49449 (Шифратор фамилии на основе ДПСЧ)

Задание: На передающем конце разработать автомат для шифрования своей фамилии и передачи ее по последовательному каналу передачи информации, используя в качестве устройства защиты датчик псевдослучайных чисел с последовательностью максимальной длины. На приемном конце разработать автомат для дешифровки переданного сообщения и выдачи информации на 16 сегментные индикаторы.

Описание работы автомата

Информация кодируется путем сложения каждого бита сообщения с последовательностью битов ДПСЧ по модулю 2.

Передающий конец

Код обратных связей – 0,5

Начальное состояние ДПСЧ – 0

В качестве сообщения используем фамилию «Халтуев»

В коде ASCII:

«Х» – 10010101

«А» – 10000000

«Л» – 10001011

«Т» – 10010010

«У» – 10010011

«Е» – 10000101

«В» – 10000010

Последовательность единиц и нулей ДПСЧ:

111111010101100110111011010010011100010111100101

Информация + Шум (сложение по модулю 2)

10010101100000001000101110010010100100111000010110010101- информация

11111101010110011011101101001001110001011110010101101101 – гамма (ДПСЧ)

01110101111110110001101111100100011010110100011111111000 закодированное сообщение

Описание элементов

Триггер К555ТМ2

Рисунок 1 – Изображение триггера и назначение выводов

Рисунок 2 – Таблица истинности

Микросхема содержит два независимых D‑триггера, срабатывающих по положительному фронту тактового сигнала. Низкий уровень напряжения на входах установки или сброса устанавливает выходы триггера в соответствующее состояние вне зависимости от состояния на других входах (С и D). При наличии на входах установки и сброса напряжения высокого уровня для правильной работы триггера требуется предварительная установка информации по входу данных относительно положительного фронта тактового сигнала, а также соответствующая выдержка информации после подачи положительного фронта синхросигнала.

Счетчик К555ИЕ5

Рисунок 3 – изображение счетчика и назначение выводов

Рисунок 4 – Таблица истинности

Данная микросхема – четырехразрядный двоичный счетчик, выложенный на двухступенчатых триггерах J-K типа. Счетчик имеет два счетных входа С1, С2 и два входа установки нуля R01, R02. Вход 01 внутренне не соединён с последующими триггерами. Это даёт возможность использовать схему в двух независимых режимах работы в качестве: четырехразрядного двоичною счетчика, когда входные счетные импульсы поступают на вход С1. Выходы осуществляют операцию деления на два, четыре, восемь и шестнадцать; трехразрядною двоичного счетчика, когда входные счетные импульсы поступают на вход С2. Первый триггер, не соединенный с другими триггерами схемы, можно использовать как элемент для функции деления на два. Установочные входы микросхемы обеспечивают прекращение счета и возвращают все четыре триггера в состояние низкого уровня, когда на входы R01 и R02 одновременно подается высокий уровень напряжения. При операции счета на одном из входов установки R01 или R02 должен присутствовать потенциал низкого уровня. Таблица истинности показывает состояние на выходах схемы во время операции счета импульсов. (Выводы С2 и Q1 соединены, тактовые импульсы подаются на С1)

Регистр К555ИР9

Рисунок 5 – Изображение регистра и назначение выводов

Рисунок 6 – Таблица истинности

Микросхема представляет собой восьмиразрядный сдвиговый регистр с параллельной загрузкой и имеет два режима работы: параллельная загрузка и сдвиг. Параллельная загрузка информации осуществляется при наличии на входе выбора «WR низкого уровня напряжения, причём загрузка происходит асинхронно.

После установки высокого уровня напряжения на входе выбора режима «WR по положительному фронту тактового импульса на входе синхросигнала SYN или входе блокировки синхросигнала DE происходит сдвиг. При высоком уровне напряжения на одном из входов SYN или DE состояние регистра не изменяется.

Регистр К555ИР8

Рисунок 7 – Изображение регистра и назначение выводов

Рисунок 10 – Таблица истинности

Микросхема представляет собой восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой. Наличие двух входов загрузки А и &А позволяет использовать один из них в качестве управляющего загрузкой данных: низкий уровень на одном из них запрещает прохождение сигнала со второго.

Низкий уровень на входе R устанавливает все выходы микросхемы в 0.

Описание работы схемы шифратора

Кнопки управления

S1:1 – кнопка занесения информации в блок хранения и обработки информации

S8:1 – кнопка начала кодирования

S3:1, S4:1, S5:1, S6:1, S7:1, S9:1 – кнопки установки начального состояния ДПСЧ

Датчик псевдослучайных чисел (ДПСЧ)

Цель ДПСЧ генерация гамма кода, который необходим для шифрования информации путем сложения каждого бита сообщения с последовательностью битов ДПСЧ по модулю.

Счетчик тактов

Задача счетчика тактов ограничить число генерируемых ДПСЧ битов гамма кода. Так как для шифрования фамилии «Халтуев» нам требуется 56 бит, то после 56 тактов счетчик сбрасывает ДПСЧ в начальное (первое) состояние и отключает генератор тактов.

Блок хранения и обработки информации

В этом блоке происходит шифрование информации находящейся в регистрах.

Описание работы схемы дешифратора

Кнопки управления

S8:1 – кнопка начала кодирования

S3:1, S4:1, S5:1, S6:1, S7:1, S9:1 – кнопки установки начального состояния ДПСЧ

Датчик псевдослучайных чисел (ДПСЧ)

Цель ДПСЧ генерация гамма кода, который необходим для декодирования информации путем сложения каждого бита сообщения с последовательностью битов ДПСЧ по модулю.

Счетчик тактов

Задача счетчика тактов ограничить число генерируемых ДПСЧ битов гамма кода. Так как для декодирования фамилии «Халтуев» нам требуется 56 бит, то после 56 тактов счетчик сбрасывает ДПСЧ в начальное (первое) состояние и отключает генератор тактов.

Блок хранения и обработки информации

В этом блоке происходит декодирование информации находящейся в регистрах.

Регистры хранения обработанной информации

Регистры предназначены для хранения обработанной информации и вывода ее на 16 сегментные индикаторы.

Разъемы для вывода информации на 16‑ти сегментные информации

К этим разъемам подключаются индикаторы для отображения информации находящейся в регистрах.