Разработка системы передачи данных

Министерство  образования РФ 

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра Автоматики

 
 
 

Курсовоя  работа

по  курсу  «ТК и  ПС» 

Разработка  системы передачи данных. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Факультет: АВТ

    Группа:

    Студент:

    Преподаватель:. 
 
 

    Дата  выполнения: 

    Отметка о защите: 
 
 

Новосибирск 2003

 

 

содержание

                                                                                                                лист

 

 

  Введение 

  В настоящее время все более  усложняются функции , выполняемые  системами автоматизированного  управления и значимость этих систем в производстве непрерывно возрастает. В рамках данного проекта предстоит  разработать систему телеуправления (СТУ), которая включает в себя три контрольных пункта (КП), по сто объектов на каждом. Управление объектами должно производиться  непосредственно с КП оператором. Управление двухпозиционное: включить объект или выключить. Пульт управления должен осуществляться на ключах, на которых задаются номер КП, номер объекта и режим (вкл/выкл). В связи с тем, что число ключей совпадает с числом объектов на одном КП (100), будет целесообразнее разделить число КП на две части (с1-го по 50-й и с 51-го по 100-й), что весьма сократит размеры пульта управления.

  Передача  команд должна осуществляться модифицированным кодом Хэмминга (МКХ). МКХ позволяет  обнаруживать тройную ошибку либо обнаруживать двойную и исправлять одиночную. В данном проекте нужно реализовать только обнаружение тройной ошибки. МКХ обладает свойством – обнаруживать нечетную ошибку, т.е. его использование позволит обнаруживать одиночную либо тройную ошибку без исправления.

  Метод избирания используется комбинационно-распределительный, а метод повышения помехоустойчивости – корректирующий код.    

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Задание к проектированию

  В данном курсовом проекте требуется  разработать систему телеуправления со следующими параметрами:

1. число объектов на одном КП – 100;
2. число контролируемых пунктов (КП) – 3;
3. метод повышения помехоустойчивости – корректирующий код (КК);
4. используемый код – модифицированный код Хэмминга (МКХ);
5. число обнаруживаемых ошибок – 3;
6. число исправляемых ошибок - 0;
7. метод избирания (МИ) – комбинационно-распределительный (КРс);
8. скорость модуляции – 9600 бод.

  Объекты телеуправления являются двухпозиционными и могут находиться в одном  из двух состояний – “включено” или “выключено”. Управление всеми  объектами должно осуществляться независимо, с одного пункта управления. Структура линии связи в системе – магистральная.

  Необходимо  построить код, разработать структурную, функциональную и принципиальную  схемы системы и построить  временные диаграммы.

        Построение первичного кода заданной мощности

    Построение  кода осуществляем по следующим правилам: номер КП кодируется двухразрядным  двоичным  кодом (“00”-1,”01”-2,”10”-3), номер объекта – семиразрядным  двоичным кодом (число объектов на каждом КП – 100), из них 1 разряд отводится на выбор в какую из этих частей входит объект (“0” - 1-50, ”1” - 51-100), остальные 6 разрядов кода отводятся непосредственно на кодирование единиц (1-50); характер операции определяется одним разрядом (1 – включить, 0 – выключить).

      Таким образом, получили 10-разрядный  первичный код (Рис.1).

    

Рис.1. Вид первичного кода

Мощность данного  кода

М=N_обN_КПN_сост

М=600

Такой код обладает избыточностью. Оценим ее: 

 
 
 

    Построение  избыточного кода 

    По  заданию передаваемая команда должна быть представлена в линии связи модифицированным кодом Хэмминга. Процедура построения МКХ стандартна. Уравнения проверок будут иметь вид:

    x₁x₂a₁₀x₃a₉a₈a₇x₄a₆a₅a₄a₃a₂a₁x₅ 

Уравнения кодирования: 

x₁=a₁₀+a₉+a₇+a₆+a₄+a₂

x₂=a₁₀+a₈+a₇+a₅+a₄+a₁

x₃=a₉+a₈+a₇+a₃+a₂+a₁

x₄=a₆+a₅+a₄+a₃+a₂

 

Корректирующая  способность:

    r=3;  d=4. 

Получили  МКХ в классической компоновке.

Корректирующая  способность МКХ постоянна: 3 ошибки обнаруживает.

Декодирование МКХ: вычисляются два синдрома. 

