3225

Генератор импульсных последовательностей

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Техническое задание. Спроектировать генератор двух идентичных псевдослучайных последовательностей, сдвинутых во времени. Временной сдвиг может изменяться от 0 до 99999 мкс с шагом 1 мкс. Период последовательности T = 65535 мкс. Длительность импул...

Русский

2012-10-28

295 KB

74 чел.

1. Техническое задание.

Спроектировать генератор двух идентичных псевдослучайных последовательностей, сдвинутых во времени. Временной сдвиг может изменяться от 0 до 99999 мкс с шагом 1 мкс. Период последовательности T = 65535 мкс. Длительность импульсов последовательности изменяется в пределах от 1 до 16 мкс с шагом 0,5 мкс. Длина генерируемой последовательности 1023

2.  Введение.

Генераторами называются электронные схемы, формирующие переменное напряжение требуемой формы К наиболее широко используемым видам относятся: генераторы случайных последовательностей, устройства формирования последовательностей Уолша, генераторы сигналов специальной формы.

Генератор числовой последовательности называется псевдослучайным, если вырабатываемая им последовательность неотличима от случайной.

Генераторы случайных последовательностей используются для формирования псевдослучайных двоичных последовательностей, применяемых, например, в качестве тестовых цифровых последовательностей в устройствах формирования сигналов систем мобильной связи. Генераторы могут быть построены на основе n-разрядных сдвигающих регистров на D-триггерах, с помощью которых можно генерировать циклические псевдослучайные последовательности длиной . Для построения помехозащищенных систем передачи дискретных сообщений, например с использованием сигналов с перестройкой несущей частоты или сигналов на основе частотно-временных матриц, используются генераторы случайных последовательностей, имеющих большой период повторения и хорошие свойства автокорреляционных и взаимно корреляционных функций. Двоичные последовательности максимальной длины, или псевдослучайные М-последовательности, формируются  с помощью n-разрядных регистров сдвига, охваченных линеной обратной связью. Подобная М-последовательность имеет наибольший период следования L=2n-1 благодаря тому, что используются все, кроме нулевого, состояния регистра.

Структура генератора псевдослучайной последовательности:

Генераторы псевдослучайных последовательностей широко применяются в криптографии при потоковом шифровании. Здесь генерируемая последовательность называется гаммой шифра, а режим шифрования — гаммированием. Операция гаммирования подразумевает преобразование исходного открытого текста с помощью гаммы (например, сложением по модулю), в результате чего получается закрытый текст. Расшифровка текста осуществляется обратным преобразованием с использованием той же самой гаммы.

Самое лучшее, на что способен компьютер, — это сгенерировать псевдослучайную последовательность, которая хотя и выглядит случайной, но, на самом деле, таковой не является. Период псевдослучайной последовательности должен быть достаточно большим, чтобы ее подпоследовательность требуемой длины была периодичной, т. е. имела период, совпадающий с ее длиной. Например, если нужна строка из миллиона случайных бит, то для ее порождения не стоит использовать генератор последовательностей, которые повторяются через каждые 65536 бит.

Псевдослучайная битовая последовательность должна, по возможности, не отличаться от по-настоящему случайной. Необходимо, чтобы в ней число единиц примерно совпадало с числом нулей, а половина всех "полосок" (подряд идущих идентичных компонентов последовательности) имела длину I. одна четвертая — длину 2, одна восьмая — длину 4 и т. д. Кроме только что перечисленных, существует еще ряд общепринятых тестов, которые позволяют проверить, действительно ли данная последовательность является псевдослучайной.

Созданию хороших генераторов псевдослучайных последовательностей уделяется достаточно большое внимание в математике. В настоящее время удается порождать последовательности с периодом порядка 2000—3000 бит.

3.  Выбор реализуемой схемы.

Для создания генератора будем использовать последовательный регистр (регистр сдвига) с обратной связью.

Регистр линейного сдвига c обратной связью (LFSR) формирует последовательности битов. На очередном шаге содержимое ячеек регистра сдвигается на одну позицию вправо, а один бит оставшийся в результате операции XOR свободным помещается в крайнюю левую ячейку.

Линейный Регистр Cдвига c Обратной связью (LFSR).

LFSR быстр в работе и легко реализуется как программно так и аппаратно.

