Приёмо-передающий модуль компьютерной радиосети

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

          Новосибирский государственный технический университет

 Кафедра                     Радиоприемных и радиопередающих устройств                      .                                                                                  

 Согласовано:                                                                                                     Утверждаю Гл. специалист предприятия                                                                     Зав. кафедрой

 (для которого выполнен реальный проект)                        С.Е.    Лявданский

                                                                                            подпись, инициалы, фамилия

 подпись, инициалы, фамилия

   “       ”                                     г.                                                       “        ”                                    г.                         

Пояснительная записка

к дипломному проекту на тему

Приёмо-передающий модуль компьютерной радиосети 

Автор дипломного проекта (работы)

                                                  И.В.  Макаревич

                              подпись, инициалы, фамилия

Обозначение дипломного проекта                                     группа РС8-92

 

Специальность        230200,     Сервис бытовой радиоэлектронной

                                                        Номер, наименование

аппаратуры 

Руководитель проекта                                                            Н.Э.  Унру

                                                                                            подпись, дата, инициалы, фамилия

Консультанты по разделам:

 

краткое наименование раздела                                                   подпись, дата, инициалы, фамилия

краткое наименование раздела                                                   подпись, дата, инициалы, фамилия

краткое наименование раздела                                                   подпись, дата, инициалы, фамилия

краткое наименование раздела                                                   подпись, дата, инициалы, фамилия 

краткое наименование раздела                                                   подпись, дата, инициалы, фамилия 

 Нормоконтроллер                                                                Новосибирск 2004 г.

                                          Министерство  образования Российской Федерации

              Новосибирский государственный технический университет

          Кафедра                     Радиоприемных и радиопередающих устройств                .                                                                                                         

                                                                                                                         Утверждаю

                                                                                                                      Зав. кафедрой

 С.Е. Лявданский

                                                                                            подпись, инициалы, фамилия                                                 

                                                                         

                                                                                                          “      ”                                    г. 

               

                     ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ.

Студент             Макаревич И. В.                                            Код                      Группа  РС8-92 

                                 фамилия, инициалы 

1. Тема                       Приёмо-передающий модуль компьютерной радиосети  

                                                 

Утверждена приказом НГТУ №                   от  “         ”                                                                   г.                             

2. Срок предоставления проекта к защите “         ”                                                                   г.

3. Исходные данные для проектирования    

   Работа включает в себя разработку аппаратной (приёмо-передающий модуль) и программной частей (необходимое сетевое программное обеспечение)частей.

Параметры приёмо-передающего модуля:

     Рабочая частота, МГц – 433,92±2%;

     Нестабильность частоты передатчика, не более – 10-6;

     Дальность связи без использования направленной антенны, м–не менее 100;

     Максимальная пропускная способность, кБод, не менее – 9,6;

     Сопротивление антенны, Ом – 50;

     Диапазон рабочих температур, ºС – от -10 до +40.

Конструктивная реализация – в виде блока, подключаемого к   последовательному или параллельному адаптеру  персонального компьютера.

Параметры сетевого программного обеспечения:

    Тип операционной системы – Windows95/98, Windows2000 или WindowsХР.

    Язык программирования – BC++3.1

    Топология сети – «общая шина».

    Тип коммутации в сети – с коммутацией пакетов.

    Максимальное число компьютеров в сети – 128.

    Содержание пакета: адрес отправителя, адрес получателя, размер файла, данные,   контрольная сумма.

 

4. Содержание пояснительной записки:

4.1. Введение

                      Введение

4.2. Конструкторский раздел: 

-       Выбор, обоснование и расчёт структурной схемы приёмо-передающего модуля.

-       Расчет электрической принципиальной схемы.

-       Разработка печатной платы приёмо-передающего модуля.

-       Обоснование требований к электрическим параметрам источника питания и выбор возможного его типа.

-       Выбор типа антенны.

-       Выбор и обоснование модели и протоколов взаимодействия компьютеров в сети.

-       Разработка алгоритмов сетевой программы.

 

4.3. Технологический раздел

 

4.4. Охрана труда

 

 

4.5. Охрана природы

 

4.6. Организационно-экономический раздел

 

4.7. Другие разделы (исследовательский, ГО и т.д.)

 

5. Перечень графического материала

-          Структурная схема приёмо-передающего модуля.

-          Электрическая принципиальная схема приёмо-передающего модуля.

-          Сборочный чертёж приёмо-передающего модуля.

-          Модель взаимодействия компьютеров в сети.

-          Схемы алгоритмов сетевой программы.

 

Руководитель проекта:                                                                                                       Унру Н.Э.

