Проектирование устройства преобразования сигналов - Радиоэлектроника - Скачать бесплатно
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ
ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра АЭС
КУРСОВАЯ РАБОТА
По курсу: «Передача дискретных сигналов»
«Проектирование устройств преобразование сигналов»
Выполнил:
Принял:
Алматы 1999
Содержание
1. Введение.
2. Техническое задание на проектирование УПС.
Исходные данные.
3. Теоретическая часть:
1.Системы передачи с обратной связью.
2. Интерфейс RST-232-E
3. Системы синхронизации
4.Системы с РОС
5.Основные параметры систем с обратной связью
6.Сравнение систем с информационной
обратной связью и решающей обратной связью
7.Проектирование УПС
8.Модем на 1200/600 бит/с
4. Заключение
5. Список использованной литературы
Введение
Задачей курсового проектирования является создание теоретически и
технически обоснованной схемы аппаратуры передачи данных по телефонным
каналам, удовлетворяющей рекомендациям МККТТ.В системе ПДС аппаратура УПС
выполняет функцию трансформации информационной двоичной
последовательности в сигнал, удобный для передачи по линии и обратного
преобразования. Для этого в составе УПС имеется модем использующий методы
модуляции, скорость передачи и преобразования регламентированные
стандартами МККТТ. Основным требованием к параметрам модема является
обеспечение максимально возможной скорости преобразования и передачи при
сохранении достаточно малой вероятности ошибки в элементах.
Полосовые фильтры в составе УПС необходимы для выделения
информационной составляющей в спектре сигнала на передаче и из смеси
сигнала с шумом при приеме. При использовании ЧМ фильтр играет также роль
детектора и разделителя несущих частот. Основное требование к фильтру -
обеспечение достаточного затухания вне полосы пропускания с максимальной
крутизной спада границ.Кроме того в составе УПС имеется устройство
синхронизации необходимое для согласования по времени всех операций
преобразования. Требование к нему - обеспечение высокой стабильности
генератора синхроимпульсов и делителей частоты.
При проектировании УПС требуется также обеспечить наиболее эффективное
использование каналов связи и минимизировать аппаратурные затраты. В
схеме желательно использовать стандартные компоненты и схемотехнические
решения. Все задаваемые допуски.
Техническое задание на проектирование УПС
В процессе проектирования необходимо выполнить следующее:
1) провести сравнительный анализ систем передачи дискретной
информации с решающей (РОС) и информационной обратной связью (ИОС),
способов синхронизации (групповая, цикловая и тактовая). Анализ должен быть
иллюстрирован алгоритмами, структурными схемами и временными диаграммами;
2) провести сравнительный анализ характеристик возможных вариантов
систем передачи дискретной информации, удовлетворяющих заданным
требованиям;
3) выбрать вариант, обеспечивающий передачу заданного объема
информации за сеанс связи при наиболее эффективном использовании канала
связи и минимальных аппаратурных затратах, определяемых числом корпусов
интегральных микросхем, необходимых для реализации проектируемого
устройства;
4) разработать структурную схему системы;
5) рассчитать основные параметры аппаратуры;
6) разработать функциональную схему устройства и построить временные
диаграммы его работы в различных режимах;
Данные для расчета УПС :
1. Объем передаваемой информации за сеанс связи, Iп=260 кбит.
2. Время передачи, Tcc=8 мин
3. Остаточное затухание канала, a ост=10 дБ.
4. Эффективн. значение напряжения помехи в полосе 3,1кГц,U пэф=2,2мВ.
5. Время поддержания синхронизма, t =0,5 с.
6. Интенсивность перерывов ? пр=0,15
7. Время синхронизации, t c = 8 c
8. Неравномерность характеристики ГВП, tср.доп =2,2 мс.
9. Способ фазирования циклов - стартстопный
10. Вероятность ложного запуска, не более 3х10-5
11. Средняя длительность перерыва в долях от t0, t пр =20 мкс.
1.Системы передачи с обратной связью
Передатчик с приёмником соединены прямым и обратным каналами связи и
передатчик при вводе избыточности использует информацию о состоянии прямого
канала, получаемую по каналу обратной связи (ОС).
Классифицируются системы с обратной связью по следующим признакам.
