Создание программной модели арифметико-логического устройства

Рисунок 5.9



Рисунок 5.10

С помощью ключей U1 - U4 выбирается тип функции, заданной преподавателем, ключ U9 устанавливает входной сигнал переноса (активный низкий уровень), а U10 меняет режим работы АЛУ (арифметика/логика). Для дальнейшего проведения моделирования, необходимо вернуться в режим Transient Analysis. Что бы графики начали отображать результаты новых воздействий на схему, необходимо вновь запустить процесс моделирования. Это можно сделать двумя путями: нажать функциональную клавишу F9 и во всплывшем окне Transient Analysis Limits нажать кнопку RUN, или в окне Transient Analysis нажать на кнопку, которая имеет пиктограмму треугольника.

После выполнения команды RUN начинается моделирование, и в процессе получения результатов на экран выводятся их графики, показанные на рисунке 5.12, где можно наглядно увидеть изменение сигналов во временной области. Командой File\Print содержание окна с изображением графиков выводится на печать. При наведении курсора мыши на одну из кривых графика, над курсором высвечиваются данные, о текущем положении курсора, в формате <Y expression, X expression>. Исходя из заданной функции и полученных результатов вычислений, данные заносятся в таблицу, составленную по аналогии с таблицей 5.2

Таблица 5.2 - Результаты вычислений при помощи АЛУ

Операция

A3

A2

A1

A0

B3

B2

B1

B0

F3

F2

F1

F0

AV

AN

AZ

AC

Полученные результаты вычислений необходимо сравнить с домашними расчётами и продемонстрировать преподавателю.

После завершения работы нужно закрыть программу МС7 командой File\Exit или комбинацией клавиш Alt + F4, при этом на вопрос программы сохранить изменения в файле ALU.Cir ответить нет.

Для дальнейшей защиты лабораторной работы студент должен предоставить отчёт, который должен содержать следующие пункты:

Цель работы;

Схема АЛУ и графики;

Результаты домашних расчётов;

Результаты вычислений в лаборатории, представленные в виде таблицы;

Выводы по проделанной работе.

Рисунок 5.11

Рисунок 5.12

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОДЕЛИ АЛУ

Программная модель АЛУ позволяет без значительных затрат времени и труда, изучить работу важнейшего узла микропроцессорного устройства. Создание макета лабораторной работы в «железе», т.е. с использованием реальных цифровых микросхем, является устаревающим и уступает по наглядности проведения тестирования, разработанной схеме. В этом пункте будут рассмотрены примеры проведения испытаний основных режимов работы АЛУ и приведены графики результатов этих испытаний.

6.1 Выполнение логических операций

программная модель арифметическое логическое

Схема АЛУ, показанная на рисунке 5.9, имеет вход управления режимом М. Если на вход М цифровым колючем U10 подать напряжение высокого уровня, запрещаются все внутренние переносы и АЛУ будет выполнять все логические операции поразрядно. Достаточным, для проверки выполнения логических операций схемой, является набор следующих операций:

- конъюнкция, операция И;

- исключающее ИЛИ (сумма по модулю 2);

- дизъюнкция, операция ИЛИ;

- инверсия.

Выбор операции на схеме будем осуществлять с помощью цифровых ключей (U1,U2,U3,U4), которые будут воздействовать на входы S3,S2,S1,S0 согласно таблице 6.1

Таблица 6.1 - Значения ключей управления выбором

Название функции	Функция	U1	U2	U3	U4
И	АВ	1	1	0	1
Исключающее ИЛИ	АВ	0	1	1	0
ИЛИ	АВ	0	1	1	1
Инверсия А		0	0	0	0

Установим ключи управления выбором (U1,U2,U3,U4) в положение соответствующее операции И. Выполнив моделирование в режиме анализа переходных процессов (Transient Analysis) получим графики, показанные на рисунке 6.1. Из них видно, операция логического И выполняется.

Рисунок 6.1

Далее проверим правильность выполнения остальных трех операций, используя так же анализ переходных процессов, графики, полученные при моделировании приведены: на рисунке 6.2 - исключающее ИЛИ, на рисунке 6.3 - ИЛИ, на рисунке 6.4 - инверсия А. Как видно все операции выполняются поразрядно.

