16-розрядний генератор псевдовипадкових чисел

смотреть на реферати схожі на «16-разрядный генератор псевдослучайных чисел «.

1. Основна часть.

1.1 Схемотехническая часть.

1. Перелік элементов.

2. Опис роботи використовуваних элементов.

3. Опис роботи схемы.

1. Програмна часть.

1. Алгоритм.

2. Лістинг программы.

2. Быстродействие.

3. Себестоимость.

4. Надежность.

Заключение

.

Список використовуваної литературы.

Приложение.

Графічна частина однією аркуші формату А3. |3.

| |.

З свого створення комп’ютери дедалі більше і більше пробираються у життя. Вони знаходять своє застосування, як у побуті, і з виробництва. У автоматизованих цехах і заводах широко застосовується устаткування з використанням мікропроцесорів і микроЭВМ. Їх використання у складі промислового устаткування забезпечує його вартості порівняно з системами на елементах малої і середній ступеня интеграции.

У своїй курсової роботі спробував показати, як і реалізувати на елементах простий логіки досить складну функцію — генерацію випадкового числа. Своє завдання я побудував як у апаратної, і на програмної основі. Програмна частина реалізована для центрального процесорного елемента КР580ИК80А що є функціонально закінченим однокристальным паралельним 8-місячного розрядним мікропроцесором з фіксованою системою команд.

Курсова робота включає у собі розрахунок собівартості, надійності і швидкодії спроектованого продукта.

1. Основна часть.

1.1 Схемотехническая часть.

1 Перелік элементов.

Таблиця 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 | |R3 |700 Ом | |VD1, VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7, VD8, |АЛ307Г | |VD9,VD10, VD11, VD12, VD13, VD14, VD15, VD16| |.

1.1.2 Опис роботи використовуваних элементов.

К555ИР16.

Мікросхема К555ИР16 — чотирьох розрядний регістр зсуву вліво з последовательно-параллельным введенням і паралельним висновком інформації. Запис і зрушення інформації дозволені по зрізу імпульсу на шині синхронізації З. При рівні сигналу на вході З, регістр зберігає попереднє состояние.

Регістр має вхід послідовного введення інформації D, чотири інформаційних входу D0-D3, вхід вибору режиму V і вхід дозволу считывания.

При низький рівень сигналу на вході вибору режиму V регістр підготовленою до виконання операції послідовного зсуву, на вході D за наявності сигналу на вході синхронізації З. При рівні сигналу на вході D дозволена запис початкового коду входів поразрядной інформації. Для операції наступного зсуву сигналу стану початкового коду необхідно на що входить інформацію послідовного входу D подати низький рівень сигналу. Зчитування інформації дозволено високого рівня на вході дозволу W. При низький рівень на вході W виходи регістру Q перебувають у вимкненому стані. Регістр може здійснювати операцію зсуву вправо при зовнішньому об'єднанні виходів зі входами поразрядной інформації від «старшого розряду до молодшого. Стан регістру описує табл. 2.

Струм споживання мікросхеми К555ИР16 29 мАЛО, максимальна частота 30 МГц. Вихідний струм короткого замикання буферного каскаду становить 30. .. 100 мА.

Таблиця 2 |Входи |Виходи | |W |V |З |D |D0 |D1 |D2 |D3 |Q1 |Q2 |Q2 |Q3 | |H |H |H |X |X |X |X |X |q0 |q1 |q2 |q3 | |H |H |v |X |d0 |d1 |d2 |d3 |d0 |d1 |d2 |d3 | |H |H |v |X |q'1 |q'2 |q'3 |d3 |q'1 |q'2 |q'3 |d3 | |H |L |H |X |X |X |X |X |q0 |q1 |q2 |q3 | |H |L |v |H |X |X |X |X |H |q0 |q1 |q2 | |H |L |v |L |X |X |X |X |L |q0 |q1 |q2 | |L |X |X |X |X |X |X |X |Z |Z |Z |Z |.

К555ЛП5 Таблиця 3.

|Входы |Вихід | |H |L |L | |L |L |H | |H |H |М |.

описывает стан одного елемента із мікросхеми. Мікросхема К555ЛП5 споживає струм 10 мА.

К555ЛЛ1.

Чотири логічних елемента 2ИЛИ. Мікросхема має дві вхід за кожен елемент, на виходу виробляється сигнал логічного ИЛИ.

К555ЛА7.

Два логічних елемента 4И — НЕ з відкритою коллекторным входом і підвищеної нагрузочной способностью.

К555ЛН1.

Шість логічних елементів НЕ.

3 Опис роботи схемы.

За завданням необхідно побудувати схему удосконаленого 16-разрядного генератора псевдослучайных чисел, у якому число 0 включено в послідовність випадкових чисел. Для цього було обрані чотири сдвиговых регістру вліво, виходи якого видають число на вихідну шину. (На початку роботи у регістри заноситься число 4146h. Можливо як і занесення іншого числа. І тому необхідно залучити до входам паралельного введення інформації регістрів: «землю», якщо необхідно записати нуль в відповідний розряд і п’ятий вихід вхідний шини, якщо потрібно записати единицу.).

Потім, на входи послідовного введення інформації кожного регістру, надходить рівень записываемого сигналу, який по функції D = Q3? Q4, (1) де Q3 і Q4 це виходи сусідніх регистров.

Через війну, по зрізу імпульсу З (по натискання кнопки SB1) в регістр записується рівень сигналу зі зсувом влево.

Зв’язок регістрів між собою: рівень для регістру DD1 формується з виходів регістру DD4, для DD2 — з виходів регістру DD1, для DD3 — з виходів регістру DD2, а DD4 — з виходів регістру DD3,.

У процесі роботи устрою відбувається перевірка видачу регістрами чисел 0000h чи FFFFh, причому у разі числа FFFFh в регістри заноситься число 0000h, а у разі 0000h в регістри заноситься число 414Bh (т.е. число відповідне включенню схемы).

Щоб реалізувати індикацію числа було обрано світлодіоди, куди чиню инвертированные сигнали від регістрів. Світлодіоди підключені в напрямку, через опір R3. Щойно у розрядах регістрів з’являється рівні сигналу, відповідні їм світлодіоди загоряються зеленим светом.

1.2 Програмна часть.

1.2.1 Алгоритм.

1.2 Лістинг программы.

|Адрес |Код |Мітка |Мнемокод |Коментар | |1000 |0E 02 |FRANDOM: |MVI C, 2 |;Занесення вересня регістр З | | | | | |;(встановили перший лічильник). | |1002 |7D |MALKOT1: |MOV A, L |;Заносимо вміст регістру L в | | | | | |;акумулятор. | |1003 |E6 07 | |ANI 7 |;Усі біти крім трьох молодших | | | | | |;встановлюємо в 0. | |1005 |3C | |INR A | | |1006 |71 | |MOV B, A |;Заносимо вміст акумулятора | | | | | |;в регістр B (установили | | | | | |счетчик2). | |1007 |7D | |MOV A, L |;Заносимо вміст регістру L в | | | | | |;акумулятор. | | | | | |;Виконуємо дії над | | | | | |;акумулятором, такі як: | |1008 |C6 41 |MALKOT2: |ADI 41H |;Складання байта зі змістом | | | | | |;акумулятора. | |100A |07 | |RLC |;Циклічний зрушення вмісту | | | | | |;акумулятора вліво. | |100B |0B | |DCR B |;Зменшуємо перший лічильник рег. В | |100C |C2 08 10 | |JNZ MALKOT2 |;Якщо вміст лічильника не 0, | | | | | |;перехід по мітці MALKOT. | |100 °F |6 °F | |MOV L, A |;Інакше, заносимо вміст | | | | | |;акумулятора в регістр L. | |1010 |0D | |DCR З |;Зменшуємо другий лічильник рег. С | |1011 |CA 1A 10 | |JZ END |;Якщо лічильник нульовий то | | | | | |перехід ;наприкінці програми, по | | | | | |мітці END | |1014 |44 | |MOV B, H |;Змінюємо місцями вміст | |1015 |65 | |MOV H, L |;регістрів М і L з допомогою | |1016 |68 | |MOV L, B |;проміжного регістру У | |1017 |C3 0210 | |JMP MALKOT1 |;Якщо вміст регістру не 0, | | | | | |;перехід по мітці FRANDOM | |101A |C9 |END: |RET |;Інакше вихід із підпрограми |.

2 Быстродействие.

Оцінимо тимчасові видатки виконання програмного модуля генерації випадкового числа на БІС КР580ИК80. Позаяк у програмі блок «дії над акумулятором» працює у циклі число проходок якої може бути випадкове число раз від 8 до 1, те й програма виконується відповідно за:

. мінімум тактів -188,.

. максимальне — 552 такта.

Максимальна тактова частота процесора КР580ИК80 становить 2.5 МГц.

T = 1 / ((2) тобто. один такт виконується за 0.4 мкС., отже блок буде виконуватися за:

. мінімальне час виконання програми — 75.2 мкС.

