Вказівки по виконанню курсового проекту

При розробці СПД і апаратури передачі даних необхідно керуватися відповідними рекомендаціями МККТТ і державними стандартами, що діють на території України. Виклад наукових і технічних рекомендацій, запозичених з літератури, а також методики розрахунку і синтезу схем, розрахункові співвідношення повинні супроводжуватися посиланням на літературне джерело. Якщо для розрахунку окремих параметрів АПД знадобляться додаткові дані, не вказані в завданні на проектування, то вони можуть бути задані розробником самостійно при відповідному обґрунтуванні.

При виконанні КП необхідно послідовно розробляти основні розділи пояснювальної записки, при цьому розробку окремих етапів здійснювати після детального вивчення літератури, що рекомендується, і даних методичних вказівок.

У вступі слід відобразити застосування систем передачі даних в різних галузях виробництва і інших сферах людської діяльності; вказати мету і основні задачі КП, актуальність теми роботи.

У розділі «Постановка задачі» приводиться опис галузі виробництва або іншого виду діяльності, для якої розробляється система передачі даних; описується змістовна постановка задачі на розробку СПД; складається перелік підзадач, що підлягають розробці.

У цьому ж розділі описуються джерела інформації, якими є датчики різних фізичних величин. Слід вважати, що випадкові процеси, що описують зміни вимірюваних величин, є незалежними. Математичною моделлю вимірюваних величин є випадкові процеси із заданим розподілом ймовірностей (див. додаток Д).

Подальші розділи КП повинні містити постановку визначених вище підзадач, методи їх вирішення, результати проведених обчислень і обґрунтування ухвалюваних технічних рішень. Повинна бути приведена методика вибору складу апаратних (і, при необхідності, програмних) засобів для СПД, що розробляється і за узгодженням з викладачем обрані або розроблені способи і засоби для технічної реалізації одного з пристроїв, що входять до складу СПД (відповідно до варіанту).

У розділі «Огляд принципів побудови багатоканальних систем передачі даних» приводиться опис існуючих способів організації багатоканальних СПД, указуються їх основні характеристики, переваги і недоліки, проводиться порівняльний аналіз [1-3].

У розділі «Розробка структури системи передачі даних» реалізується структурна схема багатоканальною СПД з часовим розділенням каналів; приводиться опис її елементів і алгоритм роботи системи в цілому. Розроблена система повинна відповідати завданню, поставленому в першому розділі.

У розділі «Визначення інформаційних характеристик джерел повідомлень і каналу зв'язку» доцільно проводити розрахунки в наступній послідовності:

- на підставі значення допустимої похибки аналого-цифрового перетворення d_доп визначається необхідна розрядність АЦП N:

(4.1)

- визначається число рівнів квантування вимірюваних величин M:

M = 2^N;

(4.2)

- визначаються граничні роздільні здатності для всіх видів датчиків (джерел інформації):

(4.3)

- обчислюється ентропія кожного джерела повідомлень:

(4.4)

де j – номер рівня квантування;

M – число рівнів квантування;

p_j – ймовірність j-го рівня, яка визначається залежно від виду розподілу значень вимірюваної випадкової величини;

- визначається сумарна ентропія об'єднання джерел повідомлень:

(4.5)

де а – кількість опитуваних об'єктів;

b – кількість датчиків на об'єкті;

- кількість вимірювальної інформації, передаваної в циклі опиту, визначається виходячи з того, що кількість інформаційних біт в кодовому слові m дорівнює розрядності АЦП (m = N):

IВ = a b m;

(4.6)

- для визначення повного об'єму інформації, передаваної за цикл опиту, необхідно знати довжину кодового слова n:

I = a b n.

(4.7)

Основними характеристиками, що визначають якість і ефективність передачі даних, є швидкість і достовірність передачі, а також надійність системи. Важливим показником системи є складність апаратурної реалізації, що визначає її вартість. При виборі варіантів проектованою апаратури необхідно зупинитися на тому, який при рівності одного або декількох показників забезпечує більш високі інші. Проте залежно від призначення технічних засобів часто доводиться погіршувати одні показники (наприклад, вартість або швидкість) з метою забезпечення вищих інших показників [2-6].

