3 Ответы на контрольные вопросы заданий и их краткое содержание

Должен содержать 1-3 раздел, в третьем разделе темы 3.1 и 3.2

4 Описание выполнения учебного проекта

В данном учебном проекте необходимо разработать «ПРИБОР КОНТРОЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ».

Целью разработки тестера локальной сети, является большое количество компьютеров и локального провода в Ливенском Филиале Госуниверситета УНПК. Тестер локальной сети, поможет выявить обрыв провода, проверить уровень сигнала и оценить пропускную способность кабеля локальной сети.

Конечно функциональность прибора не будет на уровне профессионального дорогого тестера , но будет служить и выполнять основные функции проверки кабеля.

Процесс разработки делиться на подпункты, каждый из которого, отвечает за ряд требований в разработки прибора, и пошаговых действий к достижению результата.

Разрабатывая тестер локальной сети, ставится ряд задач, которые имеют четкую формулировку в техническом задании. В техническое задания входят такие аспекты как деком позиционная разработка контроля локальной сети на микроконтроллере MSP 430 – разбивая на более мелкие задачи разработки прибора.

Реализация прибора , очень непростая задача. Ее можно разбить на большие два подпункта, которые включают:

–Разработка и реализация самого прибора

–Программирования контроллера и отладка прибора.

Немало важным является выбор языка программирования, который должен отвечать своим требованиям и возможностям для программирования в программной среде для микроконтроллера. Выбирая язык программирования надо учитывать такие тонкости как знания языка программирования, выбора компилятора под данный язык программирования, который должен отвечать качеством и общедоступностью.

Разрабатывая блок схему прибора, мы показываем точное построения прибора, его взаимосвязь и функциональность. Немало важно отметить сложности при проектировании данного прибора, а так же ошибки в ходе работы.

Для программирования микроконтроллера, разрабатываем алгоритм управления, который будет пошаговой инструкцией для составления блока схемы программы, для микроконтроллера MSP 430, а так же документирование данного прибора. Блок схема будет показывать работу и взаимосвязь прибора и расчета теста локальной сети, в ней отражается вся работа прибора и контроллера, ошибки и результативное выполнения.

Выбрав среду разработки программного обеспечения для контроллера, и разработав алгоритм и блок схему прибора, приступаем к написанию программного кода для микроконтроллера MSP 430, выполняем отладку и тестируем полученный в результате программу управления контроллером.

Проверка кабеля тестером будет производиться при помощи квадратного генератора, который поможет проследить о потери сигнала по проводу, при анализе локального провода.

В результате должен получиться прибор, который будет состоять из двух частей, основной и заглушки кабеля. В свою очередь, заглушка кабеля служит для проверки кабеля на замыкания и проверку линий. Прибор показывает уровень прохождения сигнала, разделяющийся на отличный средний и плохой, либо обрыв.

Выпускаемые на рынке тестеры локальной сети, они работают по принципу генерации импульса, который проходит через локальный провод, при этом получаются задержки по сети, в зависимости от проводника, его длинный или обрыва. Поэтому для построения прибора, понадобится такой генератор частоты, который в результате можно будет считать с контроллера входные на него данные и отследить каждую линию связи.

Такой генератор частоты собирается с кварцевым резонатором, в схеме. По принципу работы, генератор похож на мультивибратор, собранный на двух транзисторах N-P-N переходов. Транзисторы - радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. Схема с мультивибратором, сразу отпадает, так как задающая частота генерации отвечают параллельные конденсаторы между базой и коллектором транзисторов. Конденсатор - является средством накопления электроэнергии в электрических цепях. Типичной областью применения являются: сглаживающие фильтры в источниках электропитания; цепи межкаскадных связей; фильтрация помех, бывают постоянные, электролитические, подстраиваемые. Такая схема с мультивибратором будет выдавать неровную пульсацию, что при анализе провода , будет выдавать некачественный результат. Сборка таких схем нужно производить на кварцевых резонаторах. Кварцевый резонатор ­– прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.

