РЕФЕРАТ



Дана пояснювальна записка містить у собі всю методику розробки, а також опис програми яка призначена для розрахунку характеристик зв’язаного коливального контуру. Кінцева програма є цілком індивідуально розроблена і легка та зрозуміла у використані

Пояснювальна записка до курсової роботи з дисципліни “Алгоритмічні мови та програмування” містить у собі сторінок, складається з 8 розділів, також складається з кількості ілюстрацій, таблиць. Два з 8 розділів присвячені розрахунку основних параметрів та знаходженню аналітичних виразів частотних характеристик зв’язаного контуру.Останні розділи містять у собі розробку алгоритму програми, опис програми та її інтерфейсу, опис рекомендації по роботі з програмою перевірку даних, що виводить програма, за допомогою пакету MathCad.

В тексті міститься необхідний мінімум рисунків, які допомагають розкрити тему роботи і краще зрозуміти алгоритм розрахунків і роботу програми. Крім того, при написанні роботи були використані відповідні літературні джерела, посилання на які допомагають розкрити зміст роботи. Всього використано 4 літературних джерел при написанні пояснювальної записки. Їх список наведено після основноЇ частини.



ЗМІСТ



1. Вступ.................................................................................. 5

2. Постановка задачі............................................................. 6

3. Здобуття аналітичних виразів АЧХ та ФЧХ................. 9

4. Знаходження параметрів зв’язаного контуру................ 14

5. Розробка інтерфейсу......................................................... 21

6. Розробка і опис блок-схеми............................................. 23

7. Розробка і опис програми................................................ 25

8. Опис роботи користувача з програмою........................ 28

9. Перевірка працездатності програми в середовищі

MathCad................................................................................ 35

10. Висновки........................................................................ 43

11. Список використаних джерел...................................... 44

12. Додаток А...................................................................... 45

13. Додаток Б....................................................................... 50

14. Додаток В............................................................. ......... 53



ВСТУП



Курсова робота спрямована на розрахунок параметрів, які характеризують зв’язаний контур, а також на встановлення залежності між ними. Метою цієї курсовой роботи є придбання студентами навичок застосування сучасних методів аналітичного та чисельного дослідження радіотехнічних схем,моделювання фізичних процесів за допомогою ПЕОМ. Основним завданням роботи є автоматизація процесу розрахунків параметрів зв’язаного контуру і знаходження найбільш вдалого шляху досягнення цього. Головними характеристиками зв’язаного контуру прийнято вважати амплітудно- та фазочастотну характеристики.

Крім того, важливим завданням даної роботи є встановлення відповідностей між розрахунками в написаній програмі з тими, що отримані за допомогою пакету MathCad. Це дозволить користувачу обрати варіант розрахунків, який найбільш точно і зручно зможе вирішити поставлену задачу. Тому метою роботи є також написання програми, яку користувач може легко зрозуміти, сприйняти і використати.

Для дослідження зв’язаного контуру важливе значення має форма характеристик, зміну якої за різних зовнішніх обставин (зміни індуктивності або коефіцієнту зв’язку) будемо спостерігати та спробуємо пояснити, чому саме так відбувається зміна.



1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ



1.1 Постановка задачі.



За технічним завданням до курсової роботи необхідно розробити програму для розрахунку АЧХ (амплітудно-частотна характеристика) та ФЧХ (фазо-частотна характеристика) заданого зв’язаного контуру, а також АЧХ та ФЧХ для критичного та граничного значень фактора зв’язку.



Рисунок 1.1 – Схема зв’язаного контуру з ємністнім послідовним

Таблиця1.1 Вихідні дані для розрахунків

1-ша

цифра варіанта

Схема з

рис. 3.1



мкГн



мкГн



нФ

,

мкГн

, ation.3 HYPER14HYPER15

нФ

,

Ом

2-га

цифра варіанта



9

г

–

–

70

500

6

13

0



Параметри елементів контуру задаються. Програму необхідно написати на мові Borland C, реалізувати в програмі віконний інтерфейс та можливість вибору різних режимів користувачем. В програмі необхідно врахувати такі вимоги:

Програма повинна працювати під управлінням операційної системи MS DOS.

