Методические указан. к КТР по ТОАТ Соколов

Рассмотрим состав и назначение функциональных узлов и устройств передатчика системы ТУ.

1.CD шифратор, преобразует десятичные номера сообщений в двоичные неизбыточные сообщения. Он является кодером неизбыточных сообщений.

2.RG передающий регистр, осуществляет параллельную запись передаваемых двоичных неизбыточных сообщений и последовательное их считывание на вход кодирующего устройства.

3.Кодирующее устройство (КУ, кодер) осуществляет избыточное кодирование передаваемых неизбыточных двоичных сообщений. При этом к неизбыточным разрядам каждого сообщения добавляется определенное число k избыточных разрядов. Значения символа в этих разрядах формируются по определенным правилам кодирования, определяемым типом помехоустойчивого кода.

Избыточное кодирование выполняется с целью повышения помехоустойчивости системы ТУ.

4.Генератор несущего (несущих) колебания формирует гармоническое колебание.

5.MD модулятор, осуществляет модуляцию двоичных радиосигналов, при которой по закону следования двоичных символов в передаваемом сообщении изменяется один из параметров переносчика: амплитуда, частота или фаза.

6.ГТИ генератор тактовых импульсов, формирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов, которые поступают на вход распределителя.

7.Распределитель преобразует периодическую последовательность прямоугольных импульсов в тактовые импульсы, выдаваемые по раздельным его выходным цепям.

8.Блок тактового питания и управления (БТПУ) обеспечивает подачу необходимого числа тактовых импульсов на соответствующие узлы и устройства передатчика.

ГТИ, распределитель и блок тактового питания и управления образуют блок тактовой синхронизации, который обеспечивает тактовую синхронизацию узлов и устройств передатчика.

9.Формирователь синхронизирующего сигнала (ФСС) формирует периодически через определенный интервал времени t сигнал, который используется для цикловой синхронизации генераторов тактовых импульсов и распределителей передатчика и приемника.

Рассмотрим состав и назначение функциональных узлов и устройств приемника системы ТУ.

1.DM демодулятор двоичных радиосигналов, выделяет двоичные символы (1 и 0) из принимаемых сигналов.

2.Декодирующее устройство (ДКУ, декодер) осуществляет декодирование принимаемых сообщений избыточного кода с целью обнаружения

или обнаружения и исправления ошибок а также выделения принимаемых сообщений, если в принятом сообщении обнаруживаются ошибки, то это сообщение бракуется и не исполняется, а если ошибки не обнаруживаются, то принятое сообщение исполняется.

3.RG приемный регистр, осуществляет последовательную запись принимаемого двоичного сообщения и параллельное его считывание на входы дешифратора.

4.DC дешифатор, преобразует принимаемые двоичные неизбыточные сообщения в десятичные номера этих сообщений, которые выдаются в виде сигналов высокого уровня по раздельным его выходам для управления объектами.

5.ГТИ, распределитель и БТПУ выполняют те же функции, что и в

передатчике.

6.Устройство выделения синхросигнала используется для реализации цикловой синхронизации. По переднему фронту принятого синхросигнала затормаживается генератор ГТИ, а распределитель устанавливается в нулевое состояние. По заднему фронту синхросигнала включаются в работу ГТИ и распределитель.

Так как команды ТУ содержат три информационные части (см. пункт 1 пособия), то при разработке структурной схемы передатчика необходимо включить в его состав вместо одного три шифратора: номеров КП, номеров групп ОУ, номеров команд ТУ и изложить их назначение.

Кроме того, в состав структурной схемы приемника необходимо включить следующие дешифраторы: дешифратор номера КП, дешифратор номеров групп ОУ и дешифраторы номеров команд ТУ в группах, число которых будет равно числу групп ОУ.

Рассмотрим методические рекомендации по выполнению пункта 6 задания на КП.

6.Определение общего количества тактовых импульсов для осуществления одного цикла передачи и приема сообщений в системе ТУ и схемная реализация блока тактовой синхронизации.

Общее количество тактовых импульсов Nти, необходимых для передачи и приема одной команды ТУ, определяется по формуле

где nту=mту+kту общее число разрядов в избыточных командах ТУ, которое нужно передать с ПУ на КП;

mту число информационных разрядов; kту число контрольных разрядов.

Добавление еще двух тактовых импульсов объясняется следующим. На (nту+1) м такте в приемнике системы ТУ должен выдаваться от распределителя сигнал "Разрешение дешифрации" на вход Е дешифратора номера КП, а на (nту+2) м такте двоичные счетчики распределителей в передатчике и приемнике должны обнуляться.