Недостатком ГПСП является период повторения выходных «случайных» значений. Тем не менее, в зависимости от конкретных задач, можно подобрать генератор такой разрядности, который обеспечит приемлемо большой период повторения. Так, 8-разрядный ГПСП обеспечивает максимальную длину псевдослучайной последовательности равную всего 255, для 16-разрядного генератора она составляет уже 65 535, а для 24-разрядного – 16 777 215.С помощью элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ – НЕ» на последовательный вход DI регистра сдвига подается сумма по модулю 2 m-го (последнего) и n-го разряда регистра. Можно использовать сумму по модулю 2 и большего числа разрядов регистра.

Не при всех значениях n и m можно получить последовательность максимальной длины. В табл. 1 приведены оптимальные значения n и m вместе с длиной максимальной последовательности.

Таблица 1

Параметры псевдослучайных генераторов

m

N

Длина

m

n

Длина

3

2

7

18

11

262 143

4

3

15

20

17

1 048 575

5

3

31

21

19

2 097 151

6

5

63

22

21

4 194 303

7

6

127

23

18

8 388 607

9

5

511

25

22

33 554 431

10

7

1023

28

25

268 435 455

11

9

2047

29

27

536 870 911

15

14

32 767

31

28

2 147 483 647

17

14

131 071

33

20

8 589 934 591

Для выполнения условия технического задания (длина генерируемой последовательности 1023) будем использовать последовательный регистр сдвига, реализуемый на 11 триггерах (при этом период повторения = 2047) и счетчик.

Для обеспечения временного сдвига между двумя идентичными псевдослучайными последовательностями будем использовать линию задержки.

Структурная схема:

Реализация схемы устройства

В соответствии с заданием, нам необходима последовательность длиной 1023, т.е. n=10, соответственно генератор будет построен на одиннадцатиразрядном сдвигающем регистре

Счетчик построен на 10 Т-триггерах и 3-х мультиплексорах.

Линия задержки имеет 17 управляющих входов.

Линия задержки имеет следующее управление:

00000000000000000 – 0 мкс

00000000000000001 – 1 мкс

……………………………...

11111111111111111 – 131072 мкс

Для получения импульса нужной длительности используем счетчик — цифровой одновибраторо. Его применяют, когда временной интервал должен быть очень большим или предъявляют высокие требования к стабильности формируемого интервала .В этом случае минимальная получаемая длительность ограничена только быстродействием используемых элементов, а максимальная длительность может быть любой.

Принцип работы цифрового одновибратора основан на включении триггера входным сигналом и отключении через временной интервал, определяемый коэффициентом пересчета счетчика. Использование в одновибраторе счетчиков с переключаемым коэффициентом деления позволяет получить импульс любой длительности. Микросхема 564ИЕ 15 состоит из пяти вычитающих счетчиков, модули пересчета которых программируются параллельной загрузкой данных в двоичном коде. На загрузку чисел в счетчики требуется три такта, поэтому можно устанавливать коэффициент деления N>3 .

М

Nmax

2

17331

4

18663

5

13329

8

21327

10

16659

Номер

Вывода мк/сх

Логический уровень для модуля М

2

4

5

8

10

#

14

1

0

1

0

Х

Х

13

1

1

0

0

1

0

12

1

1

1

1

0

0


В таблице приведены максимально возможные коэффициенты деления в зависимости от значения М. При значениях М=0 счет запрещен. Сигнал на входе S управляет режимом периодического (0) и однократного (1) счета. Двоичный код для разных значений модуля М берется из таблицы (# — запрет счета, х — любое состояние, лог. "О" или "1"). Общий коэффициент деления микросхемы определяется по формуле:

N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 , где Р1 – множитель тысяч, Р2 – сотен, Р3 – десятков, Р4 – единиц, Р5 – остаток.

5       

Устройство управления:

Список литературы.