По назначению канала ОС различают:
1.1.Системы с решающей ОС (рис.1А) в которых приёмник по сигналу,
соответствующему комбинации из n элементов, принимает окончательное решение
на выдачу комбинации в приёмник информации ПИ или на ее стирание и
переспрос. Формируемый в приемнике сигнал подтверждения приема комбинации
или сигнал переспроса передается по каналу ОС в передатчик системы. В
зависимости от этого сигнала передатчик или передает новую комбинацию,
полученную от датчика информации ДИ, или повторяет ранее переданную.
Следовательно, основной особенностью систем РОС, является то, что в них
активная роль принадлежит приемнику, а передатчик лишь употребляется
приемником с помощью сигналов, передаваемых по каналу ОС. Канал ОС
используется в этих системах для передачи решений, принимаемых приемником
по комбинациям, поэтому такая ОС и была названа решающей.
1.2.Системы с информационной ОС (рис.1Б), в которых канал ОС
используется для передачи информации о принятой комбинации или о состоянии
канала связи. Информация анализируется передатчиком и по результатам
анализа принимается решение на повторение ранее переданных комбинаций,
получаемых от ДИ. После этого передатчик передает служебные сигналы о
принятом решении, а затем кодовые комбинации.
А)
Б)
Рис 1. 1.Структурные схемы системы ПД с ОС
А) – с РОС; Б) – с ИОС; ПКпер – передатчик прямого канала; ПКпр –
приемник прямого канала; ОКпер – передатчик обратного канала; ОКпер –
приемник обратного канала; РУ – решающее устройство.
1.3.Системы с комбинированной ОС, в которых решение о повторной передаче
или выдаче комбинации в ПИ может приниматься и в приемнике и в передатчике
системы, а канал ОС используется как для передачи решений, принятых
приемником системы, так и для передачи информации о принятой информации или
состоянии канала связи.
Системы с ОС также делятся на системы с ограниченным числом повторений
и с неограниченным числом повторений.
Системы с ОС, в которых используется информация, содержащаяся в
забракованных комбинациях, называются системами с памятью. Если же
забракованные комбинации отбрасываются, то системы называются системами без
памяти.
В зависимости от способа передачи сигнала ОС различают:
1.Системы со специальным обратным каналом.
2.Системы, в которых обратный канал выделяется методами частотного
разделения.
3.Системы, в которых обратный канал выделяется методами временного
уплотнения.
4.Системы со структурным разделением, в которых для передачи сигнала
ОС используется специальная кодовая комбинация. В приемнике любая
разрешенная комбинация (кроме выделенной для сигнала ОС) дешифруется как
сигнал подтверждения, а любая неразрешенная комбинация - как сигнал
переспроса.
5.Системы со структурно - временным методом разделения, в которых для
передачи сигналов ОС выделяются специальные разряды среди не избыточных
элементов комбинации корректирующего кода и одновременно любая
неразрешенная комбинация, воспринимается приемником как сигнал переспроса.
По типу дискретных каналов различают системы, предназначенные для
работы по симплексным каналам, и системы, работающие по дуплексным каналам.
Обратной связью могут быть охвачены различные части системы
(рис.2):
1. канал связи, при этом по каналу ОС передаются сведения о принимаемом
сигнале до принятия какого-либо решения
2. дискретный канал, при этом по каналу ОС передаются решения, принятые
первой решающей схемой РС1 на основе анализа единичных элементов сигнала
3. канал передачи данных, при этом по каналу ОС передаются решения,
принятые второй решающей схем РС2 на основе анализа кодовых комбинаций.
В первом случае для контроля канала связи используются устройства типа
детектора качества, которые анализируют те или иные параметры принимаемого
сигнала (амплитуду, частоту, длительность) или уровень помех. При этом по
каналу ОС могут передаваться команды на изменения параметров передаваемых
сигналов: мощности, спектрального состава, темпа передачи, избыточности
кода и т.п. На передающей стороне должны быть предусмотрены соответствующие
органы воздействия на источники сигналов: регуляторы мощности, корректоры,
кодопреобразователи, управляемыми сигналами, поступающими по каналам ОС.
Во втором случае в качестве анализатора в качестве анализатором служит
обычно детектор качества, контролирующий амплитуду, или краевые искажения
сигнала после демодуляции, или и то, и другое.
