193218 (588737), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Для разрабатываемой конструкции выбор конкретного компоновочного решения будет определяться в первую очередь схемотехнической реализацией устройства (количеством ИМС и ЭРЭ и связями между ними), используемой элементной базой (типоразмерами корпусов микросхем и ЭРЭ), конструктивом интерфейса между модулем и персональным компьютером (ISA).

Размеры ПП выбираются из зоны размеров печатных плат [11]. Количество возможных значений размеров (высоты и ширины) весьма велико. Однако, до 100 мм можно применять любые размеры, кратные 2,5 мм, до 350 мм – 5,0 мм и свыше 350 мм – кратные 10 мм. Кроме того, наибольший размер должен быть не более 470 мм в любом направлении. Также устанавливается ограничение на на соотношение сторон: оно должно быть не более 1:4.

Как было обосновано в п. 4.2, наиболее целесообразным представляется использование корпусов 42 типа с шагом выводов 1,25 мм.

При выборе компоновочного решения необходимо руководствоваться рядом общих правил и положений, среди которых можно выделить следующие [2]:

1) по краям платы следует предусматривать технологическую зону шириной 1,5 – 2,0 мм. Размещение установочных и других отверстий, а также печатных проводников в этой зоне не допускается. Все отверстия должны располагаться в узлах координатной сетки. В том случае, если шаг расположения выводов микросхем не соответствует шагу координатной сетки, одно из отверстий под вывод (желательно первый) микросхемы должно обязательно располагаться в узле координатной сетки;

2) для правильной ориентации микросхем при их установке на ПП на последней должны быть предусмотрены «ключи», определяющие положение первого вывода микросхемы;

3) конденсаторы, резисторы и другие навесные элементы следует располагать параллельно координатной сетке;

4) на ПП должен быть предусмотрен ориентирующий паз (или срезанный левый угол) или технологические базовые отверстия, необходимые для правильной ориентации при изготовлении ДПП;

5) печатные проводники следует по возможности выполнять минимально короткими (этому должно способствовать соответствующее размещение ИМС и ЭРЭ на ПП – необходимо учитывать взаимные электрические связи между ними). Не рекомендуется прокладка сигнальных проводников в непосредственной близости и параллельно друг другу во избежание возникновения паразитных наводок;

6) распределение ИМС и ЭРЭ на ПП должно быть по возможности равномерным;

8) на шинах питания микросхем на группу из нескольких ИМС устанавливаются фильтрующие емкости;

7) число отверстий различных диаметров следует сводить к минимуму для повышения технологичности производства ПП.

Реализация принятых компоновочных решений представлена на сборочном чертеже модуля (БГУИ. 411117.001СБ).

Реализацию принятых компоновочных решений необходимо количественно подтвердить с точки зрения проверки разработанной конструкции на вибропрочность. Целесообразность проведения данного расчета обуславливается возможностью возникновения необходимости эксплуатации разрабатываемой системы вблизи некоторого оборудования, являющегося источником вибрационных воздействий.

Расчет на вибрапрочность проводится путем расчета собственной частоты колебаний платы, условно заменяя ее реальную конструкцию балочной схемой. Плата представляется в виде прямоугольной пластины с соответствующим способом крепления.

Формула для расчета собственной частоты имеет вид :

, (4.3.1)

где K_m - поправочный коэффициент на материал, рассчитываемый по формуле :

, (4.3.2)

где Е, Р - модуль упругости и плотность применяемого материала;

Е_с, Р_с - модуль упругости и плотность стали;

К_в – поправочный коэффициент веса элементов, определяемый по формуле :

, (4.3.3)

где Р_э - вес элементов, равномерно размещенных по пластине; Рп- вес пластины;

В - частотная постоянная, рассчитываемая по формуле:

, (4.3.3)

- коэффициент, зависящий от вида закрепления и соотношения сторон пластины; Е - модуль нормальной упругости; g - ускорение свободного падения; Р - плотность материала пластины; Е_ps - коэффициент Пуассона;

h - толщина пластины;

A - длина пластины.

Если известны резонансные частоты F_i для всех входящих в блок устройств, то резонансная частота блока F_пл. рассчитывается по формуле:

, (4.3.4)

Разрабатываемая плата должна обладать усталостной долговечностью при воздействии вибрации. Для этого необходимо, чтобы минимальная частота собственных колебаний платы удовлетворяла условию:

, ( 4.3.5)

где n_b - вибрационные перегрузки в единицах g;

b - размер короткой стороны платы;

- безразмерная постоянная, числовое значение которой зависит от значения частоты собственных колебаний и воздействующих ускорений [2].

Резонансную частоту разработанной платы модуля АЦП рассчитаем с помощью «ПППКЭВС».

Исходные данные для расчета приняты на основании сборочного чертежа модуля (БГУИ.411117.001СБ), массагабаритных характеристик применяемых ИМС и ЭРЭ [5,13], требуемого вида закрепления модуля в ПЭВМ, а также справочных данных на материалы [2] и представлены в таблице 4.3.1.