1) В.Бунтов, С.Макаров: Цифровые и микропроцессорные радиотехнические устройства.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28954. Теория и практика национальной политики большевиков. Образование СССР 47 KB
  Неустойчивость международного положения молодых советских республик в условиях капиталистического окружения также диктовала потребность в объединении. Значение этого разделения возросло после окончания Гражданской войны когда встала задача восстановления разрушенного хозяйства и преодоления экономической отсталости советских республик. сложился военнополитический союз советских республик. был подписан декрет Об объединении советских республик России Украины Латвии Литвы Белоруссии для борьбы с мировым империализмом.
28955. Новая экономическая политика и ее сущность 34 KB
  Нэп допускал некоторое развитие капиталистических элементов при сохранении командных высот народного хозяйства в руках государства диктатуры пролетариата; обеспечивал подъём производительных сил на базе роста социалистических и вытеснения капиталистических элементов преобразование многоукладной экономики в единую социалистическую на основе индустриализации страны и кооперирования сельского хозяйства. Нарушение в этот период экономических связей промышленности с сельское хозяйством через торговлю сокращение товарооборота подрывали...
28956. Курс большевистской партии на строительство социализма в одной стране. Индустриализация и коллективизация сельского хозяйства и их последствия 43.5 KB
  Предпосылки индустриализации. Техникоэкономическая отсталость могла стать хронической и перейти в историческую  необходимость индустриализации. Необходимость индустриализации. Социальная без индустриализации невозможно развитие экономики а следовательно и социальной сферы: образования здравоохранения сферы отдыха социального обеспечения.
28957. Формирование тоталитарно-бюрократического режима в СССР. Становление режима личной власти Сталина 25.5 KB
  Становление режима личной власти Сталина Борьба за власть среди партийных олигархов во второй половине 20х – начале 30х годов. Постепенно расправившись со внутрипартийной оппозицией новая оппозиция троцкистскозиновьевский блок правый уклон в ВКПб попытка отстранить Сталина от власти на XVII съезде последовательно устранив с политической арены Каменева Зиновьева Троцкого Бухарина Рыкова и Томского Сталин к середине 30х годов сосредоточивает в своих руках все властные полномочия и фактически устанавливает тоталитарную форму...
28958. Обострение международной обстановки во второй половине 30-х годов XX века. Противоречивый характер внешней политики ведущих стран Запада и СССР накануне II-ой мировой войны 30.5 KB
  Противоречивый характер внешней политики ведущих стран Запада и СССР накануне IIой мировой войны. СССР подписал подобные договора с Францией и Чехословакией. СССР осудил введение в Германии всеобщей воинской повинности и нападение Италии на Эфиопию. был подписан договор о взаимопомощи между СССР и Монголией.
28959. СССР в условиях начавшейся II-ой мировой войны. Военные события конца 1939-1940 гг. и их современная оценка 42 KB
  СССР в условиях начавшейся IIой мировой войны. СССР объявил о своём нейтралитете. СССР и Германия подписали договор о дружбе и границе. СССР потребовал перенести границу от Ленинграда на 70 км.
28960. Начальный этап Великой Отечественной войны: причины неудач 94.5 KB
  Внешняя политика СССР в годы второй мировой войны. немецким военным командованием был разработан план молниеносной войны против СССР план Барбаросса . Захват Польши позволил фашистской армии создать плацдарм для нападения на Советский Союз на западных границах СССР оккупация Норвегии на северных Балканских стран – на южных. Немецкой армии вторжения в приграничных военных округах СССР противостояли 170 дивизий насчитывавших 29 млн.
28961. СССР в послевоенный период. «Холодная война» и ее сущность 40.5 KB
  СССР в послевоенный период. ряд партийных руководителей ранее когдалибо работавших в Ленинграде были обвинены в попытке разрушить Советский союз противопоставив Россию СССР а Ленинград Москве. Внешняя политика Советского государства в первом послевоенном десятилетии Возросший после II мировой войны авторитет СССР базировался на военной мощи Советского государства и признательности европейских народов за освобождение от фашизма. дипломатические отношения с СССР поддерживали 26 стран то в 1945 г.
28962. Хрущевская «оттепель». Попытки осуществления политических и экономических реформ 31.5 KB
  После смерти Сталина в результате борьбы за власть в 1957 году Председателем Совета Министров был избран Н. Период после смерти Сталина и правления Н. После его смерти руководство КПСС предпринимало попытки по разоблачению преступлений сталинского периода. Но всё же впервые открыто о преступлениях сталинского периода было объявлено на ХХ съезде КПСС февраль 1956г.