Генератор випадкових чисел

ЗМІСТ

Вступ

1.Обгрунтування прийнятого рішення

2. Структурна схема пристрою

2.1.Вибір та призначення структурних блоків

2.2.Розробка структурної схеми пристрою

2.3.Опис принцупу дії за структурною схемою

3.Вибір і обґрунтування елементної бази

3.1.Вибір і обґрунтування серії мікросхем

3.1.1.Мікросхема К555ЛА3

3.1.2.Мікросхема К555ИЕ20

3.1.3.Мікросхема К555ИД18

3.1.4.Мікросхема К555ЛА1

3.2.Вибір індикаторів

4. Розробка та опис принципу діїї принципової схеми пристрою

4.1.Розробка принципової схеми пристрою

4.2.Опис принципу дії за принциповою схемою

4.2.1.Робота генератору тактових імпульсів

4.2.2.Режим генерування чисел від 0 до 36

4.2.3.Режим генерування чисел від 0 до 49

5. Розрахунок споживаних струмів і потужності, що розсіюється

5.1.Розрахунок споживаних струмів

5.2.Розрахунок потужності, що розсіюється

6. Результати застосування ЕОМ при проектуванні пристрою

6.1.Моделювання частини принципової схеми

6.2.Оформлення конструкторської документації

Висновоки

Список використаних літературних джерел

Додаток 1. Схема до пакету Electronics Workbench

Додаток 2. Часові діаграми роботи пристрою

ВСТУП

 

За останні роки розвиток обчислювальної техніки досяг меж, які здавалися неможливими ще якесь десятиріччя тому. Повсякденне її використання стимулюється розширенням сфери можливих застосувань, а масовість реалізацій призводить до доступності з точки зору цінового фактору.

Досить часто в нашому житті виникають ситуації, коли необхідно одержувати випадкові або псевдовипадкові числові послідовності. Найчастіше дана задача виникає при організації різного роду ігрових ситуацій. У таких випадках на допомогу людині приходить електронний пристрій, принцип дії якого незмінний, і яке не піддано моральному фактору.

Розроблювальний пристрій призначений для генерування випадкового числа в двох діапазонах: від 0 до 36, і від 0 до 49. Пристрої такого типу є високоточними і знаходять застосування в різних ігрових ситуаціях.

Успіхи, досягнуті в останні роки в області електроніки, обумовили широке впровадження мікроелектроніки в засоби електричних вимірів.

Заміна електронних ламп транзисторами й особливо інтегральними мікросхемами стимулювала розробників приладів до пошуків і впровадження нових методів, реалізація яких у минулі роки була немислимою через велику складність, а отже, низької надійності приладів і високої вартості.

Задачею даного курсового проекту є розробка электтронно-счетного генератора випадкових чисел.

1. Обгрунтування прийнятого рішення.

Після аналізу технічного завдання ГРУПА.123456.123 ТЗ можна запропонувати кілька варіантів рішення поставленої задачі. Незмінним залишається принцип дії: за бажанням користувача необхідно зробити запуск схеми. Генератор повинний згенерувати випадкове число, що потім повинне бути відображене на індикаторі.

У такий спосіб з'являється кілька варіантів реалізації запуску схеми. Найбільш кращим є запуск пристрою шляхом натискання користувачем кнопкового перемикача.

Також існує ряд варіантів функціонування генератора самого випадкового числа. Одним з найпростіших і одночасно надійним рішенням буде генерація деякої досить великої частоти. Імпульси, що генеруються повинні додаватися лічильником, модуль рахунка якого відповідає діапазону випадкових чисел, що генеруються . Тому що період запуску пристрою на одержання чергового випадкового числа значно більше періоду генеруємих імпульсів, то в такий спосіб і досягається ефект випадковості чисел, що генеруються.

Індикатор сгенерованих чисел може бути довільним. Його характеристики залежать від конкретних вимог, пропонованих до пристрою. Це можуть бути як найпростіші індикатори одного з двох станів, так і складні знакосинтезуючі індикатори. У даному випадку вважається доцільним застосування двох семисегментних індикаторів.

2. Структурна схема пристрою.

Вибір та призначення структурних блоків.

Розглянувши принцип дії пристрою, можна визначити структурні блоки, з яких повинна складатися структурна схема генератора випадкових чисел.

БЛОК ЗАПУСКУ – блок, який не має вхідних сигналів, а тільки генерує сигнал до запуску генератору імпульсів та блоку формування затримки часу відображення числа;

ГЕНЕРАТОР ІМПУЛЬСІВ – блок, який має один вхідний сигнал запуску та дозволу генерування імпульсів, та на виході має прямокутні імпульси певної частоти;

БЛОК РАХУНКУ – блок, який має два входи: вхід тактової частоти, та вхід скидання. Цей блок підраховує тактові імпульси, котрі є на виході блоку у рівнобіжному коді;

БЛОК ПЕРЕБУДОВИ КОЕФІЦІЄНТІВ – блок, який аналізує код на виході блоку рахунку, та формує сигнал скидання блоку рахунку при досягнені крайнього значення діапазону, який задається блоком вибору коефіцієнтів;

БЛОК ВИБОРУ КОЕФІЦІЄНТІВ – формує сигнал для блоку перебудови коефіцієнтів за вимогами користувача;

БЛОК ІНДИКАЦІЇ – відображає сгенероване випадкове число протягом часу, який задається блоком вормування затримки;

БЛОК ФОРМУВАННЯ ЗАТРИМКИ – блок, який має вхідним сигнал з блоку запуску, та який формує імпульс довжиною по часу, який блок індикації повинен відображати сгенероване випадкове число.

Розробка структурної схеми пристрою.

Структурна схема пристрою повина складатися з структурних блоків, які були розлянуті у попередньому розділі цього документу.

Структурна схема має послідовний характер поєднання блоків, за винятком блоку рахунку та блоку перебудови коефіцієнтів, які поєднані кільцовим засобом.

Разработана структурна схема представлена у документі ГРУПА.123456.123 Е1.

Опис принцупу дії за структурною схемою.

Розглянувши структурну схему, яка представлена у документі ГРУПА.123456.123 Е1, видно, що вона має послідовний характер поєднання блоків, за винятком блоку рахунку та блоку перебудови коефіцієнтів, які поєднані кільцовим засобом.

При натисканні користувачем на кнопку запуску пристрою на виході блоку запуску формуються сигнали, які запускають генератор імпульсів та блок формквання затримки. Поки користувач тримає кнопку – генератор імпульсів формує на виході прямокутні імпульси певної частоти, які підраховує блок рахунку. Коли користувач припине тримати кпонку запуску – генератор імпульсів перестане формувати імпульси, таким чином на виході блоку рахунку буде зафіксовано випадкове число, яке буде відображаться за допомогою блоку індикації. Час індикації залежить від часу затримки, яке формується на виході блоку затримки після відпускання користувачем кнопки запуску.

Коли блок рахунку дорахує вхідні імпульси до крайнього значення діапазону, блок перебудови коефіцієнтів скине блок рахунку у нульовий стан. Таким чином забезпечується потрібний користувачеві діапазон випадкових чисел, що генерується.

3. Вибір і обґрунтування елементної бази.

Вибір і обґрунтування серії мікросхем.

Для забезпечення потрібних технічних характеристик пристою потрібно правильно здійснити вибір елементної бази составу пристрою. Використання мікросхем серії К555 дає можливість зменшити собівартість приладу, та здатність працювати на більш великих частотах.