Консультанты по разделам:                                               подпись, дата               фамилия, инициалы  конструкторскому    

подпись, дата               фамилия, инициалы

охране труда                                                                       

подпись, дата               фамилия, инициалы

 организационно-экономическому                                     

 подпись, дата               фамилия, инициалы 

Задание принял к исполнению

 подпись, дата               фамилия, инициалы

Содержание  

1.                Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.                Выбор и обоснование структурной схемы приёмо-передающего модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.                Расчёт электрической принципиальной схемы . . . . . . . . .15

4.                Разработка печатной платы приёмо-передающего модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

5.                Обоснование требований к электрическим параметрам источника питания и выбор возможного его типа . . . . . .  23

6.                Выбор антенны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

7.                Выбор и обоснование модели и протоколов  взаимодействия компьютеров в сети . . . . . . . . . . . . . . . .25

8.                Разработка алгоритма сетевой программы . . . . . . . . . . . 27

9.                Приложение 1. Электрическая принципиальная схема приёмо-передающего модуля . . . . . . . . . . . . . . . . .39

10.          Приложение 2. Перечень элементов . . . . . . . . . . . . . . . . .41

11.          Приложение 3. Полный текст программного обеспечения с подробными комментариями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

12.          Приложение 4. Трансивер ER400TRS . . . . . . . . . . . . . . . .58

13.          Приложение 5. Микросхема MAX232 . . . . . . . . . . . . . . . . .66

14.          Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

1.     Введение

       

        В нашем современном мире компьютер является неотъемлемой частью деловой и, отчасти, семейной жизни. Его использование влечёт за собой необходимость постоянного обмена информацией. Естественно, с самого появления этой необходимости, появляются новые и совершенствуются существующие способы передачи информации. Традиционные средства, такие как дискеты, компакт-диски и прочие носители, хоть и являются надёжными и вместительными, но порой не обеспечивают мобильности, оперативности и удобства. Альтернативными могут быть проводные или беспроводные способы передачи - компьютерные сети. Для реализации проводной связи, например, двух компьютеров необходимо наличие сетевого адаптера в каждом из них и провода, соединяющего эти два компьютера через адаптер. Так же связь может быть осуществима и через последовательные порты компьютеров. Для обоих способов требуется соединительный провод, который опять же не всегда удобно или возможно протянуть. Этот недостаток отсутствует при беспроводной передачи. 

  Как и для проводной сети (Ethernet), так и для беспроводной был разработан стандарт Radio-Ethernet. Стандарт Radio-Ethernet имеет два применения. Первое из них - это беспроводная локальная сеть в стенах одного здания или на территории предприятия; таким образом решается проблема "ограниченной мобильности" в пределах предприятия (сотрудник с портативным компьютером, переходящий из одной комнаты в другую и отовсюду имеющий доступ к сети). Технически это применение почти не отличается от второго.

Второе применение стандарта Radio-Ethernet решает проблему подсоединения абонентов к большой сети передачи данных. Доводить до каждого абонента отдельный радиоканал типа "точка-точка" нецелесообразно, так как высокоскоростной канал будет стоить дорого по технологическим причинам, а через низкоскоростной информация будет перекачиваться слишком медленно. Поэтому гораздо эффективнее предоставить один общий высокоскоростной канал типа "точка-много точек" в распоряжение сразу нескольких абонентов, которые будут использовать его совместно в коллизионном режиме, как в локальной сети Ethernet.

Такое решение было разработано в последние годы; будучи совместимо с обычным кабельным Ethernet'ом, оно получило название Radio-Ethernet. Недавно оно было стандартизовано международным комитетом IEEE под номером 802.11, и может теперь считаться технически созревшим и стабильным.

         Для установления радиосвязи необходимо лишь наличие приёмо-передающего радио-модуля в каждом компьютере. Связь может осуществляться практически в любых условиях видимости, а дальность связи зависит только от мощности передатчика. Проблемы связанные с коммутацией (использование хабов и свитчей) решаются программно.

         Разработка подобного приёмо-передающего модуля и необходимого программного обеспечения и является задачей данного проекта. Связь модуля с компьютером осуществляется через последовательный порт. Все компьютеры, являющиеся частью одной сети, используют для связи общий эфир.

Такое решение, как способ коммутации в масштабе организации или дома, является идеальным в случае, когда требуется простота и не требуются большие скорости передачи информации.

2.         Выбор и обоснование структурной схемы приёмо-передающего модуля

         Задача приёмо-передающего модуля (ППМ) – установить двустороннюю связь между компьютерами. Поэтому он должен содержать в себе как приёмник, так и передатчик. Для приёма информации будем использовать стандартный супергетеродинный приёмник с рабочей частотой 433,92 МГц. Структурная схема такого приёмника изображена на рис. 1.

Рис. 1.       Структурная схема ЧМ приёмника супергетеродинного типа

         Передатчик, как и приёмник, тоже будем использовать стандартный, выполненный по схеме  изображённой на рисунке 2.

Рис. 2.       Структурная схема ЧМ передатчика

         Передаваемая от компьютера к компьютеру информация представлена в цифровом виде, т.е. состоит только из нулей и единиц. Принцип её передачи будет заключаться в частотной модуляции радиосигнала. Отклонение частоты сигнала от рабочей (433,92 МГц) в «левую» или «правую» сторону на величину