5. Содержание отчета
5.1. Контрольно-измерительные приборы, применяемые при выполнении лабораторной работы.
5.2. Функциональная схема системы ТУ.
5.3. Временные диаграммы работы системы ТУ при передаче команды без искажений и при наличии одиночного искажения.
5.4. Выводы по лабораторной работе.
6. Контрольные вопросы
6.1. Объясните методику построения корректирующего кода Хэмминга для четырёх информационных символов k = 4.
6.2. Чему равно минимальное кодовое расстояние dk min для комбинаций кода Хэмминга?
6.3. Какое количество ошибок позволяет исправлять код Хэмминга?
6.4. Объясните принцип работы исследованной системы ТУ на примере передачи любой кодовой комбинации.
6.5. Что изменится в функциональной схеме при увеличении числа команд ТУ?
6.6. Какие изменения нужно внести в функциональную схему для того, чтобы система могла обнаружить две ошибки и одну из них исправить? Лабораторная работа № 10
«Исследование матричного дешифратора
полного сменно-посылочного кода с групповым выбором»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1. Изучение полного сменно-посылочного кода (СПК) с групповым выбором.
1.2. Исследование схемы матричного дешифратора полного СПК с групповым выбором.
2. Основные теоретические положения
В системах телемеханики с частотно-распределительно-комбинационным методом избирания широко применяются комплектные частотно-временные коды [1], которые состоят из постоянного числа многочастотных посылок, передаваемых последовательно во времени.
Количество комбинаций комплектного частотно-временного кода на все сочетания определяется по формуле:
,
где nЧ – число частотных позиций; nВ – число временных позиций (число многочастотных посылок в кодовой комбинации); mЧ – число частот в одной многочастотной посылке.
Многочастотные
посылки, число которых равно
,
комбинируются между собой на все
сочетания, и следуют друг за другом
последовательно во времени. В комбинациях
этого кода допускаются смежные посылки,
состоящие из одинаковых частот. Поэтому
отдельные посылки и кодовые комбинации
обязательно должны разделяться паузами,
что снижает быстродействие, а для приёма
и передачи комбинаций кода необходимо
применять синхронизированные и
синфазированные распределители, что
усложняет схемы передающих и приёмных
устройств.
При наложении на комбинирование дополнительных ограничений можно получить безынтервальные сменно-посылочные частотно-временные коды, для декодирования которых распределители на приёмной стороне не нужны, так как эти коды обладают свойством самораспределения.
Если в СПК окончание любой из кодовых комбинаций не является началом другой, то комбинации такого кода, получившего название неприводимого, при их последовательной передаче можно не разделять паузами. Свойство неприводимости является очень ценным при последовательной передаче нескольких сообщений телесигнализации (ТС) или команд телеуправления (ТУ), а также при передаче цифровой информации, так как повышается быстродействие устройств и эффективность использования каналов связи.
Неприводимыми являются СПК с групповым выбором. Комбинации этих кодов состоят из nВ многочастотных посылок, из которых (nВ 1) посылок используются для выбора группы, а одна посылка служит для выбора объекта в группе последней ступени.
Различают полный СПК с групповым выбором и неполный СПК с групповым выбором.
Количество комбинаций полного СПК с групповым выбором определяется выражением:
При nВ = 2 код состоит из двух многочастотных посылок, первая из которых служит для выбора группы, а вторая – для выбора объекта в группе. Поскольку для выбора группы и объекта используются различные комбинации, то максимальное число сообщений при двухступенчатом групповом выборе для полного СПК определяется по формуле:
Если
– нечётное число, то в первой ступени
одну комбинацию исключают, а во второй
ступени – добавляют, тогда:
.
В данной лабораторной работе рассматривается СПК с групповым выбором, комбинации которого состоят из двух посылок (nВ = 2) по две частоты в каждой (mЧ = 2). Общее количество используемых частот nЧ = 4, поэтому количество комбинаций кода (команд ТУ) будет равно:
Все девять кодовых комбинаций полного СПК с групповым выбором приведены в табл. 10.1.
