Проектирование для «Микропроцессорной технике» в программе ElectronicsWorkBench

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДУБЛИРОВАНИЯ ВИДЕОПОТОКА В КОМПЬЮТЕРНОМ КЛАССЕ 9
1.1. Интерфейс программного комплекса Electronics Workbench 9
1.1.1 Внешний интерфейс пользователя Electronics Workbench 9
1.1.2. Меню File 10
1.1.3. Меню Edit 11
1.1.4. Меню Circuit 12
1.1.5. Меню Window 14
1.1.6. Меню Help 14
1.1.7. Меню Analysis программы EWB 15
1.1.8. Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы 20
1.2. Практическая часть Проектирование и практическая реализация комплекса лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника» с помощью программы Electronics Workbench 22
1.2.1. Лабораторная работа №1. Проектирование 16-ти простейших логических схем (Or, And и т.д.) 22
1.2.2. Лабораторная работа №2. Проектирование дешифраторов и шифраторов 27
1.2.3. Лабораторная работа №3. Проектирование мультиплексора и демультиплексора 32
1.2.4. Лабораторная работа №4. Сумматоры 36
1.2.5 Лабораторная работа №5. Последовательностные системы - триггеры 40
1.2.6. Лабораторная работа №6. Двоичные счетчики 48
ГЛАВА 2. ОХРАНА ТРУДА. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ 53
2.1. Характеристика санитарно-гигиенических условий труда 53
2.2. Электробезопасность .Требования безопасности при работе с электрооборудованием 59
2.3. Требования пожарной безопасности. Причины возникновения пожаров в электронной аппаратуре 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 75


 
ВВЕДЕНИЕ

В данном дипломной работе рассмотрено проектирование и практическая реализация комплекса лабораторных работ по «Микропроцессорной технике» в программе ElectronicsWorkBench.
При разработке современного радиоэлектронного оборудования невозможно обойтись без компьютерных методов разработки, ввиду сложности и объемности выполняемых работ.
ЕlectronicsWorkbench может производить большое количество анализов радиоэлектронных устройств, занимающих достаточно много времени при стандартных методах разработки.
Данная работа является актуальной, так как при изучении курса общих технических дисциплин, как правило, используются традиционные методы проведения лабораторных работ с применением различных аппаратно-технические средств: электроизмерительные приборы (вольтметры, осциллографы и т.п.), специальные лабораторные стенды. Для повышения качества учебного процесса за счет сокращения времени на подготовительные операции может применяться Workbench. Анализ возможностей использования компьютерных программ для достижения данной цели привел к выводу о возможности использования инженерных систем проектирования и анализа электронных схем, получивших в последнее время широкое распространение. Такие системы обладают стандартным, интуитивно понятным интерфейсом, требуют минимум времени для их освоения. Кроме того, в отличие от специально разработанных учебных программ, такие программы обладают более обширными возможностями, приучают студентов к самостоятельной работе и позволяют им не только получить представление о современных средствах разработки электронных устройств, но и развить свой творческий потенциал.
Целью данной дипломной работы является исследование схемотехнических решений ряда цифровых устройств, разработка структурных и принципиальных схем.
Для реализации поставленных целей нужно решить следующие задачи:
рассмотреть литературных данных по теме диплома, провести исследования по данной тематике (разработать схемы, спроектировать устройство, проанализировать рабочие характеристики устройства), привести инженерные расчеты данного разрабатываемого устройства.
Важна также грамотная организация охраны труда на предприятии, а именно: необходима служба охраны труда, необходимо проведение обучения работников, должны быть предусмотрены мероприятия пожарной безопасности, обеспечение работников соответствующими средствами индивидуальной защиты, а также проводить аттестацию рабочих мест.
В разделе охраны труда проведен анализ условий труда, рассмотрены вопросы производственной санитария и гигиена труда, защиты от шума и вибраций, требования к помещению и к рабочему месту для эксплуатаций и ремонта компьютерной техники, требования безопасности при наладке и ремонте компьютерной техники,меры пожарной безопасности, а также исследованы действия электрического тока на организм человека и причины возникновения пожаров в электронной аппаратуре и коротких замыканий
Предметом исследования является разработка комплекса лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника». Объектом исследования является изучение принципа работы цифровых устройств.
Использованы следующие методы сбора материала: 1)анализ литературы;2)интерпретация данных;3)отбор необходимого материала; 4)разработка схемы; 5)проектирование устройства.


ГЛАВА 1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДУБЛИРОВАНИЯ ВИДЕОПОТОКА В КОМПЬЮТЕРНОМ КЛАССЕ

1.1. Интерфейс программного комплекса ElectronicsWorkbench

1.1.1 Внешний интерфейс пользователя ElectronicsWorkbench


Рис. 1 – Внешний вид экрана компьютера при работе с программой EWB
Приложение ElectronicsWorkbench представляет собой средство программной разработки и имитации электрических цепей.
Интерфейс пользователя состоит из полоски меню, панели инструментов и рабочей области.
Полоса меню состоит из следующих компонент: меню работы с файлами (File), меню редактирования (Edit), меню работы с цепями (Circut), меню анализа схем (Analysis), меню работы с окнами (Window), меню работы с файлами справок (Help).
Панель инструментов состоит из “быстрых кнопок”, имеющих аналоги в меню, кнопок запуска и приостановки схем, набора радиоэлектронных аналоговых и цифровых деталей, индикаторов, элементов управления и инструментов.

1.1.2. Меню File

Меню File предназначено для загрузки и записи файлов, получения твердой копии выбранных для печати составных частей схемы, а также для импорта/экспорта файлов в форматах других систем моделирования и программ разработки печатных плат.
1. Первые четыре команды этого меню:New(Ctrl+N),Open...(Ctrl+O),Save (Ctrl+S), SaveAs...— типичные для Windows команды работы с файлами и поэтому пояснений не требуют.
2. ReventtoSaved... — стирание всех изменений, внесенных в текущем сеансе редактирования, и восстановление схемы в первоначальном виде.
3. Print... (CTRL+P) - выбор данных для вывода на принтер:
Schematic — схемы (опция включена по умолчанию);
Description — описания к схеме;
Partlist — перечня выводимых на принтер документов;
Labellist — списка обозначений элементов схемы;
Modellist — списка имеющихся в схеме компонентов;
Subcircuits — подсхем (частей схемы, являющихся законченными функциональными узлами и обозначаемых прямоугольниками с названием внутри);
Analysisoptions — перечня режимов моделирования; Instruments — списка приборов (см. гл. 3).
В этом же подменю можно выбрать опции печати (кнопка Setup) и отправить материал на принтер (кнопка Print). В программе EWB 5.0 предусмотрена также возможность изменения масштаба выводимых на принтер данных в пределах от 20 до 500%.
4. PrintSetup... — настройка принтера.
5. Exit (ALT + F4) — выход из программы.
6. Install... — установка дополнительных программ с гибких дисков.
7. Importfrom SPICE — импорт текстовых файлов описания схемы и задания на моделирование в формате SPICE (с расширением.cir) и автоматическое построение схемы по ее текстовому описанию.
8. Exportto SPICE — составление текстового описания схемы и задания на моделирование в формате SPICE.
9. Exportto PCB — составление списков соединений схемы в формате OrCAD и других программ разработки печатных плат.
Одноименное меню программы EWB пятой версии отличается от рассмотренного тем, что в подменю Import/Export предусмотрены возможности обмена данными с программой разработки печатных плат EWB Layout.

1.1.3. Меню Edit

Меню Edit позволяет выполнять команды редактирования схем и копирования экрана.
1. Cut (CTRL+X) — стирание (вырезание) выделенной части схемы с сохранением ее в буфере обмена (Clipboard). Выделение одного компонента производится щелчком мыши на изображении (значке) компонента. Для выделения части схемы или нескольких компонентов необходимо поставить курсор мыши в левый угол воображаемого прямоугольника, охватывающего выделяемую часть, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, протянуть курсор по диагонали этого прямоугольника, контуры которого появляются уже в начале движения мыши, и затем отпустить кнопку. Выделенные компоненты окрашиваются в красный цвет.
2. Copy (CTRL+C) — копирование выделенной части схемы в буфер обмена.
3. Paste (CTRL+V) — вставка содержимого буфера обмена на рабочее поле программы. Поскольку в EWB нет возможности помещать импортируемое изображение схемы или ее фрагмента в точно указанное место, то непосредственно после вставки, когда изображение еще является отмеченным (выделено красным) и может оказаться наложенным на создаваемую схему, его можно переместить в нужное место клавишами курсора или ухватившись мышью за один из отмеченных компонентов. Таким же образом перемещаются и предварительно выделенные фрагменты уже имеющейся на рабочем поле схемы.
4. Delete (Del) — стирание выделенной части схемы.
5. SelectAll (CTRL+A) — выделение всей схемы.
6. Copybits (CTRL+I) — команда превращает курсор мыши в крестик, которым по правилу прямоугольника можно выделить нужную часть экрана, после отпускания левой кнопки мыши выделенная часть копируется в буфер обмена, после чего его содержимое может быть импортировано в любое приложение Windows. Копирование всего экрана производится нажатием клавиши PrintScreen; копирование активной в данный момент части экрана, например, диалогового окна — комбинацией Alt+PrintScreen. Перечисленные команды очень удобны при подготовке отчетов по моделированию, например, при оформлении лабораторных работ.
7. ShowClipboard — показать содержимое буфера обмена.

