Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на курсовой проект

Тема: «Синтез автоматической системы передачи кодированных сигналов».

Задание: составить схему автоматической системы, предназначенной для передачи информационного сообщения в канал связи.

Вариант: 9.

Содержание сообщения: Иванова Анастасия Григорьевна

Способ передачи: циклический.

Система кодирования: двоичный код.

Скорость передачи (приёма): S=100·(N 0.4) Бод, где N - номер варианта.

Параметры канала связи:

- полоса пропускания - от 300 Гц до 3400 Гц;

- входной уровень - от -2,3 Нп до 0 Нп;

- линия - двухпроводная симметричная;

- волновое сопротивление - 120 Ом.



Реферат

Курсовой проект содержит 36 страниц печатного текста, 30 рисунков, 2 таблицы, использовано 5 источников.

Структурная схема, функциональная схема, временная диаграмма, задающий генератор, делитель частоты, преобразователь кода, блок питания, элементная база.

В данном курсовом проекте производится проектирование цифрового устройства для передачи сообщения через канал связи. В процессе проектирования производится разработка задающего генератора, делителя частоты, преобразователя кода, согласующего устройства с каналом связи, схемы синхронизации и сброса, источника питания и пр.



Содержание

Введение

1. Составление структурной схемы автомата

2. Определение скорости передачи информации

3. Кодирование информации

3.1 Кодирование символов посылки

3.2 Минимизация выходных функций преобразователя кода Ф.И.О.

4. Выбор элементной базы.

5. Преобразователь кода Ф.И.О

6. Функциональные узлы схемы

6.1 Задающий генератор и делитель частоты

6.2 Преобразователь параллельного кода в последовательный

6.3 Формирование старт-стоповых синхронизирующих импульсов

6.4 Фазовая модуляция

7. Временная диаграмма функционирования автомата

8. Схема согласования с каналом связи

9. Функциональная схема устройства

10. Источник питания

Заключение

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б



Введение

В системах автоматики, телемеханики и связи, а также в измерительных и вычислительных устройствах производится обработка информации, которая представляется как в цифровой, так и в текстовых формах. Для организации обмена информацией, передачи её на значительные расстояния необходимо кодирование информации и представление в требуемом формате.

В конечном итоге любой код преобразуется в двоичный, который может обрабатываться логическими элементами и цифровыми устройствами.

Задача данного проекта состоит в том, чтобы получить конечный автомат (модулятор модема), содержащий наименьшее число радиокомпонентов и имеющий оптимальные размеры. Проектируемое устройство должно соответствовать условиям эксплуатации.

Принципиальная схема автомата строится на микросхемах средней интеграции и на отдельных радиокомпонентах. В качестве элементной базы используются микросхемы серии К561.

В данном курсовом проекте кодируется и подвергается минимизации сигнал ИВАНОВА АНАСТАСИЯ ГРИГОРЬЕВНА. С помощью микросхем К561ЛА8, К561ЛА9 и К561ЛИ1 реализовываются выходные функции.

Примерную схему реализации сигнала можно увидеть из структурной схемы. В дальнейшем, после определения каждого блока структурной схемы, составляется функциональная схема конечного автомата.

Для определения делителя частоты вычисляется коэффициент деления, для чего сначала задаются рамки скорости передачи (приема). Для скорости передачи (приема) девятого варианта, заключенной в пределах от 860 до 940 бит/с, коэффициент деления находится в интервале от 66.5 до 72.7.

Для реализации сигнала необходимо 16 символов. Кодирование символов посылки производится с помощью 6 входов и 4 выходов. На 33 номере такта производится сброс и циклическое повторение кодирования.

Преобразованием сигналов из диаграммы работы автомата получается схема управления преобразователем кода, включающая в себя схему реализации, преобразователь параллельного кода в последовательный, схему формирования старт-стоповых импульсов.

Для того чтобы кодовый сигнал транспортировался с наименьшими потерями при передаче, обеспечивается согласование параметров передающей части автомата с линией связи.

Для функционирования конечного автомата необходимо обеспечить питание. Для питания разрабатываемой схемы выбирается источник питания с типами диодов Д814Б и КС515Г, так как для микросхем серии К561 необходим очень маленький ток и невысокая стабильность питающего напряжения.



1. Описание структурной схемы автоматической системы

Основными блоками структурной схемы автоматической системы (Рисунок 1) являются:

-задающий генератор с кварцевой стабилизацией (ЗГ).

