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

78 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

83412. Актуальность государственного и муниципального управления в современных условиях 48.13 KB
  Государственное управление страной осуществляется с помощью организации государственных органов, аппарата государственных учреждений (военные, судебные, полицейские, административные). Каждое учреждение обеспечивает выполнение основных и неосновных функций государства (поддержание порядка, защита...
83413. Классификация видов опасности, основные методы обеспечения безопасности 121.5 KB
  Влияние на организм человека вибрации и шума. Колебательные движения свыше 16000 гц относятся к ультразвуку и органами чувств человека не воспринимаются. Интенсивный шум отрицательно действует на весь организм человека.
83414. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РЫНКА ЦЕННЫХ БУМАГ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 359.27 KB
  Первичный рынок ценных бумаг — это место, где происходит первичная эмиссия и первичное размещение ценных бумаг. Целью первичного рынка является организация первичного выпуска ценных бумаг и его размещение. К задачам первичного рынка ценных бумаг относятся: привлечение временно свободных ресурсов...
83415. Пушкин в Украине. Сценарий внеклассного мероприятия 76.5 KB
  Пушкин в свое время внес большой вклад в духовную сокровищницу Украины и ее народа. Многие стихотворения написанные Пушкиным связаны с Украиной ее людьми прекрасной природой. Пушкин был великим жизнелюбом гуманистом умел находить общий язык с дворянином и простолюдином с человеком любой национальности.
83416. НЕСТАНДАРТНИЙ УРОК З ОБРАЗОТВОРЧОГО МИСТЕЦТВА І МУЗИКИ 56.5 KB
  Розвивати і поглиблювати знання учнів про одне з найдавніших, найбільших, найурочистіших релігійних свят – Великдень. Ознайомити дітей із символом воскресіння Ісуса Христа – писанкою. Розвивати творчість дітей, уяву, пам’ять, мислення, вокально-хорові та музично-ритмічні здібності, вміння підбирати кольори...
83417. Гра «Квест» 227 KB
  Учасникам видається завдання якщо ви вірно розгадуєте його за відведений час то одержуєте завдання в якому зашифровано номер чи назву кабінету в якому вам дадуть наступне завдання. Дискваліфікація за ЧІТ передавання відповіді іншій команді обох команд Команди самі слідкують за часом...
83418. Микола Трублаїні «Тико і Волохан» 30 KB
  Вибіркове читання оповідання Ю. Про той холодний край людей які живуть там письменник розповів у своїх оповіданнях. Вступова бесіда до оповідання З оповідання Миколи Трублаїні ми дізнаємося про життя людей у тундрі на березі холодного Північно-Льодовитого океану.
83419. Леся Українка і її вірші для маленьких. Робота з дитячою книжкою 253.5 KB
  Мета: ознайомити дітей з життям і творчістю Лесі Українки, її творами для малят; удосконалювати навички виразного усвідомленого читання; формувати вміння зв’язно, послідовно передавати почуте; розвивати пізнавальну активність школярів, усне мовлення, естетичні смаки; збагачувати словниковий запас учнів...
83420. А. Барто «Лебединое горе». Пословицы. Е. Благинина «Елка». Загадки 44.5 KB
  Работать над содержанием произведений. Формировать навыки выразительного чтения. Развивать познавательный интерес, связную речь, мышление, умение анализировать. Обогащать словарный запас. Воспитывать любовь к природе, желание приходить на помощь, сочувствие к чужому горю; чувства любви и дружбы.