Kỹthuật truyền sốliệu là mảng kiến thức không thểthiếu đối với các sinh viên
chuyên ngành điện tử, viễn thông và công nghệthông tin. Có thểnói đây là nền tảng
ứng dụng và nguồn đối tượng cho nghiên cứu chuyên sâu trong các chuyên ngành này.
Mặc dù mang đậm giải pháp cho dịch vụsốliệu nhưng kỹthuật truyền sốliệu ngày
nay lại là xuất phát điểm cho đa dịch vụ, một xu thếtất yếu trong mạng viễn thông hiện
tại. Tiếp cận và lĩnh hội kỹthuật truyền sốliệu bằng cách nào cho hiệu quả đã và đang
là mối quan tâm của nhiều người, đặc biệt là các sinh viên chuyên ngành liên quan.
Để đáp ứng nhu cầu tìm hiểu các hệthống viễn thông một cách thực tế, được sự
chỉdẫn của thầy Nguyễn Thành Long và cô Bùi ThịKim Thoa, chúng em đã được giao
đềtài “Thiết kếvà chếtạo bộthí nghiệm mã hóa và giải mã dữliệu”.
Nội dung bản thuyết minh gồm 3 phần:
Phần I: Lý luận chung
Phần II: Thiết kếvà thi công phần cứng
Phần III: Kết luận và hướng phát triển của đềtài
Được sựchỉdẫn tận tình của thầy Nguyễn Thành Long và cô Bùi ThịKim Thoa
cùng các thầy cô trong bộmôn Điện- Điện tử, chúng em đã hoàn thành đồán được
giao.
Trong khi thực hiện, mặc dù rất cốgắng nhưng không thểtránh khỏi những
thiếu sót nhất định, rất mong nhận được các ý kiến xây dựng tích cực của các thầy cô
giáo và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
83 trang |
Chia sẻ: oanhnt | Lượt xem: 1772 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế và chếtạo bộ thí nghiệm mã hóa và giải mã dữ liệu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI CẢM ƠN
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa
Điện-Điện tử trường ĐHSPKT Hưng Yên, đã tận tình truyền đạt cho chúng em những
kiến thức, những thành tựu khoa học của xã hội và của ngành tự động hóa công nghiệp
để chúng em có thể thực hiện đề tài này.
Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thành Long
và cô Bùi Thị Kim Thoa- người đã hướng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng em thực hiện
đề tài này.
Cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn cho việc thực
hiện đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên ngày…tháng…năm 2009
Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Dũng
Nguyễn Thị Tâm
Bùi Quyết Thắng
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Hưng Yên ngày…tháng…năm 2009
Chữ kí của giáo viên hướng dẫn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Hưng Yên ngày…tháng…năm 2009
Chữ kí của giáo viên phản biện
LỜI NÓI ĐẦU
Kỹ thuật truyền số liệu là mảng kiến thức không thể thiếu đối với các sinh viên
chuyên ngành điện tử, viễn thông và công nghệ thông tin. Có thể nói đây là nền tảng
ứng dụng và nguồn đối tượng cho nghiên cứu chuyên sâu trong các chuyên ngành này.
Mặc dù mang đậm giải pháp cho dịch vụ số liệu nhưng kỹ thuật truyền số liệu ngày
nay lại là xuất phát điểm cho đa dịch vụ, một xu thế tất yếu trong mạng viễn thông hiện
tại. Tiếp cận và lĩnh hội kỹ thuật truyền số liệu bằng cách nào cho hiệu quả đã và đang
là mối quan tâm của nhiều người, đặc biệt là các sinh viên chuyên ngành liên quan.
Để đáp ứng nhu cầu tìm hiểu các hệ thống viễn thông một cách thực tế, được sự
chỉ dẫn của thầy Nguyễn Thành Long và cô Bùi Thị Kim Thoa, chúng em đã được giao
đề tài “Thiết kế và chế tạo bộ thí nghiệm mã hóa và giải mã dữ liệu”.
Nội dung bản thuyết minh gồm 3 phần:
Phần I: Lý luận chung
Phần II: Thiết kế và thi công phần cứng
Phần III: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
Được sự chỉ dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thành Long và cô Bùi Thị Kim Thoa
cùng các thầy cô trong bộ môn Điện- Điện tử, chúng em đã hoàn thành đồ án được
giao.
