ОМГУПС ИАТИТ кафедра Аи Т Синтез автоматической системы

ОМГУПС ИАТИТ кафедра Аи. Т Синтез автоматической системы передачи кодированных сигналов Задание на курсовое проектирование Рекомендации Разработал: Ст. преподаватель Сушков Сергей Александрович Омск – 2007 г.

Задание • Составить схему автомата, предназначенного для передачи (приёма) информационного сообщения через канал связи. • Тема: синтез автоматической системы передачи кодированных сигналов • Содержание сообщения: фамилия, имя и отчество автора проекта (без сокращения, с учётом синхросигналов и разделения между словами). • Срок сдачи последнего проекта на проверку: за пятнадцать дней до зачётной недели.

Исходные данные к проекту: • • • способ передачи (приёма) – циклический; система кодирования – минимальная; модуляция – произвольная; скорость передачи (приёма) – 100 * (№ варианта 0, 4) бит/с; полоса пропускания канала связи – 300 … 3400 Гц; регулировка входного уровня канала – -2, 3 … 0 Нп; линия – двухпроводная симметричная; волновое сопротивление линии – 120 Ом; несущий сигнал должен удовлетворять параметрам канала связи; электропитание автомата от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 198… 242 В.

№ варианта • № варианта выбирается в соответствии с порядковым номером в журнале, отсортированном по возрастанию алфавита или по заданию преподавателя. • Для студентов заочного отделения вариант выбирается по сумме цифр шифра, если она не превышает 33. В противном случае по сумме двух последних цифр.

Требования и рекомендации • Основные разделы расчётно-пояснительной записки рекомендуется выполнять в порядке формирования и преобразования сигналов. • Описание делается к уже законченному автомату, а не в порядке его расчёта. • Следует выполнять сквозную нумерацию компонентов при помощи системы автоматизированного проектирования с максимальным указанием параметров компонентов. В противном случае должна быть приведена спецификация компонентов, оформленная в соответствии с СТП Ом. ГУПС-1. 4 -02.

Требования и рекомендации • Схемы приводятся по тексту или отдельным приложением с размером шрифтов соответствующих пояснительной записке. • Рекомендуется в приложении привести описание компонентов используемых в проекте. • Объём пояснительной записки без приложений не должен превышать 30 страниц. • Расчёты номиналов компонентов приводятся с точностью до 5% или округляются до величин выпускаемых промышленностью. • Рекомендуется проверять результаты расчётов и схемных решений в программе симулятора. • Оформление проекта производится в соответствии с СТП Ом. ГУПС-1. 2 -05. • Схемы вводятся при помощи систем автоматизированного проектирования PCAD или Or. CAD.

Содержание курсового проекта Содержание расчетно-пояснительной записки: а) титульный лист; б) задание; в) реферат; г) содержание; д) введение; е) основная часть; • 1) описание структурной схемы автомата; • 2) описание функциональной схемы автомата; • 3) описание временных диаграмм; • 4) математическое описание и решение отдельных функциональных узлов автомата; • 5) описание принципиальной схемы автомата; Ш ж) заключение; Ш з) библиографический список; Ш и) приложения • Ш Ш Ш

Содержание курсового проекта • Содержание графической части: Ш а) Структурная схема автомата Ш (созданная в системах PCAD, ACCEL или Or. CAD). Ш б) Функциональная схема (созданная в системах PCAD, ACCEL, Or. CAD или в любом графическом редакторе). Ш в) Принципиальная схема (созданная в системах PCAD, ACCEL или Or. CAD). Ш г) Временная диаграмма работы автомата. q Примечание – Курсовой проект должен быть оформлен при помощи Microsoft Word, другого подобного редактора или рукописно с соблюдением ГОСТ 7. 32 и 2. 105 по оформлению курсовых проектов и ЕСКД.

1 Составление структурной схемы автомата • • В соответствии с заданием определяются основные блоки автомата и их взаимосвязи: - задающий генератор с кварцевой стабилизацией (ЗГ); - делитель частоты, для формирования необходимой последовательности импульсов (ДЧ); - преобразователь кода Ф. И. О. (ПК); - преобразователь параллельного кода в последовательный (ПП); - схема согласования с каналом связи (ССКС); - схема синхронизации и сброса (СС); - формирователь старт – стопных синхронизирующих импульсов (СИ); - блок питания (БП). В общем случае структурная схема может выглядеть как на рисунке 1. 1, окончательная схема, возможно, будет отличаться от первоначальной. Корректировка проводится после составления принципиальной схемы.

Рисунок 1. 1 – Структурная схема автомата

Кодирование и минимизация Кодирование символов посылки приведено в таблице 1. Содержание сообщения – фамилия, имя, отчество разработчика: СОКОЛОВ_МАКСИМ_МИХАЙЛОВИЧ. Посылка содержит 10 различных букв и интервал между словами - всего 11 символов. Число разрядов кода определяется по формуле 5. 1 где, N=11 – число различных символов, n – разрядность кода. количество выходов преобразователя кода: 4.

Кодирование и минимизация

Кодирование и минимизация

2 Выбор элементной базы • Разработку автомата лучше начинать с предварительного расчёта основных параметров (предельные рабочие частоты, входные и выходные сопротивления, вид модуляции, потребляемая мощность, допустимые погрешности, надёжность и др. ), которые определяют выбор элементной базы. • Компоненты рекомендуется использовать от известных производителей, использующих последние достижения науки и современные технологии.

2. 1 Предварительный расчёт общего коэффициент деления • Для обеспечения требуемой стабильности частоты необходимо использовать задающий генератор с кварцевым резонатором. • Кварцевый резонатор может быть на любую частоту, но с целью удешевления автомата лучше использовать широко распространённые, выпускаемые промышленностью (500 к. Гц, 1 МГц, 2 МГц). • Следует определить какой необходимо выбрать коэффициент деления при определённой частоте кварцевого резонатора, чтобы получить необходимую скорость передачи.

• Расчёт коэффициента деления лучше начинать с меньшей частоты задающего генератора т. к. при этом потребуется меньшее количество счётных триггеров, да и потребляемая мощность значительно меньше на низкой частоте. • Если не удаётся получить требуемую частоту импульсов, то необходимо увеличить частоту задающего генератора и повторить расчёт. • В качестве примера возьмём вариант № 34, выходящий за рамки задания. • Скорость передачи (приёма) (см. задание): • • (бит/с); (1) • (бит/с). (2) Определим, подходит ли кварцевый резонатор 500 к. Гц для варианта № 34: (3) (4) Коэффициент деления может быть только целым числом, а также для упрощения цифрового делителя частоты желательно кратным 2 N, где N =1, 2, 3….

2. 1 Предварительный расчёт общего коэффициент деления • После округления к центру области определения до целых чисел получим ряд подходящих общих коэффициентов деления 146, 147, 148. • Следовательно, для построения принципиальной схемы заданного автомата можно применить микросхемы МОП серии, обладающие низким потреблением мощности от источника электропитания, например К 176, К 561, К 1561 и др. . • При составлении окончательной принципиальной схемы придётся изменить коэффициент деления т. к. он состоит из произведения коэффициентов деления отдельных частей и, возможно, выбрать кварцевый резонатор с большей частотой.

2. 2 Определение схемы аналогового усилителя 1) 2) 3) 4) 5) 6) Сигналы с выводов цифровых компонентов нельзя непосредственно подавать в канал связи по ряду основных причин: однополярное электропитание микросхем; сравнительно высокое напряжение логической единицы; для МОП серии микросхем малая выходная мощность выводов; прямоугольные импульсы содержат ряд верхних гармоник не несущие полезной информации, но занимающие часть спектра канала; отсутствие гальванической развязки между линией связи и схемой автомата; 100 Гц амплитудная модуляция по питающему напряжению.

2. 2 Определение схемы аналогового усилителя • Существует большое количество различных аналоговых микросхем с параметрами, доведенными практически до идеальных, но для учебных целей выберем прецизионные операционные усилители (ОУ) с недостаточной нагрузочной характеристикой выхода, т. е. при нагрузке менее 2 к. Ом срабатывает внутренняя защита выхода от короткого замыкания, что потребует дополнительного усилительного каскада на транзисторах. Выбор можно остановить на ОУ 140 серии К 140 УД 14 и маломощных биполярных транзисторах КТ 315 и КТ 361 с любой буквой. Эти компоненты хорошо описаны в различной технической литературе.

2. 3 Определение схемы стабилизатора электропитания автомата Заложив в качестве базиса компоненты с низкой мощностью потребления можно предположить, что суммарный потребляемый ток автомата не будет превышать 10 – 20 м. А. Это позволит выполнить стабилизатор напряжения по простейшей схеме на стабилитронах и резисторах, исключив использование дорогих интегрированных стабилизаторов. • Суммарный потребляемый ток определяется из суммы токов всех компонентов при наихудших условиях, с учётом короткого замыкания в нагрузке и включёнными приборами индикации. • Из выше сказанного видно, что стабилизатор должен выдавать три уровня напряжения: 1) +U – для питания цифровой части схемы; 2) +U – для питания ОУ; 3) - U – для питания ОУ. • К питающей электросети переменного тока 220 В предпочтительнее подключиться через понижающий типовой трансформатор, не используя дорогие AC/DC конверторы. •

3 Задающий генератор • Выбор схемы задающего генератора зависит от многих факторов: - стабильность генерируемой частоты; - форма вырабатываемого сигнала; - амплитуда сигнала; - его мощность; - количество выходных сигналов и их фаза. • Существует множество различных генераторов. Для цифровых схем наиболее подходящими являются импульсные генераторы, выполненные на цифровых элементах. • Для заданного автомата требуемая стабильность может быть получена только с использованием кварцевого резонатора.