Учебное пособие 800670

УДК 621. 396. 6: 621. 315. 616. 97: 658:562

Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем: межвуз. сб. науч. тр. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые, граф. данные (24,5 Мб). - Воронеж : ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Систем. требования: ПК 500

и выше ; 256 Мб ОЗУ ; Windows XP ; Adobe Acrobat ; 1024x768 ; CD-ROM ; мышь. –

Загл. с экрана. – Диск и сопровод. материал помещены в контейнер 12x14 см.

ISBN 978-5-7731-0391-2

В межвузовском сборнике научных трудов представлены статьи, посвященные вопросам анализа и прогнозирования надёжности и качества приборов, устройств и технических систем, применению математического моделирования в оптимальном проектировании приборов и устройств различного назначения, физикотехнологическим аспектам повышения надёжности промышленных изделий.

Материалы сборника соответствуют научному направлению “Перспективные радиоэлектронные и лазерные устройства и системы передачи, приёма, обработки и защиты информации” и перечню критических технологий Российской Федерации, утвержденному Президентом Российской Федерации.

Сборник предназначен для аспирантов и научных сотрудников.

Редакционная коллегия:

А.В. Муратов -д-р техн. наук, проф. - ответственный редактор, Воронежский государственныйтехнический университет;

О.Ю. Макаров - д-р техн. наук, проф. - зам. ответственного редактора, Воронежский государственный технический университет;

П.П. Чураков - д-р техн. наук, проф., Пензенский государственный университет;

В.Г. Керков - канд. техн. наук, доц., Федеральный государственный научноисследовательский и испытательный центр радиоэлектронной борьбы и оценки эффективности снижения заметности;

А.А. Чаплыгин - канд. техн. наук, ОАО «Концерн «Созвездие»; С.Д. Кретов - канд. техн. наук, доц. - технический редактор, Воронежский

государственныйтехнический университет; И.А. Новикова - канд. техн. наук, доц. - ответственный секретарь,

Воронежский государственный технический университет

Рецензенты: кафедра вычислительной техники и информационных систем Воронежской государственной лесотехнической академии (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.К. Зольников); д-р техн. наук, проф. В.М. Питолин

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение надежности и качества радиоэлектронных устройств и комплексов, сложных радиотехнических и телекоммуникационных систем, повышение безотказности и эффективности их функционирования является одной из важнейших задач их проектирования, во многом определяющей области их применения и степень конкурентоспособности.

В статьях, представленных в данном сборнике, рассматривается широкий круг вопросов, связанных с обеспечением

иметодами повышения качества, надежности и технического уровня радиоэлектронных устройств, технических комплексов, информационных систем на этапах их проектирования, производства

иэксплуатации, постановка и методы решения связанных с этим задач.

Опубликованные работы выполнены на базе исследований в области надежности, создания методов построения и проектирования надежных устройств, приборов и систем, анализа показателей качества технических устройств и программно-технических комплексов и систем, разработки новых качественных материалов и технологических процессов.

3

УДК 621.9

Ю.С. Балашов, К.А. Митрофанов

СОЗДАНИЕ ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БЛОКА СЧЕТЧИКА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

НА УРОВНЕ РЕГИСТРОВ

В статье рассматриваются вопросы поведенческого моделирования часов реального времени на уровне регистров без учета внутренней архитектуры интегральной схемы

Блок счетчика реального времени для микроконтроллера обеспечивает набор свойств цифровых часов. Обычно, он используется для реализации либо часов реального времени, либо счётчика жизненного цикла, отсчитывающего время от момента последнего сброса системы [1].

Блок счетчика реального времени для микроконтроллера тактируется сигналом основной системной синхронизации микроконтроллера с частотой 1МГц. В качестве источника этого сигнала выступает встроенный кварцевый генератор с подключаемым внешним резонатором [2]. В отличие от основного тактового сигнала импульсы опорной синхронизации возникают при помощи внешнего высокоточного кварцевого генератора с частотой 32768 Гц, который спроектирован для работы в режиме минимального энергопотребления. Это необходимо для сохранения счета времени и возобновления активной работы микроконтроллера через регулярные интервалы времени [3].

