Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2012 в 16:01, дипломная работа
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.
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
tок.н - нормативний термін окупності, встановлений для тої галузі, де буде використовуватись новий виріб, років;
Ее.р - річний економічний ефект в умовах експлуатації, тис.грн.
3. Ев>0; Ее<0, причому |Ее|>|Ев|, тоді Е>0. Формально цей варіант є ефективним, але по суті означає погіршення експлуатаційних характеристик приладу в результаті скорочення (економії) виробничих витрат, тому цей випадок - неефективний.
3.1. Ев>0; Ее=0, тоді
Е>0. Це співвідношення, як частковий
випадок варіанту 3 слід розглядати
як прийнятний, оскільки він означає
зниження собівартості
4. Співвідношення Ев і Ее, що призводить до результату Е<0, вважається за неефективне (виняток можуть скласти прилади-засоби пізнання і прилади-засоби праці, що забезпечують безпеку роботи і покращення умов праці).
Економічний ефект в умовах виробництва визначається з виразу:
Ев = Ц1 - Ц2, (4.9)
де Ц1, Ц2 – оптова ціна відповідно аналога і спроектованого приладу, грн.
Ц2 = СП2(1+ РР2 / 100), (4.10)
де СП2- повна собівартість спроектованого приладу, грн.
РР2- рентабельність нового приладу по відношенню до собівартості, % (може бути прийнята у межах 30%).
4.3.2. Визначення собівартості і ціни спроектованого пристрою
Визначення виробничої собівартості спроектованого приладу здійснюється за питомою вагою у ньому окремих елементів витрат. Питома вага елементів витрат встановлюється за даними структури собівартості приладу -аналога.
Свир2 = 100 / Ум*М2, (4.11)
де Свир2 - виробнича собівартість спроектованого приладу, розрахована методом питомих ваг, грн.;
Ум - питома вага вартості основних матеріалів і комплектуючих виробів у виробничій собівартості аналога (65%);
М2 - вартість основних матеріалів і комплектуючих виробів спроектованого приладу.
В таблиці 4.2 наведено вартість комплектуючих виробів та матеріалів пристрою.
Таблиця 4.2
Вартість комплектуючих виробів та матеріалів
Комплектуючі вироби |
Кількість, шт. |
Вартість за одиницю, грн. |
Сума, грн. |
Матеріали: |
|||
Припой ПОС-61 |
0,01 |
1,95 |
0,02 |
Склотекстоліт СФ-2-1,5-35 |
0,2 |
7,85 |
1,57 |
Каніфоль ГОСТ 1668-80 |
0,01 |
9,75 |
0,98 |
Спирт технічний |
0,02 |
5,5 |
0,11 |
Лак електроізоляційний ФЛ-48 |
0,01 |
1,63 |
0,02 |
2,7 | |||
Комплектуючі: |
|||
EP1C4А324C6 корпус PQFP240 |
1 |
34,2 |
34,2 |
SN74LS630 |
1 |
12 |
12 |
EPCS4S8 |
1 |
25 |
25 |
SN74V293PZA |
2 |
23,5 |
47 |
74HC244 корпус TSSOP20 |
1 |
1,87 |
1,87 |
NM93CS56LEM8 |
1 |
43,70 |
43,70 |
С2-23-0,125 |
4 |
0,04 |
0,16 |
К53-14 |
1 |
4,05 |
4,05 |
К10-17-113 |
1 |
0,077 |
0,077 |
Резонатор кварцовий JCO8-3-B |
1 |
9,22 |
9,22 |
Всього |
179,98 |
Свир2=100 / 65 · 179,98 = 299,97 (грн.)
Повна собівартість спроектованого приладу, необхідна для розрахунку економічного ефекту в умовах виробництва, визначається із співвідношення:
Сп2 = Свир.у (1 + О / 100), (4.12)
де Свир.у – виробнича собівартість спроектованого приладу, визначена за одним з способів (наприклад, методом питомих ваг), грн.;
О – позавиробничі витрати підприємства, де буде виготовлятися спроектований прилад, (5%).
Сп2 = 299,97· (1 + 5 / 100) = 314,97 (грн.)
Для визначення економічного ефекту в умовах виробництва знаходимо ціну спроектованого пристрою:
Ц2 = 314,97 · (1 + 30 / 100) = 409,46 (грн.)
Вартість аналогу становить 720 грн.
Отже, економічний ефект у сфері виробництва становить:
Ев = 720 – 409,46 = 310,54 (грн.)
4.3.3.
