Особенность проектирования топологии печатных плат. Применение интегральных схем разной степени интеграции при разработке цифровых устройств и проверки их на работоспособность. Создание технических приспособлений на основе пакетов прикладных программ.
Аннотация к работе
Луначарского, перед войной - в ремесленное училище №2 металлистов, на базе которого в январе 1945 года по Приказу Главного управления трудовых резервов при СНКСССР и был открыт индустриальный техникум, призванный готовить так необходимых для послевоенного восстановления страны квалифицированных специалистов с профессиональным образованием. Вскоре техникум стал одним из ведущих в стране. В 1992 году техникум был реорганизован в колледж, в котором ведется подготовка по шести специальностям повышенного и трем базового уровня: мастера профессионального обучения, учителя технологии и физической культуры, юристы, коммерсанты, специалисты государственного и муниципального управления, технологи, техники по техническому обслуживанию автомобилей и пожарной безопасности. Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки. Для исключения поражения электрическим током запрещается: часто включать и выключать компьютер без необходимости, прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе, класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы.Соберем схему измерения времени задержки входного сигнала логическим элементом, в качестве исследуемого элемента выберем элемент, указанный в таблице 1 задания в соответствии с заданным вариантом. По заданному алгебраическому выражению функции из таблицы 1 составим таблицу истинности заданной функции. Используя логические возможности программы EWB или Multisim, разработаем схему для представленной в таблице 1 функции. Проанализируем состав и принцип работы схемы: запишем логические элементы, входящие в состав схемы и соответствующие им логические функции, составим общую логическую функцию, описывающую всю схему в целом Y2(X1,X2,X3) = F(X1,X2,X3); для понимания принципа работы схемы составим таблицу истинности. Соберем схему исследования полусумматора и, с помощью логического анализатора, последовательно нажимая кнопки Circuit to Truth Table (таблица истинности цепи) , Truth Table to Boolean Expression (булево выражение по таблице истинности) , Boolean Expression to Circuit (создание схемы по булеву выражению) , получим таблицу истинности полусумматора, логические выражения для выходов S и C, и схемную реализацию логических выражений для выходов S и C.
План
Содержание ЗАДАНИЙ на учебную практику
Содержание практики Колво часов ПК, ОК
Введение
Учебная практика пройдена в Профессионально-педагогическом колледже СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Целью практики является закрепление и углубление знаний, полученных в рамках обучения по специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы, получение первичных профессиональных и практических навыков самостоятельной расчетно-аналитической работы.
Основными задачами практик являются: проведение анализа и синтеза комбинационных схем;
исследование работы цифровых устройств и проверку их на работоспособность;
проектирование топологии печатных плат;
разработка комплекта конструкторской документации с использованием САПР;
применения интегральных схем разной степени интеграции при разработке цифровых устройств и проверки их на работоспособность;
проектирования цифровых устройств на основе пакетов прикладных программ;
оценки качества и надежности цифровых устройств.
История колледжа
Прославленный летчик и Герой Советского союза Н. П. Каманин писал: «Для становления личности Гагарина решающее значение имеют 1951-1955 годы. Техникум дал Ю. А. Гагарину не только специальное образование, но и резко поднял его физическое и духовное развитие».
Это был Саратовский индустриальный техникум, сегодня -Профессионально-педагогический колледж СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Славная история учебного заведения уходит корнями в XIX век, когда 30 августа 1871 года было открыто первое в городе ремесленное училище, с высочайшего соизволения получившее право называться в честь царя Александра II. Инициатором создания училища «для детей бедных горожан и лично занимающихся нищенством» (по Уставу) был купец первой гильдии Почетный гражданин Саратова Т. Е. Жегин, привлекший средства многих благотворителей - саратовских и московских, в том числе своего друга П. М. Третьякова.
Александровцы оставили о себе добрую память в городе: кованая ограда сада «Липки», узорные чугунные балконы и подъездные арки, первые городские электростанции и первый в городе автомобиль, созданный по привезенному образцу.
