Реферат: 16-разрядный генератор псевдослучайных чисел

Содержание

Введение

1. Основная часть

1.1 Схемотехническая часть

1.1.1

1.1.2

1.1.3

1.2

1.2.1

1.2.2

2. Быстродействие

3. Себестоимость

4. Надежность

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Графическая часть на одном листе формата А3.

Введение

С момента своего создания компьютеры всё больше ибольше проникают в нашу жизнь. Они находят своё применение, как в быту, так ина производстве. В автоматизированных цехах и заводах широко применяетсяоборудование с использованием микропроцессоров и микроЭВМ. Их использование всоставе промышленного оборудования обеспечивает снижение его стоимости посравнению с системами на элементах малой и средней степени интеграции.

В своей курсовой работе я попытался показать, какможно реализовать на элементах простой логики довольно сложную функцию –генерацию случайного числа. Свою задачу я построил как на аппаратной, так и напрограммной основе. Программная часть реализована для центрального процессорногоэлемента КР580ИК80А являющегося функционально законченным однокристальнымпараллельным 8-ми разрядным микропроцессором с фиксированной системой команд.

Курсовая работа включает в себя расчетсебестоимости, надежности и быстродействия спроектированного продукта.

1. Основная часть1.1 Схемотехническая часть1.1.1

Таблица 1

DD1, DD2, DD3, DD4

К555ИР16

DD5, DD13

К555ЛП5

DD6, DD7, DD8, DD9

К555ЛЛ1

DD10, DD11, DD12

К555ЛА7

DD14, DD15, DD16

К555ЛН1

R1, R2

4 кОм

700 Ом

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7, VD8, VD9,VD10, VD11, VD12, VD13, VD14, VD15, VD16

АЛ307Г

1.1.2 Описание работы используемых элементовК555ИР16

МикросхемаК555ИР16 —четырех разрядный регистр сдвига влево споследовательно-параллельным вводом и параллельным выводом информации. Запись исдвиг информации разрешены по срезу импульса на шине синхронизации С. Привысоком уровне сигнала на входе С, регистр сохраняет предшествующее состояние.

Регистр имеетвход последовательного ввода информацииD, четыре информационных входа D0-D3, вход выбора режима V и входразрешения считывания.

При низкомуровне сигнала на входе выбора режимаV регистрподготовлен к выполнению операции последовательного сдвига, на входе D при наличии сигнала на входе синхронизации С. Привысоком уровне сигнала на входе D разрешеназапись начального кода входов поразрядной информации. Для операции последующегосдвига сигнала от состояния начального кода необходимо на входящую информацию последовательноговхода D подать низкий уровеньсигнала. Считывание информации разрешено при высоком уровне на входе разрешенияW.При низком уровне на входе W выходы регистра Q находятся в выключенном состоянии. Регистр можетосуществлять операцию сдвига вправо при внешнем объединении выходов со входамипоразрядной информации от старшего разряда к младшему. Состояние регистраописывает табл. 2.

Ток потреблениямикросхемы К555ИР16 29 мА, максимальная частота 30МГц. Выходной ток короткого замыкания буферного каскада составляет 30...100 мА.

Таблица 2

Входы

Выходы

q’1

q’2

q’3

q’1

q’2

q’3

К555ЛП5 Таблица3

Входы

Выход

описывает состояние одногоэлемента из микросхемы. Микросхема К555ЛП5 потребляет ток 10 мА.

К555ЛЛ1

Четыре логических элемента 2ИЛИ. Микросхема имеетдва вход на каждый элемент, на выходу вырабатывается сигнал логического ИЛИ.

К555ЛА7

Два логических элемента 4И —НЕ с открытым коллекторным входом и повышенной нагрузочной способностью.

К555ЛН1

Шесть логических элементов НЕ.

1.1.2

По заданию необходимо построить схемуусовершенствованного 16-разрядного генератора псевдослучайных чисел, в которомчисло 0 включено в последовательность случайных чисел. Для осуществления этойцели были выбраны четыре сдвиговых регистра влево, выходы которого выдают число на выходную шину. ( В начале работы врегистры заносится число 4146h. Возможно так жезанесение любого другого числа. Для этого необходимо подключить к входампараллельного ввода информации регистров: “землю”,если необходимо записать ноль в соответствующий разряд и пятый выход входнойшины, если необходимо записать единицу.)