Число разрядов двоичных счетчиков, входящих в состав распределителей передатчика и приемника, определяется по формуле

Блоки тактовой синхронизации входят в состав как передатчика, так и приемника и имеют одинаковую схемную реализацию.

Блок тактовой синхронизации включает следующие узлы:

-генератор тактовых импульсов (ГТИ);

-распределитель, состоящий из двоичного счетчика СТ2 и дешифратора

DC;

-блок тактового питания и управления (БТПУ).

Назначение данных узлов было изложено в п.5 при разработке структурной схемы системы ТУ.

Функциональные электрические схемы ГТИ и распределителя, в составе двоичного счетчика и дешифратора, приведены на рис. 6.1.

Выходы дешифратора являются выходами распределителя

Тактовые ÷180 импульсы

Рис. 6.1 Функциональная схема ГТИ и распределителя

Работа данных узлов изложена в [8].

Блок тактового питания и управления обеспечивает передачу необходимого числа тактовых импульсов на тактовые входы соответствующих узлов в передатчике и приемнике системы ТУ.

Существуют два способа схемной реализации этого блока.

Первый способ основан на применении необходимого числа пар элементов, каждая из которых состоит из RS триггера и логического элемента И. Например, на рис. 6.2 приведена схема указанной пары элементов, обеспечивающая подачу десяти тактовых импульсов (с первого по десятый) на вход ка-

кого-либо узла. На входы S и R триггера данной схемы подаются тактовые импульсы с первого и десятого выходов распределителя, а на второй вход элемента И подаются ТИ от генератора ГТИ.

Рис. 6.2. Пара элементов блока БТПУ

Второй вариант схемной реализации блока БТПУ предусматривает использование двух логических элементов ИЛИ. входы первого элемента ИЛИ соединяются с нечетными выходами распределителя, а входы второго элемента ИЛИ с четными выходами распределителя. Данный вариант схемной реализации БТПУ можно использовать в передатчике системы ТУ для управления элементами схемы КУ корреляционного кода, т.к. на выходах этих элементов ИЛИ мы будем иметь последовательности нечетных и четных тактовых импульсов соответственно.

Для управления элементами схемы ДКУ корреляционного кода в приемнике достаточно применить один элемент ИЛИ, выдающий последовательность четных ТИ.

7. Разработка функциональной электрической схемы передатчика системы ТУ и приемника системы ТУ

При разработке чертежей функциональных схем передатчика и приемника за основу берется структурная электрическая схема системы ТУ, приведенная на рис. 5.1. При этом необходимо все основные узлы передатчика и приемника, входящие в состав их структурных схем, выполнить в виде функциональных электрических схем в соответствие со своим вариантом задания.

Функциональные электрические схемы большинства узлов и устройств передатчика и приемника были рассмотрены ранее при выполнении пунктов задания 2, 3, 4, 6. Другие схемные решения узлов и устройств студенты могут найти в источниках, приведенных в списке литературы или в других источниках.

Следует иметь в виду, что цифровые интегральные микросхемы (ИМС) на чертежах обозначаются буквами DD, а аналоговые буквами DA с соответствующими десятичными номерами этих схем.

Текстовая часть контрольной работы при описании разработанных функциональных электрических схем передатчика и приемника должна содержать:

-состав и назначение элементов, входящих в соответствующие узлы и устройства;

-работу узлов и устройств.

Приложение А

ФГБОУ ВПО РГУПС

КАФЕДРА АВТОМАТИКА И ТЕЛЕМЕХАНИКА НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ

ТРАНСПОРТЕ

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Студент____________________________________ Группа ____________

Задание выдано ___________________Срок выполнения _____________

Тема: РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ (Вариант выполнения задания определяется подчёркиванием соответствующих

исходных данных)

1.Число ПУ ________ , число КП ____________ .

2.Система ТУ на каждом КП содержит __________ групп по__________

ОУ в каждой группе.

3.Структура сети: цепочечная или кольцевая без ретрансляции, цепочечная

или кольцевая с ретрансляцией сообщений. 4. Разделение каналов ТУ: временное, частотное, временное кодово-адресное.

5.Команда ТУ содержит коды: номеров КП, номеров групп ОУ, номеров команд для включения или выключения ОУ, контрольные разряды.

6.Команды ТУ кодируются кодом: Хэмминга с d =___; циклическим с d =____

(способом умножения полиномов или вычисления и добавления разрядов остатков); с контролем на чётность, нечётность; корреляционным; с постоянным весом .

7.Способ выбора ОУ: групповой или непосредственный.

8.Передача команд ТУ – спорадическая. Любой цикл передачи-приёма начи-

нается с цикловой синхронизации: с синфазирования генераторов и установки в нуль распределителей передатчика и приёмника системы.