6.2 Выполнение арифметических операций

При напряжении низкого уровня на входе М разрешаются переносы, и схема будет выполнять арифметические операции над двумя четырёх разрядными словами. В логико-арифметических операциях встречаются и логические и арифметические операции одновременно. Запись типа следует понимать так: вначале поразрядно выполняются операции инвертирования (), логического сложения () и умножения (), а затем полученные указанным образом два четырёх разрядных числа складываются арифметически.

В цифровых устройствах используются две формы представления чисел: с фиксированной и плавающей точкой. Форма с плавающей точкой предусматривает представление числа в показательной форме и требует большого числа разрядов, поэтому в нашем случае будут использоваться числа с фиксированной точкой. В ячейке для хранения числа с фиксированной точкой один разряд используется в качестве знакового, в нём записывается в закодированной форме знак числа: 0 - в случае положительного, 1 - в случае отрицательного числа. Остальные разряды используются для хранения абсолютного значения числа. Под знак числа отводится разряд ячейки либо старший, либо младший, мы будем записывать знак числа в старший разряд. Таким образом, данная схема АЛУ сможет работать со знаковыми числами, но при этом максимальное абсолютное значение, записанное в ячейку, будет равно Амакс=23-1=7. Если же пользоваться беззнаковой формой представления числа и отводить под абсолютное значение четыре разряда, то максимальное число, записанное в ячейку, будет равно Амакс=24-1=15.

Основной операцией, которая используется в цифровых устройствах при различных вычислениях, является операция алгебраического сложения чисел (сложения в котором могут участвовать как положительные, так и отрицательные числа). Вычитание легко сводится к сложению путём изменения на обратный знак вычитаемого. Операции умножения и деления так же выполняются с помощью операции сложения и некоторых логических операций. Рассмотрим работу АЛУ в режиме арифметических операций, при этом более подробно



Рисунок 6.2

Рисунок 6.3

Рисунок 6.4

Числа без знака представляются прямом коде и все четыре разряда отводятся под абсолютное значение числа. Числа со знаком в старшем (третьем) разряде несут информацию о знаке числа, остальные три разряда отводятся под абсолютное значение числа. Если число отрицательное, т.е. в старшем разряде 1, то оно представляется в дополнительном коде. Дополнительный код связан с обратным кодом простым соотношением Nдоп= Nобр+1, где обратный код есть простая инверсия прямого кода. Надо отметить, что при инверсии прямого кода знаковый разряд не участвует.

Положение цифровых ключей для выполнения операции алгебраического сложения должно быть таким: U1=U4=U9=1 и U2=U3=U10=0. Выполнив моделирование, в режиме переходных процессов получим графики, показанные на рисунке 6.5. Каждому значению операндов и результатов соответствует их десятичный формат, который упрощает изучение процесса логического сложения. Например, сумме 1+9 соответствует 10, что подтверждает и бинарный код.

Работу блока признаков результата можно проследить по выходам AV, AN, AZ, AC. На выходе АС устанавливается напряжение высокого уровня, когда полученный результат, например 8+11=19, не помещается в четырёх разрядной сетке, при этом результат равен 3. Работа признака переполнения (AV) и отрицательного результата (AN) основана на представлении чисел со знаком. Рассмотрим третью комбинацию, которая приходит на вход АЛУ, операнд А число +2 представленное в прямом коде, операнд В число -4 представленное в дополнительном коде в результате получаем число -2 в дополнительном коде. При этом сигналом того, что результат отрицательный, служит установившийся высокий уровень напряжения на выходе AN. Признак переполнения устанавливается, когда результат сложения двух положительных чисел имеет отрицательный знак, например, при сложении +3 и +6 получаем -7. Это происходит по тому, что результат сложения число +9 не помещается в три разряда, отведённых под абсолютное значение числа. Принцип установки признака нулевого результата AZ наиболее прост: достаточно, что бы на всех выходах результата установились напряжения низкого уровня.

Операция арифметического вычитания выполняется устройством при наличии входного сигнала переноса Сn, его устанавливает ключ U9, а так как вход Cn инверсный, то U9 должен быть установлен в 0. На входы выбора функции должна подаваться кодовая комбинация, соответствующая цифре 6 в двоичном формате. Результаты выполнения операции представлены в виде графиков показанных на рисунке 6.6. Следует отметить, что если в ходе данной операции образовывается отрицательный результат, то он представляется в дополнительном коде.