1.1.4. Меню Circuit

Меню Circuit используется при подготовке схем, а также для задания параметров моделирования.
1. Activate (CTRL+G) — запуск моделирования.
2. Stop (CTRL+T) — остановка моделирования.
3. Pause (F9) — прерывание моделирования.
4. Label... (CTRL+L) — ввод позиционного обозначения выделенного компонента (например, R1 — для резистора, С5 — для конденсатора и т.д.) с помощью диалогового окна. При необходимости сдвига обозначения вправо можно слева ввести необходимое число пробелов (не более 14 символов в строке).
5. Value... (CTRL+ U) — изменение номинального значения параметра компонента с помощью диалогового окна; команда выполняется также двойным щелчком по компоненту. Номинальное значение параметра вводится с клавиатуры, после чего нажатием курсором мыши на кнопки вверх-вниз выбирается множитель, кратный 1000. Например, для конденсатора задается его емкость в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ), микрофарадах (мкФ) или миллифарадах (мФ).
6. Model... (CTRL+M) — выбор модели компонента (полупроводникового прибора, операционного усилителя, трансформатора и др.); команда выполняется также двойным щелчком по компоненту.
7. Zoom (CTRL+Z) — раскрытие (развертывание) выделенной подсхемы или контрольно-измерительного прибора, команда выполняется также двойным щелчком мыши по иконке компонента или прибора.
8. Rotate (CTRL+R) — вращение выделенного компонента; большинство компонентов поворачиваются по часовой стрелке на 90° при каждом выполнении команды, для измерительных приборов (амперметр, вольтметр и др.) меняются местами клеммы подключения; команда используется при подготовке схем. В готовой схеме пользоваться командой нецелесообразно, поскольку это чаще всего приводит к путанице, — в таких случаях компонент нужно сначала отключить, а затем вращать.
9. Fault (CTRL+F) — имитация неисправности выделенного компонента путем введения:
Leakage — сопротивления утечки;
Short — короткого замыкания;
Open — обрыва;
None — неисправность отсутствует (включено по умолчанию).
10. Subcircuit... (CTRL+B) — преобразование предварительно выделенной части схемы в подсхему. Выделяемая часть схемы должна быть расположена таким образом, чтобы в выделенную область не попали не относящиеся к ней проводники и компоненты.
11. WireColor... — изменение цвета предварительно выделенного проводника (выделенный проводник утолщается). Более простой способ выполнения команды — двойной щелчок мышью на проводнике, после чего в меню выбирается один из шести предлагаемых цветов. Необходимость расцветки особенно важна для проводников, соединяющих контрольные точки (узлы) схемы с осциллографом или логическим анализатором, — в этом случае цвет проводника определяет цвет осциллограммы.

1.1.5. Меню Window

Меню Window содержит следующие команды:
Arrange (CTRL+W) — упорядочение информации; в рабочем окне EWB путем перезаписи экрана, при этом исправляются искажения изображений компонентов и соединительных проводников;
Circuit — вывод схемы на передний план;
Description (CTRL+D) - вывод на передний план описания сxeмы (если оно имеется) или окна-ярлыка для его подготовки (только на английском языке).

1.1.6. Меню Help

Меню Help построено стандартным для Windows способом. Оно содержит краткие сведения по всем рассмотренным выше командам, библиотечным компонентам и измерительным приборам, а также сведения о самой программе. Отметим, что для получения справки по библиотечному компоненту его необходимо отметить на схеме щелчком мыши (он высветится красным цветом) и затем нажать клавишу F1.

1.1.7. Меню Analysis программы EWB

1. Первые три команды —Activate (CTRL+G),Stop (CTRL+T), Pause (F9) аналогичны командам меню Circuit
2. AnalysisOptions… (CTRL+Y) — набор команд для установки параметров моделирования.

Рис. 2. Окно настройки параметров моделирования общего характера
2.1. Global — настройки общего характера; задаются в диалоговом окне, в котором параметры имеют следующие назначения:
ABSTOL — абсолютная ошибка расчёта токов; если токи в моделируемой схеме существенно больше указанногозначения, то с целью повышения быстродействия значение ABSTOL целесообразно увеличить, всходя из требуемой погрешности расчета (например, с учетом разрядности мультиметра);
GMIN — минимальная проводимость ветви цепи; указанноезначение изменять не рекомендуется;
PIVREL, PIVTOL — относительная и абсолютная величины элемента строки матрицы узловых проводимостей для его выделения в качестве ведущего элемента;
RELTOL — относительная ошибка моделирования; влияет на сходимость решения и скорость моделирования; рекомендуемые значения — 10-2...10-6;
TEMP — температура, при которой проводится моделирование;
VNTOL — абсолютная погрешность расчета напряжений;
CHGTOL — абсолютная погрешность расчета зарядов; установленные по умолчанию значения изменять не рекомендуется(!);
RAMPTTME — начальная точка отсчета времени при анализе переходных процессов;
CONVSTEP, CONVABSSTEP— относительный и абсолютный размер автоматически контролируемого шаги итерации при расчете режима по постоянному току;
CONVLIMIT — включение или выключение дополнительных средств, встроенных в модели некоторых компонентов, для обеспечения сходимости итерационного процесса;
RSHUNT —сопротивление утечки для всех нод относительно общей шины (заземления).
2.2. DC — настройки для расчета режима по постоянному току (статический режим) с помощью диалогового окна (рис. 3), параметры которого имеют следующее назначение:
ITL1 — максимальное количество итераций приближенных расчетов;
GMINSTEPS — количество итераций размером GMIN каждая дополнительного Gminstepping алгоритма;
SRCSTEPS — количество итераций дополнительного Sourcestepping алгоритма.

Рис. 3. Окно установки параметров режима DC

Рис. 4. Окно настройки режима моделирования переходных процессов
2.3. Transient — настройка параметров режима анализа переходных процессов:
ITL4 — максимальное количество итераций для расчета одной точки переходных процессов; при сообщении "Timesteptoosmall" (шаг времени очень мал) или "Noconvergenceinthetransientanalysis" (нет сходимости) значение параметра целесообразно увеличить до 15...20;
METHOD — метод приближенного интегрирования системы дифференциальных уравнений:

Рис. 5. Окно параметров модели МОП-транзистора
2.4. Device — выбор параметров МОП-транзисторов (диалоговое окно нарис.5):
DEFAD — площадь диффузионной области стока, м2;
DEFAS — площадь диффузионной области истока, м2;
DEFL — длина канала полевого транзистора, м;
DEFW — ширина канала, м;
TNOM — номинальная температура компонента;
BYPASS — включение или выключение нелинейной части модели компонента;
TRYTOCOMPACT — включение или выключение линейной части модели компонента.
2.5. Instruments — настройка параметров контрольно-измерительных приборов (рис. 6):

Рис. 6. Окно настройки параметров контрольно-измерительных приборов
Pauseaftereachscreen — пауза (временная остановка моделирования) после заполнения экрана осциллографа (Oscilloscope) по горизонтали; при дезактивации опции становятся активными следующие две опции:
Generatetimestepsautomatically — автоматическая установка временного шага (интервала) вывода информации на экран;
Minimumnumberoftimepoints — минимальное количество отображаемых точек за период наблюдения (регистрации);
ТМАХ —промежуток времени от начала до конца моделирования;
SettoZero — установка в нулевое (исходное) состояние контрольно-измерительных приборов перед началом моделирования;
User-defined — управление процессом моделирования проводится пользователем (ручной пуск и остановка);
Calculate DC operatingpoint — выполнение расчета режима по постоянному току;
Pointspercycle — количество отображаемых точек при выводе амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик (Bodeplotter);
Useengineeringnotation — использование инженерной системы обозначений единиц измерения (например, напряжения будут выводиться в милливольтах (мВ), микровольтах (мкВ), нановольтах (нВ) и т.д.).

1.1.8. Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы

Запустите ElectronicsWorkbench.
Подготовьте новый файл для работы. Для этого необходимо выполнить следующие операции из меню: File/New и File/Saveas. При выполнении операции Saveas будет необходимо указать имя файла и каталог, в котором будет храниться схема.
Перенесите необходимые элементы из заданной схемы на рабочую область ElectronicsWorkbench. Для этого необходимо выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, AnalogIcs, MixedIcs, DigitalIcs, LogicGates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область (щёлкнуть мышью на нужном элементе и, не отпуская кнопки, перенести в нужное место схемы).
Workbench также предоставляет возможность использовать настраиваемую панель инструментов Favorites. Панель своя для каждого файла схемы.
Для добавления в панель элемента надо щёлкнуть его изображение на панели правой кнопкой и выбрать AddtoFavorites. Чтобы убрать с панели Favorites, щёлкнуть правой кнопкой элемент на панели Favorites и выбрать RemovefromFavorites.
Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы. Для соединения двух контактов необходимо щелкнуть по одному из контактов основной кнопкой мыши и , не отпуская клавишу, довести курсор до второго контакта.
Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу.
Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели инструментов.
В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание элемента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.
Произведите анализ схемы, используя инструменты индикации.
При необходимости произведите доступные анализы в разделе меню Analysis.

 
1.2. Практическая часть Проектирование и практическая реализация комплекса лабораторных работ по дисциплине «Микропроцессорная техника» с помощью программы ElectronicsWorkbench

1.2.1. Лабораторная работа №1.Проектирование 16-ти простейших логических схем (Or, And и т.д.)

Теоретические сведения:
Все устройства ЭВМ состоят из элементарных логических схем. Работа этих схем основана на законах и правилах алгебры логики, которая оперирует двумя понятиями: истинности и ложности высказывания. В соответствии с такой двоичной природой высказываний условились называть их логическими двоичными переменнымии обозначать 1 в случае истинности и 0 в случае ложности. Примерами логических переменных являются высказывания:
A = “Земля плоская”, В = “Автомобиль имеет двигатель”
На основании этих высказываний можно записать А = 0; В = 1, так как высказывание А – ложно, а высказывание В истинно.
Высказывания могут быть простыми и сложными: простые содержат одно законченное утверждение, сложные образуются из двух или большего числа простых высказываний, связанных между собой некоторыми логическими связями. Формализация и преобразование связей между логическими переменными осуществляется в соответствии с правилами алгебры логикиназываемой алгеброй Буля.
Две логические переменные А и В, принимающие значение 0 или 1, могут образовывать логические функции. В алгебре логики любые функции удобно изображать в виде таблицы соответствия всех возможный комбинаций входных логических переменных и выходной логической функции, называемойтаблицей истинности.
Ниже приведен полный перечень функций двух аргументов. Функции, образованные логическими переменными, можно преобразовывать в соответствии с правилами или законами алгебры логики. При этом стремятся минимизировать логическое выражение, т.е. привести его к виду, удобным для практической реализации на логических элементах (таблицу .1).
Табл.1. Таблица Истинности
Функция Название функции Х1 0 0 1 1
Х2 0 1 0 1
F1= x1 / x2 Конъюнкция – логическое умножение (И) 0 0 0 1
F2= x1 / x2 Дизъюнкция – логическое сложение 0 1 1 1
F3= x1 → x2 Импликация х1 в х2 1 1 0 1
F4= х1 ← х2 Импликация х2 в х1 1 0 1 1
F5=x1 Þ x2 Запрет х2 0 0 1 0
F6=x1 Ü x2 Запрет х1 0 1 0 0
F7=x1 ~ x2 Эквивалентность 1 0 0 1
F8=x1 Å x2 Сложение по модулю 2 0 1 1 0
F9=x1/x2 И-НЕ – Штрих Шеффера 1 1 1 0
F10=x1 ↓ x2 ИЛИ-НЕ – Стрелка Пирса 1 0 0 0
F11=x1 Повторение х1 0 0 1 1
F12=x2 Повторение х2 0 1 0 1
F13=1 Константа 1 1 1 1 1
F14=0 Константа 0 0 0 0 0
F15=x1^ Инверсия х1- НЕ х1 1 1 0 0
F16=x2^ Инверсия х2- НЕ х2 1 0 1 0
Рассмотрим пример построения (например Дизъюнкции) и оформление лабораторной работы:
Функции F2(А, В) - Дизъюнкция:
Логическое сложение двух переменных А и В есть логическая функция F2, которая истинна тогда, когда истинна одна из двух входных переменных. F2 = A+B. Для функции логического сложения таблица истинности имеет вид:
Табл. 2 - Дизъюнкция - логическое сложение
А 0 0 1 1
В 0 1 0 1
F 0 1 1 1

