Пристрій арифметичного ділення за методом квадратичної апроксимації

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2012 в 16:01, дипломная работа

Краткое описание

У дипломній роботі реалізовано базові етапи процесу проектування на базі ПЛІС пристрою для виконання операції ділення двох чисел. Операція ділення виконується, як операція множення одного числа на обернену величину другого числа. Обернена величина числа визначається за методом квадратичної апроксимації. Розроблено структурну та функціональну схеми, програмний модуль для апроксимації характеристики.

Содержание

АНОТАЦІЯ 3
ABSTRACT 4
ВСТУП 7
1. АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД 8
1.2.Поняття про комбінаційну схему і цифровий автомат 11
1.3. Алгоритми ділення 16
1.3. Пристрій ділення в парафазному коді 19
1.4. Наближене обчислення функцій 23
1.4.1. Основні теоретичні відомості 23
1.4.2. Інтерполяційний поліном Лагранжа 26
1.4.3. Інтерполяційний поліном Ньютона 28
1.4.4. Обернене інтерполювання 31
1.4.5. Сплайн-інтерполювання 31
1.4.6. Інтерполювання в таблицях 33
1.4.7. Лінійна та квадратична апроксимація 34
1.5. Чисельне розв'язання трансцендентних рівнянь 36
1.5.1. Метод половинного ділення 38
1.5.2. Метод хорд 38
1.5.3. Метод дотичних (Ньютона) 40
1.6. Чисельне інтегрування функцій 41
1.6.1. Метод прямокутників 42
1.6.2. Метод парабол 42
1.6.3.Формула трапецій 44
2. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБРАНОГО НАПРЯМКУ ПРОЕКТУВАННЯ 46
2.1. Структурна схема пристрою 46
2.2. Алгоритм роботи програми 47
2.3. Опис елементної бази та засобів проектування 50
2.3.1. Огляд програмного пакету Visual C++ 2010 Express 50
2.3.2 Загальні характеристики САПР Quartus II 51
2.3.3. Основні етапи проектування НВІС ПЛ 53
3. РОЗДІЛ 56
3.1. Розробка структурної схеми пристрою 56
3.2. Розрахунок надійності роботи пристрою 58
3.3. Розрахунок потужності споживання 62
4. ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ 64
4.1. Визначення комплексного показника якості 64
4.2. Розрахунок лімітної ціни нового виробу 66
4.3. Визначення показників економічної ефективності проектних рішень 67
4.3.1. Умови економічної ефективності 67
4.3.2. Визначення собівартості і ціни спроектованого пристрою 69
4.3.3. Розрахунок терміну служби пристрою за амортизаційним терміном 71
4.3.4. Визначення економічного ефекту в сфері експлуатації 71
4.4. Висновки 73
ВИСНОВКИ 74
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 75
ДОДАТКИ 76
Додаток А. Лістинг програми 76

Прикрепленные файлы: 1 файл

Диплом.docx

— 1.27 Мб (Скачать документ)

 

 

Таблиця  3.2.

 

Комплектуючі вироби

(ЕРВ)

 

Кількість

елементів

 

· 10-6

(1/год)

 

 

Кв

 

 

Пкс

 

· 10-6

(1/год)

EP1C4А324C6  корпус PQFP240

1

1,4

1

2

5,6

SN74LS630

1

2,1

1

1

2,1

EPCS4S8

1

14,7

1

0,9

13,23

SN74V293PZA

2

20,2

1

0,9

18,18

74HC244  корпус TSSOP20

1

23,2

1

0,9

41,76

NM93CS56LEM8

1

3,3

1

0,9

2,97

С2-23-0,125

4

6,4

1

2

12,8

К53-14

1

3,7

1

1

3,7

К10-17-113

1

0,08

0,7

0,9

0,6

Резонатор кварцовий JCO8-3-B

1

0,12

0,7

0,9

0,076


 

Всього :  101,016· 10-6  (1/год)

                     Таблиця 3.3

t (год)

-· t

P(t) =

50

0,005051

1,00506358

100

0,010102

1,01015279

200

0,020203

1,02040867

500

0,050508

1,05180528

1000

0,101016

1,10629434

2000

0,202032

1,22388717

5000

0,50508

1,65711808

10000

1,01016

2,74604035

20000

2,02032

7,54073758


 

Рис. 3.3. Графік ймовірності  безвідмовної роботи пристрою.

