97722

Разработка лабораторного стенда, расширяющего лабораторную базу колледжа

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Проанализировать существующие в педагогике подходы к разработке и применению лабораторного практикума; определить роль и место сбора практической информации в структуре лабораторно-практических работ по практикуму; разработать тематический план и план-конспект занятия по технологическому практикуму с использованием лабораторно-практических работ.

Русский

2015-10-24

1.79 MB

9 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

 Стр.

Введение …………………………………………………………………..……

   2

  1.  ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. ………………………………………..………….                                                                     

  

1.1. Постановка задачи………………………..……………………...…

 4

1.2. Обзор существующего положения…………………….………….

 4  

1.3. Предлогаемое решение задачи…………………………….………

 6

  1.  ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА……....................

2.1. Выбор элементной базы………………………………………..…..

7  

2.2. Проектирование принципиальной схемы…………………………

27  

         2.3. Проектирование монтажной  схемы устройства……….…...……

28  

         2.4. Расчёт электрических параметров устройства……………...……

31

  1.  ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

  1.  Изготовление действующего макета устройства………….……..

32

  1.  Исследование изготовленного устройства………………………..

38

  1.  ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

39

  1.  ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

43

Заключение……………………………………………………………………..

52

Список использованных источников…………………………………….……

53

  1.  ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Принципиальная схема устройства…………………….…………………….

Монтажная схема устройства……………………………..…………………..

Внешний вид изготовленного устройства…………………………………….

Таблица параметров элементов используемых в проекте…………………..

Введение

Целью дипломного проекта является разработка лабораторного стенда, расширяющего лабораторную базу колледжа. Создаваемый стенд предназначен для изучения и выполнения лабораторно-практических работ по теме «шифраторы».

Данный лабораторный стенд позволит студенту лучше разобраться в принципе работы шифраторов , произвести эксперимент.

Главная задача, решаемая при проектировании стенда – повышение качества подготовки специалистов.

Задачей выпускной квалификационной работы является разработка блока управления стенда и блока питания лабораторного стенда.

Развитие технического творчества учащейся молодёжи рассматривается как одно из приоритетных направлений в педагогике. Актуальность выбранной темы дипломного проекта и необходимость её разработки обусловлены современными тенденциями социально-экономического развития нашей страны, повышением роли человеческого фактора во всех сферах деятельности.

Повышение требований к научной и практической подготовке современного человека влечёт за собой возрастание роли преподавателей и их ответственности за подготовку молодого поколения. Деятельность в условиях современного производства требует от квалифицированного рабочего, инженера и техника применения самого широкого спектра человеческих способностей, развития неповторимых индивидуальных физических и интеллектуальных качеств, которые формируются в процессе непрерывной практической работы. А навыки, необходимые для будущей профессии, приобретаются в процессе практических занятий, в данном случае – технологического практикума с использованием лабораторно-практических работ. Это и подтверждает актуальность выбранной темы дипломного проекта, которая делает необходимым учёт нашей образовательной системой не только сегодняшних потребностей и возможностей производства, но и их изменений в ближайшем будущем. Необходимо также учитывать экспоненциальное нарастание научно-технической информации (информационный взрыв) и создание новых технических средств, избавляющих человека от рутинной деятельности в области как физического, так и умственного труда.

Цель исследования – обоснование содержания лабораторно-практических работ по технологическому практикуму.

Объект исследования – учебный процесс на занятиях по практикуму на дисциплинах: вычислительная техника, схемотехника или электроника.

Предмет исследования – практическое обучение студентов на уроках схемотехники, электроники, применение лабораторно-практических работ, развитие нового отношения студентов к выбранной профессии.

В соответствии с целью, объектом и предметом были намечены следующие задачи исследования:

- проанализировать существующие в педагогике подходы к разработке и применению лабораторного практикума;

- определить роль и место сбора практической информации в структуре лабораторно-практических работ по практикуму;

- разработать тематический план и план-конспект занятия по технологическому практикуму с использованием лабораторно-практических работ.

Глава 1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Постановка задачи

Нам была поставлена задача разработать установку для проведения лабораторных работ по дисциплинам: электротехника, схемотехника, вычислительной техники, электронная техника, электрические машины, вычеслительные машины, мехатроника и т.д. по теме «Шифраторы».

1.2 Сущность понятия «лабораторно-практическая работа»

В системе работы по восприятию и усвоению нового материала учащимися широкое применение находит метод лабораторно-практических работ. Свое название он получил от лат. laborare, что значит работать. В чем заключается сущность лабораторно-практических работ как метода обучения? Лабораторно-практическая работа - это такой метод обучения, при котором студенты под руководством учителя и по заранее намеченному плану проделывают опыты или выполняют определенные практические задания и в процессе их воспринимают и осмысливают новый учебный материал.

Проведение лабораторно-практических работ с целью осмысления нового учебного материала включает в себя следующие методические приемы:

1) постановку темы занятий и определение задач лабораторно-практической работы;

2) определение порядка лабораторно-практической работы или отдельных ее этапов;

3) непосредственное выполнение лабораторно-практической работы учащимися и контроль учителя за ходом занятий и соблюдением техники безопасности;

4) подведение итогов лабораторно-практической работы и формулирование основных выводов.

Изложенное показывает, что лабораторно-практические работы как метод обучения во многом носят исследовательский характер, и в этом смысле высоко оцениваются в дидактике. Они пробуждают у студентов глубокий интерес к окружающей природе, стремление осмыслить, изучить окружающие явления, применять добытые знания к решению и практических, и теоретических проблем. Метод этот воспитывает добросовестность в выводах, трезвость мысли. Лабораторно-практические работы способствуют ознакомлению студентов с научными основами современного производства, выработке навыков обращения с реактивами, приборами и инструментами, создавая предпосылки для технического обучения.

Учебная практика организуется в рамках учебного процесса, согласно учебного плана по специальности «Автоматизация технологического процесса и производства», и направлена на практическое освоение студентами различных видов деятельности.

Практика реализует, прежде всего, учебные цели и задачи профессиональной подготовки будущих техников, формирует творческие способности, способствует накоплению опыта работы.

