Komunikasi Digital

JARINGAN DAN KOMUNIKASI DIGITAL (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Komunikasi Digital

Litar Digital


soalan 1

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar digital memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Lukis gambarajah skematik untuk litar digital untuk dianalisis.
  2. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  3. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  4. Menganalisis litar, menentukan semua keadaan logik output untuk syarat input yang diberikan.
  5. Berhati-hati mengukur keadaan logik tersebut, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  6. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan, semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap rajah, kemudian teliti semula menganalisis litar dan mengukur semula.

Sentiasa pastikan tahap voltan bekalan kuasa berada dalam spesifikasi bagi litar logik yang anda gunakan. Jika TTL, bekalan kuasa mestilah menjadi bekalan 5-volt yang dikawal selia, diselaraskan kepada nilai yang mendekati 5.0 volt DC yang mungkin.

Salah satu cara anda boleh menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan adalah dengan memulakan litar yang sangat mudah dan menambahkan secara tambahan komponen untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, dan bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramalkan pelbagai keadaan logik. Dengan cara ini, teori digital "menjadi hidup, " dan pelajar memperoleh kecekapan praktikal yang tidak mereka dapat semata-mata dengan menyelesaikan persamaan Boolean atau mempermudah peta Karnaugh.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan keadaan logik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Saya sangat mengesyorkan litar logik CMOS untuk eksperimen di rumah, di mana pelajar mungkin tidak mempunyai akses kepada bekalan kuasa terkawal 5 volt. Litar CMOS moden jauh lebih lasak berkaitan dengan pelepasan statik daripada litar CMOS yang pertama, jadi kebimbangan para pelajar yang merosakkan peranti ini dengan tidak mempunyai makmal "betul" yang ditubuhkan di rumah sebahagian besarnya tidak berasas.

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 2

Terangkan perbezaan antara data digital siri dan data digital selari .

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Data serial dihantar melalui satu baris, satu bit pada satu masa; data selari dihantar secara serentak.

Nota:

Tanya kepada pelajar anda tentang apa yang pernah mereka dengar mengenai "siri" dan "selari" pada komputer peribadi. Jika masa membenarkan, semak mereka memeriksa kedua-dua jenis pelabuhan di bahagian belakang PC, berbeza dengan bilangan pin yang digunakan untuk setiap penyambung.

Soalan 3

Gambar rajah skematik berikut menunjukkan dua had anjakan universal empat-bit yang digunakan untuk menyampaikan data secara serentak melalui kabel sepaksi panjang tidak ditentukan:

Tentukan keadaan logik apa yang perlu dimasukkan pada terminal PL, CE, dan Clk bagi setiap daftar peralihan, dan pada masa yang mana, untuk berjaya memuat empat bit data selari, beralih mereka secara bersiri ke atas kabel data sepaksi, dan kemudian memegangnya pada output (Q) dari daftar pergeseran penerima.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya tidak akan memberikan semua butiran di sini, tetapi saya akan membuat anda bermula dengan beberapa langkah:

De-mengaktifkan jam membolehkan input (CE) jam bagi kedua-dua daftar peralihan.
Guna empat bit yang dikehendaki (tahap logik) ke D 0 hingga D 3 input dari shift shift tangan kiri.
Secara ringkas aktifkan input beban selari (PL) dari senarai shift shift kiri.
Aktifkan jam membolehkan (CE) input kedua-dua peralihan mendaftar secara serentak untuk empat jam denyutan.
dan lain-lain.
dan lain-lain. . . .

Nota:

Persoalan ini meminta para pelajar untuk berfikir cara mereka melalui operasi dua regangan anjakan berganda untuk mencapai tugas penukaran data selari-ke-siri-ke-selari. Bukan semata-mata kajian semakan operasi peralihan yang baik, tetapi ia menunjukkan beberapa (tidak semua!) Tentang apa yang berlaku semasa prosedur yang seolah-olah mudah menghantar empat bit data dalam bentuk bersiri melalui kabel.

Butiran terperinci untuk mengetahui dalam skema ini ialah cara menyimpan kedua-dua peralihan daftar disegerakkan supaya satu menerima bit data bersiri pada saat yang sama yang lain mengirimkannya. Sudah tentu lebih daripada satu cara untuk melakukannya, tetapi yang paling mudah adalah menghubungkan dua jam input bersama-sama melalui konduktor kabel yang lain.