3.3.Розрахунок потужності споживання

В зв’язку з тим, що розрахунок динамічної потужності споживання неможливий із-за своєї складності, проводимо  розрахунок по показниках середньої  потужності споживання кожного активного  елемента схеми.                  

Повна потужність споживання пристрою вираховується по формулі 

                                                       Р = ,  (3.5)

     де : Рі –  потужність споживання елементу  і-го типу;

Ni – кількість елементів і-го типу.

Складемо таблицю для  Рі та Ni (табл.3.4), з якої визначаємо, що сумарна потужність споживання пристрою складає   879 мВт або 0,879 Вт.                                                                  

 

 

 Таблиця 3.4

Елемент

Ni

Pi

(мВт)

Pi· Ni

(мВт)

EP1C4А324C6  корпус PQFP240

1

200

400

SN74LS630

1

135

135

EPCS4S8

1

110

110

SN74V293PZA

2

54

54

NM93CS56LEM8

1

90

180

С2-23-0,125

4

34

34

К53-14

1

50

50

К10-17-113

1

50

150


                                                                                         Всього :         0,879Вт

 

4. ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗДІЛ

4.1. Визначення комплексного показника якості

Комплексний показник якості ( ) визначається шляхом порівняння показників якості проектованого виробу і вибраного аналогу.

За аналог обираємо виріб "Швидкодіючий цифровий перетворювач елементарних  функцій " виробник аналога – Україна ; рік постановки аналога на виробництво – 2006;джерело інформації про аналог: Лукашенко Д.А."Спеціалізовані  сопроцесори на базі таблично-алгоритмічних методів для лазерних  маніпуляторів" Монографія / «ЧДНДІТЕІХП». - Черкаси, 2010.р.

Комплексний показник якості проектованої системи визначаємо методом  арифметичного середньозваженого  з формули:

(4.1)

 

де  - кількість одиничних показників (параметрів), прийнятих для оцінки якості проектованої системи;

- коефіцієнт вагомості кожного  з параметрів щодо їхнього  впливу на технічний рівень  та якість проектованої системи  (встановлюється експертним шляхом), причому:

(4.2)

 

- часткові показники якості, визначені порівнянням числових значень одиничних показників проектованої системи і аналога за формулами:

 або     (4.3)

де  , - кількісні значення і-го одиничного показника якості відповідно проектованої системи і аналога.

Розрахунок Пя проводимо за вище наведеними формулами в табличній формі за допомогою табл.  4.1.

Таблиця 4.1.

Розрахунок комплексного показника якості проектованого пристрою

Пп/п

 

Показники,

одиниці вимірювання

Значення показників

Коеф.

ваго-мості,

qi

Зважений парамет-

ричний індекс якості

Сі·qi

Аналог

Паі

Проектний виріб, Ппрі

Віднос-ний показник якості, Сі

1

Показники призначення

1.1

Споживча потужність при  нагріванні, Вт

 

4,2

 

1,8

 

2,3

 

0,13

 

0,299

1.2

Маса, кг

0,33

0,3

1,1

0,11

0,12

1.3

Габаритні розміри

200 х 110 х 20

110 х 100 х 20

2

0,125

0,25

1.4

Швидкодія нс

250

40

6,25

0,2

1,25

1.5

Формат даних

фіксована кома

плаваюча кома

4

0,2

0,8

2

Показники надійності

2.1

Ймовірність відмов

0,003

0,002

1,5

0,035

0,0525

2.2

Напрацювання на відмову, рік

64300

83600

1,3

0,03

0,039


 

