1. Специальная часть

1.1.Выбор и обоснование схемы электрической структурной

Темой моего дипломного проекта является разработка универсального блока связи(коммутатор)системы ЧПУ с запоминающим устройством (DNC-терминал).

В схему электрическую структурную должны быть включены следующие модули:

1.Преобразователь сигналов параллельного интерфейса вывода. Обеспечивает передачу информации, которая поступает от запоминающего устройства в систему УЧПУ .Информационные сигналы будут поступать на микросхему, после разрешающего сигнала, который передаст триггер от DNC - терминала (RTX-) ,вся информация поступит в УЧПУ.

2.Программируемый контроллер. Микроконтроллер должен обеспечивать подачу сигналов, которые имитируют работу перфоратора, чтобы информация из УЧПУ постоянно передавалась к универсальному блоку связи . Дальше после микроконтроллера сигнал будет идти через оптопары которые служат в разрабатываемом мною коммутаторе для гальванической развязки между системой управления станком и контроллером. Это необходимо поскольку блок памяти работает с сигналом имеющим пяти вольтовый уровень, а система управления имеет уровень сигнала 15 В.

3.Преобразователь сигналов параллельного интерфейса ввода. Обеспечивает передачу информации, которая поступает от УЧПУ в систему запоминающего устройства(БЖ> терминал) .Информационные сигналы будут поступать на микросхему, после разрешающего сигнала, который передаст триггер от DNC -терминала (TXD-) ,вся информация будет поступать в запоминающее устройство.

1.2. Выбор и обоснование элементной базы

Для построения схемы электрической принципиальной мне необходимо выбрать элементную базу, определившись с факторами, влияющими на работу разрабатываемого устройства. К ним относятся быстродействие, потребляемая мощность, характеристики надежности и т.д.

Анализируя разрабатываемое устройство за основу можно взять следующие условия эксплуатации:

1)В данном устройстве требуется высокое быстродействие. 2)Мое устройство должно по возможности потреблять минимальную мощность. 3)Все элементы должны быть совместимы по принимаемым и передаваемым сигналам. Сравнение

Таблица 1

Параметр	Значение
	1533	155
1вх°мА<	-0,2	-1,6
1вх1мА<	0,02	0,04
С, мах, пФ	200	200
F,MTh<	10	100
ИВых°,В<	0,4	0,4
UjjblX3>	2,4	2,5
t1,0 нс< 'зд.р. ,ИСЛ	22(Сн=15пФ)	4
Рпот, мВт,<	22	1,0
UHOT, В <	0,4	0,8

На основании этого в качестве базовых я принял микросхемы серии КР1533. Микросхемы серии КР1533 представляют собой усовершенствованные быстродействующие маломощные цифровые интегральные микросхемы транзисторной логики с диодами Шоттки - аналоги зарубежной серии SN74ALS. КР1533 отличается от серии К155 применением окисной изоляции и ионной имплантации примесей вместо диффузии, что позволило уменьшить геометрические размеры элементов и снизить паразитные ёмкости, а значит повысить быстродействие и снизить потребляемую мощность.

Два четырёхканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с инверсным управлением

Параметр	Значение
1потр, МА<	27
1вх°мА<	1-од1
СмА<	0,02
1вых°мА<	12
1ьык1мА<	|-15|
ИВых°,В<	0,4
Ubhx1a	2,0
t 1*° нс<	10
t3,0 НС >'зд.р. ,нл —	20
tид нс< 'зд.р- ,нл—	40

Таблица 2

КР1533АП6

Восьмиканальный двунаправленный формирователь стремя состояниями

Таблица 3

Величина	Значение
ином. Питания	5В±10%
ивых. низкого уровня: При10вы5с~12В при10вых.=24В	^0,4 В л0,5 В
ивЫх. высокого уровня при1]вых=-3 В при 11 вых— 15 В	^ 2,4 В 25 2В
1пот. при низком уровне иВькпри Un=5,5 В	^55 мА
1пот. при высоком уровне UBhxпри Un=5,5B	s=45 мА
1вх. низкого уровня	<|-0,1|мА
1вых высокого уровня	20мкА
1здр распространения при вкл. (выкл.)	^10не
t3flpраспространения при переходе из состояния «выкл.» в состояние низкого (высокого) уровня	s=20 не
1здр распространения при переходе из состояния низкого уровня в состояние «выкл.»	^35 не
t3£p распространения при переходе из состояния высокого уровня в состояние «выкл.»	^40 не

КР1533ТМ2

Два D-триггера с установочными входами: (7-общий; 14-+5В). Интегральная микросхема функционирует как в синхронном, так и в асинхронном режимах. В последнем случае управление осуществляют по входам S и R. При работе в синхронном режиме S=R=1 и запись информации с входа D по положительному фронту тактового импульса сигнала.

Таблица 4

Параметр	Значение
Inoip, мА<	4
Ibx°(D,S),mA<	1-0,41
1вх°(С,Р),мА<	1-0,4|
W(D),mA<	0,02
1вх'(С),мА<	0,02
I»x'(RXmA<	0,02
ивых°?в<	0,4
Uebix\B>	2,5
t1;0нс<Цд.р. ,иЛ	24
tод нс< 'зд.р. ,ИСЛ	22

Функциональные группы серии обеспечивают выполнение логических и арифметических операций, хранение и передачу информации, преобразование кодов информации, адресацию по каналам и устройствам

Так как номенклатура данной серии не обеспечивает полностью функции, которые должны быть реализованы при работе разрабатываемого устройства, я так же использую ряд зарубежных микросхем.