1.3 Структура и этапы выполнения лабораторно-практических работ


Задания, организующие применение знаний делятся на 4 группы:

  •  в процессе отработки умений и навыков решения задач;
  •  по подготовке к лабораторным работам;
  •  по выполнению лабораторно-практических работ;
  •  по подготовке к контрольным работам.

Цель заданий создать условия для:

- успешного применения учащимися теоретических знаний на практике;

- формирования аналитических способностей;

- формирования способностей логического мышления;

- формирования умений использовать знания приобретенные на примере, изложенном учителем в новых условиях задачи;

- формирование способностей по постановке целей;

- выработки умений планирования способов достижения целей;

- способностей к рефлексии по поводу своей деятельности.

Задания, организующие применение знаний в процессе отработки умений и навыков решения задач имеют следующую структуру:

  •  краткое обоснование предложенных видов деятельности;
  •  текст задач;
  •  план решения;
  •  необходимый теоретический материал: определения, формулы (они набраны шрифтом, отличающимся от шрифта основного текста), расчет.

1.4 Обзор существующего положения

Исследовав стенды марки «Учебная техника» мы пришли к выводу, что они ограничены элементами идущими в комплекте.

Рисунок 1 - Стенды марки «Учебная техника»

Состав: 

  1.  моноблок по основам автоматики: 
  2.  источники входных дискретных сигналов; 
  3.  генераторы импульсов на 10, 100 и 1000 Гц; 
  4.  электромеханических реле; 
  5.  логические элементы (4 логических элемента 2 ИЛИ, 6 логических элементов 3 ИЛИ, 4 логических элемента 2 И, 8 логических элементов 2 И-НЕ, 6 логических элементов 3 И-НЕ);
  6.  4 RS- и D-триггера;
  7.  программируемое реле ZEN на 6 дискретных входов (включая один аналоговый вход) и 4 дискретных выхода с возможностью набора программы на клавиатуре и просмотра на ЖКИ;
  8.  три блока задержки сигналов;
  9.  блок индикации из 30 светодиодов;
  10.  2 счетчика, дешифратора и семисегментных индикатора; 
  11.  двигатель постоянного тока. 

Все диоды, конденсаторы, резисторы и прочее расположены в неудобных пластиковых коробках, для того чтобы использовать иной номинал нужно разбирать эти коробки и перепаевать элементы. При работе с такими стендами студент не может осязать все элементы своими руками.Так же эти стенды очень дороги,и не все учебные заведения могут позволить их купить.

Например: Лабораторный стенд "Основы автоматизации", исполнение стендовое компьютеризированное, ОА2-Ск  стоит около 200 000.00 руб

  1.   Предлогаемое решение задачи

За основу мы взяли макетную беспаечную плату. Она очень удобна в использовании, на ней 1252 контакта. Любую схему на них можно собрать и разобрать за считанные минуты.  Схемы с большим током в цепи лучше на ней не проверять, так как контакты макетной платы могут просто выгореть.

Рисунок 2 - Макетная плата без пайки на 840 точек

2. Проектирование лабораторного стенда

2.1. Выбор элементной базы

Блок питания

Рисунок 3 - Зарядное устройство для сотовых телефонов

Схемы зарядных устройств для сотовых телефонов.

Рисунок 4 - Схемы зарядных устройств для сотовых телефонов

Рисунок 5 - Схема зарядного устройства

Рисунок 6 - Принципиальная схема зарядного

Рисунок 7 - Простое зарядное устройство для сотового телефона

Беспаечная макетная плата 165x53

Рисунок 8 - Беспаечная макетная плата 165x53

Удобная беспаечная макетная плата (на самоклейке).   

Размеры: 165x53x8.5 мм.

Основное поле: 630 точек.

Два боковых поля: по 200 точек.

Боковые поля  можно отсоеденять,

Несколько плат можно собирать в единое макетное поле.  

Низ(дно) платы закрыто вспененным двухсторонним скотчем (самоклейкой).

Одна сторона приклеена к плате,а вторая (наружняя) - закрыта вощёной бумагой. Таким образом возможен одноразовый монтаж (приклеивание) платы на какую-нибудь поверхность (на свою конструкцию, стенд, платформу и т.п. )

Применение макетной платы позволяет проверить, наладить и протестировать схему ещё до того, как устройство будет собрано на готовой печатной плате. Это позволяет избежать ошибок при конструировании, а также быстро внести изменения в разрабатываемую схему и тут же проверить результат. Понятно, что макетная плата, безусловно, экономит время и является очень полезной в мастерской радиолюбителя.

 Основа макетной платы – ABS пластик. Контактные разъёмы выполнены из фосфористой бронзы и покрыты никелем. Благодаря этому, контактные разъёмы (точки) рассчитаны на 50 000 циклов подключения/отключения. Контактные разъёмы позволяют подключать выводы радиодеталей и проводники диаметром от 0,4 до 0,7 мм.

С помощью беспаечной макетной платы изучение электроники превращается в увлекательный процесс. Принципиальные схемы собираются на макетной плате без лишнего труда.

В нашем случае используется макетная плата МВ-102 на 830 точек.

Рисунок 9 – Монтажная схема макетной платы

Рисунок 10- шифратор к555ив1

Микросхема К555ИВ1 имеет восемь входов для подачи десятичного кода 1-7  (активный уровень низкий) и три выхода для вывода двоичного кода входного сигнала (активный уровень также низкий). При отсутствии входного кода (все уровни на выводах 1-4 и 10-13 высокие) на выводах 9, 7, 6 устанавливается высокий уровень, при появлении на любом из входов низкого уровня, на выходе устанавливается соответствующий номеру входа двоичный трехразрядный код. Одновременно на выходе G появляется «0» (сигнал наличия входного кода) и «1» на выходе Р, который используется для запрещения работы остальных шифраторов при их каскадном включении.



