Разработка схемы электронного коммутатора - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Цифровые способы обработки электрических сигналов, передачи и приема их в цифровой форме. Принцип работы автоколебательного мультивибратора. Разработка схемы электрической принципиальной устройства управления. Моделирование электронного коммутатора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Широкое внедрение цифровой техники в отрасли связи связано с появлением интегральных микросхем. Цифровые устройства, собранные на дискретных транзисторах и диодах, имели значительные габариты и массу, ненадежно работали из-за большого количества элементов и особенно паяных соединений. Интегральные микросхемы, содержащие в своем составе десятки, сотни, тысячи, а в последнее время многие десятки и сотни тысяч и даже миллионы компонентов, позволили по-новому подойти к проектированию и изготовлению цифровых устройств. Надежность отдельной микросхемы мало зависит от количества элементов и близка к надежности одиночного транзистора, а потребляемая мощность в пересчете на отдельный компонент резко уменьшается по мере повышения степени интеграции.
В результате на интегральных микросхемах стало возможным собирать сложнейшие устройства.
Цифровые методы передачи информации и цифровые устройства, реализованные на интегральных микросхемах, в том числе на микропроцессорных средствах, имеют широкие перспективы использования в цифровых системах передачи и приема информации. Их использование эффективно, прежде всего, в системах коммутации и системах передачи, а также в телевизионной, радиовещательной, радиоприемной и другой аппаратуре связи.
Цифровые способы обработки электрических сигналов, передачи и приема их в цифровой форме, обладают значительными преимуществами, такими как повышение помехозащищенности канала связи, уменьшение размеров оборудования, уменьшение потребления электроэнергии. Поэтому цифровые системы уже сейчас занимают главенствующее положение в технике связи, радиоэлектронной технике. Они состоят из импульсных и цифровых устройств осуществляющих усиление, генерирование, формирование, преобразование импульсных сигналов, используемых в системе. Цифровые устройства выполняют функции хранения и обработки цифровой информации, преобразование из аналоговой формы в цифровую и наоборот.
Независимо от функций выполняемых цифровыми устройствами, вводимую в них информацию и информацию выводимую из них представляют в форме кодовых комбинаций, элементами которых является логическая 1 и логический 0. В такой же форме циркулирует информация и внутри цифровых устройств. Таким образом, любая информация, включая и числа, в цифровых устройствах представляется последовательностью значений 0 и 1. При представлении чисел это приводит к необходимости отказа от десятичной системы счисления и использования таких систем счисления, в которых цифрами разрядов могли бы быть только 0 и 1.
Основная цель внедрения микропроцессорных средств вычислительной техники в связь заключается в повышении производительности труда работников отрасли, улучшении качества обслуживания абонентов и клиентуры, расширении видов предоставляемых услуг. К таким устройствам относится электронный коммутатор. Он используется в отраслях связи в основном как коммутатор абонентов. В настоящее время в телефонных системах коммутации широко используются электромагнитное рыле для коммутации сообщений, но в современных цифровых АТС и СП используется исключительно электронная коммутация, где основным элементом является электронный коммутатор. В связи с этим повысилась скорость коммутации и качество обслуживания абонентов.
1. Выбор и обоснование схемы структурной коммутатора
Структурная схема коммутатора содержит коммутатор входов, обеспечивающий выбор одного из 16 входов, при этом алгоритм коммутации в соответствии с вариантом 2 таблицы 1 задания, сигнал выхода 1 коммутатора поступает на коммутатор выходов n, который коммутирует на один из 16 выходов в соответствии с алгоритмом коммутации.
В качестве коммутатора входов используется мультиплексор на 16 входов, а в качестве коммутатора выходов демультиплексор на 32 выхода. Управление мультиплексором и демультиплексором осуществляется с помощью устройства управления, которое реализует заданный алгоритм коммутации. Алгоритм коммутации может быть реализован еще с помощью счетчиков и логической схемы, либо с использованием программируемой логической матрицы (ПЛМ), либо на базе постоянного запоминающего устройства, в котором запрограммирован алгоритм коммутации. Тактовый генератор осуществляет коммутацию с заданной частотой и синхронизирует работу всего коммутатора. Структурная схема разрабатываемого коммутатора приведена на рисунке 1.