Таблица 10.1
№ п/п |
Кодовая комбинация |
№ п/п |
Кодовая комбинация |
№ п/п |
Кодовая комбинация |
1 |
f1f2 f2f3 |
4 |
f1f3 f2f3 |
7 |
f1f4 f2f3 |
2 |
f1f2 f2f4 |
5 |
f1f3 f2f4 |
8 |
f1f4 f2f4 |
3 |
f1f2 f3f4 |
6 |
f1f3 f3f4 |
9 |
f1f4 f3f4 |
Первая двухчастотная посылка в комбинации используется для выбора группы, вторая – для выбора объекта в группе.
В настоящей лабораторной работе исследуется приёмный полукомплект системы ТУ двухпозиционными объектами, в котором оставлен только матричный дешифратор полного СПК с групповым выбором. Принципиальная схема приёмного полукомплекта системы ТУ показана на рис. 10.1.
Схема приёмного полукомплекта содержит следующие элементы:
– блок питания (БП);
– основная матрица (МО);
– защитная матрица (МЗ);
– кнопки SB1…SB4, имитирующие поступление частотных посылок;
– кнопка SB5 «Сброс» для приведения схемы дешифратора в исходное состояние;
– транзисторные ключи VT1…VT7;
– исполнительные реле K1…K6 и K11…K44;
– сигнальные лампы HL1…HL8, отображающие состояние объектов ТУ.
БП состоит из силового трансформатора Т1 и двух выпрямительных мостов VD1, VD2. На первичную обмотку трансформатора через выключатель SA1 «Вкл.» подаётся сетевое напряжение 220 В. К обеим вторичным обмоткам трансформатора подключены выпрямительные мосты, с выхода которых снимаются постоянные отрицательные напряжения 24 В и 12 В для питания МО и МЗ соответственно.
Основная матрица дешифратора реализована на диодах и служит для декодирования кодовых комбинаций полного СПК. Каждая комбинация состоит из двух частотных посылок, содержащих по две частоты.
Диодная матрица защиты предназначена для предотвращения ошибочного избирания объектов, в том случае если одна посылка содержит более двух частот. Такое добавление частот может произойти в результате воздействия помех на передаваемую по каналу связи (КС) команду ТУ.
Нажатием кнопок SB1…SB4 имитируется поступление из КС соответствующих частот для избирания объектов управления.
При помощи исполнительных реле K1…K6 и K11…K44 осуществляется включение и выключение объектов управления.
Индикаторные лампы HL1…HL4 сигнализируют о выключении объектов ТУ, а лампы HL5…HL8 – о включении объектов.
Ключи на транзисторах VT1…VT6 являются промежуточными приёмными элементами, служащими для управления исполнительными реле K1…K6 при избирании объектов ТУ.
Схема дешифратора СПК обеспечивает управление четырьмя двухпозиционными объектами. Для того, чтобы включить или выключить какой-либо объект, кнопками SB1…SB4 выполняется набор определённой кодовой комбинации. Например, для включения 1-го объекта необходимо подать питание на исполнительные реле K1 и K4. При этом в соответствии с принципом работы MO должна быть набрана кодовая комбинация f1f2 f2f3. Для этого сначала одновременно нажимаются кнопки SB1, SB2 и отпускаются, а затем одновременно нажимаются кнопки SB2, SB3 и отпускаются. Для выключения этого же объекта необходимо обесточить реле К11, что достигается набором кодовой комбинации f1f3 f2f4. Аналогично осуществляется управление объектами с номерами 2, 3 и 4.
Перед набором очередной кодовой комбинации следует подготовить схему для приёма новой команды ТУ (разблокировать реле K1…K6) путём нажатия кнопки SB5 «Сброс». В противном случае возможны ложные срабатывания других объектов.
Если имеется ошибка в принятой кодовой комбинации, т.е. одновременно нажимаются три или четыре кнопки, то происходит срабатывание МЗ и отпирание транзисторного ключа VT7, который шунтирует питание МО. В результате снимается напряжение питания MO и дешифратор блокируется. Для ограничения тока, протекающего через открытый транзистор VT7, используется резистор R19.