PTC12C508

Мшф0схема контроллера представляет собой универсальный восьми разрядный перепрограммируемый микропроцессор PIC12C508. Как и любой другой процессор он имеет общую логическую структуру:

I - управляющая часть, II - операционная часть;

БУПК - блок управления последовательностью команд;

БУВОп - блок управления выполнением операций

БУФКА - блок управления формированием кодов адресов;

БУВП - блок управления виртуальной памятью;

БЗП - блок защиты памяти;

БУПРПр - блок управления прерыванием работы процессора;

БУВВ - блок управления вводом/выводом;

РгСОЗУ - регистровое сверхоперативное запоминающее устройство;

АЛБ - арифметико-логический блок;

БДА - блок дополнительной арифметики;

БС - блок синхронизации.

Двумя главными составляющими микропроцессора являются арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ).

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения предусмотренных в ЭВМ арифметических и логических операций. Участвующие в операциях данные выбираются из ОЗУ, результаты операций отсылаются в ОЗУ. Для ускорения выборки операндов (данных, участвующих в операциях) АЛУ может снабжаться собственной местной памятью (сверхоперативным запоминающим устройством - СОЗУ) на небольшое число данных (в сравнении с ОЗУ), но обладающей быстродействием, превышающим быстродействие ОЗУ. При этом результаты операций, если они участвуют в последующих операциях, могут не отсылаться в ОЗУ, а храниться в СОЗУ. Оперативная память вместе с СОЗУ представляет собой единый массив памяти, непосредственно доступный процессору для записи и чтения данных, а также считывания программного кода. К настоящему времени для оптимизации работы созданы процессоры с несколькими уровнями (от одного до трех) кэширования ОЗУ (несколькими СОЗУ).

Устройство управления (УУ) - координирует работу процессора, посылая в определенной временной последовательности управляющие сигналы в устройства ЭВМ, обеспечивая их соответствующее функционирование и взаимодействие друг с другом.

Микропроцессор PIC12C508, используемый в разрабатываемом устройстве, состоит из: АЛУ, двух мультиплексоров, ОЗУ, электрически перепрограммируемого ПЗУ, генератора частоты, нескольких таймеров (счетчиков) для синхронизации работы процессора, устройства, обеспечивающего электропитание, пяти портов для связи с внешними устройствами и различных регистров.

Микропроцессор Р1С12С508 может непосредственно или косвенно адресовать память данных в которую входят регистры специальных функций и регистры RAM . PIC12C508 имеет высокую ортогональную систему команд, которая делает возможность выполнить любую операцию на любом регистре ,использующем любой способ адресации. Это делает программирование на PIC12C508 простым и эффективным.

RO-0515S

Преобразователи выходной мощностью 1 Вт. Герметичный корпус , Электрическая прочность изоляции 1 кВ DC Частота преобразования 50 кГц (мин.)

Параметры:

КПД..........................................................................70%мин

Уровень шумов...........................................................100мВ

Защита от короткого замыкания.....................................1с

Диапазон рабочих температур.....................................-40 +85 С

Диапазон температур хранения.....................................-55 +125С

Размеры корпуса.....................................................11,5-6,0-10,0

Масса:.......................................................................1,4г

КР249КН2Л

Оптроны в пластмассовых корпусах типа DIP-4, DIP-6, DIP-8. Они служат в разрабатываемом мною коммутаторе для гальванической развязки между системой управления станком и контроллером. Это необходимо поскольку блок памяти работает с сигналом имеющим пяти вольтовый уровень, а система управления имеет уровень сигнала 15 В.

Таблица 5

Серия	DRB
Функциональное	Розетка
назначение
Форма контактов	Угловые
Способ монтажа	Пайка на плату
Количество рядов	2(обычной плотности)
Количество контактов	25
Материал корпуса	Сталь. Покрытая цинком или оловом
Материал изолятора	Полистирол усиленный стекловолокном
Сопротивление изолятора не менее, МОм	1000
Материал контактов	Фосфористая бронза
Покрытие контактов	Олово
Сопротивление контактов	0.1
не более, Ом
Предельный ток, А	5
Предельное напряжение	1 ООО В переменный ток в
не менее, В	течении одной минуты
Рабочая температура	-55...105

Тип	В41828
Рабочее	100
напряжение, В
Номинальная	1
емкость, мкФ
Допуск	20
номинальной
емкости, %
Рабочая	-40...105
температура, С
Тангенс угла	0.08
потерь, %
Выводы/корпус	Радиал.пров.
Диаметр корпуса D,	5
мм
Длинна корпуса L,	11
мм

Тип	НР1-4
Номинальное сопротивление	100
Единица измерений	Ом
Точность, %	5
Номинальная мощность, Вт	0.125
Максимальное рабочее напряжение, В	100
Рабочая температура, С	-55...125
Количество резисторов	9
Схема соединения	А
Корпус	SIL

Материал	кремний
Максимальное постоянное обратное	75
напряжение, В
Максимальное импульсное обратное	120
напряжение, В
Максимальный прямой ток, А	0.2
Максимально допустимый прямой	0.45
импульсный ток, А
Максимальный обратный ток, мкА	5
25гр
Максимальное прямое напряжение, В при 25гр	1
При Inp., А	0.01
Максимальное время обратного	0.004
восстановления, мкс
Общая емкость Сд, пФ	4
Рабочая температура, С	-65...125
Способ монтажа	в отверст.
Корпус	D035

Тип	К10-17Б
Рабочее напряжение, В	50
Номинальная емкость	1
Единица измерений	пФ
Допуск номинала, %	5
Температурный коэффициент емкости	NP0
Рабочая температура, С	-55...125
Выводы/корпус	Радиал.пров.
Длинна корпуса L, мм	4.2
Ширина корпуса W, мм	3.2