Моделирование устройства передачи по бинарному каналу связи

Структурная схема и модель устройства передачи данных. Моделирование датчика температуры, АЦП И ЦАП в Matlab и OrCAD. Модель кода с удвоением. Расчет кодовых комбинаций и пример исправления ошибки. Программирование ПЛИС для циклического кодирования.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1 Моделирование в Matlab

2.2 Моделирование в OrCAD

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ АЦП И ЦАП

3.1 Моделирование в Matlab

3.2 Моделирование в OrCAD

4. МОДЕЛЬ УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

4.1 Моделирование в Matlab

4.2 Моделирование в OrCAD

5. ПОСТРОЕНИЕ КОДОВ

5.1 Код с удвоением числа элементов

5.1.1 Теоретические сведения

5.1.2 Моделирование кода с удвоением в Matlab

5.2 Циклический код

5.2.1 Теоретические сведения

5.2.2 Расчет кодовых комбинаций и пример исправления ошибки

5.2.3 Пример реализации на C++

5.2.4 Программирование ПЛИС для циклического кодирования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Понятие информация является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для информатики. Информацию наряду с веществом и энергией рассматривают в качестве важнейшей сущности мира, в котором мы живем. Однако, если задаться целью формально определить понятие «информация», то сделать это будет чрезвычайно сложно.

В простейшем бытовом понимании с термином «информация» обычно ассоциируются некоторые сведения, данные, знания и т.п. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации. Примерами сообщений являются музыкальное произведение; телепередача; команды регулировщика на перекрестке; текст, распечатанный на принтере; данные, полученные в результате работы составленной вами программы и т.д. При этом предполагается, что имеются «источник информации» и «получатель информации».

Сообщение от источника к получателю передается посредством какой-либо среды, являющейся в таком случае «каналом связи». Так, при передаче речевого сообщения в качестве такого канала связи можно рассматривать воздух, в котором распространяются звуковые волны, а в случае передачи письменного сообщения (например, текста, распечатанного на принтере) каналом сообщения можно считать лист бумаги, на котором напечатан текст.

Чтобы сообщение было передано от источника к получателю, необходима некоторая материальная субстанция -- носитель информации. Сообщение, передаваемое с помощью носителя -- сигнал. В общем случае сигнал -- это изменяющийся во времени физический процесс. Та из характеристик процесса, которая используется для представления сообщений, называется параметром сигнала.

Для передачи информации на большие расстояния в настоящее время используются исключительно электромагнитные волны (акустические волны пригодны лишь для ограниченных расстояний). При этом пересылка может осуществляться по медным проводам, оптоволоконному кабелю или непосредственно, по схеме передатчик-приемник. В последнем случае используются антенны. Для того чтобы антенна была эффективна, ее размеры должны быть сравнимы с длиной передаваемой волны. Чем шире динамический диапазон передаваемых частот, тем труднее сделать антенну, пригодную для решения этой задачи. Именно по этой причине для передачи используются частоты, начиная с многих сотен килогерц и выше (длина волн сотни метров и меньше). Передача сигнала непосредственно по лучу лазера ограничена расстояниями 100-3000м и становится неустойчивой при наличии осадков даже для инфракрасных длин волн. Между тем человек воспринимает акустические колебания в диапазоне 20-20000 Гц и для целей пересылки звука (например, телефония) требуется именно этот диапазон частот. Динамический диапазон частот в этом случае равен 4000, а для высококачественного воспроизведения звука он в два раза шире. При решении этой проблемы используется преобразование частот и различные методы модуляции.

Каналы передачи данных и оборудование обработки информации не всегда помехозащищённо и подвергаются воздействию помех. По этой причине важную роль приобретают механизмы детектирования ошибок. Ведь если ошибка обнаружена, можно осуществить повторную передачу данных и решить проблему.

В случае, когда параметр сигнала принимает последовательное во времени конечное число значений (при этом все они могут быть пронумерованы), сигнал называется дискретным, а сообщение, передаваемое с помощью таких сигналов -- дискретным сообщением. Если же источник вырабатывает непрерывное сообщение (соответственно параметр сигнала -- непрерывная функция от времени), то соответствующая информация называется непрерывной. Примеры дискретного сообщения -- текст книги, непрерывного сообщения -- человеческая речь, передаваемая модулированной звуковой волной; параметром сигнала в этом случае является давление, создаваемое этой волной в точке нахождения приемника -- человеческого уха.

Непрерывное сообщение может быть представлено непрерывной функцией, заданной на некотором интервале. Непрерывное сообщение можно преобразовать в дискретное (такая процедура называется дискретизацией). Из бесконечного множества значений параметра сигнала выбирается их определенное число, которое приближенно может характеризовать остальные значения. Для этого область определения функции разбивается на отрезки равной длины и на каждом из этих отрезков значение функции принимается постоянным и равным, например, среднему значению на этом отрезке. В итоге получим конечное множество чисел. Таким образом, любое непрерывное сообщение может быть представлено как дискретное, иначе говоря, последовательностью знаков некоторого алфавита.

циклическое кодирование данные датчик

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Структурная схема устройства передачи данных указана на рисунке 1.1 и содержит следующие элементы:

§ Д - датчик;

§ НП - нормирующий преобразователь;

§ АЦП - аналогово-цифровой преобразователь;

§ КУ - кодирующее устройство;

§ ЛС - линия связи

§ ДУ - декодирующее устройство;

§ ЦАП - аналогово-цифровой преобразователь;

§ И - индикатор.

Размещено на

Размещено на

Рисунок 1.1 - Структурная схема устройства передачи данных

Сигналы с датчика температуры поступают на вход АЦП, где они подвергаются дискретизации. Далее сигнал поступает на вход кодирующего устройства, а после проходят через канал связи. При передаче сигналы подвергаются воздействию помех. Принятые сигналы декодируются и воспроизводятся из цифрового обратно в аналоговый вид.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1 Моделирование в Matlab

Принцип действия датчика заключается в изменении напряжения на выходе усилителя в зависимости от сопротивления терморезистора. Значение номинального сопротивления выбираемого терморезистора и значение его ТКС зависят от требуемой крутизны характеристики преобразования напряжение-температура.

Для построения математической модели датчика воспользуемся системой автоматического проектирования Matlab.

Модель представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1. - Модель датчика температуры

В ее состав входят:

— ramp - предназначен для формирования линейного сигнала вида:

где slope - скорость изменения выходного сигнала;

time - время существования сигнала;

initial_value - начальное значение сигнала;

— constant - задает постоянный по времени сигнал;

— fcn - необходим для преобразования сигнала (или сигналов) по требуемому закону;

— sum - сумматор сигналов;

— gain - усиливает входной сигнал на величину заданного коэффициента;

— scope - осциллограф, позволяющий наблюдать изменение требуемый параметров во времени;

— mux - служит для объединения сигналов в вектор.

Таблица 2.1. - Параметры блока ramp.

Параметр	Значение
Slope	0.08
Start time	0
Initial output	273

В блоке включена функция Interpret vector parameters as 1-D.

Таблица 2.2. - Параметры блоков constant.

Имя	Значение
B	-25
R	1000
T0	298

Во всех блоках включена функция Interpret vector parameters as 1-D.

Таб...