатывании кнопок.

Подпрограмма состоит из двух вложенных циклов: внутреннего и внешнего.

DELAY - подпрограмма временной задержки на 20мс.

DELAY: MOV R6, #EXTR ;загрузка счетчика внешнего цикла.

LOOP2: MOV R7, #INTR ;загрузка счетчика внутреннего цикла.

LOOP1: DJNZ R7, LOOP1 ;внутренний цикл, если (R7) ? 0.

DJNZ R6, LOOP2 ;внутренний цикл, если (R6) ? 0.

RET

В технической документации на микроконтроллер указывается, сколько машинных циклов выполняется команда: MOV - 2 машинных цикла, DJNZ - 2 машинных цикла, RE - 2 машинных цикла. Время машинного цикла связана с тактовой частотой соотношения:

Тмц = = = 1,4 мкс (24)

Время выполнения внешнего и внутреннего цикла определяется следующими выражениями:

Твн = 2 Тмц INTR (25)

Твнеш = (2 Тмц + 2 Тмц + Твн) EXTR + 2 Тм + 2 Тмц (26)

Принимаем время выполнения внутреннего и внешнего цикла равным: Твнеш = 20мс, Твн = 500мкс, тогда время констант будут равны:

INTR = Тмц = 1,4 = 100 = 3Е8H (27)

EXTR = = = 39,56 ? 40 = 28Н (28)



2.3 Разработка алгоритма поиска и устранения неисправностей МПС

Все неисправности можно разделить на две группы: электрические и механические. К механическим относятся неисправности в механических узлах (кнопки переключатели, разъёмы и т.д.), к электрическим относят неисправности, приводящие к изменению электрических параметров устройства (короткие замыкания, выход из строя резисторов, конденсаторов и т.д.). При поиске неисправности применяем следующие методы:

1) Внешний осмотр: на первом этапе внешнего осмотра проверяется качество сборки монтажа, проверяется механическое крепление отдельных узлов (переключатели, кнопки, разъёмы, переменные резисторы и т.д.). На втором этапе проверяется качество электрического монтажа, при этом обращают внимание на целостность соединительных проводов, наличие затеков припоя, которые могут вызвать короткие замыкания, проверка качества пайки, наличия повреждений изоляции, наличие дефектов отдельных элементов (обрыв выводов, механическое повреждение элементов, обугливание и т.д.), так же при включенном устройстве внешний осмотр позволяет обнаружит неисправность по качеству работы световой индикации(изменение яркости, отсутствие свечения, индикация не соответствующая режиму работы прибора). Как правило, внешний осмотр проводится при отключённом питании и продолжается при включённом питании. Во включённом состоянии обращается внимание на тепловой режим работы элементов (перегрев трансформаторов, резисторов, п-п приборов и т.д.), а так же фиксируется появление запаха, сигнализирующее о наличии неисправности в устройстве.

2) Метод промежуточных измерений, который заключается в последовательной проверки прохождения сигнала от блока к блоку до обнаружения исправного участка.

Промежуточные измерения - один из широко распространенных способов на конечном этапе поиска неисправности, когда границы сужены до участка и остается найти неисправный элемент. Он заключается в том, что для выявления неисправного элемента производятся измерения сопротивления цепей, режимов питания, осциллографирование в различных точках схемы. Результаты сравниваются с контрольными картами сопротивлений и напряжений, таблицами режимов и осциллограмм или рисунками на полях электрических схем приборов.

3) Метод последовательного деления схемы. Который заключается в делении схемы на две функционально законченные части и проверки работоспособности каждой из них, функциональная часть, которая содержит неисправность, далее так же делится пополам и так далее до выявления неисправного узла.

4) Метод сравнения, который заключается в сравнении параметров неисправного устройства с параметрами исправного устройства того же типа или марки, либо сравниваются параметры устройства в контрольных точек с сравнением этих параметров указанных в технической документации.

5) Метод замены - заключается в замене отдельных узлов элементов или блоков на заведомо исправные.