D =Q3 ÅQ4, (1)

гдеQ3 и Q4 это выходы соседних регистров.

В результате, по срезу импульса С (по нажатию кнопкиSB1) в регистрзаписывается уровень сигнала со сдвигом влево.

Связь регистров между собой: уровень для регистраDD1 формируется с выходов регистра DD4, для DD2 – с выходов регистра DD1, дляDD3 – с выходов регистра DD2, а для DD4 – с выходов регистра DD3,

В процессе работы устройства происходит проверка навыдачу регистрами чисел 0000h или FFFFh, причем припоявлении числа FFFFh в регистры заносится число0000h, а при появлении 0000h в регистры заносится число 414Bh (т… е. число соответствующее включению схемы).

Чтобы реализовать индикацию числа были выбранысветодиоды, на которые поступаю инвертированные сигналы от регистров.Светодиоды подключены в обратном направлении, через сопротивление R3. Как только в разрядахрегистров появляется высокие уровни сигнала, соответствующие им светодиодызагораются зеленым светом.

Начало

Заносим в счетчик 1 количество повторений

Заносим в счетчик 2 количество повторений

Заносим содержимое регистра L в аккумулят.

Производим действия над аккумулятором

Уменьшение счетчика 2

Выгрузка содержимого аккумулятора в L

Содержим. счетчика 2 равно 0

Нет

Содержим. счетчика 1 равно 0

Начало

Уменьшение счетчика 1

Да

Обмен данными междурегистрами H и L

<img src="/cache/referats/1949/image008.gif" " v:shapes="_x0000_s1074">
1.2 Листинг программы

Адрес

Код

Метка

Мнемокод

Комментарий

1000

0E 02

FRANDOM:

MVI C,2

;Занесение числа в регистр C ;(установили первый счетчик).

1002

MALKOT1:

MOV A,L

;Заносим содержимое регистра L в ;аккумулятор.

1003

E6 07

ANI 7

;Все биты кроме трех младших ;устанавливаем в 0.

1005

INR A

1006

MOV B,A

;Заносим содержимое аккумулятора ;в регистр B(установили счетчик2).

1007

MOV A,L

;Заносим содержимое регистра L в ;аккумулятор.

;Производим действия над ;аккумулятором, такие как:

1008

C6 41

MALKOT2:

ADI 41H

;Сложения байта с содержимым ;аккумулятора.

100A

RLC

;Циклический сдвиг содержимого ;аккумулятора влево.

100B

DCR B

;Уменьшаем первый счетчик рег.В

100C

C2 08 10

JNZ MALKOT2

;Если содержимое счетчика не 0, ;переход по метке MALKOT.

100F

MOV L,A

;Иначе, заносим содержимое ;аккумулятора в регистр L.

1010

DCR C

;Уменьшаем второй счетчик рег.С

1011

CA 1A 10

JZ END

;Если счетчик равен нулю то переход ;на конец программы, по метке END

1014

MOV B,H

;Меняем местами содержимое

1015

MOV H,L

;регистров Н и L при помощи

1016

MOV L,B

;промежуточного регистра В

1017

C3 0210

JMP MALKOT1

;Если содержимое регистра не 0, ;переход по метке FRANDOM

101A

END:

RET

;Иначе выход из подпрограммы

2 Быстродействие

Оценим временные затраты на выполнение программногомодуля генерации случайного числа на БИС КР580ИК80. Так как в программе блок«действия над аккумулятором» работает в цикле число проходок которого можетбыть случайное число раз от 8 до 1, то и программа выполняется соответственноза:

§

-188,

§

552 такта.