Trong khi thực hiện, mặc dù rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những
thiếu sót nhất định, rất mong nhận được các ý kiến xây dựng tích cực của các thầy cô
giáo và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ BẲNG BIỂU
Hình 1.2.1: a. Tín hiệu analog ; b. Tín hiệu digital
Hình 1.2.2: Dạng tín hiệu
Hình 1.2.3: Phổ tín hiệu
Hình 1.2.4: Băng thông của kênh truyền
Hình 1.2.5: Băng tần
Hình 1.2.6: Phổ của thoại
Hình 1.2.7: Tốc độ bit
Hình 1.2.8: Sự suy giảm và biến dạng tín hiệu
Hình 1.2.9: Chế độ truyền bất đồng bộ
Hình 1.2.10: Quá trình phát hiện lỗi
Hình 1.2.11: Sơ đồ tạo CRC theo phương pháp mạch logic
Hình 1.2.12: Mạch tạo CRC
Hình1.2.13: Dạng frame HDLC
Hình 1.3.1: Kiến trúc PIC
Hình 1.3.2: Mạch nạp PIC (ICSP)
Hình 1.3.3: Sơ đồ chân PIC
Hình 1.3.4: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC
Hình 1.3.5: Bộ nhớ chương trình
Hình 1.3.6: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A
Hình 1.3.7: Các cách lưu kết quả chuyển đổi AD.
Hình 1.3.8: Sơ đồ khối bộ chuyển đổi ADC.
Hình 1.3.9: Sơ đồ khối MSSP (I2C slave mode)
Hình 1.3.10: Sơ đồ khối DAC0808
Hình 1.3.11: Sơ đồ chân DAC0808
Hình 1.3.12: Cấu tạo bàn phím 3x4
Hình 1.3.13: Hình dáng LCD
Hình 1.3.14: Số thứ tự chân LCD
Bảng 1: Chức năng các chân của LCD 16x2
Hình 1.3.15: Sơ đồ chân và kiểu vỏ LF351
Hình 2.1.1: Sơ đồ khối tổng quát
Hình 2.2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch pre_amplifier
Hình 2.2.3: Sơ đồ nguyên lý bên phát
Hình 2.2.4: Sơ đồ nguyên lý bên thu
Hình 2.2.5: Sơ đồ nguyên lý khối DAC
Hình 2.2.6: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
Hình 2.3.1: Lưu đồ thuật toán của master
Hình 2.3.2: Lưu đồ thuật toán của slave
Hình 2.3.3: Lưu đồ thuật toán của keypad
Hình 2.3.4: Lưu đồ thuật toán chương trình con gửi gói dữ liệu
Hình 2.4.1: Mô hình mặt hiển thị của mạch mã hóa và tạo mã CRC
Hình 2.4.2: Mô hình mặt hiển thị của mạch giải mã và phát hiện lỗi
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
STP Shield Twisted Pair
UTP UnShield Twisted Pair
FCS Sequence Frame Check
dB Decibel
Bps Bits per second
DTE Data Terminal Equipment
DCE Data Circuit Terminating Equipment
PIC Programable Intelligent Computer
CRC Call Supervision Message
CISC Complex Instruction Set Computer
RISC Reduced Instruction Set Computer
RAM Random Access Memory
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory
ICSP In Circuit Serial Programming
SSP Synchronous Serial Port
PSP Parallel Slave Port
ADC Analog to Digital Converter
DAC Digital to Analog Converter
LSB Least Significant Bit
LAN Local Area Network
CPU Cyclic Redundancy Check
BER Bit Error Rate
7
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
LỜI NÓI ĐẦU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ BẲNG BIỂU
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
MỤC LỤC ....................................................................................................................... 7
PHẦN I: LÝ LUẬN CHUNG ..................................................................................... 14
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU ............................................................................................... 14
1.1 Yêu cầu của đề tài ................................................................................................... 14
1.2 Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 14
1.3 Lý do chọn đề tài ..................................................................................................... 14
1.4 Chọn phương án thiết kế ......................................................................................... 14
1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .................................................................... 14
CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ............................................................... 16
2.1 Môi trường truyền dữ liệu ....................................................................................... 16
2.1.1 Các khái niệm cơ bản .................................................................................. 16
2.1.2 Sự suy giảm và biến dạng tín hiệu .............................................................. 16
2.1.3 Môi trường truyền dẫn hữu tuyến ............................................................... 17
2.2 Các chế độ thông tin ................................................................................................ 24
2.3 Chế độ truyền .......................................................................................................... 24
8
2.3.1 Chế độ truyền bất đồng bộ .......................................................................... 25
2.3.2 Chế độ truyền đồng bộ ................................................................................ 26
2.4 Xử lý số liệu truyền ................................................................................................. 27
2.4.1 Phương pháp kiểm tra bit chẵn lẻ ................................................................ 28
2.4.2 Phương pháp kiểm tra tổng BSC ................................................................. 29
2.4.3 Phương pháp kiểm tra CRC ........................................................................ 34
2.5 Điều khiển luồng ..................................................................................................... 31
2.6 Giao thức điều khiển liên kết dữ liệu thiên hướng bit ............................................ 32
CHƯƠNG III: LINH KIỆN ỨNG DỤNG ................................................................ 37
3.1 Bộ vi điều khiển 8 bits PIC16F877A ...................................................................... 37
3.1.1 Giới thiệu bộ vi điều khiển 8 bits ................................................................ 37
