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>