Для работы кварца в сети будем использовать триггер на микросхеме К155ЛА3. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ. Корпус К155ЛА3 типа 201.14-1, масса не более 1 . блок схема представлена на рисунке 1

Рисунок 1 – Микросхема 2И-НЕ

Условное графическое обозначение

1,2,4,5,9,10,12,13 - входы X1-X8;

3 - выход Y1;

6 - выход Y2;

7 - общий;

8 - выход Y3;

11 - выход Y4;

14 - напряжение питания;

Питание микросхемы +5v

Найдя подходящую схему для к155ла3 с кварцевым резонатором, собираем частотный генератор по схеме 1, используя бесплатное и доступное программное обеспечения для рисования схем Splan 7.0.

Схема принципиальная 2 – Кварцевый генератор

После сборки частотного генератора , проверим его на генерацию при помощи часто мера. Выходная частота показывает генерацию, как на кварцевом резонаторе.

Дальнейшей целью становится, полученный сигнал пропустить через линию связи, но увы, выходная мощность с микросхемы к 155 ла3 не превышает 1 вольта. На конце локального провода будет размещаться заглушка из параллельных диодов, одним из которых будет светодиод, отвечающий за индикацию канала связи.

Диоды – двухэлектродный электронный элемент, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключаемый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключаемый к отрицательному полюсу — катодом.

Рисунок 3 – Схема заглушки

Дальнейшее проектирование прибора , привело к тому что нехватка выходного напряжения , не включает светодиоды на заглушке прибора. Поэтому полученный импульс с выхода микросхемы К155ЛА3 нужно усилить. Усилить сигнал можно при помощи усилителя.

Усилитель — элемент системы управления (или регистрации и контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатывания исполнительного механизма (или регистрирующих элементов), за счёт энергии вспомогательного источника, или за счёт уменьшения других характеристик входного сигнала.

Схема усилителя представлена на схеме 3.

Рисунок 4 - Усилитель

Новой задачей выступает снять результат АЦП с полученных значений, для этого собирается детектор, который служит как питания второй линии витой пары земли, так и съем полученных значений. Под каждую вторую линию связи витой пары, цепляется резистор в 100 Ом запитанный на землю. Детектор можно найти в справочниках по электроники, на выходе ставим ограничительные резисторы в 10кОм, понизив выходящий ток до200мВ, в результате получим схему 4.

Рисунок 5 - Детектор

Собрав детектор. Можно приступить к написанию кода для микроконтроллера MSP430 , что бы считать значения АЦП .

Ток проходящий через витую пару теряется и зависит от длинны проводника и качества линии. Получение результаты можно проанализировать и выдать информацию о качестве связи. Заглушка имеет светодиоды, которые помогут вычислить замыкания провода, а так же обрыв.

Требуемое питания микроконтроллера 3,5 В, а питания генератора 5В, поэтому разрешим эту задачу при помощи делителя напряжения.

Результат счета данных с АЦП и анализ полученных данных, можно вывести визуально при помощи светодиодов, которые покажут уровень прохождения или обрыв кабеля.

При этом получим светодиодную матрицу 4х3,на входе который будут стоять ограничительные резисторы для светодиодов. Ток светодиодов I = 20мА, U = 3.5, R= 3.5/0.02=175оМ. Полученная матрица будет иметь схему 5.

Рисунок 6 – Светодиодная матрица

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением.

Со времени создания первых программируемых машин человечество придумало более двух с половиной тысяч языков программирования (включая абстрактные и нестандартные языки). Каждый год их число увеличивается. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей. Профессиональные программисты иногда применяют в своей работе более десятка разнообразных языков программирования.

Выбирая язык программирования, разработчик учитывает, все тонкости при разработки программного продукта. Выбор языка всегда обоснован на своих преимуществах и знании языка.

С микроконтроллером MSP 430 x в комплекте поставляется программное обеспечения Energy или Code Composer Studio. В нашем случае программным продуктом является Code Composer Studio. Code Composer Studio – основан на базе Eclipse. Язык программирования С.

С контроллером программный продукт поставляется бесплатно, что уменьшает затраты на приобретения программного продукта и его лицензирования. Минусы программного обеспечения – а именно Code Composer Studio его ядро, которое отымает большое количество памяти и использования процессора, поэтому работать на слабых машинах с данным программным обеспечением не получится.