- делитель частоты для формирования необходимой последовательности импульсов (ДЧ)

-преобразователь кода (ПК)

-преобразователь параллельного кода в последовательный (ПП).

-схема согласования с каналом связи (ССКС)

-схема синхронизации и установки автоматической системы в исходное состояние (СС).

-формирователь (СИ) старт-стопных импульсов (СТ)

- сумматор старт - стопных синхронизирующих импульсов и последовательного кода ()

-источник питания (ИП)

-фазовая модуляция (ФМ)

Структурная схема автоматической системы приведена на рисунке 1.



Рисунок 1 - Структурная схема автоматической системы

автомат преобразователь частота код



2. Определение скорости передачи информации коэффициента деления частоты

Согласно выданному заданию, определим максимальное и минимальное значение скорости передачи, по формуле:

, (2.1)

, (2.2)

где - максимальное значение скорости передачи, бит/с;

- минимальное значение скорости передачи, бит/с.

,

.

Оптимальная скорость передачи: 900 бит/с.

Один период тактовой частоты С соответствует одному переданному биту информации. Необходимо рассчитать, какой коэффициент деления необходимо выбрать при частоте кварцевого резонатора равной 1 МГц, чтобы получить заданную скорость передачи.

Частота, которую мы снимаем с делителя частоты должна составить:

где - максимальная частота снимаемая с делителя, Гц;

- минимальная частота снимаемая с делителя, Гц.

,

На основе полученных данных рассчитаем максимальное и минимальное значение коэффициента деления К_д:



где - минимальное значение коэффициента деления;

- максимальное значение коэффициента деления.

Определяем коэффициент деления по формуле:

Следовательно, входную частоту определим по формуле:

где - частота кварцевого резонатора, Гц.

В данном курсовом проекте принятая частота кварцевого резонатора составляет 1 МГц.

Данная частота укладывается в полосу пропускания канала связи, значит, выбранный коэффициент деления нам подходит.

Определим частоту тактовых импульсов по формуле:

где С - частота тактовых импульсов, Гц.



3. Кодирование информации

3.1 Кодирование символов посылки

Передаваемой сообщение по каналу связи - Иванова Анастасия Григорьевна.

Количество знаков содержащихся в сообщении составляет 33 знака.

Количество различных символов содержащихся в сообщении 13 (12 букв и интервал между словами).

На основе этих данных рассчитаем по формуле 3.1 число входных переменных преобразователя кода, по формуле 3.2 число выходных функции преобразователя кода.

где M - общее количество символов содержащихся в сообщении, M=33;

N - количество различных символов в сообщении, N=16.

Таблица 1 - Кодирование символов посылки

	символ
0	-	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	И	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	1
2	В	0	0	0	0	1	0	2	0	0	1	0
3	А	0	0	0	0	1	1	3	0	0	1	1
4	Н	0	0	0	1	0	0	4	0	1	0	0
5	О	0	0	0	1	0	1	5	0	1	0	1
6	В	0	0	0	1	1	0	2	0	0	1	0
7	А	0	0	0	1	1	1	3	0	0	1	1
8	-	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
9	А	0	0	1	0	0	1	3	0	0	1	1
10	Н	0	0	1	0	1	0	4	0	1	0	0
11	А	0	0	1	0	1	1	3	0	0	1	1
12	С	0	0	1	1	0	0	6	0	1	1	0
13	Т	0	0	1	1	0	1	7	0	1	1	1
14	А	0	0	1	1	1	0	3	0	0	1	1
15	С	0	0	1	1	1	1	6	0	1	1	0
16	И	0	1	0	0	0	0	1	0	0	0	1
17	Я	0	1	0	0	0	1	8	1	0	0	0
18	-	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0
19	Г	0	1	0	0	1	1	9	1	0	0	1
20	Р	0	1	0	1	0	0	10	1	0	1	0
21	И	0	1	0	1	0	1	1	0	0	0	1
22	Г	0	1	0	1	1	0	9	1	0	0	1
23	О	0	1	0	1	1	1	5	0	1	0	1
24	Р	0	1	1	0	0	0	10	1	0	1	0
25	Ь	0	1	1	0	0	1	11	1	0	1	1
26	Е	0	1	1	0	1	0	12	1	1	0	0
27	В	0	1	1	0	1	1	2	0	0	1	0
28	Н	0	1	1	1	0	0	4	0	1	0	0
29	А	0	1	1	1	0	1	3	0	0	1	1
30	-	0	1	1	1	1	0	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)
31	-	0	1	1	1	1	1	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)
32	-	1	0	0	0	0	0	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)
33	сброс	0	0	0	0	0	0	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)	0(~)
0	-	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Таблица имеет 33 комбинации, но с такта 29 включительно и до конца кодовая комбинация выходного слова безразлична, потому что этих комбинаций никогда не будет за счет отключения преобразователя кода от линии связи.