Рис.7. Графическая схема проектирования функции сложения
Функция F2=A+B. Графическая схема проектирования функциисложения,созданная в программе ElectronicsWorkbench приведена на рис.7.

Рис. 8. Диаграммы входных и выходных сигналов
После приведения самой схемы нарисованной и собранной в программе ElectronicsWorkbench вы должны привести диаграммы входных и выходных сигналов (рис. 8).
Для проверки можно сравнить диаграммы входных и выходных сигналов с таблицей истинности. Как видно на 1-ом такте А=1; B=0; F2=1. Сравним это с таблицей истинности и уведем, что Fn совпадают. При полном совпадении выходной функции на других тактах и при другом сочетании переменных можно сделать вывод, что построенная схема работает правильно. На этом описание этой функции заканчивается. Другие функции описываются и собираются аналогично.
При построении и проектировании других лабораторных работ проверка работоспособности построенной схемы выполняется также. Проверяются диаграммы входных и выходных сигналов и сравниваются по тактам с таблицей истинности.
Задание:
1. Используя пакет ElectronicsWorkbench спроектировать схемы логических функций;
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word. В отчет включить построенные схемы и диаграммы входных и выходных сигналов каждой из выполненных схем;
3. Лабораторная работа выполняется в соответствии с вариантами (см. табл. 3).
Табл. 3.- Варианты заданий
N варианта F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
1 + + +
2 + + +
3 + + +
4 + + +
5 + + +
6 + + +
7 + + +
8 + + +
9 + + +
10 + + +
11 + + +
12 + + +
13 + + +
14 + + +
15 + + +
16 + + +



1.2.2. Лабораторная работа №2. Проектирование дешифраторов и шифраторов

Теоретические сведения
Дешифраторы и шифраторы по существу принадлежат к числу преобразователей кодов. С принятием шифрации связано представление о сжатии данных, с понятием деширации-обратное преобразование.
Комбинационная схема, преобразующая поступающий на входы код в сигнал только на одном из ее выходов, называется дешифратором.
В условных обозначениях дешифраторов и шифраторов используются буквы DC и CD (от слов decoder и coder соответственно).
Если количество двоичных разрядов дешифруемого кода обозначить через n то число выходов дешифратора должно быть 2^n.Так как с помощью n-разрядного двоичного кода можно отобразить 2^n кодовых комбинаций, число выходов полного дешифратора равна 2^n. Таким образом, дешифратор содержит число выходов, равное числу комбинаций входных переменных, например, число входов равно 3, то число выходов равно 23=8.
Если часть входных наборов не используется, то дешифратор называют неполным и у него Nвых<2^n. В ЭВМ с помощью дешифраторов осуществляется выборка необходимых ячеек запоминающих устройств, расшифровка кодов операций с выдачей соответствующих управляющих сигналов и т.д.
Если входные переменные представить как двоичную систему запись чисел, то логическая единица формируется в том выходе, номер которого соответствует десятичной записи того же числа. Например, A = 1, B = 0, C = 0, D = 1, число 1001 в двоичном коде. В десятичной коде это число соответствует 9, т.е. при данной комбинации входных переменных F9 = 1. Дешифраторы широко используются в качестве преобразователей двоичного кода в десятичный, а также во многих других устройствах.
Функционирование дешифратора описывается системой логических уравнений составленных на основе таблицы истинности.
Одноступенчатый дешифратор(линейный) - наиболее быстродействующий, но его реализация при значительной разрядности входного слова затруднена, поскольку требует применения логических элементов с большим числом входов (равным n+1 для вариантов со стробированием по выходу) и сопровождается большой нагрузкой на источники входных сигналов. Обычно одноступенчатыми выполняются дешифраторы на небольшое число входов, определяемое возможностями элементов применяемой серии микросхем (рис.9).

Рис.9. Схема дешифратора на 3 входа и 8 выходов
В приведенном примере на рис.9 дешифратор имеет 3 входа, следовательно максимальное количество выходов будет равно 2^3=8.
Построение дешифратора на основе простых элементов, с помощью таблицы истинности (табл.4) и составленных соответственно логических уравнений.
Табл.4 - Таблица истинностей
A B C Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8
1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
2 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
3 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
4 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
5 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
6 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
7 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
8 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
Уравнения для построения:
1. Y1=A^ B^ C^;
2. Y5=A B^ C^;
3. Y2=A^ B^ C ;
4. Y6=A B^ C;
5. Y3=A^ B C^;
6. Y7=A B C^;
7. Y4=A^ B C;
8. Y8=A B C ;
На рис. 10 приведена временная диаграмма работы дешифратора.

Рис.10 - Диаграмма работы дешифратора на 3 входа и 8 выходов
Появление малоразрядных дешифраторов (пирамидальный и матричный) в виде СИС поставило вопрос о применении их как средств построения дешифраторов большей разрядности, что дает существенную экономию аппаратурных затрат.
Любой нужный дешифратор может быть построен по пирамидальной структуре. Привходное слово делится на поля, разрядность которых соответствует числу входов имеющихся СИС дешифраторов, а затем из СИС строится пирамидальная структура, составляющая совокупность линейных дешифраторов.
Матричные дешифраторы формируются на основе простых линейных дешифраторов меньшей размерности, т.е. строятся в виде матрицы.
Шифраторы. Двоичные шифраторы преобразуют код “1из N” в двоичный код, т.е. выполняют микрооперацию, обратную микрооперации дешифраторов. При возбуждении одной из входных цепей шифратора на его выходах формируется слово, отображающее номер возбужденной цепи.
Полный двоичный шифратор имеет 2^n входов и n выходов. Одно из основных применений шифратора - ввод данных с клавиатуры, при котором нажатие клавиши с десятичной цифрой должно приводить к передаче в устройство двоичного кода данной цифры. Пример построения шифратора показан на рис.11, а на рис.12 приведена временная диаграмма работы шифратора.

Рис. 11. Схема шифратора

Рис.12. Диаграмма работы шифратора
Задание:
1. Используя пакет ElectronicsWorkbench спроектировать схемы на основе простейших элементов, используя для составления схемы таблицу истинности и проанализировать работы:
- Дешифратора;
- Шифратора;
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word
3. В отчет включить:
- Схемы дешифратора и шифратора;
- Временные диаграммы работы дешифратора и шифратора;
Задания выполняются соответственно по вариантам:
1. Спроектировать линейный дешифратор на 4 входа и шифратор;
2. Спроектировать пирамидальный дешифратор на 4 входа и шифратор;
3. Спроектировать матричный дешифратор на 4 входа и шифратор.

1.2.3. Лабораторная работа №3. Проектирование мультиплексора и демультиплексора

Теоретические сведения
Большая часть данных в цифровых системах передается непосредственно по проводам и проводникам печатных плат. Обычно возникает необходимость в многократной передаче информационных двоичных сигналов из одного места в другое. В некоторых случаях нужно передавать данные на большие расстояния по телефонным линиям и кабелям. Если бы все данные передавались одновременно по параллельным линиям связи, общая длина таких кабелей была бы слишком велика и они были бы слишком дороги. Вместо этого данные передаются по одному проводу в последовательной форме и группируются в параллельные данные на приемном конце этой единственной линии связи. Устройства используемые для последовательной посылки и приема данных, называются соответственно мультиплексор и демультиплексор. Параллельные данные одного из цифровых устройств с помощью мультиплексора преобразуются в последовательные информационные сигналы, которые передаются по одному проводу. На выходе демультиплексора эти последовательные сигналы снова группируются в параллельные данные.
Входы мультиплексора делятся на две группы: информационные и управляющие (адресующие).
Мультиплексором (multiplexor) - комбинационное устройство, обеспечивающее коммутацию одного из входов на общий выход под управлением сигналов на адресных входах.

Рис. 13. Схема мультиплексора
Синтез мультиплексора (рис. 13). Количество рабочих входов Nраб=2^Nадрес.
Табл. 5. Таблицаистинностимультиплексора
x0 x1 x2 I Y
0 0 0 i0 i0
0 0 1 i1 i1
0 1 0 i2 i2
0 1 1 i3 i3
1 0 0 i4 i4
1 0 1 i5 i5
1 1 0 i6 i6
1 1 1 i7 i7
y=x0^*x1^*x2^*i0 + x0^*x1^*x2*i1 + ... + x0*x1*x2*i7
На рис.14 приведена временная диаграмма работы мультиплексора.

Рис. 14. Диаграмма работы мультиплексора
Демультиплексором - комбинационное устройство, обеспечивающее коммутацию единственного входа на один из выходов под управлением сигналов на адресных входах (рис. 15).