Soalan 4

Komputer peribadi dan peranti periferi menyediakan sumber contoh yang kaya untuk penghantaran data serentak dan selari. Kenal pasti beberapa contoh biasa bagi kedua-dua rangkaian penghantaran data bersiri dan selari (dan piawaian) di tempat kerja dalam komputer peribadi biasa. Contoh-contoh boleh termasuk komunikasi antara komputer, antara komputer dan peranti periferal (pencetak, pengimbas, kamera, kad khas), atau antara komponen asas komputer (CPU, pemacu cakera, monitor, dll.).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Contoh-contoh komunikasi data bersiri termasuk penyambung 9-pin dan / atau 25 pin "siri" untuk komunikasi RS-232C, komunikasi Ethernet, port USB, dan kebanyakan "tikus." Contoh komunikasi data selari termasuk penyambung 25-pin "selari" kepada pencetak dan alat pengimbas, dan kabel di antara motherboard dan pemacu cakera (teknologi IDE warisan).

Nota:

Sebagai komputer yang bijak seperti kebanyakan pelajar muda, soalan seperti ini cenderung untuk membangkitkan tindak balas yang sedia ada dan minat yang kuat. Anda mungkin mendapati bahawa sedikit usaha diperlukan di pihak anda untuk memperkenalkan teknologi ini kepada pelajar anda, kerana mereka mungkin lebih akrab dengan bidang-bidang tertentu dan ciri-ciri daripada anda!

Soalan 5

Contoh contoh komunikasi data bersiri adalah kabel yang menghubungkan keyboard ke komputer peribadi: untuk setiap suis utama ditekan, satu aksara ASCII ditransmisikan ke komputer. Ciri khas protokol komunikasi yang khusus adalah kadar rawak di mana aksara ASCII dihantar. Kerana watak-watak dijana pada kadar pengguna komputer berlaku untuk menaip, kadarnya tidak dapat diprediksi. Oleh itu, bentuk komunikasi data bersiri ini dikenali sebagai asynchronous .

Bandingkan dan kontras ini terhadap komunikasi data bersiri segerak, memberi contoh standard komunikasi data segerak.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Satu standard komunikasi data segerak yang luas adalah SONET, digunakan dalam aplikasi komunikasi jarak jauh. Saya akan membiarkan anda melakukan penyelidikan untuk membandingkan dan membezakan segerak terhadap asynchronous.

Soalan cabaran: data yang dihantar antara komputer di sepanjang rangkaian format bersiri seperti RS-232C dan Ethernet adalah "clocked" oleh pengayun tepat pada kedua-dua penghantaran dan penerimaan, tetapi tidak dianggap sebagai "segerak", walaupun setiap bait data dihantar secara berkala (tidak rawak). Terangkan mengapa.

Nota:

Pada mulanya, nampaknya seolah-olah sebarang komunikasi antara peranti digital yang berlaku pada frekuensi (bps) dan kadar yang ditentukan (aksara per detik) akan menjadi segerak, kerana semuanya berlaku pada selang masa yang tetap. Walau bagaimanapun, ketepatan yang wujud pada rangkaian komunikasi segerak yang benar lebih ketat daripada ini. Biarkan pelajar anda terperinci tentang apa yang mereka dapati melalui penyelidikan mereka.

Soalan 6

Litar bersepadu penting (IC) yang digunakan dalam komunikasi data digital adalah UART . Terangkan maksud singkatan ini dan terangkan tujuan litar ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"UART" bermaksud Universal Transmitter Receiver Asynchronous, dan tugasnya adalah untuk bertindak sebagai antara muka antara dua peranti data selari, menguruskan komunikasi dalam format bersiri di sepanjang garis komunikasi.

Soalan susulan: berikan contoh UART IC yang boleh dibeli hari ini.

Nota:

Apabila pelajar mengkaji apa yang UART adalah, mereka akan selalu tersandung dengan istilah seperti pariti, mula sedikit, dan hentikan sedikit . Jika mereka tidak biasa dengan butiran komunikasi data tak segerak, ini boleh membawa kepada beberapa penemuan yang mencerahkan. Pastikan anda membincangkan terma dan butiran ini dengan pelajar anda jika mereka membawanya ke dalam kelas, kerana ini bermakna mereka akan sangat menerima arahan anda (yang telah "dipraktikkan" untuk belajar dengan ingin tahu).

Soalan 7

Di sini terdapat tiga litar telegraf berbeza. Tentukan mana yang boleh diklasifikasikan sebagai simplex, full-duplex, dan half-duplex, dari segi penghantaran data bersiri:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Simplex: komunikasi sehala
Half-duplex: komunikasi dua hala, satu cara pada satu masa.
Full-duplex: komunikasi dua hala, kedua-dua cara secara serentak.

Soalan susulan: mengesan semua arus dalam litar ini menggunakan aliran konvensional, dan kemudian aliran elektron.