В 1919 году училище преобразуется в политехнические курсы, затем - в профтехшколу им. А. В. Луначарского, перед войной - в ремесленное училище №2 металлистов, на базе которого в январе 1945 года по Приказу Главного управления трудовых резервов при СНКСССР и был открыт индустриальный техникум, призванный готовить так необходимых для послевоенного восстановления страны квалифицированных специалистов с профессиональным образованием.
Первым директором техникума стал Герой Советского Союза С. Я. Батышев, в последствии долгое время проработавший заместителем председателя Госкомитета по профтехобразованию при Совете Министров СССР, академик, автор многих учебников.
Несмотря на трудные послевоенные годы, большое внимание уделялось укреплению здоровья, физической закалке будущих организаторов производства, воспитателей рабочей смены. Учащихся одевали, обували, кормили. Управление Трудовых резервов, руководители техникума обеспечивали бесперебойное снабжение продуктами питания столовой, располагавшейся в двухэтажном здании, где сегодня размещается Народный музей Ю. А. Гагарина. СИТ - овцы занимались в коллективах Дома культуры профтехобразования, в спортивных секциях на стадионе «Динамо». Вскоре техникум стал одним из ведущих в стране.
Летом 1951 года по направлению Московского управления трудовых резервов приехал в Саратов учиться выпускник Люберецкого РУ №10, литейщик - формовщик 5 разряда Юрий Гагарин. «Техникум был для меня и для всех комсомольцев не только школой знаний, но и замечательной школой жизни», - потом напишет он в своей книге «Дорога в космос». Здесь неукоснительно соблюдалась традиция выпускать специалистов, способных решать актуальные задачи дальнейшего индустриального развития страны, внедрения в жизнь достижений научно-технического прогресса. В учебных цехах-мастерских выпускались вертикально-сверлильные станки, другое оборудование. Практик у учащиеся проходили на лучших предприятиях Саратова, Москвы и Ленинграда.
Комсомольская организация техникума, весь коллектив нередко становились инициаторами общественно-полезных патриотических начинаний. «Превратим Саратов в город высокой культуры и образцового порядка» - за этим стояло обустройство набережной, озеленение Соколовой горы, участие в строительстве ТЭЦ-2, овощных баз и уборке урожая, шефство над трудными подростками. Первые студенческие строительные отряды на Балаковском комбинате химволокна и на родине первого космонавта в г. Гагарине.
Не только Ю. А. Гагариным гордится учебное заведение. Тысячи высококвалифицированных специалистов трудились и продолжают работать во всех республиках бывшего Советского Союза. Среди них: начальник конструкторского отдела, автор многих изобретений в области космической техники А. Г. Юрлов, академик Российской академии качества, директор Саратовского Центра стандартизации и метрологии И. В. Якунин и многие другие.
Ежегодно на встречи выпускников приезжают однокурсники Ю. А. Гагарина: профессор, доктор наук, заведующий кафедрой истории МАИ В. С. Порохня и отличник профтехобразования СССР Т. А. Чугунов, профессор, доктор технических наук, бывший литейщик А. Е. Полозов. Выпускниками техникума являются прославленные мастера спорта Новиков И. И., Максюта В. А., Ефимов Г. Я. Бывший литейщик Н. Л. Курьяков стал заслуженным работником культуры, а техник-технолог В. И. Мироненко заслуженным артистом РСФСР, директором Саратовского театра оперетты. Целые инженерно-педагогические коллективы профтехучилищ в Волгограде, Воронеже, Ростове, в Прибалтике и на Северном Кавказе, Сибири комплектовались из выпускников Саратовского техникума, среди которых более 30 заслуженных учителей, отличников профтехобразования.
В 1992 году техникум был реорганизован в колледж, в котором ведется подготовка по шести специальностям повышенного и трем базового уровня: мастера профессионального обучения, учителя технологии и физической культуры, юристы, коммерсанты, специалисты государственного и муниципального управления, технологи, техники по техническому обслуживанию автомобилей и пожарной безопасности.
В 2011 году колледж вновь реорганизован и вошел в структуру Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю. А. как структурное подразделение.
