Разработка системы передачи данных

        

      Описание работы функциональной схемы 

      ПУ (приложение 1):

      Первый этап - подготовительный. Производится  набор команд на ключах (SA1-SA56). Эти команды преобразуются в двоичный код с помощью кодеров DD1 и DD2. Контрольные разряды (МКХ) рассчитываются на элементах DD7 – DD10 .

ОПЧ  рассчитывается на элементе DD11.

        При нажатии  кнопки SB1 формируется сигнал низкого уровня, который опрокидывает триггер DD5 в «1». Запускается ГТИ (DD12), импульсы с него поступают на счетчик DD13. Сигналы с счетчика поступают на адресные входы декодера, где на первых трех тактах формируется синхросигнал равный по длительности 3t, потом на следующем такте контрольная пауза. СС поступает на операционный усилитель (DA1), где формируется заданный уровень синхросигнала и уходит в линию связи.

      На четвертом такте формируется  КП. Начиная с 5-го по 18-й такт  формируется заданная кодовая  комбинация  разрешающая работу  элементов DD14-DD17, где код из параллельного формируется в последовательный, затем через ЛУ (DA1) в линию связи.

        При этом на 19-ом такте на  DD18 формируется сигнал, который через DD6  

опрокидывает  триггер DD5 в ноль, тем самым прекращая работу ГТИ (DD12) и счетчика (DD13).

           Таким образом все сообщение  в линии связи будет занимать время 18t.

      3t - синхросигнал

      1t - контрольная пауза

      14t - МКХ (модифицированный код Хэмминга) 

      КП  (приложение 2):

      В исходном состоянии схема ожидает  прихода СС из ЛС (работа счетчика DD3 запрещена постоянным сигналом сброса. По приходу СС на выходе компаратора DD1, настроенного на уровень СС, формируется импульс, по началу которого триггер DD19 опрокидывается в «1», тем самым разрешая работу счетчика DD34.  Декодер DD36 вырабатывает последовательно на каждом выходе импульс. На первых трех тактах формируется эталонный СС, который связан через элементы DD27, DD31 с реальным. Если на входе компаратора сигнал исчезнет раньше чем образцовый, то вырабатывается сигнал сброса. Выходы дешифратора DD36 разрешают запись сообщения в триггеры DD4-DD17 из ЛС через компаратор DD2.

      При появлении на 19-ом выходе дешифратора  сигнала разрешается проверка на наличие ошибки (на элементах DD28, DD33 обнаруживается нечетная ошибка (по заданию тройная)). В случае тройной ошибки работа дешифратора DD30 запрещается. Если ошибка не обнаруживается разрешается декодирование номера КП, объекта и характера операции, с соответствующей записью в триггеры состояния объектов. При любом исходе вышеуказанных проверок на 20-ом выходе дешифратора DD36 формируется импульс, устанавливающий схему в исходное состояние. 

      Описание  работы принципиальной схемы 

      ПУ  (Приложение 3):

      На  ключах SA1-SA3 задается номер КП, на SA4-SA54 – номер объекта, на SA55 задается характер операции (Вкл\Выкл), на SA56 – какая часть объектов участвует (с1 по 50 или с 51 по 100).

      Код номера КП кодируется на кодере DD1, код номера объекта на DD2-DD8. На сумматоре построенном на элементах DD19.4 – DD23.3 формируются контрольные символы, на элементах DD23.4-DD25.2 – разряд ОПЧ (кодирование МКХ).

      При запуске схемы через кнопку SB1 разрешается работа генератора DD27 одновременно с счетчиком реализованном на DD28, DD29. На выходе дешифратора DD34 вырабатывается СС, длительностью 3 такта, который впоследствии усиливается и уходит в ЛС.

      На  элементах DD30-DD33 параллельный код формируется в последовательный и через усилитель DA1 уходит в ЛС. 