Выбираем в качестве наиболее вероятных для использования в схеме устройства следующие серии ИМС К155, К555, К561. В качестве критериев сравнения используем основные параметры выбранных серий ИМС:
- коэффициент разветвления по выходу;
- задержка распространения сигнала;
Для каждого выбранного параметра устанавливаем весовой коэффициент Вj, соблюдая условие:
n-количество выбранных параметров(в данном случае n=6).
В соответствии с исходными данными максимальное значение весовых коэффициентов должно быть присвоено параметру тактовая частота. Установим значение весового коэффициента для этого параметра 0,5, а остальным 0,1.
Составим таблицу 1 сравниваемых параметров и их весовых коэффициентов.
Таблица 1 - сравниваемые параметры и их весовые коэффициенты
Составляем матрицу параметров выбранных серий ИМС вида Х
Для рассматриваемого примера матрица Х принимает вид
Преобразуем матрицу вида Х в матрицу вида Y. При этом параметры матрицы Х приводим к такому виду, чтобы большему числовому значению параметра соответствовало лучшее качество серии ИМС. Параметры, не удовлетворяющие этому условию, пересчитаем по формуле:
В матрице Х необходимо пересчитать столбцы 3, 5, 6. Таким образом, матрица Y, будет иметь вид:
Составляем матрицу А путём нормирования матрицы Y. Нормирование каждого параметра производится по формуле
Таким образом матрица А будет иметь вид
Произведём расчёт величины оценочной функции для каждой серии ИМС по формуле:
где Bj-весовой коэффициент j-го параметра,
аij-значение элемента матрицы А, соответствующее определённой серии ИМС.
Расчёт оценочных функций для выбранных серий ИМС даёт следующие значения:
Q155=0*0,3+0,5*0,1+0,17*0,1+0,5*0,1+0,9975*0,1+0,5*0,3=0,32
Q555=0*0,3+0,5*0,1+0*0,1+0,5*0,1+0,973*0,1+0,6*0,3=0,377
Q561=0,8*0,3+0*0,1+0,8*0,1+0*0,1+0*0,1+0*0,3=0,367
Минимальное значение имеет оценочная функция для серии ИМС К155, следовательно, эта серия является оптимальной для построения разрабатываемого устройства.
3. Выбор схемы электрической принципиальной и описание ее работы
Разработка схемы электрической принципиальной производится в следующей последовательности:
· разработка схемы электрической принципиальной коммутатора входов;
· разработка схемы электрической принципиальной коммутатора выходов;
· разработка схемы управления, реализующей алгоритм коммутации входов;
· разработка схемы управления, реализующей алгоритм коммутации выходов;
· обеспечение совместной работы разработанных устройств управления в соответствии с алгоритмом коммутации.
Рассмотрим построение устройства управления, реализующего алгоритм коммутации 16 входов и 20 выходов в соответствии с вариантом 2, приведенного в таблице 3.
Таблица 3 Схема алгоритма соединения коммутаторов(2 вариант)
Чтобы обеспечить заданную последовательность коммутации входов, надо подавать на адресные входы мультиплексора последовательность кодовых комбинаций в соответствии с работой суммирующего счетчика с коэффициентом пересчета равным 16. Для этой цели выбираем счетчик типа К155ИЕ4.
Рисунок 4 Схема управления коммутатором входов
Построим устройство управления, реализующего алгоритм коммутации выходов в соответствии с вариантом 2. Анализ алгоритма показывает, что эта последовательность может быть реализована с помощью вычитающего счетчика с коэффициентом пересчета на 16. В качестве счетчика выбираем счетчик К155ИЕ7.

Входы +1 и -1 служат для подачи тактовых импульсов, +1 - при прямом счете, -1 - при обратном. Вход R служит для установки счетчика в 0, вход L - для предварительной записи в счетчик информации, поступающей по входам D1 - D8.Установка триггеров счетчика в 0 происходит при подаче лог 1 на вход R, при этом на входе L должна быть лог. 1. Для предварительной записи в счетчик любого числа от 0 до 9 его код следует подать на входы D1 - D8 (D1 - младший разряд, D8 - старший), при этом на входе R должен быть лог 0, и на вход L подать импульс отрицательной полярности Режим предварительной записи можно использовать для построения делителей частоты с перестраиваемым коэффициентом деления для учета фиксированной частоты (например, 465 кГц) в цифровой шкале радиоприемника Если этот режим не используется, на выходе L должен постоянно поддерживаться уровень лог 1 Первый импульс установки в 0 устанавливает все триггеры счетчика в 0. Три следующих импульса, поступающих на вход +1, переводят счетчик в состояние 3, которому соответствуют лог. 1 на выходах 1 и 2 и лог 0 - на 4 и 8. Если на входах D1 - D4 лог. 0, на входе D8 лог. 1, импульс на входе L устанавливает счетчик в состояние 8 Следующие