3.1.2 Kiến trúc PIC ................................................................................................ 38
3.1.3 RISC và CISC ............................................................................................. 38
3.1.4 Các dòng PIC và cách lựa chọn vi điều khiển PIC ..................................... 38
3.1.5 Ngôn ngữ lập trình cho PIC ........................................................................ 39
3.1.6 Mạch nạp PIC .............................................................................................. 39
3.1.7 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC ....................................................................... 40
3.1.8 Một vài thông số vi điều khiển PIC 16f877A ............................................. 41
3.1.9 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC ...................................................................... 42
3.1.10 Tổ chức bộ nhớ .......................................................................................... 43
3.1.11 Bộ chuyển đổi tương tự sang số ADC ....................................................... 44
9
3.1.12 Giao tiếp nối tiếp I2C ................................................................................ 46
3.2 IC chuyển đổi số sang tương tự DAC0808 ............................................................. 47
3.2.1 Cấu tạo ......................................................................................................... 47
3.2.2 Sơ đồ khối và sơ đồ kết nối .......................................................................... 47
3.2.3 Đặc điểm ...................................................................................................... 49
3.2.4 Nguyên tắc chuyển đổi và các tham số ....................................................... 49
3.3 Keypad 3x4 ............................................................................................................. 51
3.4 Màn hình tinh thể lỏng LCD ................................................................................... 54
3.5. IC khuếch đại thuật toán LF351 ............................................................................. 57
PHẦN II: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ....................................................................... 59
CHƯƠNG I: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT .............................................................. 59
1.1 Sơ đồ khối tổng quát ............................................................................................... 59
1.2 Hoạt động của các khối ........................................................................................... 60
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CHI TIẾT ....................................................................... 61
2.1 Khối Pre_Amplifier ................................................................................................. 61
2.2 Khối xử lý bên phát ................................................................................................. 58
2.3 Khối xử lý bên thu ................................................................................................... 60
2.4 Khối DAC ............................................................................................................... 61
2.5 Khối nguồn .............................................................................................................. 66
CHƯƠNG III: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ................................................................. 67
3.1 Master ....................................................................................................................... 67
3.2 Slave ........................................................................................................................ 68
3.3 Keypad .................................................................................................................... 69
3.4 Send packet ............................................................................................................. 70
10
CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH SẢN PHẨM VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ................ 69
4.1.MODUL mã hóa dữ liệu và tạo CRC...................................................................... 69
4.1.1Mô hình ........................................................................................................ 69
4.1.2. Hướng dẫn sử dụng .................................................................................... 69
4.2.MODUL giải mã dữ liệu và phát hiện lỗi ............................................................... 70
4.2.1.Mô hình ....................................................................................................... 70
4.2.2.Hướng dẫn sử dụng ..................................................................................... 71
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ..................... 74
3.1 Kết luận ................................................................................................................... 74
3.1.1 Ưu nhược điểm ............................................................................................ 74
3.1.2 Mở rộng ....................................................................................................... 75
3.2 Các đề xuất và kiến nghị ........................................................................................ 75
PHỤ LỤC CÁC BÀI THÍ NGHIỆM ......................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ......................................................................................... 83
11
PHẦN I: LÝ LUẬN CHUNG
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1 Yêu cầu của đề tài
- Thiết kế, chế tạo bộ thí nghiệm mã hóa, giải mã dữ liệu, tạo mã CRC.
- Nêu