Напряжение питания (Vcc)

+5В ±5%

Входной ток ("0"), не более

0,40мА

Входной ток ("1"), не более

20мкА

Ток потребления (статический), max

20мА

Нагрузочная способность

10 входов ТТЛ

(К555)

Выходной уровень "0"

< 0,4В

Выходной уровень "1"

> 2,5В

Рабочий диапазон температур

-10oC..+70oC

Корпус

DIP-16

Импортный аналог

74LS148

(Электрические параметры)


                                                       Светодиоды

Красные, длинна волны 700 нм; напряжение от 3 В; ток 10 мА

  

Рисунок 13    Светодиоды

Резисторы, необходимы для подключения светодиодов: 4 (число А), 4 (число В), 4 (результат А+В) и 1 для сигнала переполнения. Итого 13 светодиодов.

 

Рисунок 13    Резисторы сопротивлением 300 Ом, ток 5 мА, мощность 0.125 Вт

Рисунок 14 – Схема цветовых обозначений на резисторе DIP 8-позиционный

Рисунок 15     DIP переключатель

16-контактный 2.54mm Pitch Dip переключатели (20-Piece Pack) в количестве 1 штук

8 позиции дизайна, шаг 2,54 мм; Номинальная нагрузка: 100 мА / DC 50V (когда переключатель редко меняется за кадром); Номинальная нагрузка: 25 мА / 24 В постоянного тока (при переключения часто меняется за кадром)

2.2. Проектирование принципиальной схемы

 При  проектировании принципиальной схемы мы воспользовались микросхемами: К555ив1 и зарубежным аналогом микросхемы К555ИВ1-74LS148

Проект схемы на к555ив1

Рисунок 16-принципиальная схема к555ив1

2.3 Проектирование монтажной  схемы устройства

  •  Первый вариант схемы

Первая монтажная схема была основана на микросхеме  74LS148

Микросхема 74LS148

Микросхема К555ИВ1 представляет собой приоритетный шифратор 8х3. Он преобразует восьмипозиционный код в трёхразрядный двоичный код.

Шифратор К555ИВ1 имеет инверсные входы и выходы т.е. активный уровень на всех выводах - низкий (*).

При высоком уровне на входе разрешения E на всех выходах установлены высокие уровни сигнала. При подаче на вход E низкого активного уровня на выходе переноса P устанавливается уровень лог.1 и возможна шифрация сигнала: при подаче лог.0 на любой из информационных входов X0-X7 на выходе G появляется лог.0 (признак входного сигнала) а на выходах Y0-Y2 инверсный двоичный код, соответствующий номеру активного входа.

Приоритетность шифратора выражается в том, что если активный низкий уровень появляется одновременно на нескольких информационных входах то выходной код будет соответствовать активному входу с большим номером.

Альтернативное описание логики работы м/с К555ИВ1:

(без инверсии выходного кода)

Как в отечественной литературе так и в документации на импортный аналог 74LS148 приводится описание логики работы шифратора К555ИВ1, приведенное выше - при этом на выходе микросхемы получаем инверсный двоичный код. Однако, часто ли Вам нужен именно инверсный код?

Можно рассмотреть логику работы этой микросхемы по иному - изменим нумерацию информационных входов - см. X0'..X7'. Тогда на выходе будем иметь прямой двоичный код, соответствующий номеру активного информационного входа (входа с уровнем лог.0).

Приоритет в таком случае будет иметь активный информационный вход с меньшим номером. В остальном логика работы шифратора К555ИВ1 остается прежней.

Назначение выводов К555ИВ1:

 

01 X4 Информационный вход

02 X5 Информационный вход

03 X6 Информационный вход

04 X7 Информационный вход

05 E Разрешение работы (строб)

06 Y2 Выход второго разряда

07 Y1 Выход первого разряда

08 GND Общий вывод

09 Y0 Выход нулевого разряда

10 X0 Информационный вход

11 X1 Информационный вход

12 X2 Информационный вход

13 X3 Информационный вход

14 G Признак подачи входного сигнала

15 P Выход переноса

16 +Vcc Плюс питания 5В

Таблица истиности к555ИВ1

Входы

Выходы

К1

К2

К3

К4

К5

К6

1

2

3

4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

Таблица истинности шифратора К555ИВ1:

ВХОДЫ ВЫХОДЫ

E X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 Y2 Y1 Y0 G P

(X0') (X1') (X2') (X3') (X4') (X5') (X6') (X7')

1 X X X X X X X X 1 1 1 1 1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1

0 1 1 1 1 1 1 0 Х 1 1 0 0 1

0 1 1 1 1 1 0 Х Х 1 0 1 0 1

0 1 1 1 1 0 Х Х Х 1 0 0 0 1

0 1 1 1 0 Х Х Х Х 0 1 1 0 1

0 1 1 0 Х Х Х Х Х 0 1 0 0 1

0 1 0 Х Х Х Х Х Х 0 0 1 0 1

0 0 1 1 1 Х Х Х Х 0 0 0 0 0
2.4. Расчёт электрических параметров устройства

Микросхема К555ив1 - 20 мА

Светодиоды (4) - 130 мА

Резисторы (13) – 15мА

Суммарный ток потребляемый схемой блока:

 I=20+130+15= 273мА

Для выбора источника питания рекомендуется 30-50% от  наминального тока блока .

По этому ток выбранного источника должен быть не менее: 273*1,5=409,5 мА

Выбираем источник питания с напряжением 5В, ток 20А, т.к нам подходил любой блок питания мы выбрали Блок питания LPK2-30 300W ATX P4 ready

Мощность: 300 Вт.

Система охлаждения: 1 вентилятор 80 мм.

Тип разъема для материнской платы: 20 pin.

Количество разъемов 4-pin CPU: 1.

Количество разъемов 4-pin IDE: 4.

Количество разъемов 4-pin Floppy: 2.

Количество разъемов P2: 1.

Ток по линии +5В: 20A.

3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

3.1 Изготовление действующего макета устройства

Для расположение стенда на лабораторном столе мы использовали пластик размером 30х30, толщиной 5мм.

На пластик при помощи болтов закрепили макетную плату с лицевой стороны, а с обратной расположили блок питания.

3.2 Исследование изготовленного устройства

Разработав приниципиальную и монтажную схемы, мы начали поэтапную сборку и проверку узлов.

Собрав схему сумматора на микросхеме К155ИМ3 мы проверили его работоспособность с помощью светодиода с нагрузкой и осцилографа. Они помогли нам определить номинал резистора, для создание оптимальной частоты.

В результате мы получили готовый стенд для лабораторных работ по исследованию Сумматоров.

 

4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

При работе с микросхемами нужно соблюдать ряд правил, во избежание неприятных последствий: удара током, поломки оборудования и микросхем, других радиоэлементов.

Основными причинами воздействия тока на человека являются: случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям; появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий человека; шаговое напряжение на поверхности земли в результате замыкания провода и др.

Основные меры защиты от поражения током: изоляция; недоступность токоведущих частей; электрическое разделение сети с помощью специальных разделяющих трансформаторов; применение малого напряжения (не выше 42В, а в особо опасных помещениях 12В); использование двойной (рабочей и дополнительной) изоляции; выравнивание потенциала; защитное заземление и зануление; защитное отключение; применение специальных электрозащитных средств; организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Особые правила при обращении с паяльником при пайки и лужении. Здесь нужно проверить изоляцию вилки, розетки перед работой, работать только исправным паяльником. При необходимости заменить паяльник, радиодетали и другое неисправное оборудование.

Выполняя работу стараться не отвлекаться, чувствуя усталость прекратить работу. При выполнении лужения нельзя касаться припоем теплоотвод корпуса. Припой не должен попадать на стеклянные и керамические части корпуса микросхемы. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы не образовывались перемычки между выводами, поверхность припоя должна быть без трещин, пор, необлученных участков. Оборудование, применяемое для лужения, должно обеспечивать поддержание и контроль температуры с погрешностью не более + - 5Со. Растекание припоя со стороны корпусов должно быть ограничено пределами контактных площадок. Конец вывода может быть не лужен. Монтажные металлизированные отверстия должны быть заполнены припоем на высоту не менее 2/3 от площади платы. При работе с источниками тока надо соблюдать особую внимательность и осторожность. Смертельным для человека считается ток 0,1А. Известно, что при одном и том же напряжении, но при разном сопротивление человека от 1000 до 500000 Ом. Ток, протекающий через человека, будет равным 0,00044А. А при сопротивлении 1000 Ом — 0,22А, то есть смертельным.

При включении в сеть нельзя дотрагиваться до выводов вилки и розетки, а также до выводов трансформатора — тыкать посторонними предметами в розетку!

Перед первым включением в сеть прибора необходимо проверить сопротивление изоляции между штырьками сетевой вилки и корпусом конструкции. Если оно менее 10 мОм при какой-нибудь полярности подключения щупов омметра, отыскать неисправность и устранить ее. При необходимости заменить деталь или перепаять проводники, для этого надо обеспечить конструкцию и вынуть вилку из розетки.

Защита от статического электричества

Электризация — это комплекс физических и химических процессов, приводящих к разделению в пространстве зарядов противоположных знаков или к накоплению зарядов одного знака.

Суть электризации заключается в том, что нейтральные тела, не проявляющие в нормальном состоянии электрических свойств, в условиях отрицательного контакта или взаимодействия становятся электрозаряженными.

Из-за малых размеров элементов, микросхем высокой плотности упаковки, элементов на поверхности кристалла они чувствительны к разрядам статического электричества.

Статическое электричество всегда накапливается на теле человека при его движение.

При этом могут накапливаться потенциалы в несколько тысяч вольт, что при разряде на чувствительный к статическому электричеству (СЭ) элемент может вызывать появление дефектов, деградацию или разрушение из-за электрических, тепловых и прочих воздействий.

Для уменьшения влияния статического электричества необходимо пользоваться рабочей одеждой из мало электризующихся материалов (х/б халаты). Рабочие столы следует покрывать механическими листами размером 100 х 200 мм, соединенными через ограничительное сопротивление 10 Ом с заземляющей шиной. Оборудование и инструмент, не имеющих питание от сети, подключаются к заземляющей шине через сопротивление 106 Ом. Оснастку и инструмент подключают непосредственно к заземляющей шине. Увлажнение окружающего воздуха. Оператор должен работать с помощью специального антистатического браслета.
1..Необходимо всегда отключать аппаратуру от сети, прежде чем приступать к монтажным и демонтажным работам.

2.Даже после отлючения от сети 220 В, конденсаторы большой ёмкости способны длительное время сохранять значительные заряды, которые могут привести к существенным неприятностям. Поэтому важно быть внимательным и не пытаться вести работу, предварительно не оценив её последствий.

Перед любым вмешательством следует соответствующим образом разрядить конденсаторы,выполняя указания разработчиков.При этом может использоваться изолированый резистор с сопротивлением от 100 Ом до 1 кОм.

Точно так же, при любых работах, связаных с кинескопом или строчным трансформатором, необходимо разрядить конденсатор, образованый элементами кинескопа и внешним заземляющим элементом, который обычно подключён к общему проводу шаси телевизора. Во время работы эта ёмкость заряжаетса до напряжения второго анода кинескопа, то есть приблизительно до 27 кВ.

Чтобы разрядить кинескоп, используют специальный щуп высоковольтного напряжения, которым в течение минимум 30 секунд замыкают вывод второго анода кинескопа и заземляющий проводник(следует помнить о "ложке", разположеных на коллекторных шасси в этих целях).Вольтметр постоянного напряжения позволяет проверить качество разряжения. После отсоединения вывода второго анода кинескопа повторяют эту операцию отдельно с кинескопом и присоской.

3. При проведении измерительных работ ОБЯЗАТЕЛЬНО пользоваться хорошо изолированным инструментом (щупы приборов, отвертки и т.д.)

4. Работать с химией необходимо в ХОРОШО ПРОВЕТРИВАЕМОМ помещении

5. При выполнении паяльных работ желательно на рабочем месте организовать вытяжную вентиляцию

6. В случае попадания химических веществ в глаза или на кожу НЕМЕДЛЕННО ПРОМЫТЬ большим колличеством воды

7.При работе желательно использовать паяльник на рабочее напряжение 36V, запитав его через отдельный трансформатор. Если Вы всё-же использует паяльник на 220V, необходимо тщательно следить за целостностью шнура электропитания, оберегая его от случайных прожогов.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Данная работа оформлена в виде материала для изучения уроков по дисциплине: «Схемотехника» в ЕЭТК, где готовят рабочих с углубленными знаниями по специальности «Автоматизация технических процессов».

 

Цель экономической части:Расчитать стоимость создания лабороторного стенда для исследования сумматоров.

Расчет стоимости лабораторного стенда

Стоимость материалов вычисляется по формуле (1):

См = ƩMi,    (1)

где Mi –расходы материалов, руб.

Таблица-стоимость материалов

Наименование

Кол-во

Цена за ед-цу

Сумма руб

Макетная плата WBU-204-3

1

570

570

Резистор 430 Ом

13

4,30

55,9

Микросхема К155ИМ3

1

10

10

Переключатель

1

24,40

24,40

Светодиод

13

2

26

Набор перемычек

1

180

180

Пластик

1

175

175

Термоусадка

10

10

Кнопка

1

50

50

Гайки

1уп

21

21

Шайбы

1уп

21

21

Болты

1уп

36

36

Итого

-

-

1179,3

См =570+55,9+10+24,40+26+180+175+10+50+21+21+36=1179,3руб.

Данная методическая разработка ориентирована на региональный рынок, может быть использована для  высшего и   среднего   образования.  Она также ориентирована  для самостоятельного изучения материала студентами, учащимися,  в помощь преподавателям для проведения уроков..

Методическая разработка удобно составлена в плане материала. Методическое пособие составлено в простой и понятной форме, необходимой для усвоения материала, как студентами, учащимся. Предлагаемый материал рассчитан на понимание людей включая категории всех возрастов, но обладающих начальными знаниям.

Исходными данными для расчета являются:

- заработная плата техника (инженера) – программиста (ЗП ср.мес.) – 17000руб.;

- стоимость компьютера (С комп.) – 20000 руб.;

- нормативный срок службы оборудования (Тн.) -  5 лет;

- сумма потребляемой мощности (Мп.) -  0,5 кВт;

- стоимость 1 кВт (Цэ) – 2,5 руб.

Таблица 11 - Этапы разработки программы

Этапы разработки

Время, час

Постановка задачи

Разработка схемы

Создание схемы

4

8

10

Итого:

В том числе машинное время:

22

18

1.1 Расчет стоимости программы и экономического эффекта ее внедрения

Целью данной части проекта является расчет полной стоимости программы  и экономической эффективности от внедрения программы.

1.2 Стоимость одного часа машинного времени рассчитывается по формуле (1)

                                      Смч = Сэкс/Тэф К исп,                                      (1)

где  Сэкс – годовые эксплуатационные расходы, руб.;

      Тэф  - годовой эффективный фонд времени, час;

      Кисп – коэффициент использования машины и времени разработчика, коэффициент использования машины принимаем 0,9.

Смч =470453/1736*0,9=243,89 руб

 1.2.1 Годовой эффективный фонд времени рассчитывается по формуле(2)

                    Тэфф = (tрд Nсм Дрд) – (t пт  Nсм Дрд),                  (2)

где  tрд – продолжительность рабочего дня, час;

      Nсм – количество смен;

      Д рд – количество рабочих дней;

      t пт – регламентированные потери рабочего времени.

Тэфф =(8*1*248) – (1*1*248)=1736 час

На предприятии продолжительность смены 8 часов, работа идет в 1 смену, в 2011 году 248 рабочих дней, за рабочим предусмотрен регламентированный перерыв 1 час.

1.2.2 Эксплуатационные расходы также являются неотъемлемой частью затрат на разработку программы, рассчитываются по формуле (3)

                          Сэксп = ЗПср.год + Агод + Сн.р. + Сэ,                                        (3)

где ЗПср.год. – среднегодовая заработная плата разработчика, он же занимается обслуживанием;

Агод. – годовые амортизационные отчисления, руб.;

Сн.р. – накладные расходы, руб.;

Сэ – стоимость потребляемой электроэнергии за год, руб.

Сэксп =300000+3000+780000+1953=1084953 руб.

ЗПср. год. = ЗП ср.мес. Ч 12,                                        (4)

где ЗП ср.мес. – среднемесячная заработная плата, руб.;

Ч - численность рабочих, чел.

ЗПср. год. =17000*1*12=204000 руб.

А год. = С комп Н а % / 100%,                                        (5)

где С комп – стоимость компьютера, руб.;

На – норма амортизации, %.

А год. = 20000*20%/100%=4000 руб.

                   На=100/Тн,                                                        (6)

где Тн – нормативный срок службы оборудования, лет.

На=100/5=20 %

Накладные расходы (Сн.р.) в условиях предприятия равняются 260 % от заработной платы техника – программиста. Сюда включаются затраты на содержание помещения, оборудования, управленческие затраты.

С н.р. = ЗП сред.год. 260 %/100%,                                     (7)

С н.р. = 204000*260%/100%=530000 руб.

     Сэ=Мп Т эфф Цэ К исп,                                       (8)

где Сэ - стоимость потребляемой электроэнергии за год, руб.;

Мп – сумма потребляемой мощности, кВт;

Т эфф – годовой фонд рабочего времени, час;

Ц э – стоимость 1 кВт, руб.;

К исп – коэффициент использования мощности, принимается 0,9.

Сэ=0,5*1736*2,50*0,9=1953 руб.

1.2.3 Расчет стоимости разработки программы. Время разработки программы рассчитывается по этапам таблицы 11.

Стоимость разработки программы рассчитывается по формуле (9)

Ср = ЗПр.чел n1 + См час n2,                                        (9)

где Ср – стоимость разработки программы;

ЗП р.чел – средняя часовая заработная плата разработчика техника (инженера) программиста с отчислениями на социальные нужды;

См час – стоимость машинного часа;

 n1 и n2 – соответственное количество чел.-часов разработчика и машинных часов.

ЗП р.чел = ФЗП год/Т эфф,                                             (10)

где Т эфф – годовой эффективный фонд времени, пункт 1.1, час.

ЗП р.чел =204000/1736=117,51руб.

ФЗП год – годовой фонд заработной платы, рассчитывается по формуле (11):

ФЗП год = ЗП ср.год. + страховые взносы,                      (11)

где ЗП ср.год - среднегодовая заработная плата разработчика, руб.

ФЗП год =204000+61200=265200руб.

Страховые взносы составляют 30%,

Таким  образом, стоимость разработки стенда рассчитывается по формуле (9)

Ср = 117,51*10+243,89*18=5565,12 руб.

1.2.4 Цена программного продукта. Цена разработанной программы в рыночной экономике рассчитывается на основе принципов рыночного ценообразования. Для этого производится аналитические расчеты и оценки.

Программное обеспечение имеет две особенности существенно отличающих его от других видов товаров. С одной стороны это авторское произведение. С другой стороны созданную программу легко размножить (Затраты на копии ничтожно малы).

Цены устанавливаются в зависимости от их назначения и разработки: уникальные, по заказу, специализированные и универсальные рыночные.

Определяющими факторами для формирования рыночной цены являются:

-потребность (спрос) программных продуктах определенного типа;

-количество потенциальных покупателей и их финансовые возможности;

-наличие конкурентов;

-качество;

-удобство в пользовании;

-реклама.

Необходим анализ реальных ситуаций, возникающих на рынке программных средств. Первоначальные затраты на разработку программы являются постоянными затратами, возмещение которых, как правило в существующих экономико-математических моделях не учитывается. Как правило, продавцы пытаются получить максимальную выручку от продажи. В этом случае поиск рыночной цены можно записать виде оптимальной модели, формула (12).

Вр = ЦКс > макс.,                                                       (12)

где Вр – выручка, руб.;

Ц – искомая цена, руб.;

Кс – количество копий, которые будут проданы по цене «Ц».

Цена – это денежное выражение стоимости. Она включает в себя полную себестоимость, установленный размер прибыли, НДС, определяется по формуле (13)

      Цена = С\С пол + прибыль + НДС,                                     (13)

где цена – денежное выражение стоимости программы;

С\С пол – стоимость разработки программы (Ср);

Прибыль – зависит от спроса и предложения определяется в % от стоимости разработки программы (Ср);

НДС – налог на добавленную стоимость, определяется в % от суммы стоимости разработки программы и прибыли.

Цена = 5565,12+1063,51+1216=7844,63руб.

Несмотря на то, что прибыль является важнейшим экономическим показателем работы предприятия, она не характеризует эффективность его работы. Для определения эффективности работы предприятия необходимо сопоставить результаты (в данном случае прибыль) с затратами или ресурсами, которые обеспечили эти результаты.

Одним из важнейших показателей эффективности работы предприятия является рентабельность. Рентабельность – это относительная величина, выраженная в процентах и характеризующая эффективность применения в производстве (авансированных) ресурсов общественного труда или текущих издержек производства.

Предприятие, осуществляющее хозяйственную деятельность, заинтересовано не только в получении максимальной прибыли, но и эффективности использования вложенных в производство средств, исчисляемых размером прибыли, полученной предприятием за определенный период времени (месяц, квартал, год), на одну денежную единицу производственных фондов, капитала, оборота (реализованной продукции) инвестиций, текущих издержек производства. При анализе хозяйственной деятельности предприятия и разработке планов развития производства различают показатели рентабельности капитала и продукции, инвестиций и оборота, рентабельность производства и др.

Рентабельность изделия Ри можно определить по формуле (14)

Ри = (Пр/С/С пол) 100%,                                            (14)

  где  Пр – прибыль от реализации продукции;

  С/С пол – полная себестоимость её изготовления.

Ри = 1063,51/5565,12*100%=19%

Программное обеспечение имеет две особенности существенно отличающих его от других видов товаров. С одной стороны это авторское произведение. С другой стороны созданную программу легко размножить (Затраты на копии ничтожно малы).

Цены устанавливаются в зависимости от их назначения и разработки: уникальные, по заказу, специализированные и универсальные рыночные.

Определяющими факторами для формирования рыночной цены являются:

- потребность (спрос) программных продуктах определенного типа;

- количество потенциальных покупателей и их финансовые возможности;

- наличие конкурентов;

- качество;

- удобство в пользовании;

- реклама.

Заключение

Лабраторный стенд получился универсальным  и стал средством изучения не только работы Сумматора но самых разных схем. За счет беспаечной платы и источника питания напряжением 5V и 12V можно собирать, изучать и проэктировать любые схемы изучаемые на таких дисциплинах как: электротехника, схемотехника, физика, электронная техника, электрические машины, вычеслительные машины, мехатроника и т.д.

Используемая литература

http://go-radio.ru

Справочник по микросхемам серии К155. 1991—250 с.

http://www.microcontrollerov.net

Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2./А. В. Нефедов. - М.:ИП РадиоСофт, 1998г. - 640с.:ил.

Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги Справочник. Перельман Б.Л.,Шевелев В.И. "НТЦ Микротех", 1998г.,376 с. - ISBN-5-85823-006-7