Таблица 4.3.1 – Исходные данные к рачету вибропрочности

В результате расчета получено значение резонансной частоты для разрабатываемого модуля, равное 43,7 Гц. Проверим условие(4.3.5):

Таким образом, условие (4.3.5) справедливо, следовательно, разработанная плата модуля АЦП будет обладать достаточной усталостной долговечностью при воздействии вибрации.

5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

5.1 Общие требования к структуре и составу программного обеспечения, разработка алгоритма работы

Программное обеспечение (ПО) для разрабатываемой системы должно представлять собой комплекс системных и прикладных программ, позволяющих пользователю эффективно взаимодействовать с автоматизированной системой (управлять работой, реализовывать запросов и т. п.), получать объективную информацию о результатах производимых исследований.

ПО необходимо реализовать под операционную систему Windows (9Х), так как данная операционная система является наиболее распространенной из устанавливаемых на ПЭВМ. Целесообразность такого подхода можно объяснить исходя из задач, возложенных на разрабатываемую систему. В связи с тем, что исследуемые процессы изменения температуры в подавляющем большинстве случаев являются достаточно медленно протекающими, на устройство нерационально возлагать функции по обработке входной информации в реальном масштабе времени. Следовательно, написания ПО под операционную систему реального времени не требуется.

Взаимодействие модуля АЦП и ПЭВМ, в которую он встраивается, целесообразно осуществить использовать механизм прерываний. Номер используемого модулем системного прерывания (с IRQ9 по IRQ12) выбирается соответствующей распайкой перемычки Е2 (БГУИ.411117.001Э3).

С точки зрения пользователя, программа для работы с АСИТР должна иметь приближенный к стандарту Windows интерфейс и обеспечивать получение информации об исследуемом тепловом режиме как в виде, удобном для визуальной, так и для аналитической оценки. Иными словами, на основании данных, полученных в результате исследования, должна быть построена визуальная модель – трехмерный график на основе измерений в исходных точках и аппроксимации полученных значений на весь объем конструкции, подлежащей исследованию. При этом, учитывая относительно небольшое количество каналов, целесообразно предоставить доступ к исходному массиву полученных данных (12 значений). Требования к системным ресурсам – согласно утвержденного ТЗ.

Общая структура ПО для разрабатываемой системы приведена на рисунок 5.1.1.

Рисунек 5.1.1 – Структура программного обеспечения АСИТР

В рамках данного проекта предполагается реализовать некоторую часть ПО для разрабатываемой системы, сакцентировав внимание на разработке прикладного ПО и, в частности, пользовательского интерфейса .

Учитывая требования к разрабатываемой системе, изложенные в ТЗ, а также принятые выше схемотехнические решения, разработаем алгоритм работы программы (БГУИ.411117.001Д).

5.2 Выбор и обоснование пользовательского интерфейса

Интерфейс пользователя является одной из самых важных частей приложения – это то, что видит пользователь. Для него интерфейс и есть само приложение [14]. Пользователю не требуется знать, какой код выполняется за каждой сценой интерфейса. С точки зрения пользователя, неважно, сколько времени и усилий было затрачено разработчиком на написание и оптимизацию кода, практичность разработанного приложения зависит от интерфейса.

Интерфейс приложения производит на пользователя наибольшее впечатление при оценке всего приложения, вне зависимости от того, насколько совершенен с технической точки зрения его код. Пользователь смотрит на приложение исключительно как на комфортное и эффективное средство достижения определенной цели. Хорошо разработанный интерфейс изолирует пользователя от тонкостей программирования, облегчая выполнение поставленной задачи.

Для приложений Windows существуют два основных стиля интерфейсов пользователя: интерфейс с одним документом (single – document interface, SDI) и интерфейс со многими документами (multiple – interface document, MDI). Приложения, используемые стиль SDI, позволяют одновременно открывать только один документ – чтобы открыть другой, следует закрыть предыдущий. В качестве примера можно назвать NotePad, WordPad, AutoCAD 14 и др.

Приложения с интерфейсами MDI позволяют отображать одновременно несколько документов, причем каждый документ отображается в своем окне. В приложениях MDI присутствует меню Окно (Window) с командами для переключения между окнами или документами.

Кроме двух наиболее распространенных стилей интерфейса, SDI и MDI, существует также третий, менее популярный – интерфейс в стиле проводника (explorer – style interface). Это интерфейс состоит из одного окна, содержащего две панели. На левой панели представлено дерево или иерархический вид, правая панель является областью отображения, как, например, в Microsoft Windows Explorer. Этот тип интерфейса предназначен для перемещения среди большого числа документов или их просмотра.

Для разрабатываемого приложения целесообразно использовать MDI интерфейс. Такой выбор придаст приложению большую гибкость, а следовательно – и удобство пользователю: возможности по сравнению содержимого нескольких окон, простое переключение из одного документа в другой и т.п.

Учитывая возложенные на разрабатываемую систему задачи, а также эргономические требования, предъявляемые к интерфейсу приложения [14], разработаем «внешний вид» управляющей программы для АСИТР (рисунок 5.2.1).

Рисисунок 5.2.1 – Общий вид первой загружаемой формы управляющей программы

Характеристики

Список файлов ВКР