Рис. 15. Схема демультиплексора
Как уже говорилось выше демультеплексор выполняет операцию обратную мультиплексору, т.е. преобразует передоваемый последовательный сигнал в парралельную комбинацию сигналов.
Табл.6. Таблица истинности демультиплексора на 3 адресных входах
I x0 x1 x2 y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7
i0 0 0 0 i0 0 0 0 0 0 0 0
i1 0 0 1 0 i1 0 0 0 0 0 0
i2 0 1 0 0 0 i2 0 0 0 0 0
i3 0 1 1 0 0 0 i3 0 0 0 0
i4 1 0 0 0 0 0 0 i4 0 0 0
i5 1 0 1 0 0 0 0 0 i5 0 0
i6 1 1 0 0 0 0 0 0 0 i6 0
i7 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 i7
Логические уравнения демультиплексора или выходы равны:
y0=x1^*x2^*x3^*A
y1=x1^*x2^*x3^*A
y7=x1*x2*x3*A
На рис. 16 приведена временная диаграмма работы демультепликсора

Рис. 16. Диаграмма работы демультиплексора
Задание:
1. Используя пакет ElectronicsWorkbench спроектировать схемы на основе простейших элементов, используя для составления схемы таблицу истинности и проанализировать работы:
• Мультиплексора;
• Демультиплексора;
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word
3. В отчет включить:
• Схемы мультиплексора и демультиплексора;
• Временные диаграммы работы мультиплексора и демультиплексора;
Задания выполняются соответственно по вариантам:
1. Спроектировать мультиплексор на 4 вход;.
2. Спроектировать демультиплексор на 4 входа.

1.2.4. Лабораторная работа №4. Сумматоры

Теоретические сведения
Сумматор является простейшим цифровым устройством. Это узел ЭВМ, выполняющий арифметическое суммирование кодов чисел, т.е. он предназначен для сложения двух чисел, заданных в двоичном коде.
Правила сложения двоичных и десятичных чисел одинаковы:
1. сложение производиться поразрядно – от младшего разряда к старшему;
2. в младшем разряде вычисляется сумма младших разрядов слагаемых Аi и Вi. Эта сумма в данной системе счисления может быть записана однозначным числом S1 либо двухзначным числом P1S1. Функция P называется переносом;
3. во всех последующих разрядах находиться сумма данных разрядов слагаемых Ai и Bi, причем при Pi-1=1 к этой сумме добавляется единица (в числовых примерах, приведенных выше, этот случай выделен жирным шрифтом, результат сложения в i-м разряде записывается в виде однозначного Si или двухзначного PiSi числа.
Таким образом, в каждом разряде необходимо найти сумму Ai, Bi и Pi-1 (если Pi-1=1), т.е. определить Si и Pi. По числу входов различают полусумматоры, одноразрядные сумматоры (ОС) и многоразрядные сумматоры.

Рис.17. Схема полусумматора
Полусумматораминазываются устройства с двумя входами и двумя выходами, на которых вырабатываются сигналы суммы и переноса. Полусумматор реализует лишь часть задачи суммирования, так как не учитывает входной величины – переноса из соседнего младшего разряда в данных(рис. 17). В табл.7 приведена таблица истинности полусумматора. На рис.18приведена временнаядиаграма работы полуссуматора.
Табл.7. Таблица истинности полусумматора
Xi Yi Si PI+1
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1

Рис. 17. Диаграмма работы полусумматора
Логические уравнения: S=x^*y+x*y^ P=x*y
Одноразрядный двоичный сумматорсостоит из двух комбинационных схем: одна формирования Si, вторая для определения Pi. (рис.18, 19).Многоразрядный сумматор строится на основе одноразрядных в соответствии с правилами сложения.

Рис. 18. Схема однорязрядного двоичного сумматора

Рис. 19. Диаграмма работы однорязрядного двоичного сумматора
Одноразрядные сумматоры имеют три входа и обеспечивает сложение разрядов слагаемых и переносом из предыдущего разряда. (табл. 8).
Табл. 8. Таблица истинности сумматора
Xi Yi Pi Si Pi+1
0 0 0 0 0
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 1
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 1 1
Логические уравнения
S=y1+y2+y3+y4
Y1=x1^*x2^*x3
Y2=x1^*x2*x3^
Y3=x2^*x3^*x1
Y4=x1*x2*x3
Pi+1=y1+y2+y3+y4
Y1=x1^*x2*x3
Y2=x1*x2^*x3
Y3=x1*x2*x3^
Y4=x1*x2*x3
Минимизируя данные уравнения по формулам алгебры логики, построим сумматор в ElectronicsWorkbench.
Задание:
1. Используя пакет ElectronicsWorkbench спроектировать схему на основе простейших элементов, используя для составления схемы таблицу истинности и проанализировать работу сумматора или схемы сравнения.
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word в котороый включить:
• - схемы построенные в ElectronicsWorkbench;
• - временные диаграммы работы выполненых вами схем.
Общее задание:
- Спроектировать однорозрадный сумматор.
Задания по вариантам:
1. Спроектировать четырехразрядный сумматор с последовательным переносом;
2. Спроектировать цифровую схему сравнения двухразрядных двоичных чисел А<B;
3. Спроектировать цифровую схему сравнения двухразрядных двоичных чисел А>B
4. Спроектировать цифровую схему сравнения двухразрядных двоичных чисел А=B;

1.2.5 Лабораторная работа №5. Последовательностные системы - триггеры

Теоретические сведения
Триггер - цифровой автомат, имеющий два устойчивых состояния равновесия либо 0, либо 1. Состояние триггера распознается по его входному сигналу. Под влиянием входного сигнала триггер скачкообразно переходит из одного устойчивого состояния в другое, при этом скачкообразно изменяется уровень напряжения его выходного сигнала. Для удобства использования в схемах вычислительных устройств триггеры обычно имеют два выхода: прямой Q (называется также “выход 1”) и инверсный Q^ (“ выход 0”). В единичном состоянии триггера на выходе Q имеют высокий уровень сигнала, а в нулевом – низкий. На выходе Q^ наоборот.
Если хотя бы с одного входа информации в триггер заносится принудительно под воздействием синхронизирующего сигнала, то триггер называется синхронизируемым (синхронным). Если занесение информации в триггер с любого входа производится без синхронизирующего сигнала, то триггер называется несинхронизируемым (асинхронным).
Состояние триггера определяется сигналом Q на прямом выходе триггера (или сигналом Q^ на его инверсном выходе).
Законы функционирования триггеров задаются таблицами переходов с компактной записью, при которой в столбце состояний может быть указано, что новое состояние совпадает с предыдущим либо является его отрицанием
Типы триггеров.
Триггер типа RS имеет два входа раздельной установки в нулевое и единичное состояния. Воздействие по входу S (обозначен по первой букве слова set – установка) приводит триггер в единичное состояние, а воздействие по входу R (от первой буквы слова reset – сброс) – в нулевое. Одновременная подача сигналов S и R не допускается, что является недостатком для RS-триггера.
Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ показан нарис. 9. Триггер образован из двух комбинационных схем И-НЕ, соединенных таким образом, что возникают положительные обратные связи, благодаря которым в устойчивом состоянии выходной транзистор одной схемы ИЛИ-НЕ закрыт, а другой открыт. Табл.9 определяет закон функционирования триггера. На рис.21приведена временная диаграмма иллюстрирующая работу асинхронного RS-триггера.

Рис. 20. Схема асинхронного RS-триггера на элементах И-НЕ
Табл. 9. Таблица переходов асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ
R S Q Примечание
0 0 Q Хранение
0 1 1 Установка 1
1 0 0 Установка 0
1 1 - Запрещено

Рис. 21. Диаграмма работы асинхронного RS-триггера
При R=1 и S=0 триггер устанавливается в нулевое состояние Q=0; при R=0 и S=1 он устанавливается в единичное состояние Q=1; при R=S=0 триггер сохраняет состояние, в котором он находился до момента поступления на его входы нулевых сигналов. При R=S=1 на прямом и инверсном выходах устанавливается нулевой сигнал. Триггероное кольцо превращается в два независимых инвертора, и при переходе к хранению (R=S=0) триггер может устанавливаться в любое состояние. Поэтому такая комбинация входных сигналов запрещена.
Синхронизируемый однотактный RS-триггер приведен на рис.22. Такие RS-триггеры имеют два информационных входа R и S и вход синхронизации C. Кроме того, триггер может иметь несинхронизируемые входы R и S. В этом случае функционирование триггера осуществляется либо под воздействием несинхронизируемых входов при С=0, либо под воздействием синхронизируемых входов. В последнем случае на несинхронизируемых входах должны присутствовать сигналы, которые не влияют на состояние схемы. Нарис.23 приведена временная диаграмма иллюстрирующая работу синхронного однотактного RS-триггера.

Рис. 22. Схема синхронного RS-триггера

Рис. 23. Диаграмма работы синхронного RS-триггера
Табл. 10 определяет переходы RS-триггера для синхронизируемых входов R и S. Работа в соответствии с данной таблицей осуществляется при сигнале несинхронизируемого входа R=1 и при С=1.
Табл.10. Таблица переходов для однотактного RS-триггера
R S Q Примечание
1 1 Q Хранение
1 0 1 Установка 1
0 1 0 Установка 0
0 0 - Запрещено
Входная информация заносится в синхронизируемый однотактный RS-триггер через элементы входной логики 1 и 2 в момент поступления сигнала синхронизации С. В отсутствие сигнала синхронизации триггер может быть установлен в состоянии 0 путем подачи на несинхронизируемые вход R сигнала R=0.
Двухтактный RS-триггер. Устойчивая работа однотактных RS- триггеров в схеме с передачей информации между триггерами возможно только в случае, если занесение в триггер информации осуществляется после завершения передачи информации о прежнем его состоянии в другой триггер (рис. 24). Это достаточно просто обеспечивается при использовании двух серий находящихся в противофазе синхросигналов. Табл.11 задает закон функционирования такого двухтактного триггера. Этот тирггер изменяет свои состояния только после окончания действия сигнала синхронизации С=1 (переход в режим хранения информации). Поэтому из двухтактных триггеров можно строить произвольные схемы, в том числе подавать сигналы с выхода триггера на его вход.
Табл.11. Таблица переходов для двухтактного RS-триггера
R S Q Примечание
0 0 Q Хранение
1 0 0 Установка 0
0 1 1 Установка1
1 1 - Запрещено
Такой принцип обмена информации реализован в двухтактных RS- триггерах.