Лабораторная работа № 4 ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ и использования регистров  Цель работы: изучить принципы работы и способы применения регистров. Описание используемых микросхем В лабораторной работе используется четырёхразрядный регистр К155ИР1, условное обозначение которого представлено на рисунке 26,а. Регистр реализован на базе двухступенчатых триггеров, формирующих результат по заднему фронту сигнала синхронизации. Особенностью микросхемы является наличие двух входов синхронизации, каждый из которых активен при выполнении соответствующей микрооперации. Чтобы исключить паразитные явления, изменение информационных сигналов и режима работы следует производить при логическом нуле на обоих входах синхронизации.  Рис. 26. Условное обозначение микросхемы К155ИР1 (а) и модели  регистра (б), на которой можно смоделировать работу отечественной  микросхемы В зависимости от значения управляющего сигнала E регистр может выполнять две микрооперации. Если E=1, то разрешается параллельный приём информации (WRITE- запись) с входов данных D0, D1, D2, D3 под действием спадающего фронта сигнала синхронизации CWR (сигнал CWR переходит из “1” в “0”). Выполняется микрооперация: RG:=D. Если E=0, то разрешается сдвиг хранимой информации вверх  (RG<) по заднему фронту сигнала синхронизации сдвига C>. Если считать при этом разряд RG3 за старший, то осуществляется правый сдвиг (RS) содержимого регистра на один разряд, то есть выполняется микрооперация: RG:=RS(RG,1). Одновременно со сдвигом в освободившийся разряд RG3 примется информация с входа D3>. Если считать разряд RG3 за младший, то осуществляется левый сдвиг (LS) в сторону старших разрядов на один разряд: RG:=LS(RG,1). При изучении работы микросхемы допустимо на оба входа синхронизации одновременно подавать синхроимпульсы, поскольку активность входа зависит от уровня сигнала E. При  выполнении лабораторной работы на компьютере возможно применение микросхемы 74195, условное обозначение которой предложено на рисунке 26,б. Необходимо учитывать некоторые отличительные особенности микросхемы, которые приведут к несколько иным результатам, не совпадающим с результатами изучения микросхемы К155ИР1. Например, активным фронтом синхросигнала в микросхеме К155ИР1 является спадающий фронт, а в микросхеме 74195 – нарастающий, параллельная запись в первом случае производится по единичному уровню сигнала E, а в микросхеме 74195 – по нулю. Но это не является принципиальным отличием и может быть учтено применением в соответствующих цепях инверторов. Необходимым требованием при выполнении работы является понимание происходящих в микросхеме процессов и умение объяснить наблюдаемое. Информационные входы при параллельном приёме помечены метками A, B, C, D, которым соответствуют выходы: QA, QB, QC, QD. Подача на вход «CLR» нуля приводит к сбросу триггеров микросхемы в ноль. Поскольку в отечественной микросхеме асинхронный сброс не предусмотрен, на этот вход следует подавать пассивный уровень (единичный, то есть уровень логической единицы). При сдвиге поразрядно информация записывается с входов J и K, объединённых вместе. Вход синхронизации «CLK» по нарастающему фронту заставляет микросхему выполнять сдвиг информации сверху вниз, если на управляющем входе «SH/LD’» присутствует уровень логической единицы. Если на этом управляющем входе уровень нуля, то выполняется запись параллельно с входов параллельного приёма A, B, C, D. Пример включения микросхемы для знакомства с выполняемыми ею микрооперациями показан в файле «registr74195.ewb», а скорректированный вариант включения иностранной микросхемы с целью приближения по функциям к отечественной микросхеме К155ИР1, предложен в файле «registr74195=ir1.ewb». Используя сочетание регистра с комбинационным сумматором, можно расширить функциональные возможности регистра.  На рисунке 27 предложены условные обозначения отечественного и иностранного четырёхразрядного комбинационного сумматора. Рис. 27. Условное графическое обозначение микросхемы четырёхразрядного сумматора К155ИМ3 (а) и модели иностранного аналога (б) Если соединить микросхему К155ИР1 с  сумматором так, как показано в виде функциональной схемы на рисунке 28, то образуется накапливающий сумматор. При изучении накапливающего сумматора можно воспользоваться файлом «registr-summator.ewb». Рис. 28. Функциональная схема накапливающего регистра с указанием выполняемых микроопераций Задание для подготовки к выполнению лабораторной работы Изучить теоретический материал по лекциям и рекомендованной литературе (страницы с  90 по 103 конспекта лекций [Л.А.Брякин. Основы схемотехники цифровых устройств: конспект лекций. – Пенза: Изд. Пенз.гос. ун-та, 2006. – 104 стр.]). Построить временные диаграммы поведения регистра для тех пунктов порядка выполнения работы, в которых диаграммы  могут быть построены без проведения экспериментов. Построить принципиальную схему накапливающего сумматора на микросхемах К155ИР1 и К155ИМ3 или их иностранных эквивалентах и временные диаграммы его работы с учётом задания в пункте 3 порядка выполнения работы. Порядок выполнения работы 1. Изучение особенностей функционирования сдвигающего регистра и выполняемых им микроопераций.   Подключите к информационным входам и входу режима работы E микросхемы К155ИР1 тумблеры для формирования логических уровней, а на объединённые входы синхронизации подайте сигнал от кнопки стенда. Выходы микросхемы подключите к логическим индикаторам. Установите на информационных входах D[3/0] предложенное в таблице 8 число и при произвольном исходном состоянии регистра с помощью кнопки синхронизации, тумблера управления входом E и тумблера управления входом последовательного приёма информации D3> имитируйте показанные на рисунке  29 входные сигналы. В процессе формирования сигналов постройте временные диаграммы для всех выходов регистра. Объясните наблюдаемые сигналы, указав стрелками причинно-следственные связи. Укажите режимы работы регистра в разные моменты времени.    Таблица 8 Вариант 1 2 3 4 5 6 D[3/0] 1101 0011 1110 1010 0110 1100 Вариант 7 8 9 10 11 12 D[3/0] 1011 0110 0101 1001 0111 1110  Рис. 29. Временные диаграммы управляющих сигналов 2. Изучение особенностей работы сдвигающего регистра в счётчике Джонсона (Мёбиуса). Подайте на входы D[3/0] нули, а выход RG0 соедините через инвертор с входом D3>. Синхросигнал сформируйте от кнопки. Подав на вход E логическую единицу, нажатием кнопки запишите во все разряды регистра нули. Изменив состояние сигнала E на противоположное, подайте с помощью кнопки 9 импульсов, контролируя поведение выходных сигналов регистра. Постройте временные диаграммы синхросигнала, сигнала E и всех выходных сигналов регистра и объясните поведение. 3. Изучение особенностей работы накапливающего сумматора. Соберите накапливающий сумматор (рис. 27) на стенде,  используя тумблеры для формирования числа B на входах сумматора и управляющего сигнала E на входе регистра. Подключите к выходам регистра и сумматора индикаторы состояния. Подайте на входы B сумматора число из таблицы 8. При E=0 запишите подачей четырёх импульсов ноль в регистр. Измените состояние сигнала E на единичное. Подачей импульса на вход синхронизации запишите число в регистр. Обратите внимание на информацию, наблюдаемую на выходах регистра и сумматора. Объясните то, что видите. Подайте на входы B сумматора число 1101.  Подачей импульса на вход синхронизации запишите в регистр сумму. Предполагая исходное состояние регистра равным нулю, постройте временные диаграммы работы накапливающего сумматора, на которых изобразите два импульса синхронизации, сигнал E, информацию на входах B сумматора, на выходах регистра и сумматора.   4. Изучение особенностей работы счётчика, построенного на базе накапливающего сумматора. Превратите накапливающий сумматор в четырёхразрядный счётчик, который при подаче каждого импульса на синхронизирующий вход C выполняет предложенную в таблице 9 микрооперацию. Поясните работу счётчика временными диаграммами при произвольном исходном состоянии регистра и подаче двух импульсов синхронизации. Объясните предложенные временные диаграммы. 5*. Проектирование реверсивного счётчика Используя схему накапливающего сумматора, на входах B предложите комбинационную схему, которая в зависимости от состояния дополнительного сигнала управления превращает схему в суммирующий или в вычитающий счётчик.  Счёту подлежат импульсы, поступающие на вход синхронизации регистра. В режиме суммирования каждый синхроимпульс должен увеличивать состояние регистра на единицу (выполняется микрооперация RG:=RG+1), а  в режиме вычитания – уменьшать на два (выполняется микрооперация RG:=RG-2). Определите, какой уровень сигнала надо подать на вход режима работы микросхемы регистра. Смоделируйте всю схему на компьютере с дополнительным управляющим входом, опишите поведение и постройте временные диаграммы работы.  Таблица 9 Вариант 1 2 3 4 5 6 мко  RG=RG+3 RG=RG-3 RG=RG+2 RG=RG-2 RG=RG+1 RG=RG-1 Вариант 7 8 9 10 11 12 мко  RG=RG+4 RG=RG-4 RG=RG+5 RG=RG-5 RG=RG+6 RG=RG-6 мко – микрооперация Контрольные вопросы 1. Что такое регистр? 2. Есть ли отличия в условном обозначении регистра в зависимости от того, реализован регистр на триггерах с динамическим управлением или на двухступенчатых триггерах? 3. Отличаются ли сдвигающие регистры по направлению сдвига схемотехнически? 4. Чем отличается комбинационный сумматор от накапливающего сумматора? 5. С какой целью может использоваться вход переноса в младшем разряде сумматора при выполнении алгебраического суммирования? 6. Если в регистре накапливающего сумматора ноль, а на входе сумматора число N, то какое число будет непосредственно на выходах комбинационного сумматора после записи числа N в регистр? 