3.2 Минимизация выходных функций преобразователя кода

На основании данных таблицы получим минимизированные выражения для функций Y_i и запишем их в минимальной дизъюнктивной нормальной форме (МДНФ). Минимизировать функции будем методом Карно.

Рисунок 2 - Шаблон карты Карно

Рисуно 3 - карта Карно для функции Y₁



Рисунок 4 - карта Карно для функции Y₂

Рисунок 5 - карта Карно для функции Y₃



Рисунок 6 - карта Карно для функции Y₄

Выходные функции Y1 - Y4 преобразователя кода, полученные на основании минимизации, приведены к базису И - НЕ на основании правила Де - Моргана:



4. Выбор элементной базы

Логические схемы любой сложности строятся из элементарных логических элементов, выполняющих следующие логические функции: И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ-НЕ. Любое сложное логическое выражение можно заменить набором элементарных выражений. Создан набор микросхем, решающих более сложные задачи, чем элементарные. Если автомат получился сложным для понимания даже самого разработчика, то следует подумать о применении микропроцессора вместо сложной логической схемы.

Данный курсовой проект выполнен без применения микропроцессора. В данном задании подойдут микросхемы любого функционального ряда, однако, предпочтительнее функциональный ряд микросхем, например К561.

Основанием для выбора данного функционального ряда служат следующие причины:

- микросхемы данной серии не требуют большой стабильности питающего напряжения

- потребляемый ток невелик и составляет миллиамперы

- питающее напряжение имеет широкий диапазон от 5 до 15 В.



5. Преобразователь кода ФИО

Схема преобразователя кода построена на микросхемах серии К561, а именно К561ЛА7, К561ЛА8, К561ЛА9, К176ЛИ1 и выполняем функции Y₁,Y₂,Y₃,Y₄ в соответствии с таблицей 1.

Схема преобразователя кода в соответствии с заданием представлена на рисунке 7-10.



Рисунок 7 - Принципиальная схема преобразователя кода Ф.И.О



Рисунок 8 - Принципиальная схема преобразователя кода Ф.И.О



Рисунок 9 - Принципиальная схема преобразователя кода Ф.И.О



Рисунок 10 - Принципиальная схема преобразователя кода Ф.И.О



6. Функциональные узлы схемы

6.1 Задающий генератор и делитель частоты

В устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики применяют цифровые интегральные микросхемы не только в узлах цифровой обработки сигналов (разнообразные логические схемы, регистры, шифраторы и т. д.), но и в генераторах. Использование микросхем при построении автогенераторов позволяет унифицировать технические решения, обеспечивающие высокую стабильность генерируемых частот, создать единообразие конструктивного оформления, снизить номенклатуру комплектующих изделий. Кроме того, такие решения дают возможность отказаться от применения намоточных изделий, отличающихся низкой технологичностью. Подстроечный конденсатор нужен для настройки генератора на частоту возбуждения кварца.

Примем значения емкостей:

.

Значение результирующей ёмкости рассчитаем как:

(5.1)

где С - результирующее значение емкости, Ф

Примем сопротивление одного номинала:

R=R₁=R₂

Теперь можем рассчитать величину сопротивления по формуле:



где - величина сопротивления в задающем генераторе.

Теперь выберем по номинальному ряду сопротивлений Е24 ближайшее к рассчитанному значение.

Опираясь на рассчитанное значение коэффициента деления, можем разработать схему делителя частоты, разложив наш коэффициент деления на слагаемые, каждое из которых кратно степени 2.

Рисунок 11 - Схема тактового генератора с делителем частоты

6.2 Преобразование параллельного кода в последовательный

Данное преобразование производится на микросхеме К561ИР9. Микросхема К561ИР9 представляет собой сдвигающий регистр, предназначенный для преобразование параллельного формата данных в последовательный. Входы преобразователя кода подключаются ко входам D0-D3 микросхемы. На вход С подаются импульсы синхронизации, под воздействием которых в параллельном режиме при высоком уровне сигнала PS производится запись данных в регистр, а при низком их сдвиг на выходах регистра.

