Разработка конструкции блока электронной вычислительной аппаратуры
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?их серий интегральных микросхем, которые в серийном производстве, их технических характеристик, а также учитывая перечисленные выше требования по условиям эксплуатации для разрабатываемого ТЭЗ, делается вывод о применении в данной конструкции интегральных микросхем серии КМ155. Этот выбор можно обосновать исходя из следующих причин:
1.Условия эксплуатации для микросхем серии КМ155 удовлетворяют требованиям изложенных в ТЗ на разрабатываемую конструкцию. Их можно представить таблицей:
Таблица 2. Условия эксплуатации для ИМС серии КМ155
Климатические и механические факторыДиапазон значенийИнтервал рабочих температур+85-45Относительная влажность воздуха при температуре 250С(250С для КМ155)98%Диапазон вибрацийот 1 до 2000 ГцЛинейное ускорение50 gОдиночные удары150gМногократные удары75g
2.Среди интегральных микросхем данной серии имеются элементы, на которых возможно реализовать заданную ФЛС
3.Интегральные микросхемы серии КМ155 имеются в серийном производстве, достаточно распространены и доступны.
КМ155 серия имеет в своем составе все необходимые элементы для реализации ФЛС. Данная серия обладает большим числом интегральных микросхем, параметры которых удовлетворяют поставленным в ТЗ требованиям. Элементы данной серии ИМ относятся к транзисторно-транзисторной логике ТТЛ.
Таким образом, занесем необходимые для реализации ФЛС микросхемы в таблицу 2.
Таблица 3. Интегральные микросхемы, используемые в печатной плате
Логический элементКоличество ИМСМикросхемы2И-НЕ6КМ155ЛА33И-НЕ4КМ155ЛА4
Распределение входов выходов логических элементов с ножками ИМС:
КМ155ЛА3 и КМ155ЛА4
КМ155ЛА3
,2,4,5,9,10,12,13 - входы X1-X8;
- выход Y1;
- выход Y2;
- общий;
- выход Y3;
- выход Y4;
- напряжение питания;
КМ155ЛА4
,2,13,3,4,5,9,10,11 - входы X1-X9;
- выход Y3;
- общий;
- выход Y2;
- выход Y1;
- напряжение питания;
Разработка конструкции блока
Блок - конструктивно законченная сборочная единица. В комплексную задачу разработки конструкции блока входят несколько основных этапов:
1.Решение задачи компоновки и покрытия
2.Выбор конструкции и размеров ТЭЗ
.Решение задачи размещения элементов на ПП
.Расчет прочности
.Тепловой расчет
.Трассировка печатных соединений
.Расчет помехоустойчивости
Решение задачи компоновки и покрытия
Выделяют два варианта компоновки:
1.Разрезание схемы - это компоновка схемы в типовые элементы, не имеющие схемной унификации.
2.Покрытие схемы - это компоновка схемы в модули заданного системно-унифицированного набора.
При решении задач компоновки используют критерии оптимизации:
1.Минимальное число межблочных соединений
2.Минимальное количество блоков
.Минимальное количество типов блоков
.Возможно более полное использование блока
Ограничения:
1.Максимальное количество элементов в блоке
2.Максимальное количество внешних выводов
.На совместную и раздельную компоновку различных элементов
Задача компоновки решается точным и приближенным методами. При этом точные методы в силу своей громоздкости не получили широкого распространения. Из приближенных методов получили распространение последовательный, итерационный и смешанный.
В данном курсовом проекте задача покрытия реализована методом параллельного свертывания. Этот эвристический механизм относится к классу последовательно-параллельных алгоритмов. Сущность состоит в том, что производится параллельное наращивание по выходам и выбранным параметрам групп элементов и в последующем их укрупнении. В качестве критерия применяется критерий максимальной связности объединенных в одном корпусе элементов.
Алгоритм задачи покрытия данным методом имеет вид:
Матрица построена для 34 логических элементов и разъема.
Таким образом, задача покрытия - то есть распределение логических элементов по корпусам ИМС, была решена ручным способом. В основу решения задачи были положены критерии максимальной связности элементов внутри корпусов ИМС, а также критерии совместимости логических элементов, размещенных в одном корпусе ИМС.
И-НЕ
Таблица 4. Решение задачи покрытия
Обозначение логических элементов на ФЛСОбозначение элементов на ППИспользуемая микросхемаХ2,Х10,Х13,X15;1КМ155ЛА3Х4,Х6,Х8,X9;2КМ155ЛА3Х16,Х19,Х4,Х28;3КМ155ЛА3Х22,Х32,Х33,X34;4КМ155ЛА3X23,X24,X25,X26;5КМ155ЛА3Х27,X29,X30,X31;6КМ155ЛА3X1, X3, X5;7КМ155ЛА4X7;8КМ155ЛА4X11, X12, X14;9КМ155ЛА4Х17,X18, X20;10КМ155ЛА4
В результате решения задачи покрытия были получены следующие результаты: всего необходимо 10 микросхем, некоторые использованы не полностью, лишних элементов нет.
Выбор конструкции и размеров ТЭЗ
микросхема модуль тепловой конструкция
При изучении ФЛС разрабатываемого устройства было сделано заключение, что схема содержит 19 информационных контактов и еще два обязательных входа питание и земля. С учетом этого, а также руководствуясь основными требованиями, изложенными в ТЗ, в качестве соединительного разъема был выбран 26-ти контактный малогабаритный разъем для печатного монтажа CONN26M. Разъем имеет размеры 34x12,6.
Для расчета минимальных размеров ПП были учтены конструктивные параметры, которые выбирались в соответствии с рекомендациями, приведенными в литературе:
х1=х2=10(мм) -поля под направляющие;
y1=10 (мм) -поле под разъем;
у2=10 (мм) -поле под р?/p>