Алгоритм поиска неисправностей содержит комплекс мероприятий направленных на отыскание неисправностей устройства. В основные мероприятия могут входить следующие:

1) Внешний осмотр устройства на наличие повреждений;

2) разборка устройства;

3) внешний осмотр устройства на наличие механических повреждений;

4) проверки целостности соединительных проводов, проверка мест контактов гибких проводов, качество креплений выводов элементов на печатной плате, качество пайки;

5) проверка наличия питания устройства;

6) оценка теплового режима работы элементов;

7) проверка работоспособности интегральных схем контрольно-измерительными приборами;

8) проверка выходных сигналов контрольных точек;

9) применения метода промежуточных измерений;

10) составление расчётной документации.

Номера неисправностей индивидуального задания: 1, 3, 8, 10

Таблица 17- Возможные неисправности работы МПС

Признак	Причина	Применяемые меры
При выключении питания МПС незагораеться индикатор готовности.	Короткое замыкание	Проверка всех соединений
При включении питания горят все индикаторы устройства.	Сбой в программе мик-роконтроллера	Нажать кнопку «Сброс», перепрошить микроконтроллер
При ручном режиме тестирования на цифровой индикации постоянно отображаться одна и тажа информация	Выход из строя цифровой индикации, не ис-правность дешифратора	Проверить светодиодную индикацию, про-верить микросхему дешифратора и при необходимости заме-нить
При окончании тестирования система не переходит в исходное состояние (продолжается свечение светодиода индикации).	Обрыв 16 входа тестируемой ИМС	Устранение обрыва или замена тестируемой ИМС

2.4 Разработка технологической инструкции технической эксплуатации МПС

Разработанная микроконтроллерная система предназначена для тестирования цифровых ИМС. Для подключения к устройству тестируемой ИМС используется разъем (сокет) DIP14.

Техническая инструкция по эксплуатации МПС:

1) Включить электропитание устройства, при этом загорается индикатор «Готов»;

2) вставить тестируемую ИМС в сокет устройства;

3) нажать кнопку с надписью «Тест» при этом гасится индикатор «Готов»;

4) выбрать режим тестирования используя кнопку «Авт/Руч»;

5) устройство поддерживает 2 режима тестирования: автоматический и ручной. Выполнить тестирование ИМС в одном из режимов:

5.1) при отжатой кнопке «Авт/РУч» осуществляется автоматический режим тестирования, все индикаторы устройства погашены и по окончанию тестирования ИМС на индикаторах с надписью «Норма» и «Ошибка» отображаются результаты тестирования;

5.2) при нажатии кнопки «Авт/руч» осуществляется ручной режим тестирования, каждая строка диагностического теста вводится последовательно при каждом нажатии кнопки с надписью «Шаг». На цифровом индикаторе отображается номер строки диагностического теста, а на светодиодных индикаторах с надписью «GS», «A0», «А1», «А2» и «Е0» отображаются состояния выходов тестируемой ИМС в двоичном коде. Результат прохождения каждой строки диагностического теста отображается на индикаторах «Норма» и «Ошибка»;

6) по окончанию тестирования необходимо нажать кнопку «Стоп» для перевода устройства в сходное состояние, при этом все индикаторы погашены и загорается индикатор с надписью «Готов», питание ИМС отключается и её можно извлечь из сокета. Для повторного тестирования необходимо выполнить действия указанные в пунктах 2 - 5;

7) в случае неправильного функционирования устройства (зацикливание режимов тестирования, отсутствие реакции на кнопки управления и т.д.) необходимо осуществлять аппаратный сброс устройства с надписью кнопки «Сброс». Для продолжения тестирования необходимо выполнить действия описанные в пункте 2 - 6.