Источник: 
http://5fan.ru/wievjob.php?id=11938


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

829. Участок по переработки ПЭТФ литьем под давлением 462.5 KB
  Описание изделия, его назначение и условия эксплуатации. Анализ производственного процесса на предприятии и рекомендации по его совершенствованию. Описание основных стадий производственного процесса. Расчет материального баланса на калькуляционную единицу. Выбор основного технологического оборудования.
830. Технология озвучивания и монтаж рекламного ролика ИЭиУ СПбГУКиТ в условиях формата изображения 35 мм 199.5 KB
  Экспликация рекламного ролика института экономики и управления СПбГУКиТ. Описание технологии изображения 35-мм (традиционный вариант). Выбор оборудования, обзор возможностей и технических характеристик выбранного оборудования. Программа Nuendo 2.0.
831. Проектирование водопровода и канализации жилого здания 195 KB
  Проектирование системы холодного водоснабжения. Гидравлический расчёт системы холодного водоснабжения. Определение требуемого напора на вводе, подбор насоса. Гидравлический расчёт внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации. Конструирование внутридомовой канализационной сети. Гидравлический расчёт внутриквартальной ливневой канализации.
832. Особенности понятия материя 219.5 KB
  Бытие, как предельно общая абстракция. Формы движения материи. Их качественная специфика и взаимосвязь. Реляционная и субстанциальная концепции пространства и времени. • Качественное многообразие форм пространства-времени в неживой природе. Реляционная и субстанцианальная концепции пространства и времени.
833. Централизованное специализированное предприятие для текущего ремонта автомобилей 363 KB
  План организации рельефа, подсчёт красных и чёрных точек. Объемно-планировочное решение здания. Отделка фасада. Внутренняя отделка помещений. Санитарно-техническое и инженерное оборудование. Колонны каркаса и фахверка.
834. Визначення основних параметрів та режимів роботи валкової жатки 3.57 MB
  Характеристика умов роботи валкової жатки. Існуючі технології схеми валкових жаток. Висота встановлення осі мотовила над різальним апаратом. Винос мотовила відносно різального апарата.
835. Стандартизация свойств. Физические, механические, физико-химические свойства 81.93 KB
  Стандартизация свойств. Марки материалов. Физическое состояние строительных материалов. Свойства материалов по отношению к различным физическим воздействиям. Способность материала поглощать водяные пары из воздуха. Коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР).
836. Корреляционная зависимость между реальной заработной платой и безработицей в России с июля 2008-2009 годов 250.5 KB
  Социально-экономическое явление, предполагающее отсутствие работы у людей, составляющих экономически активное население. Влияние реальной заработной платы получаемой россиянами на безработицу в России за промежуток времени равный одному году с июля 2008 года по июнь 2009 года.
837. Использование компьютерной графики в профессиональной деятельности 161.5 KB
  Раскрыть назначение, состав и возможности программ подготовки графических документов на ПЭВМ. Получить представление о принципах графического моделирования для решения идентификационных задач. Назначение, функции, состав и возможности программ подготовки графических документов на ПЭВМ. Графическое моделирование для решения практических задач.