Сегодня в профессионально-педагогическом колледже учатся более 2000 студентов, в составе инженерно-педагогического коллектива 6 кандидатов наук, 18 почетных работников среднего профессионального образования, 4 заслуженных учителя РФ, 12 человек имеют ученую степень.
В гагаринское время директором техникума был замечательный организатор и воспитатель С. И. Родионов, проработавший на этом посту почти 20 лет. Его сменил В. П. Ерофеевский, участник Великой Отечественной войны. Директорами техникума были Заслуженный учитель РФ, воспитанник системы трудовых резервов, выпускник СИТ Ю. В. Тимофеев, А. М. Малахов. Более 20 лет руководил учебным заведением Заслуженный учитель РФ, кандидат педагогических наук, председатель Совета директоров ССУЗОВ В. А. Зайцев. Сегодня профессионально-педагогическим колледжем руководит кандидат технических наук М. Ю. Захарченко.
Техника безопасности
Перед началом работы за компьютером следует убедиться в исправности электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, при помощи которых оборудование включается в сеть, наличии заземления компьютера, его работоспособности.
Для снижения или предотвращения влияния опасных и вредных факторов необходимо соблюдать «Санитарные правила и нормы. гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» (Утверждено Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14 июля 1996 г. N 14 САНПИН 2.2.2.542-96), и Приложение 1,2.
Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.
Для исключения поражения электрическим током запрещается: часто включать и выключать компьютер без необходимости, прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе, класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы.
Запрещается под напряжением очищать от пыли и загрязнения электрооборудование.
Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части.
Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами-техниками с соблюдением необходимых технических требований.
Во избежание поражения электрическим током, при пользовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединенных с землей.
При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать особую осторожность.
При обнаружении неисправности немедленно обесточить электрооборудование, оповестить администрацию. Продолжение работы возможно только после устранения неисправности.
При обнаружении оборвавшегося провода необходимо немедленно сообщить об этом администрации, принять меры по исключению контакта с ним людей. Прикосновение к проводу опасно для жизни.
Во всех случаях поражения человека электрическим током немедленно вызывают врача. До прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к оказанию первой помощи пострадавшему.
Необходимо немедленно начать производить искусственное дыхание, наиболее эффективным из которых является метод «рот в рот» или «рот в нос», а также наружный массаж сердца.
Искусственное дыхание пораженному электрическим током производится вплоть до прибытия врача.
На рабочем месте запрещается иметь огнеопасные вещества.
В помещениях запрещается: зажигать огонь; включать электрооборудование, если в помещении пахнет газом; курить; сушить что-либо на отопительных приборах; закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре.
Источниками воспламенения являются: искра при разряде статического электричества; искры от электрооборудования; искры от удара и трения; открытое пламя.
При возникновении пожароопасной ситуации или пожара персонал должен немедленно принять необходимые меры для его ликвидации, одновременно оповестить о пожаре администрацию.
Помещения с электрооборудованием должны быть оснащены огнетушителями типа ОУ-2 или ОУБ-3.
После окончания работы необходимо обесточить все средства вычислительной техники и периферийное оборудование. В случае непрерывного производственного процесса необходимо оставить включенными только необходимое оборудование.
Отчет.
Задание №1.
Изучение методики проверки логических схем в статическом режиме.
Цель работы: произвести проверку работы простой логической схемы в статическом режиме с помощью программы моделирования EWB или Multisim, составив таблицу истинности.
Таблица 1 Вариант задания.
12 4И-НЕ
Рисунок 1 Графические обозначения логического элемента.
Ход работы
1. Начертили условное графическое обозначение логического элемента в соответствии с номером варианта из таблицы 1 в обозначениях программы моделирования и по ГОСТУ.
Запишем в алгебраической форме логическую функцию, реализуемую элементом, и составим таблицу истинности логического элемента.
2. Соберем схему формирования двоичных переменных в статике и присоединим к схеме проверяемый логический элемент.
Рисунок 2 Схема формирования двоичных переменных в статике.
3. Подавая на вход логического элемента различные комбинации 0 и 1 с помощью переключателей S1 - S4, проверим работу логической схемы и составим таблицу истинности.
Таблица 3 Таблица истинности схемы.