Розрахунок терміну служби
Термін служби пристрою (аналога і спроектованого) визначається за формулою:
Т = 100 / (Н·К), (4.13)
де Н – норма амортизаційних відрахувань відповідної групи пристроїв або систем, %. У даному прикладі норма амортизаційних відрахувань становить 15%. (комп’ютери і т.п. 4 група осн. фондів Н=15%)
К – коефіцієнт прискореної амортизації, вибирається в межах 0,2 – 2.
У нашому прикладі коефіцієнт прискореної амортизації буде рівний 1.
Т = 100 / (15 · 1) = 6 (років).
4.3.4. Визначення економічного ефекту в сфері експлуатації
Економічний ефект в умовах експлуатації за весь термін служби приладу визначається за формулою:
де j – номер року, в якому ведеться розрахунок;
r– банківська депозитна ставка ,% / рік (18% - за середньо-статистичними даними);
Eep – річний експлуатаційний ефект від застосування спроектованого приладу, грн./рік;
Тс2 – термін служби спроектованого приладу, років;
Еер = Еа + Еен + Езпл + Ер (4.14)
де Езпл – річний економічний ефект на заробітній платі, грн./рік
Еа - річний економічний ефект на амортизації, грн./рік;
Ер - річний економічний ефект на ремонтних витратах, грн./рік;
Еен - річний економічний ефект витрат на енергію, грн./рік;
Річний економічний ефект на амортизації визначається:
Еа = Н · К · (Ц1 – Ц2) / 100, (4.15)
де Н – річна норма амортизації для даної групи приладів, %/рік, (Н=15%);
К – коефіцієнт прискорення амортизації активної частини основних фондів (К = 0,6);
Ц1, Ц2 – оптова ціна аналога та спроектованого приладу, грн.
Еа = 15 · 0,6 · (720 – 409,46)/ 100 = 27,95 (грн./рік)
Річний економічний ефект на витратах на енергію визначається:
Еен = (М1 – М2) · Т · а, (4.16)
де, М1, М2 – споживані потужності відповідно аналога та спроектованого приладу.
а = 0,51 грн – тариф за 1 кВт/год. (узгоджується з викладачем);
Т = 264 · 8 – к-ть робочих годин на рік (згідно з прийнятим бюджетом робочого часу на відповідний період);
Еен = (0,0042 – 0,0028) · 2112 · 0,51 = 2,96 грн. /рік
Річний економічний ефект по заробітній платі у нашому випадку :
Езпл = 0, так як зарплата фахівця з обслуговування залишилася такою ж.
Оскільки конструкцією пристрою ремонт не передбачений, то Ер=0.
Сумарний річний економічний ефект визначається за формулою:
Еер = 27,95 + 2,96 = 30,91(грн. /рік)
Термін експлуатації пристрою
становить 6 років. Річний
Еер = 30,91/рік. Тоді сумарний економічний
ефект за термін експлуатації становить:
Ее = 30,91·6 = 185,46 грн.
Загальний економічний ефект:
Ез = Ев + Ее = 310,54 + 185,46 = 496 грн.
4.4. Висновки
Відповідно до результатів розрахунків можна побачити, що, оскільки економічний ефект в умовах виробництва 310,54 грн. і економічний ефект за весь строк служби пристрою 496 грн., то розроблений пристрій арифметичного ділення за методом квадратичної апроксимації приноситьекономічний ефект, як при виробництві, так і в процесі експлуатації. А це свідчить, про доцільність впровадження даного пристрою для виробництва.
ВИСНОВКИ
У дипломній роботі реалізовано базі ПЛІСCyclonIII пристрій для виконання операції ділення двох чисел за методом квадратичної апроксимації. 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. Проведені розрахунки рентабельності пристрою та його надійності.Створений пристрій повністю відповідає поставленому завданню.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
ДОДАТКИ
Додаток А. Лістинг програми
Файл “Selitrunnikov_duplom.