4.1 Принцип работы автоколебательного мультивибратора
Рассмотрим принцип работы мультивибратора, схема которого изображена на рисунке 7.
Рисунок 7 Схема трехэлементного мультивибратора
После включения питания какой-то из логических элементов примет одно из двух возможных состояний и тем самым повлияет на состояние других элементов. Предположим, что это будет элемент DD1.2, который оказался в единичном состоянии. Через элементы DD1.1 и DD1.2 заряжается конденсатор и элемент DD1.1 оказывается в нулевом состоянии. В таком же состоянии оказывается и элемент DD1.3, поскольку на его входах уровень логической единицы. Такое положение неустойчиво, поскольку на выходе элемента DD1.3 уровень логического 0, и конденсатор начинается разряжаться через резистор R1 выходной каскад элемента DD1.3. По мере разрядки положительное напряжение на входе элемента DD1.1 уменьшается. Как только оно станет равным пороговому значению, этот элемент переключается в единичное состояние, а элемент DD1.2 - в нулевое. Конденсатор начнет разряжаться через элемент DD1.3 (на его выходе теперь уровень логической 1), резистор R1 и элемент DD1.2. вскоре напряжение на входе первого элемента превысит пороговое, и все элементы переключаются в противоположное состояние. Так формируются электрические импульсы на выходе мультивибратора.
Двухэлементный мультивибратор изображен на рисунке 8.

Рисунок 8 Схема двухэлементного мультивибратора
В принципе работа двухэлементного мультивибратора не отличается от работы трехэлементного.
Когда, к примеру, элемент DD1.1 находится в единичном состоянии, а элемент DD1.2 в нулевом, конденсатор заряжается через резистор, выход первого элемента и выход второго. Как только напряжение на входе первого элемента достигнет порогового, оба элемента переключаются в противоположное состояние, и конденсатор начнет разряжаться через выходную цепь второго элемента, резистор и выходную цепь первого элемента. Когда напряжение на входе первого элемента упадет до порогового значения, элементы вновь переключаться в противоположное состояние.
Временная диаграмма работы двухэлементного мультивибратора приведена на рисунке 9.
В заключении надо отметить, что расчет параметров трехэлементного и двухэлементного мультивибраторов одинаковый. Однако, трехэлементный мультивибратор работает более устойчиво особенно на низких частотах и форма импульсов лучше (более прямоугольная).
4.2 Электрический расчет генератора
4.2.1 Определение длительностей основных стадий переходного процесса.
Произведем расчет по формулам 9 и 10.


где U0 - напряжение логического нуля;
U1 - напряжение логической единицы;
Rвх - входное сопротивление микросхемы.
Таблица 2 - Типовые данные интегральных микросхем
В качестве постоянного резистора используем резистор с сопротивлением 1200 Ом


4.2.2 Определение периода колебаний производим по формуле (11).


4.2.3 По заданному значению частоты (f0) в соответствии с выражениями (12) и (13) определим емкость конденсатора.


4.2.4 Рассчитываем значение частоты по выражению (14) при выбранных значениях резистора R1 и конденсатора С1. Допустимая погрешность частоты 10%.


Рассчитаем погрешность по формуле (15).