а б

Рисунок 12 - Схема включения (а) и временная диаграмма работы (б) сдвигающего регистра

6.3 Формирование старт-стоповых синхронизирующих импульсов

Передатчик информации может работать вообще без каких-либо синхронизирующих импульсов, конечно, если нет цели принять, а затем декодировать поступившую информацию. В современных модемах алгоритм синхронизации может быть довольно сложным, но в любом случае длинную посылку делят на части. Отдельные последовательные части могут объединяться в более крупные, которые называют кадрами. Для упрощения декодирования размеры кадров в одной посылке стараются сделать одинаковыми. В состав кадра обязательно должны входить стартовые (для определения начала) и стоповые (для определения конца) импульсы, кроме этого могут добавляться другие служебные импульсы (адрес и имя посылки, контрольные суммы, информация для восстановления данных в случае искажения кода из-за помех), импульсы данных. Из общего размера кадра служебные импульсы могут занимать до 50%.

Сложное кодирование осуществляется программным способом на микроконтроллерах. В данном курсовом проекте ограничимся только стартовыми и стоповыми импульсами. Стартовая комбинация должна выглядеть не проще чем 0101, а стоповая - 0000 0000 0000.

Функция зависит от времени, схема должна выдать синхронизирующий код один раз за цикл в начале посылки на месте нулевой комбинации. Формирователь удобно построить на микросхеме десятичного счетчика с дешифратором на выходе К561ИЕ8.

(6.3)

где ST - функция выдачи синхронизирующего кода;

Q₂ - второй выход счетчика;

Q₄ - четвертый выход счетчика.

Приведя функцию (6.3) к базису ИМС 561 серии, получим функцию для построения принципиальной схемы:

(6.4)

Схема формирования стартовых импульсов показана на рисунке 13.



Рисунок 13 -Схема формирователя стартовых импульсов

6.4 Фазовая модуляция

Фазовая модуляция - наиболее защищённая от помех, которая даёт возможность реализации максимальной скорости передачи. Основным недостатком ФМ является сложный алгоритм приёма, но при наличии процессора на приёмном конце качество декодирования в основном определяется программным обеспечением, что активно используется в современных компьютерных модемах.

В условиях повышенных помех нужно предусмотреть более гибкий алгоритм ФМ (изменение несущей частоты (C), переменное отношение несущей к входному алфавиту (D) модулятора C/D и их фазы). В данном курсовом проекте эти вопросы не рассматриваем. Модуляцию заменяем манипуляцией со сдвигом фаз на 180⁰.

После модулирования количество единичных и нулевых импульсов обязательно должно быть одинаковым, т.е. постоянная составляющая сигнала должна равняться нулю.

Схемная реализация методом модуляции осуществляется при помощи Булевых функций:

(6.5)

(6.6)

где Х1 - входной алфавит (D);

Х2 - тактовая частота.

Используем формулу (6.5) приведя её к базису И-НЕ:

(6.7)

Адаптируем полученную формулу непосредственно к нашему случаю:

где D - входной алфавит;

F - тактовая частота.



7. Временная диаграмма функционирования автомата

Составим диаграмму функционирования автомата в целом с целью определения и схемного решения функций других узлов и увязки между собой уже определённых частей передатчика.

Временная диаграмма работы автомата строится с учётом выбранной элементной базы. В данном примере сигналы:

счётчика К561ИЕ16 (F_н, С, W1, W2, X1, X2, X3, X4, X5, X6, R);

сдвигающего регистра К561ИР9 (PS - параллельная запись, Q0, Q1, Q2, Q3 - выходные параллельные данные, RR - сброс регистра, C -вход синхронизации;

счётчика К561ИЕ8 (Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 десятичный выход, С синхронизирующий вход);

ST стартовый импульс;

R сброс всей схемы в исходное состояние (вырабатывается специальной схемой);

D последовательный выходной код данных;

ФМ фазоманипулированный выходной сигнал.

Временная диаграмма функционирования автомата показана на рисунке 15.

Из диаграммы работы автомата запишем функции дополнительных схем, необходимых для обеспечения работы, выбранных интегральных микросхем:

(7.1)

(7.2)

(7.3)

В результате проведённых операций получим схему управления преобразователем кода (СС, ПП, СИ, ССКС и ДЧ из структурной схемы), которая показана на рисунке 16.

Рисунок 15 - Временная диаграмма функционирования автомата



Рисунок 16 - Схема управления преобразователем кода



8. Схема согласования с каналом связи

В состав схемы согласования с каналом связи входят:

-делитель напряжения, составленный из емкости С3, служащей для исключения постоянной составляющей в передаваемом сигнале.