Рисунок 6.5

Рисунок 6.6

Результатом проведённых тестов следует считать, что данная схема АЛУ выполняет все необходимые арифметические и логические операции, которых достаточно для ознакомления с АЛУ и проведения лабораторной работы.

7. РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ МОДЕЛИ

В данном пункте рассматривается надёжность модели АЛУ, но программные средства со всеми сложными алгоритмами описания моделей компонентов, не могут реально отразить такой параметр как выход из строя компонента в процессе нормальной эксплуатации. В связи этим будет произведён расчёт надёжности схемы АЛУ, так если бы она была выполнена на печатной плате.

Надежность системы - это ее свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации. К основным характеристикам надежности элемента, узла или радиоэлектронной аппаратуры относятся вероятность безотказной работы Р(t), интенсивность отказов л, среднее время наработки на отказ Т.

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности радиоэлектронной аппаратуры по известным характеристикам надежности составляющих элементов конструкции и компонентов схемы с учетом условий эксплуатации. Для расчета надежности необходимо иметь логическую модель безотказной работы системы. При ее составлении, предполагается, что отказы элементов и компонентов независимы, а элементы, компоненты и система в целом могут находиться в одном из двух состояний; работоспособном и ли неработоспособном. Элемент или компонент, при отказе которого отказывает вся система, считается последовательно соединенным на логической схеме надежности. Элемент или компонент, отказ которого не приводит к отказу системы, считается включенным параллельно.

В разработанном устройстве, выход из строя хотя бы одного элемента приведет к отказу всей системы. Следовательно, все элементы системы соединены последовательно, и система является нерезервированной.

Техническое состояние изделия в данный момент времени характеризуется исправностью или неисправностью, работоспособностью или неработоспособностью, а также предельным состоянием.

Исправным состоянием (исправностью) изделия называется такое его состояние, при котором оно соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Если изделие не соответствует хотя бы одному из этих требований, то оно находится в не исправном состоянии. Если изделие находится в состоянии, при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией, то оно находится в работоспособном состоянии. Неработоспособным состоянием изделия называется такое его состояние, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Все изделия можно разделить на ремонтируемые и неремонтируемые, восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Восстанавливаемым называется изделие, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации. Если же в рассматриваемой ситуации восстановление работоспособности данного изделия при его отказе, по каким либо причинам признаётся нецелесообразным или неосуществимым, то изделие называется невосстанавливаемым.

Ремонтируемым изделием называется изделие, исправность работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежат восстановлению. В противном случае изделие называется неремонтируемым.

Неремонтируемое изделие всегда является и невосстанавливаемым (например, резистор, конденсатор, полупроводниковый прибор и т. д.). В тоже время, ремонтируемое изделие может быть как восстанавливаемым, так и не восстанавливаемым - все зависит от существующей системы технического обслуживания и ремонта, конкретной ситуации в момент отказа.

Другими важными понятиями в теории надежности и практике эксплуатации РЭА является повреждение и отказ.

Повреждением называется событие, заключающееся в нарушении исправности изделия или его составных частей из-за влияния внешних условий, превышающих уровни, (установленные в нормативно - технической документации на изделие). Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Повреждение может быть существенным и явиться причиной отказа и не существенным, при котором работоспособность объекта сохраняется.

Рассчитаем безотказность объектов, где под словом объект понимается часть электрической схемы.

Расчет основан на знании структуры объекта, т. е. состава элементов, их влияния на работоспособность объекта и интенсивностей или вероятностей отказов элементов. При последовательном соединении элементов схемы, в случае независимых отказов, вероятность безотказной работы равна совокупности произведения и вероятности безотказной работы отдельных компонентов.

Производить расчёт будем по методике приложенной в [8]

Исходя из того, что элементы или сам объект имеют высокие показатели надёжности в реальных условиях, принимаем стандартное время наработки на отказ t=1500 ч.

Приведём среднее значение интенсивности отказов элементов принципиальной схемы, по которым будет производиться дальнейший расчёт:

- для микросхем со средней степенью интеграции л=0,013 (1/ч);

- для платы печатной схемы л=0,7(1/ч);

- для пайки печатного монтажа л=0,01(1/ч).

