Вступ

Річард Уеслі Хемінг (11 лютого 1915, Чикаго - 7 січня 1998, Монтеррей) - американський математик, роботи якого в сфері теорії інформації вплинули на комп'ютерні науки й телекомунікації.

Якийсь час значиться професором в Університеті Луісвіль, де перериває роботу для участі в Манхетенському проекті в 1945 році. У рамках цього проекту Хемінг займається програмуванням одного з перших електронних цифрових комп'ютерів для розрахунків розв'язку фізичних рівнянь. Ціль програми полягала в тому, щоб з'ясувати, не чи приведе вибух атомної бомби до загоряння атмосфери. Відповідь виявилася негативною, внаслідок чого було ухвалене рішення про її використання.

Запропоновані Хеммінгом регулярні методи побудови кодів, що корегують помилки, мали фундаментальне значення. Вони продемонстрували інженерам практичну можливість досягнення тих меж, на яку вказували закони теорії інформації. Він ввів в науковий ужиток найважливіші поняття теорії кодування – відстань Хемінга між кодовими комбінаціями у векторному просторі, визначуваному для двійкових код як кількість позицій цих комбінацій з різними символами, і кордони Хемінга для виправляючої здатності блокових код, що коректують.

Для отримання кодової комбінації коду Хемінга до інформаційного слова додається декілька контрольних розрядів.

Цю схему можуть використовувати при розробці різних пристроїв, які потребують точної передачі інформації.

Схема кода Хемінга виконується на ІМС, що дозволяє збільшити надійність схеми, зменшити розмір самого блоку та зменшити потужність, яку використовує схема. Для данної схеми використовується мікросхеми середньої інтеграції.

В данному курсовому проекті розробляється конструкція контролю з використанням коду Хемінга.

2 Підстави для розробки

2.1 Призначення

Використання кодів Хеммінга дозволяє виправляти одиничні помилки..

2.2 Склад

До складу входять такі елементи:

• елемент порівняння– мікросхеми серії К555 ЛП5;

• регістр – мікросхеми серії К555 ИР27;

• дешифратор - мікросхеми серії К555 ИД4;

– сервісна апаратура: паяльна станція, пробник логічний, вимірювальний прилад;

– комплект КД: схема електрична принципова Е3, збіркове креслення, пояснювальна записка, специфікація, друкована плата;

• ЗІП;

• Елементи з’єднання.

2.3 Технічні вимоги

2.3.1 Загальні:

– Умови експлуатації повинно бути 2 зміни;

• Вимоги до завадозахищеності, електричного опору ізоляції повинні відповідати технічним вимогам на схему;

• Умови збереження схеми повинні відповідати ТУ 425.000;

• Схема повинна бути виконана з вимогами безпеки експлуатації та зручності заміни деталей схеми;

• Конструкція повинна бути зручна для упакування та транспортування.

2.3.2 Власні вимоги:

• система числення – двійкова;

• робота блоку Лемінга основана на логічних операціях;

• принцип управління схемний;

• система живлення для ІМС-5В, логічний рівень «0»-0,08-0,1В, логічний рівень «1»-0,3-5В..

2.4 Вимоги до надійності:

– іспити на проведення схеми повинні проводитись відповідно до графіку лабораторії надійності;

– для підвищення надійності використовувати резервування елементів;

– остаточний розрахунок надійності для схеми та її роботи повинен бути не менше

2.5 конструктивні вимоги:

– комплекси логічних елементів – серії К555,ЛП5;

• в схемі повинно використовуватись мінімальна номенклатура задіяних закріплюючих деталей і матеріалів;

• технологічність конструкції;

• доступність до елементів при заміні;

• мінімальна кількість елементів регулювання;

• простота та безпека обслуговування;

• максимальне використання уніфікованих електронних вузлів.

1 Найменування та область використання

Додавання до коду Хемінга контрольний розряд, що забезпечує парність/непарність всю кодову комбінацію в цілому, приводить до модифікованого коду Хемінга, за допомогою якого можна виправляти одиничні помилки та виявляти подвійні.

Методи контролю за допомогою коду Хемінга засновані на тих самих ідеях, що і контроль по модулю два. Звідси й область ефективного використання коду Хемінга-пристрої, в яких вірогідність одиничних помилок набагато більше, ніж вірогідність групових.