9. Вид манипуляции для радиосигналов: АМн , ЧМн, ФМн, ОФМн. 10.Вероятность искажения двоичных символов равна Р(01) = Р(10) = Рэ = 0,001.

СОСТАВ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Пояснительная записка (15-20 страниц формата А4). Чертежи на двух листах формата А2:

1.Передатчик системы ТУ. Схема электрическая функциональная;

2.Приёмник системы ТУ. Схема электрическая функциональная.

СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Титульный лист. Задание. Содержание. Введение.

1.Структура команд ТУ и определение числа неизбыточных разрядов в их составных частях.

2.Синтез заданного типа кода для команд ТУ с построением схем КУ и ДКУ

(для примера выполнить кодирование трёх конкретных команд ТУ).

3.Способы манипуляции радиосигналов, схема модулятора, временные диаграммы сигналов при заданном способе манипуляции для команд ТУ.

4.Способы демодуляции радиосигналов, схема демодулятора, временные диаграммы сигналов при заданном способе демодуляции.

5.Разработка структурной электрической схемы одноканальной системы ТУ.

6.Определение общего количества тактовых импульсов для осуществления одного цикла передачи и приёма сообщений в системе ТУ и схемная реализация блока тактовой синхронизации.

7.Разработка электрической функциональной схемы передатчика системы ТУ.

8.Разработка электрической функциональной схемы приёмника системы ТУ.

9.Разработка структурной схемы телемеханической сети связи заданного типа для многоканальной системы ТУ-ТС.

Заключение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Н.И. Гриненко. Теоретические основы автоматики, телемеханики и связи:

курс лекций. на электронном носителе в УМК по дисциплине ТОАТС. –Ростов-

на – Дону: РГУПС, 2013. -136с.

2 .Тутевич В. Н. Телемеханика. - М. : Высшая школа, 1985. - 424 с.

3.Н.И. Гриненко, А.А. Корякин. Синтез и исследование кода Хэмминга с использованием компьютерной модели: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине ТОАТ. – Ростов н/д.: РГУПС, 2012. – 16с.

4.Гриненко Н. И., Соколов С.В., Корякин А. А. Синтез и исследование циклических кодов с использованием ЭВМ: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине ТОАТ. - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2012. - 43 с.

5.Кудряшов В.А., Семенюта Н.Ф. Передача дискретной информации на железнодорожном транспорте. – М. : Вариант, 1999. – 328 с.

6.Дмитренко И. Е. , Дубровский В. В. , Лаврентьев Н. В. , Шилейко А. В. Электронные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи:

учебник для ВУЗов ж.д. трансп./И.Е. Дмитренко и др; Под ред. А.В. Шлейко. -

М. : Транспорт, 1989. – 327 с.

7.Долгий И.Д. Синтез и анализ дискретных устройств. –Ростов- на – Дону:

РГУПС, 2005. -107 с.

8.Бережной В. Г., Гриненко Н. И. , Корякин А. А. Исследование функциональных узлов систем телемеханики на интегральных микросхемах: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине ТОАТС. –Ростов-на-Дону:

РГУПС, 2012. - 28 с.

9.Гриненко Н.И. Кодирующие и декодирующие устройства корреляционного и инверсного кодов и оценка их помехоустойчивости// Актуальные проблемы развития технических средств и технологий ж.д. автоматики и телемеханики: Междунар. межвуз. сб. науч. тр.- Ростов н/д.: РГУПС, 2003. с. 141-149.

10.Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. –СПб. : БХВ - Петербург, 2001. – 528

с.

11.Кирюнин А.И. и др. Оформление курсового и дипломного проектов. Методические указания .-Ростов-на-Дону: РГУПС, 2013. - 36 с.

Преподаватель ___________________

ПРИМЕЧАНИЯ

1.Разделы пояснительной записки должны содержать текст. Чертежи, схемы, рисунки, таблицы - всего лишь приложения к тексту.

2.Разработка схем означает описание собственной реализации конкретных вопросов задания с помощью известных функциональных узлов и устройств.

3.Расчёты должны содержать исходные формулы, формулы со значениями заданных вели-

чин и результат вычисления. Расчёты без раскрытия знаков суммы ( Σ ), произведения ( П ), сочетания ( Сmw ) и без подстановки исходных данных в развёрнутые формулы не допустимы .

4.Разделы следует заканчивать существенными и обоснованными выводами, которые являются основой для написания заключения.

5.Схемные, математические, технические или другие виды решений имеют авторов. Поэтому в тексте необходимы ссылки на список использованных источников. Например, в виде [ 3 ] или /3/.

Варианты исходных заданий на контрольную работу по теме: «Разработка системы телеуправления(ТУ)»