Определим интенсивность отказов элементов и компонентов по формуле:

, (8.1)

где , , , поправочные коэффициенты в зависимости от:

- механических ударов;

- воздействий влажности и температуры;

- давления воздуха.

Исходя из того, что схему АЛУ предполагается использовать в лабораторных условиях, то все поправочные коэффициенты равняются единицы.

Произведём расчёт регистра операнда А.

Рассчитаем вероятность отказа микросхемы по формуле:

(8.2)

Так как для всех элементов схемы выполняется условие <<1/n, то расчёт вероятности безотказной работы будет производиться по формуле:

, (8.3)

где n - количество элементов n=1.

Рассчитаем вероятность безотказной работы платы печатной схемы:

(8.4)

Рассчитаем вероятность безотказной работы пайки печатного монтажа:

, (8.5)

где 10 количество паек в схеме.

Расчёт вероятности безотказной работы регистра операнда А производится по формуле:

(8.6)

Вероятность отказов находим по формуле:

(8.7)

Регистр операнда А, регистр операнда В и регистр результата имеют полностью идентичную структуру и построены на одной и той же микросхеме регистра. Следовательно, вероятность отказов, посчитанная для одного, будет действительна и для всех остальных регистров.

Рассчитаем надёжность блока АЛУ.

По формуле (8.3) определим вероятность безотказной работы микросхемы:

По формуле (8.3) определим вероятность безотказной работы печатной платы:

По формуле (8.3) определим вероятность безотказной работы пайки печатного монтажа:

,

где 19 число паек печатного монтажа.

По формуле (8.6) определим вероятность безотказной работы блока АЛУ:

Используя формулу (8.7), найдём вероятность отказов:

Рассчитаем надёжность блока признаков результата.

Определим вероятность безотказной работы микросхем по формуле (8.3):

,

где 4 число микросхем.

Определим вероятность безотказной работы печатной платы по формуле (8.3):

Определим вероятность безотказной работы пайки печатного монтажа по формуле (8.3):

,

где 11 число паек печатного монтажа.

Пользуясь формулой (8.6), определим вероятность безотказной работы блока признаков результата:

По формуле (8.7) найдём вероятность отказов:

Расчёт вероятности безотказной работы всей схемы АЛУ производится по той же упрощённой формуле, так для всех элементов схемы выполняется условие Q(t)<<1.

,

где p(t),…, pn(t) - вероятности безотказной работы последовательно включённых в структурную схему элементов.

Вероятность отказов находим по формуле (8.7):

Из приведённых расчётов видно, что безотказность работы схемы АЛУ составляет 0,99, этот факт показывает высокую надёжность.

8. ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ТРУДА И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Охрана труда - это система законодательных актов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Полностью безопасных и безвредных производственных процессов не существует. Задача охраны труда - свести к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.

Так как в дипломном проекте разработана программная модель устройства, которая предназначена для изучения её работы на ЭВМ, то необходимо рассмотреть вопросы создания оптимального и безопасного рабочего места для данного вида работ с точки зрения эргономики и техники безопасности и проанализировать проблемы необходимой вентиляции и освещенности.

Прежде всего, следует рассмотреть требования к организации рабочего места пользователя ЭВМ.

Площадь, выделенная для одного рабочего места с видеотерминалом или персональной ЭВМ, должна составлять не менее 6 квадратных метров, а объем - не менее 20 кубических метров. При размещении рабочих мест с видеотерминалами и персональным ЭВМ необходимо соблюдать следующие требования:

- рабочие места с видеотерминалами и персональным ЭВМ размещаются на расстоянии не менее 1 м от стен со световыми прорезами;

- расстояние между тыльной поверхностью одного видеотерминала и экраном другого не должно быть менее 2,5 м;

- проход между рядами рабочих мест должен быть не менее 1 м.

Конструкция рабочего места пользователя видеотерминала (при работе сидя) должна обеспечивать поддержание оптимальной рабочей позы со следующими эргономичными характеристиками: ступни ног - на полу или на подставке для ног; бедра - в горизонтальной площади; предплечья - вертикально; локти - под углом 70 - 90 градусов к вертикальной площади; кисты согнуты под углом не более 20 градусов к горизонтальной площади, наклон головы - 15-20 градусов относительно вертикальной площади.

Высота рабочей поверхности стола для видеотерминала должна быть в пределах 680 - 800 мм, а ширина - обеспечивать возможность выполнения операций в зоне досягаемости моторного поля.

Рекомендуемые размеры стола: высота - 725 мм, ширина - 600 - 1400 мм, глубина - 800 - 1000 мм.

Рабочий стол для видеотерминала должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной не менее 500 мм, глубиной на уровне колен не менее 450 мм, на уровне вытянутой ноги - не менее 650 мм.

Рабочее сидение (сидение, стул, кресло) пользователя видеотерминала и персональной ЭВМ должно иметь следующие основные элементы: сидение, спинку и стационарные или съемные подлокотники.

Рабочее сидение пользователя видеотерминала и персональной ЭВМ должно быть подъемно-вращательным, регулируемым по высоте, углу наклона сидения и спинки, по расстоянию спинки до переднего края сидения, высоте подлокотников.

Ширина и глубина сидения должны быть не менее 400 мм. Высота поверхности сидения должна регулироваться в пределах 400 - 500 мм, а угол наклона поверхности - от 15 градусов вперед до 5 градусов назад.

Экран видеотерминала и клавиатура должны располагаться на оптимальном расстоянии от глаз пользователя, но не ближе 600 мм, с учетом размера алфавитно-цифровых знаков и символов.

Оптимальные расстояния от экрана до глаз работника, в зависимости от размера экрана по диагонали, приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Размер экрана по диагонали, см	Расстояние от экрана, мм
35/38 см (14"/15")	600 - 700
43 см (17")	700 - 800
48 см (19")	800 - 900
53 см (21")	900 - 1000

Клавиатуру нужно располагать на поверхности стола или на специальной, регулируемой по высоте, рабочей поверхности отдельно от стола на расстоянии 100 - 300 мм от края, ближнего к работнику. Угол наклона клавиатуры должен быть в пределах 5 - 15 градусов.

Согласно «Временным санитарным нормам и правилам для работников вычислительных центров» для создания операторам ЭВМ оптимальных условий труда на рабочем месте, необходимо выполнять требования, предъявляемые вышеуказанными документами к планировке помещений для целей их использования в качестве компьютерных классов. Эти требования относятся к вентиляции и кондиционированию воздуха, допустимыми уровням шума и вибрации, освещению, отоплению используемого помещения, защите от статического электричества и электромагнитных излучений, организации рабочих мест, оптимального планирования режима рабочего дня и отдыха работников.

Для создания нормальных условий труда на рабочем месте оператора ЭВМ должны быть обеспечены определенные параметры по ряду основных факторов, которые приводятся ниже.

Первым и одним из важных факторов является освещенность. Освещение рабочих помещений должно удовлетворять следующим условиям:

- уровень освещенности рабочих поверхностей должен соответствовать гигиеническим нормам для данного вида работы;

- должны быть обеспечены равномерность и устойчивость уровня освещенности в помещении, отсутствие резких контрастов между освещенностью рабочей поверхности и окружающего пространства;

- в поле зрения не должно создаваться блеска источниками света и другими предметами;

- искусственный свет по своему спектральному составу должен приближаться к естественному.

В помещениях, предназначенных для организации компьютерных лабораторий, должно обеспечиваться естественное освещение за счет проникновения света через оконные проемы (боковое освещение), световые фонари (верхнее) или одновременное через фонари и окна (комбинированное). Нормирование естественного освещения производится с помощью коэффициента естественной освещенности (КЕО), выраженного в процентах. Рекомендуется с целью получения максимальной величины КЕО проектировать таким образом, чтобы световые проемы преимущественно были ориентированы на север и северо-восток. Значение КЕО должно быть не менее 1,2% для территорий с устойчивым снежным покровом и не менее 1,5% для всех остальных. Величина освещенности при искусственном освещении люминесцентными лампами должна быть не менее трехсот люкс для системы общего освещения, и не ниже семисот пятидесяти люкс для случая комбинированного освещения.

По микроклиматическим параметрам, к которым относятся: температура воздуха, относительная влажность, скорость движения воздуха, должны выполняться оптимальные или допустимые нормы, установленные согласно требованиям ГОСТ 12.1005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

Уровень шума не должен превышать в помещении величины в пятьдесят акустических дБ. Не допускается организация компьютерных классов в помещении, которые располагаются вблизи производственных цехов, мастерских, спортивных залов и других помещений с повышенным уровнем шума и вибраций. Запрещается расположение рабочих мест дисплейного класса в подвальных и цокольных помещениях.

Электромагнитные излучения создаются устройствами визуального отображения информации (мониторами), которые генерируют несколько типов излучений - радиочастотное, видимое, ультрафиолетовое и рентгеновское (самое опасное для здоровья). Однако в соответствии с нормами, уровни этих излучений для современных ЭВМ не превышают действующих норм, что подтверждается соответствующими измерениями величины ионизирующего излучения при работе компьютера. Следует отметить, что величина излучения может быть уменьшена за счет применения специальных защитных экранов, которые позволяют также снизить утомляемость в процессе работы и тем самым увеличить продолжительность рабочего времени, в настоящее время выпускаются мониторы со встроенными защитными экранами, они не требуют применения дополнительных мер по снижению излучения.

Расчет воздухообмена проводится по теплоизбыткам от людей, машин, систем искусственного освещения и от солнечной радиации.

Рассмотрим требования по электробезопасности. В компьютерном классе существует опасность поражения статическим электричеством и прикосновения к токоведущим частям оборудования. Статическое электричество возникает при использовании материалов с высокими изоляционными свойствами. Систематическое воздействие электростатического поля на организм человека может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Поэтому предельно допустимые напряженности электростатического поля на рабочих метах нормируются. Допустимые напряженности электростатического поля устанавливается без учета воздействия на человека электрических разрядов. Указанные нормы при напряженности поля свыше 20 кВ/м применяются при условии, что остальное время рабочего дня напряженность не превышает 20 кВ/м.

Существует ряд мер, позволяющий снизить уровень напряженности электростатического поля. К указанным мерам относятся, удаление источников электростатических полей от рабочих мест, экранирование источника поля или рабочего места, замена легко электризующихся материалов и изделий не электризующимися, устройство электропроводящих покрытий полов, а также подбор материалов и покрытий, слабо электризующих другие тела или электризующих их зарядами различной полярности.

В качестве индивидуальных средств защиты от электростатического электричества обычно применяют электропроводящую обувь, белье и халаты, которые обеспечивают электростатическое заземление тела человека.

В компьютерном классе применяется сеть напряжением 220 В для питания ЭВМ. Опасность прикосновения к токоведущим частям в такой сети вызвана тем, что в процессе эксплуатации изоляция токоведущих частей электрооборудования стареет, разрушается и может прийти в негодность под воздействием механических повреждений, влаги и ряда других факторов. Для контроля состояния изоляции в процессе эксплуатации производится периодическое измерение ее сопротивления в установленные правилами сроки или в случае обнаружения дефекта. Измерения производятся при отключенной электроустановке (источников и потребителей энергии), при этом определяются сопротивления электроизоляции отдельных участков сети между двумя последовательно установленными защитными аппаратами. На каждом участке электрической сети измеряется сопротивление изоляции фазы относительно земли и между парами фазных проводов. В сетях напряжения до одного киловольта сопротивление изоляции каждого участка сети должно быть не менее 0,5 МОм на фазу.

Измерения сопротивления изоляции производятся мегомметром, измерительное напряжение которого должно быть равным или несколько большим номинального напряжения электроустановки, так как сопротивлении изоляции является нелинейной функцией приложенного напряжения. В результате измерения обнаруживаются участки с низким сопротивлением изоляции, требующие профилактических мероприятий для предупреждения замыканий на землю и коротких замыканий.

Опасность поражения электрическим током может быть снижена применением двойной изоляции, сущность которой заключается в том, что помимо основного наносится еще один слой изоляции токоведущих частей, предохраняющий человека от прикосновения металлическим не токоведущим частям, которые могут случайно оказаться под напряжением. Для этого металлические корпуса электрооборудования покрывают слоем изоляционного материала. Надежную защиту людей обеспечивает такой способ выполнения двойной изоляции, при котором корпуса электрооборудования изготавливаются из изоляционного материала. Данный метод двойной изоляции реализован для ЭВМ, поскольку их корпуса изготовлены из пластмассы.