3 Обгрунтування технічних вимог

3.1 Умови експлуатації та транспортування блоку:

• блок Хемінга, призначений для нормальної роботи в приміщеннях з постійним кондиціонуванням та опалювальних приміщеннях;

• живлення комп’ютера здійснюється від мережі змінного струму з напругою 220В,яке перетворюється на постійний струм для ІМС-5В;

• запиленість повітря в приміщенні, де встановлений блок, не повинна перевищувати 75 мкг/м³ при розмірі частинок не більше трьох мікрон;

• Розрахунок ЗІП повинен проводитись по встановленим нормам;

• Середній строк служби блоку три роки;

• В ТУ на схему повинні бути вказані значення показників надійності, які забезпечують шістнадцятигодинну роботу блока. Такими показниками являються: напрацювання на збій у годинах, коефіцієнт технічного використання блоку дорівнює 0,9.

2. Вимоги до електричної міцності та електричного опору ізоляції:

• електрична міцність між струмопровідними вузлами повинна витримувати без пробою;

• поверхневе покриття ізоляції в нормальних кліматичних умовах: випробовувальна напруга-500В, при максимальній напрузі до 100В та напруга-3В у робочих, при максимальній робочій напрузі від 100 до 1000В, конкурентне значення випробовувальних напруг вказується в ТУ 425.00001;

• нормальні кліматичні умови для приміщення з пристроєм, куди входить блок: температура-25+5С, відносна вологість-65+15% та атмосферний тиск-730-780мм р.т.;

мінус мінус

• опір ізоляції в нормальних умовах експлуатації повинен бути не менше 20МОм, при максимальній робочій напрузі до 500В і не менше 100МОм, при максимальній робочій напрузі від 500 до 1000В;

• максимальне значення контактного перехідного опору в місцях з’єднання металічних деталей між собою не повинно бути більше 6*10 Ом.

3.3 Вимоги до умов зберігання вузла:

• мікросхема повинна бути стійка до зберігання в опалювальних приміщеннях при температурі від +5 до +35С та відносній вологості від 35 до 80%,про термін зберігання оговорюється в ТУ 426.00001;

• для зберігання блоку передбачається вологість та пилозахищена упаковка.

4. Вимоги до умов завадозахищеності:

• при розробці блоку повинні передбачатися міри захисту від впливу на їх роботу зовнішніх, промислових та взаємних завад. На блок повинно вказуватись максимальне

• значення електричного та магнітного полів, які не відображаються на надійності блоку. Вузли, які є джерелом завад, повинні мати ефективні засоби їх усунення, ці засоби, щоб краще мали екранування, розміщають у металічному корпусі;

• для боротьби із завадами на друкованих платах провідники розміщуються на лицьовій стороні горизонтально, на зворотній стороні вертикально;

• для боротьби із завадами у схемі на її друкованій платі на шинах джерела живлення виконуються щілі, кола, сітка або овал;

• рівень завад не повинен перевищувати норм встановлених міжвідомственою комісією по радіочастотам при міністерстві зв’язку України;

• перехідний опір не повинен перевищувати 0,004 Ом.

4. Вимоги до умов використання елементів і матеріалів:

• елементи та матеріали мають бути вітчизняні або зарубіжного зразка без проходження прохідного контролю;

• елементи, які придбали рік-два потому можуть бути встановленні в блок 25% від їх загальної кількості;

• забороняється використовувати елементи в більш гірших умовах, ніж вказаних в ТУ 425.00001;

• елементи особистого виготовлення повинні мати знак ОТК та відповідати ТУ на них.

3. Конструкторський розрахунок схеми

4.1 Дані для розрахунку

- Габаритні розміри елементів схеми;

- Схема електрична принципова з переліком елементів;

- Коефіцієнт заповнення площі плати 0,5;

- Густина струму в друкованому провіднику j=20а/мм2;

- Напруга живлення для ІМС Uживл=5 В.

4.1.1 Розрахунок друкованої плати

4.1.2 Розрахунок площі, яку займає конденсатор МБМ

Малюнок 1 – Габаритний розмір конденсатора МБМ

S=L*d (1)

де L - довжина конденсатора,мм;

d – діаметр конденсатора, мм.

S= 6*4 =24 мм2

4.1.3 Розрахунок площі, яку займають всі конденсатори:

SзагС=S*n, (2)

де S – площа одного конденсатора МБМ, мм2;

n – загальна кількість конденсаторів,шт.

Sзаг=24*8=192 мм2

4.1.4 Розрахунок площі, яку займає мікросхема К555ЛП5

Малюнок 2- Габаритний розмір ІМС К555ЛП5

Sімс=L*d, (3)

де L – довжина ІМС, мм;

d – ширина ІМС, мм.