-сопротивлений R3 - R5, предназначенных для регулировки уровня сигнала в допустимых пределах;

-усилители мощности, выполненные на операционных усилителях DA1 и DA2;

-фильтр нижних частот (ФНЧ) второго порядка

-сопротивление согласования ; изолирующий трансформатор ТR1.

Для того чтобы наш кодовый сигнал транспортировался с наименьшими потерями при передаче, необходимо обеспечить согласование параметров передающей части автомата с линией связи. Для этого проведем расчет схемы, которая подготовит сигнал к передаче и согласует наше устройство с физической цепью. Схема изображена на рисунке 17 и отражает все приведенные ниже расчеты.

При расчете параметров делителя следует учесть, что на него подается напряжение модулированного сигнала U_м, равное напряжению источника питания. При исключении постоянной составляющей на входном делителе напряжение становится равным U_м/2. Падение напряжения на емкости U_С3 не должно превышать 3 % входного напряжения U_м/2, следовательно, можно принять:

Принимаем U_М = 9В, тогда падение напряжения на ёмкости С3 равно:

Уровень сигнала регулируется сопротивлением R4 в пределах от -2,3 Нп (0,078 В) до 0,0 Нп (0,775 В), т. е. падение напряжения на R3:

Выбрав типовое переменное сопротивление R4=18кОм, можно определить входной ток по формуле:

При известном токе можно рассчитать сопротивление емкости С3 по уравнению:

а затем - и ее значение -

где = 452,5 Гц

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение емкости C₃=101 нФ

Значение сопротивления R3 определяется исходя из того, что известны падение напряжения на емкости С3 и максимальный уровень передаваемого сигнала, равный 0,775 В (0,0 Неп):

R2 = (U_м/2 - U_С3 ? 0,77)/ I_вх, (8.5)

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение сопротивления R2=91 кОм.

Сопротивление R5 рассчитывается с учетом того, что на нем падает напряжение, соответствующее минимальному уровню передаваемого сигнала, равному 0,077 В (?2,3 Нп):

R5 = 0,078/I_вх,(8.6)

По номинальному ряду выбираем ближайшее значение сопротивления R5=2 кОм.

где Q_п - добротность контура;

С₆ - значение емкости конденсатора, Ф;

С₈ - значение емкости конденсатора,Ф.

Т.к., то пусть

Пусть C₈=750пФ тогда

(8.8)

По номинальному ряду выбираем значения емкостей .



По номинальному ряду выбираем ближайшее значение сопротивления

Усиление фильтра при нулевой частоте:

H==-1. (8.10)

Полюс коэффициента передачи (частота квазирезонанса):

Примем .

Рисунок 17 - Схема согласования с каналом связи



9. Функциональная схема устройств

Функциональная схема автоматической системы, приведенная на рисунке 18, составляется исходя из структурной схемы с указанием типов применяемых элементов и функциональных связей между ними и содержит тактовый генератор (ГТ), делитель частоты (ДЧ) с коэффициентом деления К_д = 69. Частота импульсов на выходе ДЧ F1 должна быть равна 16С, где С - тактовая частота, определяющая скорость передачи сообщения.

Счетчик СТ типа К561ИЕ16 предназначен для формирования тактовых импульсов С, сигналов W1, W2, используемых в схеме для получения сигнала управления регистром РГ (К561ИР9) и для формирования двоичного вектора Х, значение которого соответствуют порядковому номеру передаваемого символа, представляемого в виде двоичного кода 8421.

Счетчик К561ИЕ8 является источником стартовых кодовых комбинаций ST. Элемент ИЛИ предназначен для суммирования данных, поступающих на один из его входов в последовательном формате с выхода Q3 универсального регистра РГ (К561ИР9) со стартовыми комбинациями, и для получения массива данных (D = ST + Q3), подаваемого на фазовый модулятор (ФМ).

Схема ФМ строится, как и комбинационная, на логических элементах в соответствии с принятой функцией путем объединения данных D и тактовых импульсов С по принципу логической равнозначности или неравнозначности. С выхода ФМ модулированные данные D_m подаются на каналообразующие устройства (КУ).

В состав приведенного на схеме КУ входят делитель напряжения на сопротивлениях R2, R3 и R4, предназначенный для регулирования уровня сигнала, подаваемого в канал связи КС; емкость С3, предназначенная для исключения постоянной составляющей сигнала D_m; усилители; фильтр низких частот (ФНЧ); согласующее сопротивление; изолирующий трансформатор (ТР).

