2.3. Кодування інформації

У МПП використовують розрядно-цифрове (цифрове) кодування. Розряди двійкового числа характеризуються вагою, кратною степеню двійки - 1,2,4,8, ...(у напрямку від молодших до старших розрядів), наприклад, для чотирироз-рядного двійкового числа маємо:

X = X3 * X2 * X1 * X0 = X3 *23 + X2*22 +          + X0*20.(1.2)

Якщо двійкове число (BIN) X(B) = 1001, то отримуємо такий десятковий еквівалент (DEC):

X(D)= 1*8 + 0*4 + 0*2 +1*1 = 9. (1.3)

Цифровий код передають послідовно в часі (послідовний код) за допомо­гою одного каналу передачі (рис .2.3) або одночасно (паралельний код) за допо­могою багатоканальної передачі (рис.2.4).

На практиці послідовний код використовують при передачі інформації на великі відстані, а паралельний - на малі відстані.

У теорії передачі й перетворення інформації встановлені інформаційні мі­ри кількості та якості інформації. Мірою кількості інформації І є число комбі­націй символів, що збігається з числом. Наприклад, для цифр q = 1,2,3,4 можна

скласти шість сполучень по дві цифри n = 2: 12, 13, 14, 23, 24, 34. Таким чином можна записати

І = qn. (1.4) Очевидно, що для q = 0, 1 і n = 3 маємо: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110,

111.

Кількість можливих повідомлень довжини n дорівнює числу розміщень з повтореннями:

N = qn (1.5)

Якщо кількість різних повідомлень дорівнює N, то кількість інформації за Хартлі складає:

I = log N = n log q . (1.6)

Кількість інформації, що припадає на один елемент повідомлення, назива­ється ентропією

H = - =log q. (1.7) n

Основа логарифму залежить від вибору одиниці кількості інформації. Якщо для бінарної інформації (BIN), то за основу логарифму приймають q = 2,

у результаті чого I = n ■ log2• 2 = n . При довжині n = 1 одержують I = 1 (один

біт).

Для зручності використання введені й більші за біт одиниці кількості ін­формації: 8 символів - 1 байт, 1024 байт - 1 кілобайт (Кбайт), 1024 Кбайт - 1 мегабайт (Мбайт), 1024 Мбайт - 1 гігабайт (Гбайт), при цьому 1024=210.

Максимальна кількість інформації Im, яку можна передати по каналу зв'язку (біт):

Im = FmaxTc log2

1 + P

(1.8)

де Fmax - максимальна частота у спектрі сигналу;

Tc - тривалість сигналу;

Pc, Рз - відповідно середня потужність сигналу й завади.

З формули (1.8) випливає, що збільшення пропускної здатності каналів зв'язку можливе за рахунок розширення смуги частот, тривалості передачі сиг­налу, покрашення відношення Pc /Рз.

Для аналізу частотних спектрів сигналів застосовують математичний апа­рат перетворення Фур'е, відповідно до якого сигнал U(t) можна подати у вигля­ді

U(t) = U0 + Y Ап cos{no\t) + YBn sm(na\t). (1.9)

Виділення постійної складової U0 першої гармоніки з частотою щ = 1

вищих гармонік з частотою 2щ, 3щ і т.д. - ряд Фур'є матиме вигляд

U(t ) = U 0 + YUn cos(na1t + jn), (1.10)

де Ц)- амплітуда і jn - фаза п-і гармоніки сигналу розраховують як

Un = {4 + B2n )0'5;

jn = arctg {

U0 = 1/7\U(t) dt; An = 2/T\U(t)cos(w1t)dt; Bn = 2/T|U (t) sin (ait )dt.

(1.11) (1.12)

(1.13)

(1.14)

(1.15)

де Т- період сигналу; n=1,2,3, ...

У мікропроцесорних та ін. системах керування інформацію передають прямокутними імпульсами з неперервним інформативним параметром. Часово-імпульсне представлення первинного сигналу характеризується періодом слі­дування Т і тривалістю t імпульсів. Відношення Кз = t/T називають коефіцієн­том заповнення. Для засобів МПП Кз = 0,5.

Ефективну ширину частотного спектру сигналу оцінюють за 90% вмістом потужності, для чого можна використовувати співвідношення

t Кз

(1.16)

Таким чином, інформаційний сигнал може мати декілька видів кодування: часово - імпульсне, число - імпульсне, імпульсне - кодове (рис.2.5).

Часово - імпульсне представлення первинного сигналу Y(t) (рис.2.5А) прямокутними імпульсами - тривалість імпульсів, пропорційна значенню сиг­налу. Число - імпульсне (рис .2.5Б) - інформативним параметром є число імпу­льсів за період. Імпульсне - кодове представлення символів (рис .2.5В) - послі­довна посилка в часі п'яти імпульсів різної полярності (застосовується для пе­редачі інформації телетайпом з використанням коду Бодо).

2.4. Контрольні запитання

Чому засоби автоматики називаються мікропроцесорними?

Що таке сигнал?

Поясніть принципи формування інформаційного сигналу.

У чому різниця між одно- і багатовимірними технологічними об'єктами на транспорті?

Наведіть приклади джерел кількісної і якісної інформації на транспорті.

Поясніть особливості аналогових інформаційних сигналів, наведіть приклади їх формування на транспорті .

Що таке випадкові сигнали?

Поясніть принципи формування логічних сигналів, наведіть приклади їх формування на транспорті.

У чому особливості детерменірованих джерел інформації?

Поясніть кількість міри інформації - біт, байт, Кбайт та ін.

Які існують заходи вимірювання інформації?

Поясніть поняття кодування інформації в МПП.

Поясніть на прикладах принципи формування в МПП пристроях авто­матики послідовного і паралельного кодів.

Чому представлення первинного сигналу називають часово - імпульс­ним?

Поясніть число-імпульсний принцип формування сигналу.

У чому особливості імпульсно-кодового представлення інформацій­них сигналів?

Охарактеризуйте основні системи числення, які використовуються в

МПП.

Запишіть число 100D у BIN - коді.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я