      КП  (Приложение 4):

      По  приходу СС DD51.2 установится в единицу, разрешив работу счетчиков DD76, DD77. Частоты генераторов на ПУ и КП равны, следовательно тактирование схемы будет происходить с одинаковыми частотами.

      На  дешифраторе DD79 первые три такта формируют образцовый СС, который сравнивается с пришедшим из ЛС. Если импульс на выходе компаратора (DD41) уровня СС закончится раньше, чем эталонный, то схема сбрасывается по сигналу EI. Задержка на контрольную паузу –4-ый выход дешифратора DD79.

      Разрешение  на прием сообщения и запись его в триггеры DD46.1-DD53.1 производится по сигналам 5-18 дешифратора DD79,DD80. При появлении сигнала на 19-ом выходе производится проверка сообщения на наличие ошибки. Если ошибки нет, то разрешается дешифрация принятого сообщения. Проверяется совпадение данного номера КП (DD67) с истинным, в случае совпадения разрешается работа дешифратора DD70-DD73 с последующей передачей команды управления на триггер состояния объекта. В противном случае дешифрация принятого сообщения запрещается (в приложении 4 показан пример работы первого КП). При появлении на 20-м выходе сигнала схема сбрасывается независимо от результатов декодирования.  
 
 

      Выбор элементной базы. 

      За  основу взята серия 155, т.к. это наиболее распространенная серия, с ней легко сопрягается серия 597, 555, 531, на которых реализованы некоторые узлы схемы. Аналоговый элемент из серии 140 (операционный усилитель). 

          Расчеты узлов схемы 

      1) Расчет параметров сигнала:

В данной СТУ используется  комбинационно-  разделительный  метод избирания,  поэтому длительность элементарной посылки определяется по формуле: t=1/В,  где   В=9600 бод - скорость модуляции

      t=1/9600=104 мкс; тогда

           Т_ц=3t+t+14t=18t=1,9 мс (минимальное время цикла передачи);

      I=log₂M=log₂600=9 (количество цифр, передаваемое за один цикл передачи);

          V=I/Тц мин=4,85 бит/сек (скорость передачи информации);

    

            2) Расчет САУН:

    t_{уст.пит.min}=10 мс

    t_{уст.зад.}=0,3*R*C>t_{уст.пит.}

    C>10 мс/0,3*R₃  R=1 кОм

          C>30 мкФ;            C=50 мкФ 

        3) Расчет генератора:

В=9600 бод, следовательно

Fг=9600 Гц; Fг=(5*10^-4)/С; отсюда С=0,05 мФ. 

       

 Расчет ОУ:

2,4          0,4         5        а₁               10

0,4          2,4         5        а₂    =      5 

0,4          0,4         5         а₃                0

“0” элементарной посылки должен соответствовать сигнал равный по амплитуде 0,4 В.

“1” элементарной посылки должен соответствовать сигнал равный по амплитуде 2,4 В.

Синхросигналу  должен соответствовать сигнал равный по амплитуде 10 В.

      а₁=5;    

      а₂=2,5;

      а₃=-0,6.

      R9=100кОм;  R7=12кОм; R8=24кОм; R11=62кОм;   R10=10кОм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение 

     Спроектированная СТУ построена  на принципе однородности схемы,  а также по возможности минимального количества корпусов. СТУ ведет передачу и прием методом комбинационно-распределительного избирания, сигнальный признак амплитудный (с активным нулём) СТУ тремя контролируемыми пунктами (КП), на каждом из которых по сто объектов.  Управление объектами двухпозиционное (вкл./выкл.).  Передача команд осуществляется модифицированным кодом Хэмминга (МКХ), что позволяет обнаружить  три  ошибки.

     Скорость  модуляции  -  9600    бод.

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература: 

1. В.Л.Шило. Популярные цифровые микросхемы.

      М.: Радио и Связь, 1988

3. Конспект лекций по ТК и ПС.
4. Конспект лекций по схемотехнике.