Преобразователь кода (ПК) преобразует код порядкового номера символа в сообщении в код самого символа, присваиваемого в соответствии с номером его места в алфавите. Код символа в параллельном формате по сигналу записывается в РГ и затем тактовыми импульсами С последовательно сдвигается на выход регистра Q3.

Комбинационные схемы (N-3)C и NC, где N=33- общее количество символов и интервалов в информационной посылке, предназначены для управления триггером Т, запрещающим работу регистра сигналом RR в течение длинной паузы между сообщениями, и для приведения схемы автоматической системы в исходное состояние по сигналу R.

Рисунок 18 - Функциональная схема автоматической системы



10. Источник питания

Питание автоматической системы осуществляется от стабилизированного источника, подключаемая к переменному напряжению 220 В. Блок питания можно разбить на составные блоки: трансформатор понижающий напряжение с 220 В до 30 В, выпрямитель, фильтр, схема стабилизации.

Схема выпрямителя, с помощью которого получается выпрямленное напряжение ±U, применяется для питания автоматической системы. Для питания цифровых микросхем необходимо питающее постоянное напряжение +9В, для питания операционных усилителей необходимо напряжение +15В.

Стабилизация выпрямленного напряжения и сглаживание пульсации и сглаживание его пульсаций осуществляется с помощью схемы приведенной на рисунке 19.

Произведем расчет источника питания.

Для определения входного тока нам необходимо знать количество микросхем использованных в автоматизированной системе. Их число в данном курсовом проекте равно 21. Ток потребления одной микросхемы в пределах 5 мкА. Соответственно ток потребляемый всеми микросхемами равен:

Но необходимо иметь некоторый запас, поэтому искомый ток примем I₁=1,05 мА.

Количество операционных усилителей равно 2. Номинальное значение тока потребления одного усилителя равен 0,6 мА. Соответственно общий ток потребления равен:

Токи стабилитронов приняли равными: I_cт1=10 мА I_cт2=I_cт3=10 мА, руководствуясь тем, что для стабилитрона Д814Б ток величиной 10 мА является номинальным согласно паспортным данным, и для стабилитрона КС515Г 10 мА.

Общее сопротивление цепи:

По номиналу выбираем R_экв1=715 Ом

Сопротивление конденсатора С не должно превышать 10% от общего сопротивления цепи, то есть:

X_c12=0.01R_экв1

X_c12=0.01•715=71,5 Ом

Зная сопротивление конденсатора можем рассчитать его емкость:

По номинальному ряду емкостей выбираем C₁₂=20 мкФ

По номиналу выбираем R_экв2=1,1 кОм

X_c13=0.01•1100=110 Ом



По номиналу C₁₃=13,5 мкФ

Выберем стабилитрон Д814Б для расчета источника питания на +9 В. Ток стабилизации

Определим значение ограничительного сопротивления.

Выразим из формулы 10.5 значение сопротивления R₁₂.

По номинальному ряду выбираем R₁₂=1300 Ом

Рассчитаем мощность резистора:

где R - полученное по формуле 10.6 сопротивление резистора, Ом.

Произведем аналогичный расчет для источника питания, рассчитанного на выходное напряжение +15 В. С учетом того, что необходимо выбрать стабилитрон КС515Г с параметрами равными:

Определим значение ограничительного сопротивления.

Выразим из формулы 10.5 значение сопротивления R₁₁.

По номиналу выбираем R₁₁=R₁₃=410 Ом

Рассчитаем мощность резистора по формуле 10.7:

Рисунок 19 - Источник питания



Заключение

В данной курсовой работе нами была построена схема для передачи сообщения «ИВАНОВА АНАСТАСИЯ ГРИГОРЬЕВНА» по каналу связи. При проектировании был разработан задающий генератор, делитель частоты, преобразователь кода, согласующее устройство с каналом связи, блок питания.

Таким образом, при выполнении курсовой работы мы закрепили теоретические знания по разделам курса теоретических основ железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. В процессе работы были получены навыки проектирования цифровых устройств на логических элементах серии К561.



Библиографический список

1. Синтез автоматической системы передачи кодированных сигналов: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Теоретические основы автоматики, телемеханики и связи» / С.В. Гришечко, Ю. И. Слюзов, С. А. Сушков; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2010. 38с.