Sімс=9,5*19,5=185,25 мм2

4.1.5 Розрахунок площі, яку займають всі ІМС цього типу:

Розрахунок проводимо за формулою (2)

SзагРУ2А=185,25*11=2037,75 мм2

4.2.6 Розрахунок площі, яку займає мікросхема К555ИР27

Малюнок 3 – Габаритний розмір ІМС К555ИР27

Sімс=L*d, (4)

де L – довжина ІМС, мм;

d – ширина ІМС, мм.

Sімс=9,5*19,5=185,25мм2

4.1.7 Розрахунок площі, яку займають всі ІМС цього типу:

Розрахунок проводимо за формулою (2)

SзагРУ2А=185,25*2=370,5 мм2

4.1.8 Розрахунок площі, яку займає мікросхема К555ИД4

Малюнок 3 – Габаритний розмір ІМС К555ИД4

Sімс=L*d, (5)

де L – довжина ІМС, мм;

d – ширина ІМС, мм.

Sімс=9,5*19,5=185,25мм2

4.1.9 Розрахунок прощі яку займають всі ІМС:

SзагІМС= SзагИД4+ SзагРУ2А (6)

SзагІМС=2037,75 +370,5 +185,25=2593,5мм2

4.1.10 Розрахунок загальної площі, яку займають всі нависні елементи

Sне= SзагІМС+ SзагС (7)

Sне=2593,5+192=2785,5мм2

4.1.11 Визначимо площу друкованої плати, якщо Кз=0,5

Sдп= Sне/Кз (8)

Sдп=2785,5/0,5=5571мм2

4.1.12 Визначимо розміри друкованої плати, задаючись однією з сторін,

наприклад А=140 мм, тоді друга сторона ДП буде дорівнювати:

В= Sдп/А (9)

В=5571/140=40мм2

Розмір друкованої плати є: 140х40мм2

4.1.13 Розрахунок ширини друкованого провідника в вузьких місцях, виходячи з густини струму та фактичного струму, що протікає через провідник

Sn=Imax/J, (10)

де Imax – максимальний струм у друкованому провіднику, 0.45 А

J –густина струму на зовнішній частині плати, 20а/мм2.

Sn=0,45/20=0,0225

4.1.14 Визначаємо фактичний переріз провідника

Sф=a*t, (11)

де a – це товщина фольги (0,055 мм);

t – допустима ширина друкованого провідника другого класу точності,0.5 мм.

Sф=0,055*0,5=0,0275мм2

4.1.15 Діаметр отвору після металізації визначається з наступного відношення

d0=dB+(0,15+0,2), (12)

де dв - діаметр виводу навісного елемента, 0.7 мм

dв =0,7 мм

4.1.16 Діаметр отвору під металізацію визначається з наступного відношення

d=d0+(0,15- 0,2) (13)

d=0,7

4.1.17 Розрахунок площі контактної площадки і діаметр сверла

dк=d+c+2b, (14)

де d – діаметр отвору, 0.7 мм;

b – необхідна радіальна товщина контактної площадки в вузькому місці при виготовленні друкованої плати другого класу точності (В);

с – коефіцієнт, який враховує вплив розкиду міжцентрових відстаней, або зсув фольги в різних шарах (0.1-0.2).

dк=1,1

d=d0+(0,1 + 0,15) (15)

мінус

d=0,7+0,15=0,85

4.1.18 Розрахунок товщини друкованої плати

H=dмо/К (16)

де dмо – діаметр металізованого отвору;

К - відношення номінального діаметру найменшого з металізованих отворів до товщини ДПП 2 класу точності.

H=0,85/0,5=2мм

4.2 Розрахунок надійності вузла

Надійність - властивість виробу успішно виконувати свої функції протягом певного проміжку часу і при певних умовах експлуатації.

На надійність сучасної апаратури впливають різні кліматичні фактори і механічні впливи.

При проектуванні пристроїв ПК потрібно враховувати навантажувальну здатність кожного елемента по схемі електричній принциповій, температуру навантаження і можливість їх резервування.

При проектуванні пристроїв і блоків необхідно вирішувати такі задачі:

- спроектувати виріб з заданими технічними параметрами;

- забезпечити надійну роботу блоку протягом потрібного періоду експлуатації.

В залежності від повноти урахування факторів, які впливають на роботу виробів розрізняють попередній та кінцевий розрахунки надійності виробу.