В третьем случае анализатором служит сам декодер канала, принимающий
решение о наличии или отсутствии ошибок в принятых кодовых комбинациях.
Рис. 1.2 .Анализ кодовой комбинации
2.ИНТЕРФЕЙС.СТАНДАРТ RS-232-E
В 1969 году група промышленных корпораций США на основании
рекомендаций EIA разработала вариант С своего стандарта RS-232.
Модификация D этого стандарта введена в 1987 году и, наконец, в 1991-м
была выпущена последняя модификация 232-Е которая используется и поныне.
Существует аналог данного стандарта - это партоколы МККТТ V.24 и V.28.
Стандарт предназначен для регламентирования связи между оконечным
оборудованием связи ( ООД )( терминал ) и оконечным оборудованием линии (
ООЛ )( модем ) при обмене двоичной информацией в последовательной форме.
перегрузки; Места соединения оборудования называются цепями стыка.
Существует 4 разновидности стыков :
С1 - канальный, находится на выходе передатчика и на входе приемника,
регламентирует входное и выходное сопротивлние, регулирует уровень сигнала
и устанавливает его допустимое значение;
С2 - преобразования, находится между ООД и ООЛ и представляет собой 25-
или 26-проводную шину в которой ООД использует розеточную, а ООЛ -
вилочную часть разъема, служит для обмена данными и синхронизации ООД и
ООЛ;
С3 - защитный, между ООЛ и устройством защиты от
С4 - мультиплексирования, между ООЛ и мультиплексным
коммутатором.
Стандарт МККТТ V.24 содержит функциональные
определения сигналов интерфейса, а V.28 - электрические характеристики
интерфейса.
Рис .2. Цепи стыка
Интерфейс RS-232 основан на биполярной логике. Первое сстояние
"метка" реализуется при действии на линии напряжения -3 - -15 В, а второе
+3 - +15 В. Интервал -3 - +3 В - переходная зона неопределенности.
Приемник и передатчик без повреждений выдерживают диапазон +25 - -25 В.
2.1.Сигналы интерфейса. Назначение
Все сигналы делятся на 4 группы : данные ( представляют собой
последовательность импульсов,с частотой равной скорости передачи ) ,
управления ( два уровня : сигнальный и нулевой ), синхронизация
( последовательность коротких импульсов с частотой передачи ) и
земля.
1) Земля ( AB-102 ) - общий провод для всех электрических
цепей,присоединяется к корпусу;
2) Передаваемые данные ( BA-103 ) - информационные
сигналы,вырабатываемые локальным ООД для передачи локальному ООЛ;
3) Принимаемые данные ( BB-104 ) - информационные сигналы,
вырабатываемые локальным ООЛ для передачилокальному ООД;
4) Запрос передатчика ( CA-105 ) - вырабатывается ООД,
обеспечиваетвактивном состоянии удержание ООЛ в режиме передачи;
5) Сброс передатчика ( CB-106 ) - вырабатывается ООЛ, запрашивает
о готовности ООЛ устройства принимать данныеот ООД;
6) Готовность ООД ( CD-108 ) - вырабатывается ООД, готовит ООЛ
соединению с каналом связи;
7) Готовность ООЛ ( CC-107 ) - вырабатывается ООЛ, сигнал
готовности ООЛ к работе с ООД;
8) Указатель вызовов ( CE-125 ) - ООЛ сообщает о приеме сигналов
вызова по каналу;
9) Указатель сигнала по линии приема ( CF-109 ) - ООЛ указывает о
возможности установления подходящей связи;
10) Указатель качества связи ( CG-110 ) - использовать нерекомендуется;
11) ООД переключения скорости передачи ( CH-111 ) - сигнализирует
ООД об одной из 2-х возможных скоростей передачи для ООЛ;
12) ООЛ переключения скоростей передачи ( CI-112 ) - выбор ООЛ
одной из скоростей передачи;
13) Готовность к приему данных ( CJ-133 ) - 00Д активизирует сигнал
сообщения ООЛ о готовности к приему данных;
14) Петлевая конфигурация локальной ООЛ ( LL-141 ) – ООД переводит ООЛ
в режим петлевого тестирования;
15) Петлевая конфигурация удаленной ООЛ ( RL-140 ) – ООД переводит
удаленную ООЛ в режим дистанционного тестирования;