Максимальная тактовая частота процессора КР580ИК80составляет 2.5 МГц

T = 1 / n (2)

т.е. один такт выполняется за 0.4 мкС., следовательно блок будет выполнятся за:

§

мкС

§

мкС
3 Себестоимость

Себестоимость схемы генератора псевдослучайных чиселрассчитывается с учетом заработной платы всех работников, которые принималиучастие в создании данного устройства и материальных затрат на изготовлениесамой схемы.

Данные по зарплате приведены в табл. 4. Стоимостьматериалов приведена в табл.5.

Таблица 4

Должность

Оплата за 1 час

Кол-во часов

Итого

Инженер-схемотехник

5 р.

200 р.

Электронщик

3 р.

24 р.

Монтажник

8 р.

Таблица 5.

Микросхема

Количество, шт.

Затраты на 1 шт., р.

Общие затраты, р.

К555ИР16

К155ЛП5

2.4

4.8

К155ЛЛ1

3.5

К555ЛА7

К555ЛН1

3.2

9.6

АЛ307Г

1.5

Таким образом находим с помощью таблицы находитсяобщая стоимость S путемсуммирования всех затрат.

S =28+4.8+14+9+9.6+24+200+24+32 = 345.40

Себестоимость программы генерации случайного числатак же рассчитывается с учетом заработной платы программиста, который принималучастие в создании данного продукта.

Таблица 6

Должность

Оплата за 1 час

Кол-во часов

Итого

Инженер-программист

10р.

160 р.

4 Надежность

Схема содержит:

42логических элемента;

4запоминающих устройства

1 кнопку

235 паек

Величина интенсивности отказа для логическихэлементов составляет 10-9 час-1, для запоминающихустройств – 10-7 час-1, для пайки 10-9 час-1,для выключателей и кнопок 10-7 час-1.

l=åli*n, (3)

где

li – интенсивностьотказа для i-го элемента, а n – количество элементов.

l=7.77*10-7

Вероятность безотказной работы:

P(t)=e-

lt (4)

103 104 105 106 t

Рис. 1

<div v:shape="_x0000_s1103"> P

0.75

0.5

0.25

<img src="/cache/referats/1949/image009.gif" v:shapes="_x0000_s1091 _x0000_s1092 _x0000_s1093 _x0000_s1094 _x0000_s1095 _x0000_s1096 _x0000_s1097 _x0000_s1098 _x0000_s1099 _x0000_s1100 _x0000_s1102">
5 Заключение

В данной курсовой работе разработана электрическаясхема 16-разрядного генератора псевдослучайных чисел, в котором число нольвключено в последовательность случайных чисел. Схема разработана на четырех4-разрядных сдвиговых регистрах и логических элементах обеспечивающих выработкуинформационных и управляющих сигналов для этих регистров. Для визуальногоотображения случайного числа в двоичной форме используются 16 светодиодов.

Помимо схемы в работе присутствует программныймодуль, обеспечивающий генерацию 16-разрядных псевдослучайных чисел и ихразмещение по адресу, хранящемуся в парном регистре H-L, для МП БИСКР580ИК80.

Так же в работе рассчитаны временные затраты навыполнение действий в программе,себестоимость проделанной работы, а так же надежность схемы, выраженная вграфике вероятности безотказной работы схемы. По графику видно что надежностьсхемы, из-за своей простоты, получилась довольно высокой.

Временные затраты на выполнение действий в программеиз-за своего алгоритма колеблются от 75.2 до 220.8 мкС.

Себестоимость рассчитанаотдельно для программной и схемотехнической части:

·

1. ПреснухинЛ.Н. «Микропроцессоры», Москва: “Высшая школа” 1996– 351с.

2. УсатенкоС.Т. «Выполнение электрических схем по ЕСКД», Москва: “Издательство стандартов”, 1989 –325с.

3. Хвощ С.Т. «Микропроцессоры ЭВМ и микроЭВМ», Ленинград: “Машиностроение” 1987 – 639с.

4. Шило В.Л. «Популярные цифровые микросхемы», Москва: ”Радио и связь” 1988 –352с.

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Разработка процесса изготовления печатной платы

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Блок выравнивания порядков

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Устройство динамической индикации

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Расчет топологии толстопленочной микросхемы

29 Августа 2013