     Выбор сигнального признака

 

     Так как помехоустойчивость системы обеспечивается корректирующим кодом (МКХ), простота реализации сигнального признака будет критерием для выбора. Выбираем амплитудный сигнальный признак с активным нулем т.к. он имеет наиболее простую схемную реализацию.

     Выбор метода синхронизации и синхросигнала 

     Сформулируем  основные требования к каналу синхронизации.

     Его помехоустойчивость должна быть не хуже помехоустойчивости используемого  кода.

     Независимость от месторасположения КП и ПУ (существует возможность питания этих устройств  от разных подстанций). Ограничения, обусловленные данными требованиями исключают возможность использования жесткой и шаговой синхронизации. Примем оставшийся метод циклической синхронизации.

     Для обеспечения устойчивой работы системы  параметры синхросигнала должны существенно отличаться от параметров элементарных символов посылки (информационных и контрольных).

     Синхросигнал (СС) в нашей системе представляет собой одиночный прямоугольный  импульс длительностью в 3 раза и  амплитудой в 2 раза большей, чем соответствующие параметры символа элементарной посылки. 

       Структурная схема

Передающая  часть

 

1. Пусковое  устройство (ПУ) и генератор тактовых импульсов (ГТИ) – обеспечивают запуск и тактирование передающей части  системы;
2. Блок индивидуальных командных элементов (ИКЭ) – предназначен для набора команд телеуправления (характер операции, номер КП, номер объекта);
3. Кодирующее устройство (КУ) – обеспечивает кодирование команды телеуправления в двоичный код;
4. Кодирующее устройство модифицированного кода Хэмминга (КУМКХ);
5. Распределитель импульсов  и элемент «ИЛИ» обеспечивают преобразование параллельного кода в последовательный;
6. Формирователь синхросигнала (ФСС);
7. Формирователь сигнального признака (ФСП);
8. Линейное устройство (ЛУ) – обеспечивает усиление мощности.

  
 
 

Приёмная часть:

 

1. Линейное  устройство (ЛУ) – обеспечивает усиление сигнала по уровню;
2. Выявитель синхросигнала (ВСС) – обеспечивает выявление синхросигнала и запуск в требуемый момент времени генератора тактовых импульсов;
3. Выявитель сигнального признака (ВСП) – обеспечивает выявление импульсов различной амплитуды;
4. Генератор тактовых импульсов (ГТИ) – обеспечивает тактирование приёмной части системы;
5. Распределитель импульсов (Р) и устройство фиксации команды (УФК) – обеспечивают преобразование последовательного кода в параллельный и его запоминание на время, пока не придет последний разряд команды;
6. Декодер модифицированного кода Хэмминга (DC МКХ) – обеспечивает выявление ошибок и их коррекцию;
7. Дешифратор (DC) – обеспечивает дешифрацию кода номера КП и кода номера объекта.

 

         Описание работы  структурной схемы 

     Передающее  устройство: на блоке ИКЭ производится набор команды телеуправления (номер КП, характер операции, номер объекта). Команда телеуправления кодируется в двоичный код на КУ и поступает на КУ МКХ, где и кодируется в модифицированный код Хэмминга.

      С помощью пускового устройства (ПУ) запускается ГТИ и формирователь  тактовых импульсов. По первым трем тактовым импульсам распределителя формируется  синхросигнал и поступает на ФСП₂, где преобразуется в сигнал с заданной амплитудой и уходит в линию связи через усилитель мощности (ЛУ).

      По  следующим тактовым импульсам распределителя с помощью схем «ИЛИ» и «И»  закодированная команда телеуправления в МКХ из параллельного кода преобразуется в последовательный. Поступает на ФСП₁, где обеспечивается качественное отличие по амплитуде одного импульса от другого (в зависимости от того, является импульс «1» или «0»), и уходит в ЛС через усилитель мощности (ЛУ) вслед за синхросигналом. 
 

      Приёмное устройство: Сообщение одновременно поступает на ВСС и ВСП, и как только ВСС выявит синхросигнал запускается ГТИ и Р, и с помощью схем «И» сообщение без синхросигнала записывается в УФК (таким образом последовательный код преобразуется в параллельный), и по последнему импульсу Р, закодированная команда телеуправления поступает на DC МКХ и из МКХ декодируется в двоичный код. Затем команда телеуправления в двоичном коде поступает на DC, который обеспечивает выбор номера КП, номер объекта в соответствии с заданной командой.