#include "stdafx.h"
using namespace std;
int i, n;
double p, d, x1[128], x1s[128], y1s[128], y3[128], x2[128], y2[1000], k1[128], k2[128];
ofstream koef1("K1.txt");
ofstream koef2("K2.txt");
void Perevirka();
void vuvid();
void Dil_f1 () {
p=0.5;
for (i=0;i<n;i++) {
x1[i]=p;
x1s[i]=x1[i]+(0.5/(2*n));
y3[i]=1/x1[i];
y1s[i]=1/x1s[i];
p=p+(0.5/n);
}
}
void Dil_f2 () {
for (i=0;i<n;i++) {
x2[i]=-((1/(x1s[i]*x1s[i]))/2)
y2[i]=x2[i]*x2[i];
}
}
void Koeficient () {
for (i=0;i<n;i++) {
k1[i]=(-(x1s[i]-x2[i]));
k2[i]=y1s[i]-y2[i];
}
}
void Run () {
Dil_f1();
Dil_f2();
Koeficient();
Perevirka();
}
void Perevirka () {
double x=0.5, y;
int j;
j=0;
d=0;
for (i=0; i<32768; i++) {
if (x>=(x1[j]+0.5/n)) {
j++;
}
y=k2[j]+(k1[j]+x)*(k1[j]+x);
d=fabs(1/x-y);
if (d>1.5*(pow(10.0,-5.0))) {
n=n*2;
Run();
}
x=x+(0.5/32768);
}
}
void vuvid () {
for(i=0;i<n;i++){
koef1<<k1[i]<<endl;
koef2<<k2[i]<<endl;
}
}
int main()
{n=2;
Run();
vuvid();
getch();
return 0;
}
Файл “stdafx.h”
#pragma once
#include "targetver.h"
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <cmath>
#include "conio.h"
#include <iostream>
#include <fstream>
Файл “К1.txt”
-2.48642
-2.4598
-2.43387
-2.40862
-2.38404
-2.36009
-2.33675
-2.31402
-2.29187
-2.27029
-2.24926
-2.22876
-2.20879
-2.18931
-2.17033
-2.15183
-2.13378
-2.11619
-2.09904
-2.08231
-2.066
-2.0501
-2.03459
-2.01946
-2.0047
-1.99031
-1.97627
-1.96258
-1.94922
-1.93619
-1.92348
-1.91108
-1.89899
-1.88719
-1.87568
-1.86446
-1.85351
-1.84282
-1.8324
-1.82224
-1.81232
-1.80265
-1.79322
-1.78402
-1.77504
-1.76629
-1.75776
-1.74943
-1.74132
-1.73341
-1.72569
-1.71817
-1.71084
-1.70369
-1.69673
-1.68994
-1.68333
-1.67688
-1.67061
-1.66449
-1.65853
-1.65273
-1.64708
-1.64158
-1.63623
-1.63102
-1.62595
-1.62102
-1.61622
-1.61155
-1.60702
-1.60261
-1.59832
-1.59416
-1.59011
-1.58619
-1.58237
-1.57867
-1.57508
-1.5716
-1.56822
-1.56495
-1.56178
-1.55871
-1.55574
-1.55286
-1.55008
-1.54739
-1.54479
-1.54229
-1.53987
-1.53753
-1.53529
-1.53312
-1.53104
-1.52903
-1.52711
-1.52526
-1.52349
-1.52179
-1.52017
-1.51862
-1.51714
-1.51573
-1.51439
-1.51311
-1.5119
-1.51076
-1.50968
-1.50866
-1.50771
-1.50681
-1.50598
-1.5052
-1.50449
-1.50382
-1.50322
-1.50267
-1.50217
-1.50173
-1.50134
-1.501
-1.50071
-1.50047
-1.50029
-1.50014
-1.50005
-1.50001
Файл “K2.txt”
-1.94589
-1.84103
-1.7405
-1.64408
-1.55159
-1.46285
-1.37769
-1.29594
-1.21747
-1.14211
-1.06973
-1.0002
-0.933399
-0.869205
-0.807505
-0.748194
-0.69117
-0.636335
-0.583598
-0.53287
-0.484069
-0.437114
-0.391929
-0.348443
-0.306586
-0.266292
-0.227498
-0.190144
-0.154174
-0.119532
-0.0861655
-0.0540253
-0.0230634
0.00676588
0.0355063
0.0631995
0.0898857
0.115603
0.140388
0.164276
0.1873
0.209493
0.230885
0.251507
0.271386
0.290549
0.309023
0.326833
0.344002
0.360554
0.376511
0.391894
0.406724
0.421019
0.4348
0.448083
0.460887
0.473227
0.485121
0.496583
0.507629
0.518272
0.528527
0.538407
0.547924
0.55709
0.565919
0.57442
0.582605
0.590484
0.598068
0.605366
0.612388
0.619144
0.62564
0.631887
0.637893
0.643664
0.64921
0.654536
0.659651
0.664561
0.669273
0.673792
0.678126
0.68228
0.68626
0.690071
0.693719
0.697209
0.700545
0.703734
0.706779
0.709684
0.712455
0.715096
0.71761
0.720001
0.722274
0.724432
0.726478
0.728417
0.73025
0.731983
0.733617
0.735156
0.736603
0.73796
0.73923
0.740417
0.741522
0.742548
0.743497
0.744373
0.745176
0.74591
0.746576
0.747177
0.747714
0.74819
0.748606
0.748964
0.749266
0.749514
0.749709
0.749853
0.749948
0.749994
Информация о работе Пристрій арифметичного ділення за методом квадратичної апроксимації