2. Булычев А.Л. Аналоговые интегральные схемы: Справочник/А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко / Минск: Беларусь, 1994. 382 с.

3. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / М.И. Богданович, И.Н. Грель и др. Минск: Беларусь, Полымя, 1996. 605 с.

4. Нефёдов А. В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т. 10. М.: Радиософт, 2000. 544с.: ил.

5. Стандарт предприятия ОмГУПС-1.2-05



Приложение А

Описание элементной базы

1. Микросхема К561ЛА7

Выполняет логическую функцию 2И-НЕ. Содержит четыре логических элемента. Цоколевка микросхемы и её условное обозначение приведены на рисунке 20.

Рисунок 20 - Микросхема К561ЛА7

2. Микросхема К561ЛА8

Выполняет логическую операцию 4И-НЕ. Содержит два логических элемента. Цоколевка микросхемы и ее условное обозначение приведены на рисунке 21.



Рисунок 21 - Микросхема К561ЛА8

3. Микросхема К561ЛА9

Выполняет логическую операцию 3И-НЕ. Содержит три логических элемента. Цоколевка микросхемы и ее условное обозначение приведены на рисунке 22.

Рисунок 22 - Микросхема К561ЛА9

4. Микросхема К561ЛЕ5

Выполняет логическую операцию 2ИЛИ-НЕ. Содержит четыре логических элемента. Цоколевка микросхемы и ее условное обозначение приведены на рисунке 23.



Рисунок 23 - Микросхема К561ЛЕ5

5. Микросхема К561ЛЕ10

Выполняет логическую функцию 3ИЛИ-НЕ. Содержит три интегральных элемента. Цоколевка микросхемы и ее условное обозначение приведены на рисунке 24.

Рисунок 24 - Микросхема К561ЛЕ10

6. Микросхема К561ЛИ1

Микросхема реализует функцию 9И, имеется также инвертор. Цоколевка микросхемы и ее условное обозначение приведены на рисунке 25.



Рисунок 25 - Микросхема К561ЛИ1

7. Микросхема К561ИЕ8

Микросхема представляет собой счетчик по модулю 10 с дешифратором. Она выполнена на основе пятикаскадного высокоскоростного счетчика Джонсона и дешифратора, преобразующего двоичный код в сигнал на одном из десяти выводов.

Если на входе разрешения счета V присутствует низкий уровень, счетчик осуществляет счет синхронно с положительным фронтом на тактовом входе С. При высоком уровне на входе V действие входа С запрещается и счет останавливается. Сброс счетчика осуществляется подачей высокого уровня на вход R. Счетчик имеет выход переноса Р. Положительный фронт выходного сигнала переноса появляется через 10 импульсов на входе С и используется как входной сигнал для счетчика следующей декады. Структурная схема счетчика К561ИЕ8 и его условное обозначение а также временные диаграммы работы приведены на рисунке 26.



а б

а - условное обозначение; б - временная диаграмма.

Рисунок 26 - Микросхема К561ИЕ8

8. Микросхема К561ИЕ10

Микросхема содержит два независимых четырехразрядных двоичных счетчика с параллельным выходом. Для повышения быстродействия в ИС применен параллельный перенос во все разряды. Подача счетных импульсов может производиться либо в положительной полярности (высоким уровнем) на вход С, либо в отрицательной полярности (низким уровнем) на вход V. В первом случае разрешение счета устанавливается высоким уровнем на входе V, а во втором случае - низким уровнем на входе С.

Структурная схема и условное обозначение счетчиков типа ИЕ10 приведены на рисунке 27.

При построении многоразрядных счетчиков с числом разрядов более четырех соединение между собой ИС ИЕ10 может производиться с последовательным или параллельным формированием переноса. В первом случае на входе (вывод 1 или 9) следующего каскада счетчика подается высокий уровень с выхода Q4 (выводы 6 или 14) предыдущего каскада.



Рисунок 27 - Микросхема К561ИЕ10

9. Микросхема К561ИЕ16

Микросхема содержат четырнадцатиразрядный асинхронный счетчик с последовательным переносом. Сброс счетчика в нуль осуществляется импульсом положительной полярности длительностью не менее 550 нс. по входу R. Содержимое счетчика увеличивается по отрицательному перепаду (срезу) импульса по входу С. Максимальная частота входных импульсов при Uн.п.=10 В достигает 4 МГц. Устройство имеет выходы от 1,4...14 разрядов. Условное обозначение ИС приведено на рисунке 28.