3. ЭНЕРГО- И МАТЕРИАЛОСБЕРЕЖЕНИЕ

В процессе разработки схемы, пригодной для теста на базе микроконтроллера КМ1816ВЕ751 для соблюдения энерго- и материалосбережения предпринимались следующие меры:

1. Наиболее плотная компоновка позволила достичь наименьшую площадь конечной печатной платы;

2. метод изготовления печатной платы был рекомендован химический субтрактивный, по соображениям низкой себестоимости и высокой производительности;

3. выбор элементной базы был осуществлен из соображений низкого энергопотребления и невысокой стоимости самих элементов;

4. для индикации были рекомендованы элементы с ЖК индикацией, в отличие от семисегментных они потребляют меньше мощности, работают даже при высоком уровне внешней освещенности и имеют низкую цену;

5. для питания устройства был рекомендован импульсный тип блока питания, имеющий высокий КПД, большой диапазон входных напряжений, малые габариты и более низкую стоимость по сравнению с другими видами блоков питания.



4. ОХРАНА ТРУДА

Общие требования безопасности:

При эксплуатации электроприборов возможно воздействие на работающих следующих опасных факторов:

1. Поражение электрическим током при прикосновении к токоведущим частям;

2. неисправности изоляции или заземления;

3. ожог вследствие касания мощных элементов.

Требования безопасности перед началом работы:

1. Проверить отсутствие внешних повреждений электроприборов;

2. убедиться в целостности крышек электророзеток и выключателей, электровилки и подводящего электрокабеля;

3. убедиться в наличии и целостности заземляющего проводника корпуса электроустановки;

Требования безопасности во время работы:

1. Не включать электроприбор в электрическую сеть мокрыми и влажными руками;

2. соблюдать правила эксплуатации электроприбора, не подвергать его механическим ударам, не допускать падений;

3. не касаться проводов и других токоведущих частей, находящихся под напряжением;

4. не разрешается использовать электроприбор в случае его неисправности, искрения.

Требования безопасности в аварийных ситуациях:

1. При появлении неисправности в работе электроприбора, искрении, нарушении изоляции проводов, прекратить работу. Работу продолжать только после устранения неисправности;

2. в случае загорания электроустановки, немедленно отключить ее от электрической сети;

3. при поражении электрическим током, немедленно отключать напряжение и при отсутствии дыхания и пульса у пострадавшего сделать ему искусственное дыхание или провести непрямой (закрытый) массаж сердца до восстановления дыхания и пульса;

При эксплуатации устройства необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:

1. Место эксплуатации устройства следует содержать в чистоте;

2. эксплуатировать устройство следует в хорошо проветриваемом помещении, не содержащем в воздухе паров воды, горюче-смазочных материалов, пыли и т. п.

Мероприятия, предусматривающие опасность поражения током на всех стадиях производства и контроля заключаются в применении защитного заземления, ограждений или расположения токоведущих частей в местах, недоступных для случайного прикосновения, изолированных рукояток пусковых устройств.

Также необходим периодически контроль состояния электроустановок, оборудования, осветительных сетей и их правильной эксплуатации в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок».

Воздух рабочей зоны должен удовлетворять требованиям. Для защиты атмосферного воздуха от попадания вредных веществ необходимо установить в помещениях специальную вытяжную вентиляцию, применение которой обосновывается расчетом, подтверждающим обеспечение воздухообмена, температуры и состояния воздушной среды в рабочей зоне. Объем воздуха, удаляемый из помещения вентиляционными установками, должен компенсироваться организованным притоком чистого воздуха. Неорганизованный приток наружного воздуха для возмещения вытяжки в холодный период года допускается 1 раз в час, если при этом не будет переохлаждения воздуха и образования тумана.

Технический процесс должен осуществляться в хорошо освещаемом помещении, яркость и плотность света, испускаемого лампами накала, как и тип устанавливаемого освещения должны соответствовать нормативам. На рабочем месте должно быть установлено местное освещение, для облегчения процесса сборки и наладки устройства, а в общем цеху - глобальное освещение. На производстве должны использоваться только флуоресцентные лампы, использование обычных ламп накала строго ограничено или вообще запрещено из-за их ненадежности.

В производственных помещениях микроклимат характеризуется температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и давлением. Для того чтобы физиологические процессы в организме человека протекали нормально, окружающая атмосфера должна воспринимать тепло, вырабатываемое организмом. При нарушении терморегуляции и теплового равновесия в организме может произойти накопление тепла, т. е. перегрев, или чрезмерный отвод тепла, т. е. переохлаждение организма. Все это снижает работоспособность человека, может явиться причиной несчастных случаев и заболеваний (тепловой удар, обморожение и др.).