Так как погрешность расчетов не превышает допустимые значения (10%), следовательно, расчетные элементы можно использовать для построения на их основе генератора.
5. Моделирование электронного коммутатора
Моделирование электронного коммутатора производилось с помощью программы моделирования электронной схемы на компьютере, таких как: ВАРИАНТ, Micro Cap, Electronics Workbench.
В результате курсового проекта был разработан коммутатор на 32 входа; 16 выходов; с частотой коммутации 850 кГц, в соответствии с 3 вариантом коммутации.
В разделе «Введение» было объяснено зачем используют электронные приборы и какую роль они играют в жизни человека.
В разделе «Выбор серии ИМС» выбрали микросхему среди многих других, которая удовлетворяет нашим потребностям по многим показателям.
В разделе «Выбор схемы электрической принципиальной» разработали схему электрическую принципиальную и описали ее работу.
В разделе «Расчет тактового генератора» выбрали тактовый генератор, описали принцип ее работы и рассчитали значения емкости и сопротивления для частоты коммутации необходимой нам по заданию.
В разделе «Моделирование электронного коммутатора» были предоставлены программы моделирования, в которых было произведено проектирование схемы электронного коммутатора и проверка ее работоспособности.
В разделе «Графическая часть» выполнена схема электрическая принципиальная.
В результате проверки было выявлено, что данная схема соответствует условию задания.
Разработанная схема электронного коммутатора позволяет осуществить передачу информации с нескольких адресов по мультиплексорной шине и дальнейшего их распространения к каждому выходу по заданному алгоритму коммутации.
Данная схема может быть использована для организации связи. Она компактна, надежна и обладает высоким быстродействием.
1. Данилов Р.В., Ельцова С.А. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. - М.: Радио и связь, 1988
2. Дьяконов В.П. Расчет нелинейных и импульсных устройств на программируемых микрокалькуляторах. - М.: Радио и связь, 1984
3. Бирюков С.А. Применение микросхем ТТЛ и КМОП. - М.: ДМК,1999
4. Калабеков В.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. - М.: Радио и связь, 2000
5. Казаринова Ю.М. Проектирование импульсных и цифровых радиотехнических устройств. - М.: Высшая школа, 1985
6. Тарабрина Б.В. Справочник по интегральным микросхемам. - М.: Радио и связь, 1996
Проектирование устройств приема и обработки сигналов и разработка функциональной схемы для супергетеродинного приемника с амплитудной модуляцией. Обоснование структурной схемы приемника. Разработка полной электрической принципиальной схемы устройства. курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2015
Разработка структурной схемы электронного устройства "баскетбольный таймер" с диапазоном 10 минут. Составление варианта реализации электрической принципиальной схемы устройства на интегральных микросхемах. Описание схемы работы таймера, его спецификация. курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.12.2015
Разработка структурной схемы электронного устройства. Синтез и расчет транзисторного усилителя. Синтез преобразователей уровня, схемы арифметических преобразователей. Схема компаратора, разработка цифровой схемы. Расчет тока нагрузки блока питания. реферат [1,4 M], добавлен 06.11.2013
Анализ современного состояния научно-технического уровня по тематике проектирования. Графическое обозначение коммутатора К590КН6 на схеме электрической принципиальной. Функциональная схема коммутатора аналогового сигнала. Расчет на структурном уровне. курсовая работа [1,8 M], добавлен 07.11.2012
Выбор методов проектирования устройства обработки и передачи информации. Разработка алгоритма операций для обработки информации, структурной схемы устройства. Временная диаграмма управляющих сигналов. Элементная база для разработки принципиальной схемы. курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.08.2012
Направление зарядного тока конденсатора. Разработка электрической схемы автоколебательного мультивибратора. Схема регулировки скважности. Расчёт основных параметров функционирования схемы мультивибратора. Выбор элементной базы и составление спецификации. курсовая работа [2,1 M], добавлен 28.01.2015
Электронный замок: общая характеристика и принцип действия. Анализ вариантов реализации устройства. Разработка алгоритма функционирования, структурной и электрической принципиальной схемы электронного замка. Блок-схема алгоритма работы программы. курсовая работа [363,3 K], добавлен 10.05.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка схемы электронного коммутатора курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Управление Персоналом Образовательного Учреждения Диссертация
Реферат: Karl Marx 5 Essay Research Paper Karl
Контрольная работа: СССР в годы Великой Отечественной войны
Курсовая работа по теме Создание молодежной библиотеки
Сочинение По Грибоедову
Курсовая Работа Образец Ворд
Дипломная работа: Создание, реорганизация и ликвидация акционерных обществ
Курсовая работа: Что есть истина?. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Стилістичне розмежування лексики
Доклад по теме Андрей Ольгердович
Курсовая Работа На Тему Банки И Банковское Обслуживание
Музыка На Каникулах Сочинение 5 Класс
Как Написать Сочинение Про Памятник Культуры
Организация Преступного Сообщества Курсовая
Реферат: Класифікація і характеристика методів валютного регулювання
Курсовая работа по теме Проектирование углового конического редуктора створок шасси на ЛА
Реферат: Логические задачи на языке программирования Prolog
Контрольная Работа Первоначальные Химические Понятия
Курсовая работа по теме Эйкозаноиды - общая группа физиологически и фармакологически активных соединений
Написать Сочинение На Все Главы Дубровского
Основные вопросы виктимологии - Государство и право курсовая работа
Учет финансово-хозяйственной деятельности - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Взаимодействие Палаты Представителей Национального Собрания и Совета Министров Республики Беларусь в нормотворческом процессе - Государство и право реферат