16) Режим тестирования ( TH-142 ) - ООЛ сообщает ООД о переходе в режим
тестирования;
17) ООД - синхронизация передатчика ( DA-113 ) – ООД вырабатывает
сигналы для обеспечения синхронизации ООЛ при передаче;
18) ООЛ - синхронизация передатчика ( DB-114 ) – ООЛ обеспечивает
синхронизацию ООД при передаче;
19) ООЛ - синхронизация приемника ( DD-115 ) - ООЛ обеспечивает
синхронизацию ООД при приеме;
20) Передаваемые данные (дополнительный канал ) ( SBA-116 ) – ООД
посылает данные к ООЛ для передачи по дополнительному каналу;
21) Принимаемые данные ( SBB-119 ) - ООЛ передает данные для ООД по
дополнительному каналу;
22) Запрос передатчика ( SCA-120 ) - ООД устанавливает ООЛ в режим
пердачи по дополнительному каналу;
23) Сброс передатчика ( SCB-121 ) - ООЛ подтверждает возможность работы
с дополнительным каналом;
24) Указатель сигнала на линии приема ( SCF-122 ) – ООЛ информирует ООД
о приеме несщей ( сигнала ), по дополнительному каналу.
2.2.Полудуплексный режим
В полудуплексном режиме АПД попеременно работает на передачу и на
прием .Изменение направления передачи осуществляется тем ООД, которое
распознает конец принятого сообщения. Конец может быть выявлен по принятой
последовательности битов (после чего ООД на передающей стороне переводит
цепь 105 в состояние «выключено» и в АПД выключается передатчик) или по
снижению уровня приема ниже установленного минимального значения. В обоих
случаях ООД на приемной стороне должно ожидать перехода цепи 109 в
состояние «выключено». Такой переход происходит после упомянутого снижения
уровня приема не сразу ,а лишь через определенное время последействия
(tпосл на рис.),превышающее длительность перерывов , которые возможны в
канале связи . только когда зафиксировано состояние «выключено» цепи
109,ООД оконечной установки , работавшей ранее на прием ,переключается на
передачу ,переводя цепь 105 в состояние «включено». Передача данных
начинается после того ,как АПД посредством перевода цепи 106 в состояние
«включено» откроет соединительный тракт. До тех пор ,пока цепь 105
находится в состоянии «включено»,цепь приема данных 104 работающей на
передачу установки для защиты от ложных изменений состояния должна
находиться в состоянии «1». Установка 1 – передающая
Установка 1 - приемная
Установка 2 – приемная Установка
2 - передающая
Вкл
Цепь№
Выкл
105
Вкл
Выкл tз
106
Вкл
109
Выкл
tсраб
0
103
1
0
104
1 Время
Вкл
105
Выкл
Вкл
106
Выкл
tз
Вкл tсраб
tпосл
109
Выкл
0
103
1
0
104
1
Рис. 3. Последовательности сигналов на стыке между АПД и ООД при
работе в полудуплексном режиме и изменении направления передачи: tс раб –
время срабатывания цепи 109; tпосл – время последействия цепи 109;tз- время
задержки между переходами в состояние «включено» цепей 105 и 106
По окончании переданного сообщения ООД переводит цепь 105 в состояние
«выключено». С появлением состояния «выключено»цепи 106 АПД прекращает
дальнейшую передачу данных . работавшая ранее на передачу АЛД не сразу
готова к приему : вначале может оказаться необходимым сохранение в течение
некоторого времени в ее передатчике блокировки цепи 104 для защиты от
ошибок, вызванных эхом в линии связи . затем в течение времени задержки
,предусмотренного для цепи 109 , определяется очередное значение уровня
приема ; в синхронном режиме , кроме того ,синхронизируется АПД, а при
наличии в системе адаптивного корректора производится его настройка.
3.Системы синхронизации
Синхронизация есть процесс установления и поддержания синхронного
состояния между двумя и более процессами (т.е. соответствующие события в
них должны происходить одновременно). Различают три вида синхронизации
поэлементную, групповую и
|