Nota:

Saya hanya boleh meminta definisi di sini, tetapi menghubungkan konsep-konsep ini kepada litar sebenar, walau bagaimanapun mudah, membawa lebih banyak faedah pendidikan. Ia juga penting untuk menunjukkan kepada pelajar bahawa konsep asas komunikasi digital sebenarnya tidak lebih kompleks daripada telegraf lama, hanya lebih cepat.

Soalan 8

Bentuk awal komunikasi data bersiri digital adalah kod Morse . Jelaskan apa yang "kod Morse" adalah (atau sudah), dan bagaimana ia membandingkan dengan lebih banyak kod moden seperti ASCII.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kod morse adalah konvensyen yang mudah digunakan untuk mewakili watak abjad angka untuk penghantaran data telegraf. Pada mulanya, pengendali manusia menyampaikan tugas penyambung data selari-ke-siri-ke-selari, tetapi kemudian mesin dibina untuk melakukan ini secara automatik.

Nota:

Ciri menarik kod Morse yang mungkin tidak diiktiraf oleh pelajar anda adalah pemampatan yang melekat. Oleh kerana beberapa aksara Morse adalah lebih pendek daripada yang lain (kurang denyut) berbanding dengan ASCII di mana semua aksara adalah sama panjang, mesej yang dihantar dalam Morse cenderung memerlukan bit lebih sedikit daripada mesej yang dihantar dalam ASCII.

Soalan 9

Parameter prestasi penting rangkaian komunikasi digital ialah bilangan bit sesaat (bps) data yang boleh dikendalikan. Malangnya, istilah yang berbeza yang dipanggil baud sering digunakan secara bergantian dengan bps . Tentukan apa "baud", dan bagaimana ia berbeza daripada "bit sesaat."

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Baud" secara teknis merujuk kepada bilangan peralihan tahap logik (rendah ke tinggi atau tinggi ke tahap rendah) sesaat pada rangkaian, manakala "bps" sebenarnya merujuk kepada bilangan bit data yang dihantar setiap saat. Untuk aplikasi spesifik di mana kedua-dua istilah itu berbeza jauh, penyelidikan kaedah modulasi data yang dikenali sebagai pengekodan Manchester .

Nota:

Walaupun sesetengah mungkin berpendapat perbezaannya menjadi akademik, saya percaya ketepatan bahasa dan ketepatan pemikiran berkait rapat. Orang yang tidak mengenali perbezaan antara "baud" dan "bps" kemungkinan besar tidak mengetahui sedikit tentang bagaimana maklumat digital dikodkan untuk penghantaran siri. Sudah tentu, ini adalah isu utama - memahami bagaimana data digital dihantar. Oleh itu, semasa kita berada di sana, kita juga boleh menangani salah guna bahasa yang biasa dan mendapat pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana perkara berfungsi, betul-betul "itemscopepanel panel panel lalai" itemcope>

Soalan 10

Dalam kertas 1948 terkenal Claude Shannon bertajuk Teori Komunikasi Matematik, dia membuka dengan pernyataan berikut:

"Perkembangan pelbagai kaedah modulasi seperti PCM dan PPM baru-baru ini yang menukar bandwidth untuk nisbah isyarat-ke-bunyi telah meningkatkan minat dalam teori komunikasi umum."

Terangkan apa yang dimaksudkan oleh Shannon ketika dia berkata, "pertukaran bandwidth untuk nisbah isyarat-ke-bunyi". Dalam banyak kes, nisbah isyarat-ke-bunyi unggul komunikasi digital berbanding komunikasi analog adalah sebab utama yang membenarkan kompleksiti peralatan komunikasi digital yang lebih besar. Juga, huraikan bagaimana lebar jalur menjadi dikorbankan untuk mencapai penghantaran isyarat yang tidak ada suara.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Isyarat digital sangat tahan terhadap rasuah daripada bising, kerana ia terdiri daripada keadaan diskret ("tinggi" dan "rendah") daripada jumlah yang berterusan-berubah sebagai isyarat analog. Walau bagaimanapun, untuk menyampaikan sebarang maklumat penting dalam bentuk digital dalam bentuk bersiri, banyak pulsa diperlukan. Ini memerlukan laluan data jalur lebar tinggi untuk dibandingkan dengan kelajuan sehingga analog.

Nota:

Bahasa Shannon mungkin sedikit di atas norma untuk pendidikan peringkat teknisi, tetapi ia menangkap kualiti komunikasi digital yang penting: kekebalan bunyi yang dinikmati oleh komunikasi digital datang pada harga: jalur lebar yang tinggi. Tanpa media jalur lebar yang tinggi untuk menukar maklumat digital, komunikasi sama ada perlahan atau tidak praktikal.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →