ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Разработать электрическую принципиальную схему системы телесигнализации (передающую и приемную части) с учетом следующих исходных данных:

1) количество объектов управления 40;

2) линия связи – двухпроводная;

3) код передачи команд – двоичный;

4) способ передачи команд ТУ – циклический;

5) защита посылки от помех – Код Хемминга с исправлением 1 ошибки;

6) длительность кодовой комбинации – 4 мс;

7) Состояние объектов – 2-х позиционное;

АННОТАЦИЯ

Система телесигнализации. Библиография литературы – 4 наименования, 14 стр.

В курсовом проекте разработана схема электрическая принципиальная системы телесигнализации. Задача системы – передача последовательным кодом состояния набора датчиков на передающей стороне, прием и расшифровка последовательного сигнала на принимающей стороне.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ 6

1.1. Описание принципа 6

1.2. Формирование информационной посылки 6

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 8

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТС 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 14

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время появляется все больше задач, которые способна решать вычислительная техника, это связано с внедрением ее во все сферы жизни. Вместе с этим появляется необходимость осуществлять связь вычислительной техники с внешним миром, что позволяет проводить автоматизированное наблюдение различных систем, анализ их работы и удаленное управление происходящими в системе процессами. Среди массы подобных задач, существуют такие, в которых число наблюдаемых объектов и линий связи может быть велико, решение такой задачи не может быть реализовано на практике или имеет несоизмеримую решаемой задаче стоимость. Один из путей решения является цифровая электроника, которая способна производить предварительную обработку данных, уменьшая тем самым линии связи и нагрузку на основную систему.

В данном курсовом проекте рассмотрен один из примеров подобной автоматизации.

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №2324, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

1. АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

1.1. Описание принципа:

Структурная схема системы ТС приведена на рисунке 1.1.

Рис. 1.1 Система ТС.

Система сбора информации принимает сигнал с набора датчиков способных принимать два состояния в виде напряжения ТТЛ уровней. Линия связи двухпроводная связывает передающую и приемную части, по которой передается последовательный сигнал. Принимающая часть распознает информационные посылки и формирует параллельный код, синхронизация происходит по обнаружению фронта синхросигнала.

1.2. Формирование информационной посылки.

Код Хемминга формируется путем добавления в посылку контрольных битов по следующему алгоритму (для четырехбитного сообщения):

если исходное сообщение имеет вид:

k4 k3 k2 k1

к нему добавляются:

m1 m2 k4 m3 k3 k2 k1

Контрольные биты m1, m2 и m3 вычисляются следующим образом:

m1=k4^k3^k1,

m2=k4^k2^k1,

m3=k3^k2^k1,

где знак «^» обозначает операцию сложения по модулю «2».

Для удобства вычисления кода Хэмминга заданные 40 датчиков удобно разбить в 4 группы по 10 датчиков с их мультиплексированием. На выходе мультиплексоров будет сформирована тетрада, и далее 3 контрольных бита кода Хэмминга. Таким образом посылка данных от 4 датчиков состоит из 7 бит. Общая длина информационной посылки составляет 7*10 + 2 = 72 бита (с учетом двух синхронизирующих импульсов).

Минимальную длительность одного импульса рассчитываем исходя из требований технического задания и количества импульсов в кодовой комбинации.

Tимп. = Tпосылки./Nимп. (1)

Tпосылки = 4 мс

Nимп = 72

Tимп. = 56 мкс.

F = 1/Tимп. (2)

F = 18000 Гц.

2. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Исходя из минимальной длины временного периода, частоты сигнала, и уровней TTL логики выбираем элементы необходимые для построения передающей и приемной части. Выбранные элементы обладают следующими основными характеристиками:

Характеристики серии КР1533:

Напряжение питания – 4,5÷5,5 В.

Напряжение высокого уровня – 2,0÷5,5 В.

Напряжение низкого уровня – 0÷0,8 В.

Тактовая частота – до 75 МГц.

Для генерирования тактовых сигналов нам необходим генератор прямоугольных импульсов с частотой не менее 18000 Гц. В качестве такового можно использовать кварцевый резонатор с дополнительными элементами, например HC-49/U — 100 kHz.