 

Продовження таблиці  4.1

3

 

                                  Ергономічні показники

3.1

Зручність використання

3,7

3,7

1

0,033

0,033

3.2

Цілісність композиції

4,5

4,5

1

0,01

0,01

3.3

Товарний вид

4,9

4,5

0,92

0,012

0,0132

4

 

                      Показники стандартизації і уніфікації

4.1

Коефіцієнт застосовності

86

91

1,1

0,015

0,0165

4.2

Коефіцієнт повторюваності

1,8

1,8

1

0,01

0,01

5

                                        Показник безпеки

5.1

Безпечність експлуатації

 

1

 

1

 

1

0,1

0,1

Сума

1,0

2,9932


 

Отже, згідно з формулою (4.1), комплексний показник якості рівний:

2,9932

4.2. Розрахунок лімітної ціни нового виробу

Лімітна ціна – це максимальна оптова ціна розробленого приладу, яка з одного боку, відповідає визначеним техніко-економічним параметрам проектованого приладу і відображає покращення його споживчих факторів у порівняні з аналогом, а з іншого – зацікавлює користувача цього приладу в його використанні. Однією з умов економічної ефективності розробленого виробу є співвідношення:

                                                 Цр<Цл                                      (4.4)

де Цр– розрахункова оптова ціна розробленого виробу;

      Цл– лімітна ціна спроектованого виробу.

Лімітна ціна розробленого приладу визначається за формулою

                                           Цл=Сп мах + Пн     (4.5) 

де Сп мах– максимальний розмір повної собівартості розробленого виробу,

      Пн– нормативний прибуток (до 40% повної собівартості, величина узгоджується з викладачем )

Максимальний розмір повної собівартості розробленого виробу визначається за формулою:

                                       Сп мах=0,85 * Спа * Пя,    (4.6)  

де 0,85 – прийнятий на рівні нормативу коефіцієнт відносного здешевлення нової продукції;

     Спа – повна собівартість аналогу;

     Пя – комплексний показник якості розробленого приладу.

Для нашого прикладу, виходячи з собівартості пристрою, 

Спа =720 грн. , розраховуємо Сп мах:

Сп мах=0,85·720 ·2,9932=1831,84 (грн.)

  Враховуючи нормативну  прибутковість на рівні 40%, визначаємо  лімітну ціну:

Цл=1831,84 +0,4·1831,84 =2564,58 (грн.)

4.3. Визначення показників економічної ефективності проектних рішень

4.3.1. Умови економічної ефективності

Критерієм економічної ефективності нових пристроїв є економія суспільної праці. Це положення використовується у формулі для визначення сумарного  економічного ефекту від впровадження приладу та ін.

                                                    Е=Ев+Ее,   (4.7)

де Ев - економічний ефект  в умовах виробництва, тис.грн.;

      Ее - економічний ефект в умовах експлуатації протягом нового терміну служби пристрою, тис. грн.

Загальну умову економічної  ефективності нового приладу можна  виразити нерівністю:

Е>0

Оскільки показник Е являє  собою алгебраїчну суму двох величин, між ними можливі такі варіанти співвідношень:

1. Ев>0; Ее>0; тоді Е>0 найбільш прийнятний варіант, але практично досить рідкісний.

2. Ев<0; Ее>0, причому |Ее|>|Ев|, тоді Е>0 - найбільш ймовірний варіант, тому що пристрій з кращими параметрами, як правило, коштує дорожче. 

Другою необхідною умовою є:

tок <tок н

Де tок - термін окупності додаткових капітальних витрат (визначається різницею витрат на виробництво аналога і проектного виробу і відшкодовується з економії, одержаної в умовах експлуатації), років;

tок =|Ев|/Ее.р           (4.8)

Информация о работе Пристрій арифметичного ділення за методом квадратичної апроксимації