Введение

Процесс развития совершенствования коммутационной техники за столетний период развития прошел ряд этапов, на которых были созданы различные системы автоматических телефонных станций.

Оснащение промышленности и сельского хозяйства новейшими технологиями, средствами производства привели к созданию новых методов управления народным хозяйством и отдельными отраслями промышленности, а это, в свою очередь, вызвало появление новых видов источников информации и увеличение потоков информации.

Курсовой проект является неотъемлемой частью самостоятельной работы и формой систематизации, закрепления и контроля теоретических знаний и практических навыков. Курсовой проект выполняется на завершающем этапе изучения дисциплины и позволяет углубить теоретические знания, приобрести навыки работы с технической и справочной литературой.

Основными целями курсового проекта являются: развитие практических навыков по разработке схем цифровой техники, умение обобщать и анализировать изученный материал, развитие эвристических методов решения задач в области цифровой схемотехнике, освоить моделирование цифровых устройств на компьютере, ближе познакомиться со своей профессиональной деятельностью.

Курсовой проект по дисциплине «Вычислительная техника» посвящен разработке схемы электронного коммутатора, предназначенного для осуществления коммутации между n входами и m выходами. Коммутация осуществляется с определенной частой по определенному алгоритму, которые заданы в индивидуальном задании.

1. Выбор и обоснование структурной схемы коммутатора

Коммутатор – это устройство, предназначенное для коммутации определенного входа с определенным выходом по заданному алгоритму коммутации.

Адресные входы

n

входов

m

выходов

Демультиплексор

Адресные входы

Генератор

импульсов

Устройство

управления

Рисунок 1 Структурная схема коммутатора

Структурная схема коммутатора содержит коммутатор входов, обеспечивающий выбор одного из ___ входов по заданному алгоритму. Сигнал с выхода коммутатора поступает на коммутатор выходов, который коммутирует сигнал на один из ___ выходов, по заданному алгоритму коммутации..B качестве коммутатора входов используется мультиплексор на ___ входов, а в качестве коммутатора выходов демультиплексор, представляющий собой дешифратор, на ___ выходов.

Управление мультиплексором и демультиплексором осуществляется с помощью устройства управления, которое реализует заданный алгоритм коммутации. Реализация алгоритма коммутации может быть осуществлена с помощью счетчиков логической схемы, либо с использованием постоянного запоминающего устройства, в котором запрограммирован алгоритм коммутации. В нашем случае в качестве устройства управления используются счетчики с определенным коэффициентом пересчета. Для осуществления коммутации с заданной частотой используется синхронизация всей работы коммутатора, используется тактовый генератор импульсов, который синхронизирует работу устройства управления.

2.Выбор серии ИМС

Выбор серии ИМС используется при разработке схемы электрической принципиальной разрабатываемого устройства и производится по методике, связанной с определением минимального значения оценочной функции, Данная методика позволяет выбрать серию ИМС с учётом многих порой противоречивых требований.

Для выбора серии ИМС могут быть такие параметры как минимальная стоимость, минимальная потребляемая мощность и другие.

Основные этапы определения оптимальной серии ИМС:

1. Определение нескольких возможных серий ИМС, которые могут быть использованы для реализации устройства и определение сравниваемых параметров.

2. Составление матрицы X сравниваемых величин параметров выбранных серий ИМС.

3. Преобразование матрицы X в матрицу Y.

4. Составление матрицы А путём нормирования матрицы Y.

5. Определение, с учётом весовых коэффициентов, оценочной функции для каждой из выбранных серий ИМС.

Произведём выбор серии ИМС. Выбираем в качестве наиболее вероятных для использования в схеме электронного коммутатора серии ИМС К155. К555, К561. В качестве критериев сравнения используем основные параметры выбранных серий ИМС:

• тактовая частота;

• коэффициент разветвления по выходу;

• задержка распространения сигнала;

- номинальное напряжение питания

- потребляемая мощность

- стоимость

Для каждого выбранного параметра устанавливаем весовой коэффициент Bj, соблюдая условие

Нет формулы

где j - номер выбранного параметра,

n - количество выбранных параметров

Bj- 0,3 + ОД + 0,15 + 0,1 + 0,05 + 0,3 = 1

В соответствии с исходными данными максимальное значение весовых коэффициентов должно быть присвоено параметрам стоимость и тактовая частота. Установим значения весовых коэффициентов для этих параметров 0,3.

Составим таблицу сравниваемых параметров и их весовых

коэффициентов.

Таблица 1.

Серия	Параметры
имс	Тактовая частота, МГц	Коэффициент разветвления по выходу	Задержка распространения, нС	Номинальное напряжение питания, В	Потребляемая мощность, мВт	Средняя стоимость (относительная)
К155	10,0	10	12	5,0	40,0	0,4
К555	10,0	10	10	5,0	3,7	0,5
K561	2,0	20	50	5-15	0,1	0,2
Весовой Коэффициент	0,3	0,1	0,15	0,1	0,05	0,3

Составляем матрицу параметров выбранных серий ИМС вида X

Х Х = (2) 11	Х12	Х1n
Х21	Х22	Х2n
Х31	Х32	Х3n

Матрица Х принимает вид:

1 Х = (3) 0,0	10	12	5,0	40,0	0,4
10,0	10	10	5,0	3,7	0,5
2,0	20	50	10	0,1	0,2

Преобразуем матрицу вида X в матрицу вида Y. При этом параметры матрицы X приводим к такому виду, чтобы большему числовому значению параметра соответствовало лучшее качество серии ИМС. Параметры, не удовлетворяющие этому условию, пересчитаем по формуле:

Нет формулы

3. Разработка схемы электрической принципиальной коммутатора входов и описание её работы.

Для построения коммутатора входов используем мультиплексор, который позволяет осуществлять коммутацию одного из входов с выходом. Коммутируемый вход определяется кодом, поданным на адресные входы мультиплексора.

В соответствии с данными справочника по цифровым ИМС выбираем мультиплексор так, чтобы обеспечить необходимое число входов при наименьшем числе ИМС.

Согласно исходных данных моего варианта имеется 8 входов.

Для построения коммутатора выходов подойдёт одна микросхема

серии К155КП5 - содержит адресные входы Al, А2, А4 и 8 информационных входов Dl - D8. Выход у этой микросхемы только инверсный. Если на входе стробирования логическая 1, на прямом входе 0 независимо от сигнала на других входах. На инверсном выходе сигнал всегда противофазен сигналу на прямом выходе. Потребляемый микросхемой ток не превышает 68 мА, время задержки распространения сигнала от входов выбора Al; А2; А4;

к выходу Q составляет 35 не.

Х0 MS

Х1

Х2

Х3

Х4

Х5

Х6

Х7

А1

А2

А3

СS