Основной составляющей блока часов реального времени для микроконтроллера является асинхронный шестнадцати битный счетчик импульсов опорной синхронизации CNT_B, на основе которого происходит счет секунд, минут и часов. Также в состав функциональной схемы (рисунок 1) входят следующие регистры: CNT_B, TEMP, perCNT_B, cnt3B, S, M, dM, H, dH.

Рассмотрим все регистры более подробно.

Регистр счета импульсов опорной синхронизации CNT_B. По каждому положительному фронту тактового сигнала clk_B, происходит инкрементирование значения счетчика. Счет ведется в следующих пределах значений от 0 до 32767, а затем регистр обнуляется и вновь считает до значения 32767. При подаче сигнала

4

сброса reset счетчик принимает значение 0, до тех пор, пока длится сигнал сброса. Если в счетчик происходит запись данных из временного регистра TEMP, то CNT_B инкрементируется записываемое значение и счет начинается не с нуля, а как раз с этого значения. На регистр CNT_B также влияет значения регистра разрешения счета импульсов опорной синхронизации perCNT_B. В случае равенства последнего единице, счет импульсов запрещен.

Рис. 1. Функциональная схема блока счетчика реального времени для микроконтроллера

На эти регистры подаются следующие сигналы:

Регистр TEMP является шестнадцати битным регистром выполняющим функцию временного хранения данных, которые поступают непосредственно с шиной данных data_in и записываются в рассматриваемый регистр. В конечном счете эти данные будут

5

перенесены в счетчик импульсов опорной синхронизации CNT_B. Регистр perCNT_B является однобитным регистром флагов.

Он осуществляет разрешение или запрещение счета импульсов опорной синхронизации регистрами CNT_B и cntB следующим образом: при подаче на perCNT_B сигнала записи write, флаговый регистр принимает значение равное единице, соответственно наступает запрещение счета импульсов опорной синхронизации для счетчика CNT_B, а для регистра cntB наступает разрешение счета. Переключение регистра флагов обратно в нулевое положение происходит при достижении значения регистра cntB равное трем.

Регистр cntB является двухбитным счетчиком импульсов опорной синхронизации. Он предназначен для счета третьего положительного фронта сигнала clk_B. Это связано с тем, что данные из регистра временного хранения TEMP в регистр счета CNT_B могут быть записаны только после синхронизации доменов опорной синхронизации RTC и системной синхронизации. После достижения регистром cnt3B значения 3, происходит пересылка данных и переключение регистра perCNT_B в нулевое положение.

Регистр S является шестнадцати битным счетчиком и служит для счета секунд. Когда значение регистра CNT_B достигает максимального, а именно значение 32767, счетчику секунд инкрементируют значение равное одной секунде, при последующем достижении счетчиком CNT_B значения 32767, регистру S инкрементируют значение равное двум секундам. Данный процесс происходит до 60-й секунды, затем счетчик обнуляется и все процессы повторяются.

Регистр M является шестнадцати битным счетчиком и служит для счета минут. При разрешении счета минут регистром dM происходит инкрементирование значения счетчика минут. При каждом последующем разрешении регистр М будет прибавлять к своему значению одну минуту, пока не достигнет значения 59, после этого он обнулится и вновь начнет считать.

Регистр dM и dH являются однобитными регистрами флагов, выполняющими функцию разрешения счета минут и часов соответственно. При достижении регистрами S, M и CNT_B значений равных максимальным регистры dM и dH принимают значения равные единице. Как только регистры S, M и CNT_B меняют свои значения регистр dM и dH обнуляются.

Регистр H является шестнадцати битным счетчиком и служит

6

для счета часов. При разрешении счета часов регистром dH происходит инкрементирование значения счетчика часов. При каждом последующем разрешении регистр H будет прибавлять к своему значению один час, пока значение всего устройства не достигнет значения 59 секунд 59 минут 23 часа, после этого он обнулится и вновь начнет считать.

С помощью полученной поведенческой модели можно получить программный код, на основе которого может быть синтезирована логическая схема, а затем и топология блока счетчика реального времени для микроконтроллера.

Литература

1.Ефимов, И.Е. Основы микроэлектроники [Текст]: учебник / И.Е. Ефимов, И.Я. Козырев. - 3-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2008. – 384 с.

2.Евстифеев, А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega [Текст]: руководство пользователя / А.В. Евстифеев. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2007. – 592 с.

3.Баранов, В.Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы [Текст]: руководство пользователя / В.Н. Баранов; 2-е изд. испр. – М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2006. – 288 с.

Воронежский государственный технический университет

7

УДК 621.9

Е.И. Новикова, И.В. Панченко

РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ОСТРОГО ПАНКРЕАТИТА НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО

И НЕЙРОСЕТЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Статья посвящена проблеме разработки методов поддержки процесса диагностики острого панкреатита

Острый панкреатит стал наиболее распространенным ургентным заболеванием в российских хирургических стационарах. Одна из ведущих ролей для повышения эффективности диагностики заболеваний острого панкреатита принадлежит использованию компьютерных средств реализации математического описания, которые позволяют принять во внимание большое количество диагностических признаков.

Встатье предлагается комплекс моделей и алгоритмов, обеспечивающих повышение эффективности процесса дифференциальной диагностики острого панкреатита.

Для решения данной проблемы необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ и сформировать исходную матрицу классификационных признаков острого панкреатита на основе статистической информации;

- разработать имитационную модель для поддержки принятия решений при планировании диагностического процесса острого панкреатита, с использованием аппарата сетей Петри;

- разработать систему оценки состояния больных с подозрением на острый панкреатит на основе нейросетевого моделирования;

- реализовать подсистему для диагностики острого панкреатита тяжелой и не тяжелой формы на основе имитационной и нейросетевых моделей;

Висследовании использовалась выборка, состоящая из 71 истории болезни пациентов, из них 22 пациента - тяжёлой формы, 33

-нетяжёлой формы, 16 поступивших с подозрениями на острый панкреатит, которым в дальнейшем был поставлен диагноз другой патологии. На основании клинических данных и анализа методов исследования была разработана сетевая имитационная модель

8

диагностики острого панкреатита, представленная на рис. 1. В табл. 1 представлены функциональные значения условий переходов.

Рис. 1. Сетевая имитационная модель

Таким образом, маркированная сеть процесса диагностики заболевания острый панкреатит будет описана в виде пятерки элементов:

B– это конечное число символов-позиций;

М– состояние позиции;

D – переходы;

I – входная функция;

O – выходная функция.

В табл. 2 представлены входные и выходные позиции переходов.

Вектор начального состояния имитационной модели M1 = {1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, при такой разметке сети единственным готовым к срабатыванию переход является d1. Срабатывание перехода приводит к смене разметки M1├ d1 M2, где M2= {0, 1, 1, 0, 0,

9

0, 0, 0, 0, 0}.

После срабатывания перехода d1 может сработать переход d2 или d3. Срабатывание перехода d2 приведёт к новой разметке M32 = {0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0}. При срабатывании в первую очередь перехода d3 маркировка M33 будет следующей M33 = {0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, после чего может сработать только один переход d4, который приводит к разметке M4 = {0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0}. Аналогично разметка M31. В такой ситуации могут срабатывать переходы d5 или d6,или d7 или d11.

В зависимости от того какой переход в первую очередь сработает, получаем маркировку M55 = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0} или

M56 = {0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0} или M57 = {0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0}, или M511 = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}.

Работа сети организовано таким образом, что какой бы переход не срабатывал в результате получается маркировка Mn = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}. То есть последним событием будет постановка диагноза острого панкреатита (позиция b9).

10