У розділі «Проектування системи передачі даних» необхідно привести опис каналу зв'язку, обґрунтування вибору способів перешкодостійкого кодування, модуляції, реєстрації одиничних елементів сигналу, синхронізації і фазування по циклах. Для кожного з перерахованих вище елементів СПД слід привести його переваги та недоліки, провести порівняльний аналіз можливих способів функціонування. Опис слід супроводжувати розрахунками [1,2,4,7-9], які можна проводити у викладеній нижче послідовності.

Інтервал дискретизації первинних сигналів Dt розраховується на підставі теореми Котельникова:

(4.8)

де F_max – максимальна частота спектру первинного сигналу.

Оскільки між двома послідовними відліками сигналу від одного і того ж датчика необхідно передавати дані від решти всіх датчиків, то час циклу опиту Т_ц не повинен перевищувати інтервалу дискретизації сигналу, тобто Т_ц £ Dt. Максимально допустимий час опиту об'єкту Т_об і датчика Т_д визначається на підставі інформації про кількість опитуваних об'єктів і кількість датчиків на кожному з них:

Тоб = Тц / а, Тд = Тоб / b,

(4.9)

де а – кількість об'єктів, що підлягають опиту;

b – кількість датчиків на одному об'єкті.

Для визначення тривалості елементарного кодового знаку необхідно знати довжину кодового слова n, яке складається з інформаційних, контрольних і службових символів:

t0 = Тд / n.

(4.10)

Один з можливих варіантів побудови кодового слова приведений на рис. 4.1.

Фазуюча комбінація	Адреса (код) об'єкту	Адреса (код) датчика	Інформація	Перевірочні елементи
lф	lA	lB	m	k
	lсл
			n

Рис. 4.1 - Типовий формат кодового слова

Під «адресою» об'єкту на рис. 4.1 розуміється його номер в системі, представлений в двійковій системі; аналогічно кодуються і датчики для кожного об'єкту. Кількість розрядів у фазуючій комбінації (ФК) визначається способом циклової синхронізації, а кількість перевірочних (контрольних) розрядів – видом використовуваного перешкодостійкого коду.

Кількість елементів, передаваних по каналу зв'язку в одиницю часу, називають швидкістю модуляції і розраховують по формулі

В = 1 / t0.

(4.11)

Швидкість передачі інформації V дорівнює кількості інформації, передаваної по каналу зв'язку в одиницю часу

V = (log2 mc) / t0,

(4.12)

де m_c – кількість позицій сигналу;

t₀ – тривалість одиничного елементу сигналу.

Для двопозиційних сигналів швидкість передачі інформації чисельно дорівнює швидкості модуляції. Застосування багатопозиційних сигналів дозволяє при одній і тій же швидкості модуляції підвищити, в порівнянні з двопозиційними системами, швидкість передачі інформації.

Оскільки окрім інформаційних бітів в системі передаються також перевірочні біти і біти службової інформації (див. рис. 4.1) ефективна швидкість передачі V_эфф буде менше швидкості V і визначиться виразом

(4.13)

Знаючи швидкість передачі можна визначити мінімальний час сеансу зв'язку Т_сс, необхідне для проведення опиту всіх об'єктів

Тсс = I / V.

(4.14)

Для підвищення ефективності використання смуги частот займаного каналу зв'язку спектр частот передаваного сигналу обмежують, тобто передають тільки ту частину спектру, в якій зосереджена основна енергія сигналу (³90%). Обмеження спектрів сигналів при передачі по реальних каналах приводить до спотворення форми сигналів і появи перехідних процесів, які приводять до так званих міжсимвольних перешкод, що ускладнюють прийом одиничних елементів.

Основна частина енергії при передачі імпульсів постійного струму зосереджена в смузі частот від 0 до 1 / (2t₀) Гц. Якщо передавати в канал зв'язку тільки частотні складові цього діапазону, то мінімально необхідна смуга частот визначається по формулі

DFmin = 1 / (2t0) = B / 2.