Рис.24. Схема двухтактного RS-триггера
Простейшая схема двухвходногодвухтактного RS-триггера показана на рис. 24, она состоит из двух однотактных RS-триггеров и инвектора в цепи синхронизации. При поступлении на вход RS-триггера сигнала C=1 входная информация заносится в первый однотактный RS- триггер, а второй при этом будет хранит информацию, относящуюся к предыдущему периоду представления. По окончании действия сигнала синхронизации, когда С=0, а С^=1, первый RS- триггер перейдет в режим хранения, а второй примет то же состояние, что и первый. В результате к следующему такту на входе двухтактного RS- триггера появится сигнал нового состояния. Нарис.25, приведена временная диаграмма иллюстрирующая работу двухтактного RS-триггера.

Рис. 25. Диаграмма работы двухтактного RS-триггера
Триггер типа D (от слова delay – задержка) принимает информацию по одному входу и реализует функцию временной задержки. D-триггер имеет только режимы установки 1 и 0. В связи с этим несинхронизируемый D-триггер не применяется, т.к. его выход будет просто повторять входной сигнал. Синхронизируемы однотактный D-триггер задерживаетрапространение входного сигнала на время паузы между синхросигналами (задержка на полпериода). Для задержки на период (на один такт) используется двухтактный D-триггер.
Табл.12. Таблица истинности D-триггера
Inputs Outputs
D C S R Q Q^
X X 1 0 0 1
X X 0 1 1 0
X X 0 0 1 0
X 0 1 1 Q QB
X 1 1 1 Q QB
0 RE 1 1 0 1
1 RE 1 1 1 0


Рис. 26.Условное обозначение D-триггера
Параметры синхронного D- триггера:
D - информационный вход триггера
C - синхронизирующий вход
S - установка 1
R - установка 0
Q - информационный выход
Q^ - инверсный информационный выход
Параметры S и R служат для задания начальных условий
Триггер типа JK - универсален, с раздельной установкой нулевого и единичного состояния, в зависимости от соединения его входов он может работать как RS, T, D триггера. В отличие от триггера типа RS в нем не запрещена одновременная подача сигналов на оба входа. Входы J и K эквивалентны входам S и R установки триггера соответственно в состояния “1” и “0”.При объединении входов J и K и при подаче на них счетных импульсов.Вход J при раздельном использовании входов играет роль входа установки в единицу, а вход K - роль входа установки в нуль.

Рис. 27. Условное обозначение JK-триггера
Параметры синхронного JK-триггера:
C - синхронизирующий вход
J и K - информационные входы триггера
S - установка 1
R - установка 0
Q - информационный выход
Q^ - инверсный информационный выход
Параметры S и R служат для задания начальных условий (табл. 13)
Табл. 13. Таблица истинности синхронного JK-триггера
Inputs Outputs
J K C S R Q Q^
X X X 1 0 0 1
X X X 0 1 1 0
X X X 0 0 1 0
X X 0 1 1 Q QB
X X 1 1 1 Q QB
0 0 FE 1 1 Q QB
0 1 FE 1 1 0 1
1 0 FE 1 1 1 0
1 1 FE 1 1 QB Q
Триггер типа T называется триггером со счетным входом (или счетным триггером). Он изменяет свое состояние на противоположное каждый раз, когда на его вход приходит очередной сигнал. Обозначение триггера пришло от первой буквы анг.словаtoggle-защелка.
Т.к. в ElectronicsWorkbench не приводится T-триггер его можно получить объединив информационные входы JK-триггера.
Задание:
1. Используя пакет ElectronicsWorkbench спроектировать схемы RS, D, JK, T-триггеров на основе элементов, используя для составления схемы таблицу истинности и проанализировать работы триггеров.
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word. В отчет включить:
• - схемы триггеров;
• - временные диаграммы работы триггеров.
Задания выполняются соответственно по вариантам:
1. Схема двухтактного RS-триггера на базе элементов ИЛИ-НЕ;
2. Схема двухтактного RS-триггера с использованием микросхемы приведенной ElectronicsWorkbench;
3. Схема D -триггера с использованием микросхемы приведенной в ElectronicsWorkbench;
4. Схема JK-триггера с использованием микросхемы приведенной в ElectronicsWorkbench;
5. Схема T-триггера с использованием микросхемы приведенной в ElectronicsWorkbench.
Примечание: Для построения и анализа работы T, D и JK триггеров используйте их условные обозначения.

1.2.6. Лабораторная работа №6. Двоичные счетчики

Теоретические сведения
Почти каждая сложная цифровая система содержит несколько счетчиков.Счетчик– функциональный узел, предназначенный для подсчета числа входных сигналов и запоминания кода этого числа соответствующими триггерами. Результат счета в них записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике равно (2n –1), где n-число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер. По назначению счетчики делятся на суммирующие, вычитающие.
Рассмотрим построение и временную диаграмму работы суммирующего счетчика (трехразрядного).
Суммирующий счетчикработает по принципу суммирования сигналов, поступающих на его вход (табл. 14). На рис. 28 приведена функциональная схема трехразрядного суммирующего счетчика и временная диаграмма работы (рис. 29), в табл. 14 – состояния его триггеров(Тг). В начальный момент времени все триггеры устанавливаются сигналом Уст 0 в состояние “0”. После прихода первого счетного импульса триггер Тг1 перейдет в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 001.Второй импульс, пришедший на вход, переведет Тг1 снова в состояние “0”. При этом возникает импульс переноса, который устанавливает следующий триггер Тг2 в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 010. После третьего входного сигнала Тг1 вновь прейдет в состояние “1”, а остальные триггеры останутся в прежнем состоянии. Так будет продолжаться до тех пор, пока счетчик не просуммирует максимальное для трех разрядов число 710=1112. Восьмой импульс переведет Тг1 в состояние “02, возникший перенос поступит на Тг2 и также переведет его в состояние “0”. В свою очередь, импульс переноса со второго разряда переведет в состояние “0” и Тг3. В результате этого счетчик установится в исходное нулевое состояние (000)
Табл. 14.Таблица истинности суммирующего двоичного счетчика
Номеримпульса Состояние триггеров
Q1 Q2 Q3
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1
8 0 0 0


Рис. 28. Схема суммирующего двоичного счетчика

Рис. 29. Диаграмма работы суммирующего двоичного счетчика
В вычитающем счетчике перенос от разряда берется не единичных, а с нулевых выходов триггеров. Можно убедиться в том, что при такой коммутации перенос образуется при переходе соответствующего триггера в состояние “1”, а не “0”, как это было в суммирующем счетчике (табл. 14). В вычитающем счетчике каждый поступающий на вход сигнал не увеличивает, а уменьшает содержимое счетчика на единицу (рис. 30). Временная диаграмма работы вычитающего счетчика приведена на риc. 31.
Табл. 15. Таблица истинности вычитающего двоичного счетчика
Номер
импульса Состояние триггеров
Q1 Q2 Q3
0 1 1 1
1 1 1 0
2 1 0 1
3 1 0 0
4 0 1 1
5 0 1 0
6 0 0 1
7 0 0 0
8 1 1 1


Рис. 30. Схема вычитающего двоичного счетчика

Рис. 31. Диаграмма работы вычитающего двоичного счетчика
Задание:
1. Используя пакет ElectronicsWorkbench спроектировать схемы на основе элементов, используя для составления схемы таблицу истинности и проанализировать работы:
• - Суммирующего счетчика;
• - Вычитающего счетчика.
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word. В отчет включить:
• - Схемы счетчиков;
• - Временные диаграммы работы счетчиков.
Задания выполняются соответственно по вариантам:
1. Спроектировать 8-разрядный счетчик на основе RS триггера.
2. Спроектировать 8-разрядный счетчик на основе JK триггера.
Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что в данной дипломной работе рассмотрено проектирование и практическая реализация комплекса лабораторных работ по «Микропроцессорной технике» в программе ElectronicsWorkBench.
Комплекс лабораторных работ состоит из 6 заданий по проектированию цифровых устройств, таких как дешифраторы и шифраторы, мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры, триггеры, двоичные счетчики, а также простейшие логические схемы.
В работе представлен порядок проведения работ для разработки ряда цифровых устройств, их принципиальные схемы и принципы работы. А также рассмотрены основные принципы функционирования. Задания по выполняются соответственно по вариантам.

. 
ГЛАВА 2. ОХРАНА ТРУДА. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

2.1. Характеристика санитарно-гигиенических условий труда

Для создания благоприятных санитарно-гигиенических условий труда все элементы производственной среды должны систематически подвергаться исследованию и приводиться в соответствие с санитарными правилами и нормами.
Действующие санитарно-гигиенические нормативы разрабатываются по отдельным факторам и в основном регламентируют ПДК и ПДУ вредных факторов, т.е. уровни концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 ч. (40 ч. в неделю) не вызывают у работающих профессиональных заболеваний, общих отклонений в здоровье. Однако необходимо иметь в виду, что дозы и уровни вредных факторов, даже значительно меньше предельно допустимых, при комбинированном действии могут становиться опасными для здоровья.
В настоящее время наряду с предельно допустимыми по отдельным факторам разработаны и оптимальные нормы, на которые и следует ориентироваться при осуществлении мероприятий по совершенствованию санитарно-гигиенических условий труда. Если же оптимальные уровни еще не определены в нормативных документах, необходимо предусматривать дозы и уровни вредных факторов значительно более низкими, чем ПДК и ПДУ.
Микроклимат на рабочем месте оказывает большое влияние на состояние здоровья и производительность труда техника. В соответствии ГОСТ 12.1.005-88 работы, выполняемые техником, который пользуется компьютером, относятся к категории 1а. Для помещения, где размещено рабочее место техника, допускаются следующие допустимые микроклиматические условия:
–Температура воздуха в °С – 21- 25
– Влажность воздуха в % – 40- 60
– Скорость движения воздуха в м/с –0.1 - 0.2
Также должна быть обеспечена защита работающих от возможного перегревания и охлаждения, также система местного кондиционирования воздуха в данном помещении с компьютерной техникой.
Вентиляция – это регулируемый воздухообмен в помещении. Различают естественную и механическую вентиляцию, а их сочетание называется смешанной вентиляцией. Механическая вентиляция может быть вытяжной, приточной и приточно-вытяжной. Так же вентиляция может быть общей (если происходит во всем помещении рабочей зоны) и местной (сосредоточена на работу в определенном месте рабочей зоны). По времени действия вентиляция может быть основной и аварийной. Механическая вентиляция осуществляется вентиляторами, забирающими воздух из одного места и направляющими его в другое. Приточная вентиляция обеспечивает лишь подачу чистого воздуха, а вытяжная вентиляция его удаление из рабочей зоны. Приточно-вытяжная вентиляция используется в тех помещениях, где важно наличие систематического воздухообмена.
Кондиционирование - это комплекс технических средств, служащих для приготовления, перемещения, распределения воздуха, а так же для автоматического регулирования его параметров. Кондиционированием в закрытых помещениях и сооружениях можно поддерживать необходимую температуру, влажность и ионный состав, наличие запахов воздушной среды, а так же скорость движения воздуха.
Отопление — искусственный обогрев помещений в холодный период года с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта, а также требованиям соответствующих санитарных норм. Система отопления должна компенсировать потери тепла через строительные ограждения, а также нагрев проникающего в помещении холодного воздуха.