Длительность работы с ЭВМ во время занятий определяется сложностью решаемой задачи, характером работы (ввод данных, редактирование, программирование), а также техническими данными и вычислительной способностью персональных ЭВМ.

Во время перерывов следует производить сквозное проветривание помещений с обязательным выводом из него сотрудников.

Запрещается для внутренней отделки интерьера учебных помещений (аудиторий вычислительной техники, кабинетов, дисплейных классов) применять полимерные материалы выделяющие в воздух вредные химические вещества. К таким материалам относятся древесностружечные плиты и слоистый бумажный пластик.

Соблюдение перечисленных норм и требований позволит обеспечить безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе работы на ЭВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе разработки программой модели АЛУ в среде MC7 были рассмотрены арифметические и логические операции, выполняемые в современных МП, выделив из них основные операции, была составлена таблица функций разрабатываемого устройства.

Разработанная структурная схема АЛУ отражает наиболее общие тенденции в построении устройств данного типа. Составленная макромодель ИМС К155ИП3 была внесена в библиотеку компонентов программы МС7, что позволило использовать ее для построения схемы лабораторной работы. Разработан имитатор управляющих сигналов, позволяющий смоделировать все необходимые функции устройства над различными типами операндов.

Разработка описания лабораторной работы включила в себя как краткое руководство пользователя программы МС7, так и инструкции по выполнению лабораторной работы. Рассмотрены вопросы охраны труда, при этом учтена специфика работы на ЭВМ. Расчёт надежности проектируемой модели показал высокую надежность разработанной схемы.

На основании проведенных исследований установлено, что на основе разработанной программной модели АЛУ, на ИМС К155ИП3, можно построить лабораторную работу, которая служила бы для обучения студентов операциям, выполняющимся в МПУ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. В.Д. Разевиг. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.

2. Микропроцессорный комплект БИС серии К1815 для цифровой обработки сигналов. Справочник под редакцией И.А. Сухопарова. - М,: Радио и связь, 1992.

3. В.Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. - М.; Радио и связь 1987.

4. Е.А. Зельдин. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоавтоматиздат. Ленингр. отделение, 1986.

5. Б.А. Калобеков. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. Учебное пособие для высших учебных заведений. - М.: Радио и связь, 1988.

6. Е.П. Урюмов. Цифровая схемотехника. Учебное пособие. - СПб.: БВХ-Петербург, 2002.

7. Г.А. Кардашев. Цифровая электроника на персональном компьютере. Electronics Work bench и Micro-Cap. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.

8. В.Г. Костиков. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование. - М.: Радио и связь, 1998.

9. В.Д. Разевиг. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0. - М.: Солон, 1999.

10. А.В. Нефедов, В.И. Гордеева. Отечественные полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги. Справочник. - М.: Радио и связь, 1990.

11. В.И. Карлащук. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. - М.: Солон - Пресс, 2003.

12. По материалам сайта http\\www.dian.ru.

13. П.А. Долин. Основы техники безопасности в электроустановках. - М.: Электроатомиздат, 1984.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Функции АЛУ для младшего разряда F0

В данном приложении приведены выражения, которые определяют состояния младшего разряда результата F0, при всех возможных комбинациях сигналов выбора функции и выбора режима работы.

Для краткости двоичные числа S3S2S1S0 представлены их двоичными эквивалентами (по порядку 0,1,2,…,15). Сначала запишем функции F0 при различных логических выражениях, при этом М=1 и Cn=1.

S=0

S=1

S=2

S=3

S=4

S=5

S=6

S=7

S=8

S=9

S=10

S=11

S=12

S=13

S=14

S=15

Далее примем М=0, т.е. сейчас будут выполнятся арифметические и смешанные логико-арифметические операции, при этом Сn=1, т.е. входной перенос отсутствует.

S=0

S=1

S=2

S=3

S=4

S=5

S=6

S=7

S=8

S=9

S=10

S=11

S=12

S=13

S=14

S=15

Сейчас изменим Cn=0, т.е. вход переноса активен и оставив М=0, запишем какие функции будет вырабатывать F0.

S=0

S=1

S=2

S=3

S=4

S=5

S=6

S=7

S=8

S=9

S=10

S=11

S=12

S=13

S=14

S=15

Размещено на Allbest.ru