5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

При разработке курсового проекта требовалось разработать полезное для человека устройство, которое при этом не будет вредным окружающей среде.

Для соблюдения этого требования старался использовать элементы, которые при утилизации будут наносить как можно меньше вреда окружающей среде, а так же во время работы. При работе с печатной платой требуется правильно и вовремя утилизировать отходы.

Ко всему прочему для развития правил и их соблюдения при разработке курсовых проектов и работе с устройствами в учебных заведениях, в том числе и ГГДСК, есть курс экологии и охраны окружающей среды.

В результате курсового проекта получилось устройство с минимальным воздействием на окружающую среду, при производстве которого должны быть соблюдены все правила безопасности и охраны окружающей среды. В ходе эксплуатации при соблюдении норм работы с электроприборами устройство так же не должно наносить вред окружающей среде.

Для утилизации не следует просто выбрасывать прибор на свалку т.к. электроприборы даже изготовленные с соблюдением всех норм все равно наносят вред. Утилизация должна осуществляться в соответствии с законом РБ от 25.11.1993 «Об отходах». [11]

Сегодня действует ряд организаций, которые на безвозмездной основе принимают неисправные устройства и аккумуляторы, одним из таких предприятий является ОАО БелЦветМет, областной цех которого есть в городе Гомеле по адресу ул. Могилевская, 2а.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта, были выполнены следующие задачи:

1. Разработана структурная и принципиальная схемы МПС;

2. разработан алгоритм работы устройства и программа на языке программирования Assembler.

3. произведен выбор элементной базы;

4. разработан блок питания МПС;

5. были разработаны диагностические тесты для тестируемой микросхемы К155ИЕ9 и написана программа тестирования на языке Assembler;

6. разработана технологическая инструкция по поиску и устранению неисправностей устройства;

7. разработана технологическая инструкция по эксплуатации МПС;

8. даны рекомендации по охране труда, охране окружающей среды и энерго- материалосбережению.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимов Н.Н. Резистор, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА// Н.Н Акимов -Минск.: Беларусь,1994.-591 с.

2. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию / И.И. Алиев. - Ростов н/Д: Феникс, 2004. - 480с.

3. Богданович М.И. Справочник: Интегральные микросхемы.// Гитцевич, А.А. Зайцев, В.В. Мокряков, В.М. Петухов, А.К. Хрулев - Мнинск.: «Радио и связь» Мн.; 1996. 453с.

4. Дыкин, А.В. Электронные и полупроводниковые приборы/ Дыкин А.В. - М. - Л.: Энергия, 1964. - 312 с.

5. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы: Учебник для техникумов связи// Б.А. Калабеков- Москва: Горячая линия - Телеком, 2000. 336с.

6. Бокунев А.А. Справочная книга радиолюбителя-конструктора// А.А. Бокунев, Н.М. Борисов и др -Москва:Радио и связь, 1990г. 454с.

7. Эк. центр// КН142ЕН [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ec-centre.com.ua/kremnij/kren1.php - Дата доступа : 25.01.2014.

8. Промэлектроника// ТРАНСФОРМАТОРЫ ПИТАНИЯ СЕРИИ ТПП

[Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.promelec.ru/catalog_info/54/130/510/263/ - Дата доступа : 28.01.2014.

9. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учеб. пособие.// Г.Ф. Денисенко - Москва: Высш. шк., 1985. - 320с.

10. Новаченко И.В. Телец В.А. «Охрана труда и окружающей среды»// И.В. Новаченко, В.А.Телец - Москва: Радио и связь, 1991 г.-384с.

11. Документы//Закон РБ «Об Отходах»[Электронный ресурс] - Режим доступа: http://pravo.levonevsky.org/bazaby/zakon/text96/index.htm - Дата Доступа: 29.01.2014

Размещено на Allbest.ru