Вывод: Сравнив таблицы 2 и 3, мы увидим, что они полностью совпадают, из чего следует, что схема работает правильно.
Отчет.
Задание №2.
Изучение методики проверки логических схем в динамическом режиме.
Цель работы: Изучить методику применения генератора слов и логического анализатора для проверки работы логических схем.
Таблица 1 Вариант задания.
Вариант Логич. схема
12 4И-НЕ
Ход работы
1. Используя ПО, соберем схему исследования свойств логического элемента с помощью генератора слов и логического анализатора. Логический элемент берем в соответствии с указанным вариантом.
Рисунок 1 Схема исследования свойств логического элемента.
2. Установим курсор на Генератор слов, двойным щелчком левой кнопки мышки откроем переднюю панель с органами настройки режимов работы. Аналогично откроем логический анализатор.
Рисунок 2 Генератор слов.
3. В генераторе слов установим следующие параметры: Pattern - Up countern - Accept. Режим работы - Step, частота (Frequency) 1КГЦ. В логическом анализаторе - Clocks per division 16.
4. Включим схему, нажимая Step, пронаблюдаем вид сигналов на входе и выходе логического элемента с помощью логического анализатора.
5. Перемещая курсор в логическом анализаторе, исследуем работу логического элемента.
Рисунок 3 Логический анализатор.
6. Сделаем копию схемы и приборов и представим их на рисунке:
Рисунок 4 Схема исследования свойств логического элемента.
7. Составим таблицу истинности и объясним полученные результаты.
Таблица 2 Таблица истинности.
X1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
Х2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
Х3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
Х4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
F 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
Вывод: Изучили методику применения генератора слов и логического анализатора для проверки работы логических схем.
Отчет.
Задание №3.
Исследование библиотечных интегральных микросхем.
Цель работы: исследовать работу библиотечной интегральной микросхемы (ИМС), найти российский аналог ИМС
Таблица 1 Вариант задания.
Вариант Логич. схема
12 74266
Ход работы
1. Соберем схему исследования ИМС. Номер ИМС берем в соответствии с номером нашего варианта.
Рисунок 1 Схема исследования ИМС.
2. Произведем исследование работы ИМС, составим таблицу истинности.
Таблица 2 Таблица истинности.
X1 0 0 1 1
X2 0 1 0 1
F 1 0 0 1
F = .
3. Пользуясь таблицей соответствия иностранных и отечественных микросхем, найдем аналог отечественной микросхемы.
Таблица 3 Таблица соответствия иностранных и отечественных микросхем.
Условное изображение отечественной микросхемы. Условное обозначение иностранной микросхемы, аналогичной отечественной по выполняемым функциям.
74LS266D. Отрицание исключающего ИЛИ- НЕ с 2 входами 74266 - 74LS266N
4 На отечественных микросхемах, содержащих несколько одинаковых элементов в одном корпусе, дано изображение одного элемента, но входы и выходы помечены номерами выводов всех элементов. Для элемента 74LS266D входам 1, 2 соответствует входам с номером 1, 2, а выходу 3 соответствует выход 3.
5 На условных обозначениях иностранных микросхем входы обозначены буквами A, B, C, D, …, а выходы буквами Y, Q, …. Цифры указывают на номер логического элемента или номер разряда. Вывод GND необходимо соединить с общим проводом (нулем), а на вывод Ucc надо подать напряжение 5Вольт. Для микросхемы 74LS20 первый элемент имеет два входа 1A и 1B, а выход этого элемента обозначен символом 1Y. Выполняемая элементом микросхемы функция при выводе условного обозначения на рабочий стол может быть определена таблицей истинности, которая выводится на экран нажатием клавиши F1 при отмеченном левой клавишей мышки изображении микросхемы.
Вывод: исследовали работу библиотечной интегральной микросхемы (ИМС), нашли российский аналог ИМС.
Отчет.
Задание №4.
Измерение задержки элемента с помощью осциллографа.
Цель работы: Освоение методики измерения времени задержки элементами цифрового устройства. Освоение методики применения осциллографа для измерений параметров логических элементов.