. максимальне час виконання програми — 220.8 мкС.

3 Себестоимость.

Собівартість схеми генератора псевдослучайных чисел розраховується з урахуванням зарплати всіх працівників, які брали участь в створенні даного пристрої і матеріальних витрат за виготовлення самої схемы.

Дані зарплаті наведені у табл. 4. Вартість матеріалів приведено в табл.5.

Таблиця 4 |Посада |Оплата за 1 час|Кол-во годин |Разом | |Инженер-схемот|5 р. |40 |200 р.| |ехник | | | | |Електронник |3 р. |8 |24 р. | |Монтажник |8 р. |4 |32 |.

Таблиця 5.

|Микросхема |Кількість, шт.|Затраты на 1 прим., |Загальні витрати, р.| | | |р. | | |К555ИР16 |4 |7 |28 | |К155ЛП5 |2 |2.4 |4.8 | |К155ЛЛ1 |4 |3.5 |14 | |К555ЛА7 |3 |3 |9 | |К555ЛН1 |3 |3.2 |9.6 | |АЛ307Г |16 |1.5 |24 |.

Отже знаходимо з допомогою таблиці перебуває загальна вартість P. S шляхом підсумовування всіх затрат.

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

Собівартість програми генерації випадкового числа як і розраховується з урахуванням зарплати програміста, який брав участь у створенні даного продукта.

Таблиця 6 |Посада |Оплата за 1 час|Кол-во годин |Разом | |Инженер-програ|10р. |16 |160 р.| |ммист | | | |.

4 Надежность.

Схема содержит:

42 логічних элемента;

4 запам’ятовувальних устройства.

1 кнопку.

235 паек.

Величина інтенсивності відмови для логічних елементів становить 10−9 час-1, для запам’ятовувальних пристроїв — 10−7 час-1, для пайки 10−9 час-1, для вимикачів і кнопок 10−7 час-1.

('((i*n, (3) где.

(і - інтенсивність відмови для i-го елемента, а n — кількість элементов.

('7.77*10−7.

Можливість безвідмовною работы:

P (t)=e-(t (4).

5 Укладання У цьому курсової роботі розроблена електрична схема 16-разрядного генератора псевдослучайных чисел, у якому число нуль включено в послідовність випадкових чисел. Схему розроблено на чотирьох 4- розрядних сдвиговых регістрах і логічних елементах які забезпечують вироблення інформаційних і більше управляючих сигналів тих регістрів. Для візуального відображення випадкового вересня двоичной формі використовуються 16 світлодіодів. Крім схеми у роботі присутній програмний модуль, який би генерацію 16-разрядных псевдослучайных чисел та його розміщення за адресою, що зберігається у парному регістрі H-L, для МП БІС КР580ИК80. Також у роботі розраховані тимчасові видатки виконання дій в програмі, собівартість зробленого, а як і надійність схеми, котре виражається у графіці ймовірності безвідмовної роботи схеми. За графіком видно що надійність схеми, через свою простоти, вийшла досить високою. Тимчасові видатки виконання дій у програмі через своє алгоритму коливаються від 75.2 до 220.8 мкС. Собівартість розрахована окремо для програмної і схемотехнической частини: собівартість схемотехнической частини = 345.40 крб. собівартість програмній частині = 160.00 крб. Список використовуваної літератури 1. Преснухин Л. Н. «Мікропроцесори», Москва: «Вищу школу» 1996 — 351с. 2. Усатенко С. Т. «Виконання електричних схем по ЕСКД», Москва: «Видавництво стандартів», 1989 -325с. 3. Хвощ С. Т. «Мікропроцесори ЕОМ і микроЭВМ», Ленінград: «Машинобудування» 1987 — 639с. 4. Шило В. Л. «Популярні цифрові мікросхеми», Москва: «Радіо і зв’язок» 1988.

-352 з. ———————————- Чотири двухвходовых логічних елемента Який Виключає АБО. Стан виходів мікросхеми що за різних водних сигнали приведено в табл. 3. Ця таблиця состояний Заносим в лічильник 1 кількість повторений Начало Заносим в лічильник 2 кількість повторений.

Заносимо вміст регістру L в аккумулят.

Производим дії над аккумулятором Уменьшение лічильника 2.

Содержим. лічильника 2 одно 0.

Выгрузка вмісту акумулятора в L.

Уменьшение лічильника 1.

А А.

Начало Обмен даними між регістрами H і L.

B.

B.

Содержим. лічильника 1 одно 0.

Да.

103 104 105 106 t Рис. 1.

P.

0.75.

0.5.

0.25.

Нет.