Анализ условий труда
Условия труда — это сложное объектное явление, характеризующее среду протекания трудового процесса, формирующееся под воздействием взаимосвязанных факторов социально-экономического, технико-организационного и естественно-природного характера и влияющее на здоровье, работоспособность человека, его отношение к труду и степень удовлетворен­ности трудом, а следовательно, на эффективность труда и другие экономи­ческие результаты деятельности.
Можно выделить 4 группы факторов, влияющих на формирование и изменение условий труда.
К первой группе относятся социальные и экономические факторы, действие которых обусловливает положение трудящихся в обществе. В дан­ную группу включают:
• нормативно-правовые факторы (законы о труде, правила, нормы, стандарты в области организации, оплаты, условий и охраны труда, режи­мов труда и отдыха, установления льгот и социальных гарантий от­дельным категориям работников, а также система государственного и общественного контроля за их соблюдением);
• социально-психологические факторы, характеризующие отношение в обществе к сфере трудовой деятельности и условиям труда, совокуп­ность интересов и ценностных ориентацией работников, состав и осо­бенности персонала, стиль руководства и т.п.;
• общественные факторы (общественные организации, движения, за улучшение экологической обстановки, создание благоприятных усло­вий труда и др.);
•экономические факторы (система льгот, гарантий и компенсаций работникам, с одной стороны, а с другой — система экономических санк­ций за нарушение норм, стандартов и прочее).
Вторая группа факторов — технические и организационные факторы, непосредственно воздействующие на формирование материально-вещественных элементов условий труда: средства труда, предметы труда, технологические процессы, организационные формы производства, труда и управления, в частности, режимы труда и отдыха, формы разделения и кооперации труда, приемы и методы труда, нормирование труда и т.п.
К третьей группе относятся естественно-природные факторы, характеризующие воздействие на работников географо-климатических, геологических и биологических особенностей местности, где протекает трудовой процесс.
Четвертая группа факторов — хозяйственно-бытовые, связанные с организацией питания работников, санитарного и бытового их обслуживания.
Зашита от шума и вибрации на рабочих местах
В настоящее время шум становится одним из наиболее распространенных факторов внешней и производственной среды. Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. Обычно шум является сочетанием звуков различного характера, частоты и интенсивности. Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20 000 Гц, но наиболее важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10 000 Гц.
Для характеристики производственного шума и оценки его воздействия на человека определяется уровень звукового давления (L) в децибелах (дБ), характеризующий громкость или интенсивность шума. Диапазон слухового восприятия человека составляет 130 дБ.
Шум общебиологический раздражитель и в определенных условиях мо¬жет влиять на все органы и системы организма. Наиболее полно изучено влияние шума на слуховой орган человека. Интенсивный шум при ежеднев¬ном воздействии приводит к возникновению профессионального заболевания — тугоухости.
Установлено, что под влиянием шума наступают изменения в органе зрения человека (снижается устойчивость ясного видения и острота зрения, изменяется чувствительность к различным цветам и др.), в вестибулярном аппарате; нарушаются функции желудочно-кишечного тракта; повышается внутричерепное давление и т.д.
В результате неблагоприятного воздействия шума на человека снижается работоспособность, производительность, увеличивается брак в работе, создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев.
Уровни шума на рабочих местах пользователей персональных компьютеров не должны превышать значений, установленных СанПиН 2.2.4/2.1.8.562-96 и составляют не более 50 дБА.
Нормирование шума ведется в двух направлениях: гигиеническое нормирование и нормирование шумовых характеристик машин. Недопустимыми считаются условия труда при уровне шумов:
• низкочастотных — свыше 100 дБ,
• среднечастотных — свыше 85-90 дБ,
• высокочастотных — свыше 80-85дБ.
Защита работников от шума может осуществляться как коллективными средствами и методами, так и индивидуальными средствами. В первую оче¬редь надо использовать коллективные средства. По отношению к источнику шума они подразделяются на средства, снижающие шум в источнике его возникновения, и средства, снижающие шум на пути его распространения. Наиболее эффективны мероприятия, ведущие к снижению шума в источни¬ке его возникновения изменением технологических процессов, применени¬ем малошумных машин, изменением конструктивных элементов машин, применением звукопоглощающих материалов в конструкциях механизмов, глушителей, звукоизолирующих кожухов и проч.
Важными мерами борьбы с шумом являются также архитектурно-планировочные методы: рациональное решение планировки зданий, рациональное размещение технологического оборудования, рациональное разме¬щение рабочих мест, зон и режима движения транспортных средств.
Важное значение имеет применение различных акустических средств: средств звукопоглощения (применение звукопоглощающей облицовки по-толка, стен, подвесных звукопоглотителей, подвижных звукопоглощающих экранов), средств звукоизоляции (звукоизолирующих ограждений зданий и помещений, звукоизолирующих кожухов, кабин, экранов и т.д.).
Вибрация — механические колебания, вызываемые работающим оборудованием, механизированными инструментами, транспортом. Основные параметры, характеризующие вибрацию:
• амплитуда смещения — наибольшее отклонение колеблющейся точки от положения равновесия (м или мм);
• колебательная скорость (м/с);
• колебательное ускорение (м/с ); частота колебания (Гц). При частоте больше 16-20 Гц вибрация сопровождается шумом.
Человек начинает ощущать вибрацию при колебательной скорости, рав¬ной 1x10" м/с, а при скорости 1 м/с возникают болевые ощущения.
В зависимости от способа передачи вибрации телу человека различают локальную (местную) и общую вибрацию. Локальная вибрация действует на ограниченный участок тела (в основном через руки человека). Ее воздейст¬вию подвергаются работающие с пневматическим инструментом, вращаю¬щимися и ударными механизмами. Общая вибрация передается на тело си¬дящего или стоящего человека через опорные поверхности тела. В реальных условиях часто имеет место сочетание местной и общей вибрации.
Степень и характер воздействия вибрации на организм человека зависит от вида вибрации, ее параметров и направления воздействия. Весьма опас¬ными являются колебания рабочих мест, имеющие частоту, резонансную с колебаниями отдельных органов или частей тела человека.
Наиболее распространены заболевания, вызванные локальной вибрацией. При работе с ручными механизмами, вибрация которых наиболее интенсивна в высокочастотной области спектра (свыше 125 Гц), возникают в основном сосудистые расстройства, сопровождающиеся спазмом периферических сосудов. Локальная вибрация, имеющая широкий частотный спектр, часто связана с наличием ударов (клепка, срубка, бурение), вызывает раз¬личную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений.
Общая вибрация неблагоприятно воздействует на нервную систему, наступают изменения в сердечно-сосудистой системе, вестибулярном аппара¬те, нарушается обмен веществ. Возникновению вибрационных заболеваний способствуют сопутствующие факторы — охлаждение, большие статиче¬ские мышечные усилия, пониженное атмосферное давление, производст¬венный шум.
Для ограничения вибрации на рабочих местах применяются дистанцион¬ное управление и виброизоляция рабочих мест.
К числу мер по борьбе с вибрацией относятся: техническое усовершенствование инструмента и оборудования, устраняющее или снижающее вибрацию; применение различных приспособлений, гасящих вибрацию или исключающих контакт работающих с вибрирующим инструментом; проектирование технологиче¬ских процессов и производственных помещений, обеспечивающих соблю¬дение гигиенических норм вибрации на рабочих местах; осуществление организационно-технических мероприятий, направленных на улучшение эксплуатации машин, своевременный их ремонт и контроль вибрационных параметров; разработка рациональных режимов труда и отдыха и, наконец, применение СИЗ.

2.2. Электробезопасность .Требования безопасности при работе с электрооборудованием

Электробезопасность — система организационно-технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Действие электрического тока на организм человека.
Табл. 16. Действие электрического тока на организм человека
Сила тока, мА Переменный ток 50 - 60 Гц Постоянный ток
0,6 - 1,5 Легкое дрожание пальцев рук Не ощущается
2 - 3 Сильное дрожание пальцев рук Не ощущается
5 - 7 Судороги в руках 3yд. Ощущение нагревания
8 - 10 Руки с трудом, но еще можно оторвать от электродов. Сильные боли в руках, особенно в кистях и пальцах Усиление нагревания
20 - 25 Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание Еще большее усиление нагревания, незначительное сокращение мышц рук
50 - 80 Паралич дыхания.
Начало трепетания желудочков сердца Сильное ощущение нагревания. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания
90 - 100 Паралич дыхания и сердца при воздействии более 0,1 с. Паралич дыхания
Электрический удар ведет к возбуждению живых тканей; В зависимости от патологических процессов, вызываемых поражением электротоком, принята следующая классификация тяжести электротравм при электрическом ударе:
a. электротравма I степени - судорожное сокращение мышц без потери сознания;
b. электротравма II степени - судорожное сокращение мышц с потерей сознания,"
c. электротравма III степени - потеря сознания и нарушение функций сердечной деятельности или дыхания (не исключено и то и другое);
d. электротравма IV степени - клиническая смерть.
Степень тяжести электрического поражения зависит от многих факторов: сопротивления организма, величины, продолжительности действия, рода и частоты тока, пути его в организме, условий внешней среды.
Безопасными для человека считаются переменный ток до 10 мА и постоянный - до 50 мА.
Основными причинами электротравматизма являются:
1. Неожиданное возникновение напряжения там, где в нормальных условиях его не должно быть. Под напряжением могут оказаться корпуса электрического оборудования, строительные конструкции и приспособления (полы, подмости, металлические леса и др.). Чаще всего это происходит в результате пробоя или повреждения изоляции кабелей, проводов или обмоток электрических машин и аппаратов при присоединении токоведущих частей с указанными конструкциями.
2. Прикосновение человека к неизолированным токоведущим частям.
3. Попадание человека в зону короткого замыкания фазы на землю.
По назначению электрозащитные средства условно делятся на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.
Изолирующие защитные средства служат для изоляции человека от токоведущих частей и от земли и подразделяются, в свою очередь, на основные и дополнительные:
- основные средства способны надежно выдерживать рабочее напряжение электроустановки и допускающие касание токоведущих частей, находящихся под напряжением.
В электроустановках напряжением до 1000 В основными электрозащитными средствами являются изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками;
Дополнительные электрозащитные средства - это такие средства защиты, которые при данном напряжении не могут обеспечить защиту от поражения током, поэтому их применяют совместно с основными электрозащитными средствами.
К дополнительным электрозащитным средствам в электроустановках напряжением до 1000 В относятся: диэлектрические галоши, диэлектрические ковры, переносные заземления, изолирующие подставки.
Требования безопасности при работе с электрооборудованием
1. При питании трансформаторов, аккумуляторов и других источников, не имеющих средств взрывозащиты, их следует располагать за пределами взрывоопасной зоны.
2. Во взрывоопасных помещениях и на наружных объектах необходимо заземлять (занулять) электроустановки при всех напряжениях тока, а также электрооборудование, закрепленное на металлических конструкциях, независимо от заземления последних.
3. Заземление необходимо выполнять в соответствии с требованиями действующих государственных стандартов и строительных норм и правил.
4. Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, должна быть присоединена к сети заземления или зануления при помощи отдельного ответвления. Последовательное включение в заземляющий или защитный проводник заземляемых или зануляемых частей электроустановки не допускается.
5. Электротехнические устройства и устройства, используемые как производственное оборудование, должны соответствовать требованиям действующих государственных стандартов.
6. При необходимости электротехнические устройства должны быть снабжены сигнализацией, надписями и табличками.
Знаки, используемые на предупредительных табличках и сигнализации, должны выполняться в соответствии с требованиями действующих государственных стандартов и размещаться на устройствах в местах, удобных для обзора.
7. Значение сопротивления между заземляющим болтом (винтом, шпилькой) и каждой, доступной прикосновению, металлической частью изделия, которая может оказаться под напряжением, не должно превышать 0,1 Ом.
8. Ручные взрывозащищенные светильники должны храниться в специальных помещениях, их следует выдавать в исправном состоянии и только на время выполнения работ.
9. Профилактическое обслуживание взрывозащищенных светильников (замену ламп, зарядку или замену аккумуляторов) должны выполнять работники, имеющие соответствующую квалификации, допуск к работам.
10. Компьютеры и оргтехнику следует эксплуатировать в соответствии с требованиями действующих санитарных норм и правил, в помещениях, максимально очищенных и освобожденных от влаги, грязи, пыли.
Статическое электрическое и электромагнитные излучения
Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. Так звучит определение по ГОСТ 12.1.018-93 «Пожаровзрывобезопасность статического электричества».
Средства защиты от статического электричества по принципу действия делятся на следующие виды:
• заземляющие устройства;
• нейтрализаторы;
• увлажняющие устройства;
• антиэлектростатические вещества;
• экранирующие устройства.
Прежде всего, электронное оборудование должно быть качественно заземлено. Цепь утечек на землю работает удовлетворительно, если ее сопротивление не превышает 106 Ом. Заземление эффективно только для материалов, имеющих удельное сопротивление не более 10 Ом•м. Таким образом, если поверхность приборов пластиковая, заземление может быть не всегда эффективно. В этом случае нужно использовать другие методы борьба со статикой. Для разрядки диэлектрических поверхностей применяют ионизаторы воздуха, способные генерировать ионы обеих полярностей.
Такие ионизаторы используются для локальной нейтрализации зарядов непосредственно на рабочих местах или же ими дополняют вентиляционные системы, чтобы поток отфильтрованного воздуха ионизировался и происходила нейтрализация зарядов на стенах, потолках, поверхностях оборудования и др. Электризация диэлектрических материалов резко снижается при увеличении влажности воздуха, однако при этом ухудшаются условия работы оборудования. Поэтому, как правило, влажность не должна превышать 40%. Кроме того, для исключения электризации при ходьбе, а также для организации дополнительного пути «стекания» электростатических зарядов помещение, где находится приемно-контрольное оборудование, следует оснастить напольным антистатическим покрытием.
Самое простое – настелить специальный электропроводящий линолеум, имеющий по отношению к земле электросопротивление. При соблюдении всех условий мы получаем гарантированную защиту электронного оборудования от поражения электростатическим разрядом.
По-мнению ученых, излучение большинства современных мониторов не оказывает пагубного воздействия для взрослого человека. Тем не менее, исчерпывающих данных по этому вопрос пока нет. Максимальный уровень рентгеновского излучения от монитора составляет в среднем 10 мкБэр ч2 , а интенсивность ультрафиолетового и инфракрасного излучений лежит в интервале 10-100 мВт м2 .
Ниже описаны допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии с СанПиН 2.2.2.542-96).
• Напряженность электрической составляющей электромагнитного поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора — 10В/м.
• Напряженность магнитной составляющей электромагнитного поля
на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора — 0,3А/м.
• Для взрослых пользователей напряженность электростатического по-
ля не должна превышать — 20кВ/м.
Для снижения воздействия этих видов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения (MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соблюдать регламентированные режимы труда и отдыха.
Причины возникновения коротких замыканий, их профилактика
Короткие замыкания возникают в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановок.
Опасные повреждения кабелей и проводок могут возникать вследствие чрезмерного растяжения, перегибов, в местах подсоединения их к электродвигателям или аппаратам управления, при земляных работах и т. п.
При нарушении изоляции на жилах кабеля возникают утечки тока, которые затем перерастают в токи короткого замыкания. В зависимости от характера повреждения внутри кабеля может нарастать аварийный процесс короткого замыкания с сопутствующим мощным выбросом в окружающую среду искр и пламени. Так как многие виды электрооборудования не являются влаго- и пыленепроницаемыми, то производственная пыль (особенно токопроводящая), химически активные вещества и влага проникают внутрь их оболочки и оседают на поверхности электроизоляционных частей и материалов. Некоторые нагревающиеся части электрооборудования при остановке охлаждаются, поэтому на них часто выпадает конденсат воды. Все это может привести к повреждению и переувлажнению изоляции и вызвать чрезмерные токи утечки, дуговые короткие замыкания, перекрытия или замыкания как изолированных обмоток, так и других токоведущих частей.
Изоляция электроустановок может повреждаться при воздействии на нее высокой температуры или пламени во время пожара, из-за перенапряжения в результате первичного или вторичного воздействия молнии, перехода напряжения с установок выше 1000 В на установки до 1000 В и т. д.
К возникновению короткого замыкания могут привести ошибочные действия обслуживающего персонала при различных оперативных переключениях, ревизиях и ремонтах электрооборудования.
Наиболее действенным предупреждением короткого замыкания являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электрических сетей, машин и аппаратов. Конструкция, вид исполнения, способ установки и класс изоляции применяемых машин, аппаратов, приборов, кабелей, проводов и прочего электрооборудования должны соответствовать номинальным параметрам сети или электроустановки (току, нагрузке, напряжению), условиям окружающей среды и требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Особенно строго следует соблюдать регулярное проведение осмотров, ремонтов, планово-предупредительных и профилактических испытаний электрооборудования во взрывоопасных установках как при приемке его, так и при эксплуатации. Кроме того, должна быть предусмотрена электрическая защита сетей и электрооборудования.
Основное назначение электрической защиты заключается в том, что питание поврежденной в любом месте проводки должно быть прекращено раньше, чем произойдет опасное развитие аварии. Наиболее эффективными аппаратами защиты являются быстродействующие реле и выключатели, установочные автоматы и плавкие предохранители.



Требования безопасности при пайке
Электрифицированный инструмент (далее - паяльник) для пайки деталей должен соответствовать III классу защиты от поражения электрическим током. Перед началом работ паяльник необходимо проверить:
• внешним осмотром - исправное состояние кабеля и штепсельной вилки, целостность защитного кожуха и изоляции рукоятки;
• работоспособность встроенных в его конструкцию отсосов;
• работоспособность механизированной подачи припоя в случаях ее установки в паяльнике.
Работники, выполняющие пайку деталей паяльником, должны иметь II группу электробезопасности. Проверка исправного состояния паяльника и его испытание осуществляются работником из числа электротехнического персонала, имеющего группу электробезопасности не ниже III.
При пайке крупногабаритных деталей рекомендуется применять паяльник со встроенным отсосом.
Паяльник должен проходить проверку и испытания в сроки и объемах в соответствии с ТНПА, устанавливающими требования в данной области.
К эксплуатации допускается паяльник напряжением не выше 42 В, который по своему типу и исполнению соответствует классу зоны в соответствии с Правилами устройства электроустановок, а также характеристике окружающей среды.
Паяльник на рабочих местах должен устанавливаться на огнезащитные подставки, исключающие его падение.
В промежутках времени между паяльными операциями нагрев жала паяльников должен быть снижен до 150-180 °С, а при временном прекращении работ - отключен, для чего постоянные рабочие места следует оборудовать ограничителями (регуляторами) нагрева паяльников.
Кабель паяльника должен быть защищен от случайного механического повреждения и соприкосновения с горячими деталями.
Паяльник, находящийся в рабочем состоянии, постоянно должен находиться в зоне действия местной вытяжной вентиляции.
Излишки припоя и флюса с жала паяльника следует снимать с применением материалов, указанных в технологической документации (хлопчатобумажные салфетки и другие).
При пайке интегральных микросхем должны использоваться оптические приборы, преимущественно бинокулярные стереоскопические микроскопы с телевизионными экранами.
К эксплуатации должны допускаться микроскопы с исправными механическими узлами и юстированными оптическими системами. Микроскопы следует проверять и корректировать не реже одного раза в год.

2.3. Требования пожарной безопасности. Причины возникновения пожаров в электронной аппаратуре

Пожарная безопасность объекта должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.
Системы пожарной безопасности должны характеризоватьсяуровнем обеспечения пожарной безопасности людей и материальных ценностей, а также экономическими критериями эффективности этих систем для материальных ценностей, с учетом всех стадий (научная разработка, проектирование, строительство, эксплуатация) жизненного цикла объектов и выполнять одну из следующих задач:
- исключать возникновение пожара;
- обеспечивать пожарную безопасность людей;
- обеспечивать пожарную безопасность материальных ценностей;
- обеспечивать пожарную безопасность людей и материальных ценностей одновременно.
Объекты должны иметь системы пожарной безопасности, направленные на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара, в том числе их вторичных проявлений на требуемом уровне.
Объекты, пожары на которых могут привести к массовому поражению людей, находящихся на этих объектах и окружающейтерритории, опасными и вредными производственными факторами (по ГОСТ 12.0.004-91), а также опасными факторами пожара и ихвторичными проявлениями, должны иметь системы пожарной безопасности, обеспечивающие минимально возможную вероятность возникновения пожара. Конкретные значения минимально возможной вероятности возникновения пожара определяются проектировщиками и технологами при паспортизации этих объектов в установленном порядке.
Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются:
- пламя и искры;
- повышенная температура окружающей среды;
- токсичные продукты горения и термического разложения;
- дым;
- пониженная концентрация кислорода.
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздей-ствующим на людей и материальные ценности, относятся:
- осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;
- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;
- электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;
- опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010.90, происшедшего вследствие пожара;
- огнетушащие вещества.
Вероятность возникновения пожара от электрического или другого единичного технологического изделия или оборудования при их разработке и изготовлении не должна превышать значения 10-6 год.
Методики, содержащиеся в стандартах и других нормативно-технических документах и предназначенные для определения показателей пожарной опасности строительных конструкций, их облицовок и отделок, веществ, материалов и изделий (в т. ч. незавершенного производства) должны адекватно отражать реальные условия пожара.
Электроустановки можно объединить в группы по наиболее существенным признакам:
─ конструктивному исполнению;
─ электрическим характеристикам;
─ функциональному назначению и т.д..
Приведенные ниже шесть основных групп электроустановок достаточно полно охватывают практически все многообразие применяемых в практике электроустановок:
─ провода и кабели;
─ электродвигатели, генераторы и трансформаторы;
─ осветительная аппаратура;
─ распределительные устройства; электрические аппараты пуска, переключения,
─ управления, защиты;
─ электронагревательные приборы, аппараты, установки;
─ электронная аппаратура и ЭВМ.
Наиболее частыми причинами пожаров, возникающих при эксплуатации электроустановок являются:
• короткие замыкания в электропроводниках и электрическом оборудовании;
• воспламенение горючих материалов, находящихся в непосредственной близости от электроприемников,
• включенных на продолжительное время и оставленных без присмотра;
• токовые перегрузки электропроводок и электрооборудования;
• большие переходные сопротивления в местах контактных соединений;
• появление напряжения на строительных конструкциях и технологическом оборудовании,
• попадание раскаленных частиц нити накаливания на легкогорючие материалы и др.
К средствам тушения пожаров относятся: гидранты, огнетушители, средства покрытия огня, песок и другие подручные материалы. Наиболее традиционным средством тушения пожаров является гидрант, который устанавливается внутри всех общественных зданий. Он должен находиться в легкодоступных местах и всегда быть готовым к использованию.
Принцип действия гидранта заключается в подаче больших объемов воды, предназначенной для тушения пожаров, когда горят обычные материалы - дерево, солома, бумага, ткани.
Воду нельзя использовать в случае возгорания электрической аппаратуры, находящейся под напряжением, горючих жидкостей - бензин, ацетон, спирты; для залива веществ, которые при реакции с водой выделяют токсичные или горючие газы, - сода, калий, карбид кальция.
При работе на пожаре также надо следить за тем, чтобы вода не испортила находящиеся рядом не горящие материалы и оборудование.
Число огнетушителей должно соответствовать потенциальным размерам пожара и зоне, которая должна находиться под контролем. Проверка работоспособности огнетушителей должна осуществляться не реже одного раза в полугодие. Огнетушители бывают воздушно-пенные, пенно-химические, углекислотные, а также порошковые. Перед использованием пенного огнетушителя главное - не забыть прочистить спрыск с помощью специальной шпильки, которая привязана к ручке.
Следует также помнить о том, что с помощью пенных огнетушителей нельзя заливать провода, которые находятся под напряжением, а также любые загоревшиеся электроприборы.
Порошковые огнетушители можно также использовать для тушения электроприборов напряжением до тысячи вольт. Для тушения электроприборов наиболее безопасно использование углекислотных огнетушителей, содержащих углекислый ангидрид (сжиженный газ), который способен сильно охлаждать горящую поверхность.
Необходимо только помнить о том, что при тушении загоревшихся электропроводки и электроприборов совершенно необходимо, прежде чем начинать их тушить, выдернуть из розетки сетевой провод.
Не следует также забывать о времени работы различных огнетушителей. Порошковые огнетушители работают 10-15 секунд.
Углекислотные - 25-45 секунд.
Пенные - 60-80 секунд.
В связи с этим приводить огнетушители в действие необходимо в непосредственной близости от очага пожара и следует максимально, без потерь использовать их ресурсы.
Исходя из выше сказанного, можно сделать следующий вывод, что производственная среда, создающая здоровые и работоспособные условия труда, главным образом обеспечивается выбором технологического процесса, материалов и оборудования, распределением нагрузки между работником и оборудованием; режимом труда и отдыха.
Для улучшения организации рабочего места можно применять различные приспособления для удобства работы техника.
Для предотвращения аварийных ситуаций необходимо руководствоваться правилами по технике безопасности и пожарной безопасности.

 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной дипломной работе рассмотренопроектирование и практическая реализация комплекса лабораторных работ по «Микропроцессорной технике» в программе ElectronicsWorkBench.
Комплекс лабораторных работ состоит из 6 заданий по проектированию цифровых устройств, таких как дешифраторы и шифраторы, мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры, триггеры, двоичные счетчики, а также простейшие логические схемы.
В работе представлен порядок проведения работ для разработки ряда цифровых устройств, их принципиальные схемы и принципы работы. А также рассмотрены основные принципы функционирования. Задания по выполняются соответственно по вариантам.
В дипломной работе была продемонстрирована работа и простота интерфейса пользователя комплекса ElectronicsWorkbench.
На примерах было рассказано о возможностях анализа радиоэлектронных устройств.
ElectronicsWorkbench является мощным средством разработки моделирования и отладки радиоэлектронных устройств и может быть рекомендован к использованию в средний профессиональных заведениях.
Выполняя дипломную работу, можно сделать вывод, что с помощью программы Electronics Workbench можно проводить анализ схем на постоянном и переменном токах, а также исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы.
Производственная среда, создающая здоровые и работоспособные условия труда, главным образом обеспечивается выбором технологического процесса, материалов и оборудования, распределением нагрузки между работником и оборудованием; режимом труда и отдыха.
Для улучшения организации рабочего места можно применять различные приспособления для удобства работы техника.
Для предотвращения аварийных ситуаций необходимо руководствоваться правилами по технике безопасности и пожарной безопасности.
Осуществление мероприятий по снижению производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, а также улучшение условий работы труда ведут к профессиональной активности трудящихся, росту производительности труда и сокращение потерь при производстве. Так как охрана труда наиболее полно осуществляется на базе новой технологии и научной организации труда, то при разработке и проектировании объекта используются новейшие разработки.



 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1.
1. Амосов В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств; БХВ-Петербург - Москва, 2007. - 560 c.
2. Ашихмин А. С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом; Диалог-МИФИ - , 2008. - 304 c.
3. ЗагидуллинР. Ш. Multisim, Labview, Signal Express. Практика автоматизированного проектирования электронных устройств; Горячая Линия - Телеком - , 2009. - 368 c.
4. Карлащук В.И., Электронная лаборатория на IBM PC. Программа ElectronicsWorkbench и ее применение. - Москва: СОЛОН-Пресс, 2003. - 736 с.
5. Останин Б.П. Руководство к компьютерным лабораторным работам по электротехнике. – Владивосток: Издательство ВГУЭС, 2005.
6. Прянишников В.А., Петров Е.А., Осипов Ю.М. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах: Практическое пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2006.
7. Титце У. Полупроводниковая схемотехника; Книга по Требованию - Москва, 2008. - 942 c.
8. Шустов М. А. Практическаясхемотехника. Книга 3. Преобразователи напряжения; Альтекс, Додэка XXI - Москва, 2007. - 192 c.
9. ГОСТ 11073.915-80. Микросхемы интегральные. Классификация и система условных обозначений.
10. ГОСТ 17467-88 (СТ СЭВ 5761-86). Микросхемы интегральные. Основные размеры.

Глава 2.
1. Основы законодательства РФ “Об охране труда”.
2. Закон ПМР “Об охране и безопасности труда”.
3. Правила пожарной безопасности в ПМР ППБ-01-06.
4. СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 «Требования к освещению».
5. Организация охраны труда. Трудовой кодекс ПМР, раздел 10, глава 35.
6. ГОСТ 12..1.005 88 (Общие санитарно гигиенические требования к воздуху рабочей зоны).
7. ГОСТ 12.012 - 90 (Вибрационная безопасность).
8. ГОСТ 12.003 83 (Шум. Общие требования безопасность).
9. ГОСТ 12.1.019-79 изменение 01-86 «Элетробезопасность. Общие требования».