(4.15)

При передачі модульованих сигналів (АМ, ЧМ, ФМ) мінімально необхідна смуга частот збільшується вдвічі з причини необхідності передавати верхню і нижню смуги частот, тобто DF_min = 1 / t₀ = B. На практиці для зменшення міжсимвольних перешкод смугу частот вибирають дещо більше мінімальної (див. табл. 4.1).

Таблиця 4.1 – Вибір необхідної смуги частот каналу зв'язку

Вид сигналу	Необхідна смуга частот
Відеосигнал	DFк = 0,71B
Радіосигнал з двома бічними смугами	DFк = 1,42B
Радіосигнал з однією бічною смугою	DFк = (0,8…0,91)B

Питома швидкість передачі g_п характеризує ефективність використання каналу зв'язку і чисельно дорівнює кількості передаваних біт на 1 Гц смуги частот:

gп = V / DFк.

(4.16)

При передачі по лінії зв'язку сигнал спотворюється під впливом перешкод і послаблюється. Параметри каналів зв'язку, які практично не робили впливу на якість передачі телефонних повідомлень, помітно погіршують якість передачі дискретній інформації, особливо при передачі на швидкостях вище 2400 біт/с. Тому при проектуванні АПД по дротових і кабельних лініях зв'язку необхідно враховувати їх особливості, щоб забезпечити необхідну якість передаваної інформації.

Однією з характеристик каналу зв'язку є відносний рівень сигналу. Відносні рівні по потужності, напрузі і струму вимірюються в децибелах (дБ) і визначаються наступними співвідношеннями:

рм = 10 lg (Рх / Р0), рн = 20 lg (Uх / U0), рт = 20 lg (Iх / I0),

(4.17)

де Р_х, U_х та I_х – потужність, напруга і струм у вимірюваній точці х;

Р₀, U₀ та I₀ – потужність, напруга і струм в початковій точці каналу.

Якщо у якості початкових прийняті значення Р₀ = 1 мВт; U₀ = 0,775 В та I₀ = 1,29 мА, то отримані рівні сигналу називають абсолютними (напруга і струм в цьому випадку визначені для опору навантаження R_н = 600 Ом).

Знаючи потужність сигналу в будь-якій точці лінії зв'язку можна визначити його абсолютний рівень по потужності в цій точці. Так абсолютний рівень сигналу на вході лінії зв'язку визначиться виразом:с

(4.18)

Величина залишкового послаблення в лінії зв'язку розраховується по формулі:

aзал = a0 L,

(4.19)

де a₀ – послаблення ділянки лінії зв'язку завдовжки 1 км, дБ/км;

L – довжина лінії зв'язку, км.

Залишкове загасання визначає співвідношення між рівнями сигналу на вході і виході лінії зв'язку і дозволяє визначити абсолютний рівень і потужність сигналу на виході лінії

рвих.абс = рвх.абс - aзал.

(4.20)

(4.21)

Докладніші відомості про пристрої, що входять до складу технічних засобів СПД, і розрахункові співвідношення для визначення їх параметрів приведені в наступному розділі методичних вказівок.

У розділі «Технічна реалізація апаратних засобів СПД» повинно бути приведене призначення і порядок функціонування пристрою, визначеного в завданні на проектування (додаток А). Слід розробити структурну (функціональну) і принципову схеми пристрою; необхідно вибрати елементну базу для реалізації пристрою і обґрунтувати цей вибір.

Висновок повинен містити виводи і оцінку отриманих результатів в цілому з погляду відповідності їх завданню, а також рекомендації по їх використанню.

Літературні джерела, використані при виконанні курсового проекту, заносяться в список. Джерела в списку слід розташовувати відповідно до посилань на них. Оформляється список як розділ пояснювальної записки відповідно до вимог ГОСТ 7.1-84.

У додатках подають тексти програм, які були написані і використані при виконанні курсового проекту, а також роздруковки з результатами виконання цих програм; часові діаграми роботи розробленого пристрою (якщо вони не були вміщені в тексті поянювальної записки); таблиці і графіки, запозичені з літературних джерел і використані при виконанні розрахунків.

5 РЕКОМЕНДАЦІЙ ПО РОЗРОБЦІ, РОЗРАХУНКУ І ПРОЕКТУВАННЮ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ

Дата добавления: 2015-08-31