Рисунок 28 - Микросхема К561ИЕ16

10. Микросхема К561ИР9

Микросхема содержит четырехразрядный последовательно-параллельные регистры сдвига. Условное обозначение и цоколевка - приведены на рисунке 29. Регистр сдвига типа ИР9 содержит два последовательных входа J и К. Если их соединить вместе, то получим простой D-вход. Высокий уровень на входе P/S (переключатель “параллельный режим ввода - последовательный режим ввода”) определяет режим параллельного ввода информации с входов D0...D3. Параллельная запись осуществляется асинхронно. Если на входе P/S установлен низкий уровень, то установлен режим последовательного ввода с входов J и К и сдвига информации по фронту (положительному перепаду) синхроимпульсов на входе С. Установка всех триггеров регистра в нулевое состояние осуществляется асинхронно высоким уровнем на входе R. С помощью входа Т/С можно устанавливать на выходах Q0...Q3 прямой код (высокий уровень на входе Т/С) или дополнительный код (низкий уровень на входе Т/С).

Рисунок 29 - Микросхема К561ИР9

11. Операционные усилители К140УД14А, К140УД14Б, К140УД14В

Прецизионные операционные усилители с малыми входными токами и малой потребляемой мощностью с защитой выхода при коротком замыкании на корпус или на источник питания. Коррекция АЧХ осуществляется внешними цепями коррекции, подключаемыми к выводам 1 и 8. Микросхемы конструктивно оформлены в корпусе типа 301.8-2.



Рисунок 30 - Операционный усилитель типа К140УД14

Основные параметры при температуре 25±5°С операционных усилителей приведены в таблице 2

Таблица 2 - Основные параметры операционных усилителей

,В	,В	, мА	, нА	, нА	, мВ	,В	,В		, дБ	, МОм	, МГц
+151.5	-151.5	0.6	2	0.2	2	13	-13	50000	85	302	0.33



Приложение Б

Спецификация элементной базы

Таблица Б1 - Спецификация элементной базы

Номер элемента	Тип элемента	Количество элементов	Примечание
1	2	3
	Операционные усилители
DA1, DA2	К140УД14	2
	Транзисторы
VT1	КТ315В	1
VT2	КТ361В	1
	Микросхемы
DD17	К561ЛЕ5	1
DD1, DD2	К561ЛА7	2
DD18,DD19	К561ИЕ10	2
DD3, DD11, DD12, DD17	К561ЛА9	4
DD4, DD6, DD10, DD14	К561ЛА8	4
DD5, DD6, DD8, DD19,DD12,DD13, DD15,DD16,DD17	К176ЛИ1	9
DD20	К561ИЕ16	1
DD21	К561ИР9	1
DD19	К561ИЕ8	1
DD18	К561ЛЕ10	1
	Конденсаторы
C1	КП10-17б П33 15 пФ±10%	1
C2	К10-17б П33 33 пФ±10%	1
C3	К10-17б Н90 0.068 мкФ±10%	1
C4, C5, C7, C9, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21	К10-17-2б Н50 0,1 мкФ±10%	11
C6	К10-7б М47 0.108 мкФ±10%	1
C8	К10-17в Н50 750 мкФ±10%	1
C10,C11	К10-14в М47 10 мкФ±10%	2
C12,C14	К10-7в Н50 68 мкФ±10%	2
C13	К10-14в Н50 47 мкФ±10%	1
	Кварцевые резонаторы
ZQ1	ГТ 1 МГц	1
	Диоды
VD1-VD4	Д214	4
	Стабилитроны
VD5	КС515Г	1
VD6	Д814Б	1
VD7	КС515Г	1
	Резисторы
R1	МЛТ-0,25-12 кОм±10%	1
R2	МЛТ-0,25-12 кОм±10%	1
R3	МЛТ-0,25-91 кОм±10%	1
R4	СП3-500-0,25-18 кОм±10%	1
R5	МЛТ-0,25-2 кОм±10%	1
R6	МЛТ-0,25-20 кОм±10%	1
R7	МЛТ-0,25-20 кОм±10%	1
R8	МЛТ-0,25-20 кОм±10%	1
R9	МЛТ-0,25-51 кОм±10%	1
R10	МЛТ-0,25-120 Ом±10%	1
R11	МЛТ-1-410 Ом±10%	1
R12	МЛТ-2-1300 Ом±10%	1
R13	МЛТ-2-410 Ом±10%	1

Размещено на Allbest.ru