3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТС

Описываемая система телесигнализации построена на микросхемах базовой логики и состоит из передающей и принимающей частей.

3.1 Описание передающей части (см. схема 1 — «Передающая часть»).

Сигналы с цифровых датчиков, сгруппированных в 4 группы по 10 датчиков, поступают на входные мультиплексоры DD1—DD4. Мультиплексоры типа К155КП1(16 входов, 1 выход, 4 адресных линии). С выходов мультиплексоров выбранные входные сигналы, обозначенные на схеме k1—k4, поступают на схему вычисления контрольных бит кода Хэмминга. Схема формирования этих бит выполнена на микросхемах DD5—DD6(элементы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»). 4 бита данных k1—k4 и 3 контрольных бита поступают на мультиплексор DD8 (8 входов, 1 выход, 3 адресных линии).

Для формирования 72 тактов передачи данных используется 8-ми разрядный счетчик 74HC590 (DD7), и сравнивающее устройство на микросхемах ИЛИ, И-НЕ (DD8, DD9). При достижении на выходе счетчика значения 72 на выходе сравнивающего устройства формируется импульс сброса, переводящий счетчик в исходное (нулевое) состояние.

Дополнительный мультиплексор DD8 используется для выбора типа данных, поступающих на выход передающего устройства. При нулевом и первом такте работы устройства (значение счетчика DD7 0 и 1) на выходную линию поступают синхронизирующие импульсы, при остальных тактах (2,3,…71) – биты данных k1-k4 и контрольные биты m1-m3. Формирователь адреса дополнительного мультиплексора (фактически сравнивающее устройство на значения 0 и 1) выполнен на микросхемах ИЛИ (DD9, DD12, DD14).

Временные диаграммы функционирования передающей части приведены на рисунке 3.1.

Для работы системы в реальных условиях необходимо обеспечить согласование схем с линией связи, объектами управления и отчетным устройством, данная схема предусматривает прием и формирование сигналов TTL логики.

Рисунок 3.1 – Временные диаграммы работы передающего устройства

3.2 Описание приемной части (см. схема 2 — «Приемная часть»).

Последовательность данных от передающего устройства поступает на вход-ной 8-оазрядный сдвиговый регистр DD1 (КР1533ИР8), преобразующий входную последовательность бит в параллельный выходной код. Регистр тактируется импульсами от генератора тактовых импульсов только при наличии лог. «1» от схемы выделения синхроимпульса. За 7 тактов (с нулевого по шестой) на выходе регистра формируется параллельный код, сформированный из бит k1-k4, m1-m3. Из контрольных бит m1-m3 и бит данных k1-k4 на элементах «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» (DD4, DD5, DD9) вычисляется номер бита с возможной ошибкой. Коррекция возможной ошибки выполнена на демультиплексоре DD12 (КР1533ИД7) и элементах «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» (DD19-DD22). После восстановления бит данных они запоминаются в 4-х битовых регистрах DD25-DD34 (КР1533ИР15). Запоминание информации происходит каждые 7 тактов входной информации. Выбор конкретного из 10 регистров дешифратором DD24 (КР1533ИД3). Генератор адреса для дешифра-тора DD24 выполнен на счетчиках DD3, DD13 и логических элементах DD6-DD8, DD10, DD11. Через 70 тактов (без учета битов синхронизации) информация на выходе регистров будет соответствовать принятой от приемного устройства последовательности (будет дублировать состояние датчиков).

Временные диаграммы работы приемного устройства приведены на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 – Временные диаграммы работы приемного устройства

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения работы была создана система формирования сиг-нала для передачи данных по двухпроводной линии связи, что позволяет уменьшить количество линий связи, а следовательно уменьшить вес устройства в котором применяется последовательная передача данных. Уменьшение количества линий связи также позволяет снизить стоимость системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник «Логические ИС» Петровский, Прибылевский, Троян, Чувелев, Часть 1. Часть 2. 1993г.

2. Курс лекций «Цифровая схемотехника» 2006 – 2007гг.

3. Курс лекций «Информационные сети и телекоммуникации» 2007г.

4. «Информационные сети и телекоммуникации, Методические указания по курсовому проекту»