При написанні програми необхідно використовувати методи структурного програмування. Головна функція main() повинна містити тільки виклики необхідних функцій.

Як мову інтерфейсу можна використовувати українську, російську та англійську мови, але вона повинна бути одна для всіх режимів роботи програми.

Програма повинна мати головне меню, за допомогою якого користувач повинен мати можливість одержати інформацію про автора програми, переглянути досліджувану схему, увести значення елементів схеми, ознайомитися з поточними значеннями елементів схеми, відобразити значення всіх параметрів, розрахованих програмою, відобразити розраховані характеристики в табличному та графічному вигляді.

Навігація по пунктах меню повинна здійснюватися за допомогою клавіш керування курсором, Enter, Tab і Esc.

Програма повинна розраховувати всі характеристики і параметри без уведення вихідних даних, при цьому використовуються дані, прийняті за замовчуванням.

Користувач повинен мати можливість змінити будь-який параметр схеми в межах 10%. При цьому введення даних необхідно здійснювати з відповідним запрошенням і підказкою про значення елемента використовуваного за замовчуванням.

Користувач повинен мати можливість розрахувати кожну з характеристик зв'язаного контуру й ознайомитися з результатами розрахунку по власному вибору у виді таблиці (текстовий режим) або у виді графіка (графічний режим).

Кожна таблиця повинна містити дані АЧХ і ФЧХ, що розраховані для потрібного режиму.

Програма повинна вміти зберігати розраховані на вибір користувача табличні значення у файлі.

Графік розрахованої характеристики зв'язаного контуру у лінійному масштабі необхідно відображати в прямокутній системі координат відповідно до діючих стандартів.

Програма повинна при запуску відображати вікно, в якому вказується автор, назва і призначення програми.

Навігація по пунктах меню, крім зазначених клавіш, повинна здійснюватися за допомогою гарячих клавіш, наприклад, Alt-F, де F є першою буквою назви пункту меню, причому ця буква пункту меню повинна бути виділена визначеним кольором.

По кожному пункту меню повинна бути убудована допомога (Help), викликувана натисканням на клавішу F1.

В одному графічному вікні необхідно відображати АЧХ і ФЧХ, розраховані для заданого режиму. Причому користувач повинен мати можливість вибору: розглядати обидва графіка в одному вікні чи тільки один графік, зазначений користувачем.

Програма повинна відображати задану схему в графічному режимі.

Забезпечити введення користувачем повного шляху до файлу, в якому будуть збережені розраховані значення для відповідного режиму.

В одному графічному вікні необхідно відображати АЧХ і ФЧХ, розраховані для заданого режиму. Причому користувач повинен мати можливість вибору: розглядати обидва графіка в одному вікні чи тільки один графік, зазначений користувачем.

Користувач повинний мати можливість розглядати 3 розраховані характеристики (АЧХ і/або ФЧХ) на одному графіку.



2 ЗДОБУТТЯ АНАЛІТИЧНИХ ВИРАЗІВ АЧХ ТА ФЧХ

ЗВ'ЯЗАНИХ КОНТУРІВ



2.1 Розрахунки даних для отримання виразів АЧХ та ФЧХ.



Для схеми зв'язаних контурів (рис. 1.1) з ємнісним послідовним зв’язком

необхідно здобути аналітичні вирази для АЧХ та ФЧХ. Значення параметрів контуру:

магнітний зв’язок контуру

індуктивність контуру

ємніть контуру

опір контуру

Зазначимо, що схема складається з двох ідентичних контурів. Отже, добротність та резонансна частота для двох контурів будуть однакові і можна проводити розрахунки тільки для одного контуру.

Визначимо ємність контуру за формулою



HYPER15, (2.1)



де – ємність конденсаторів контуру;

– загальна ємність контуру.

Зазначимо, оскільки котушки з’єднані послідовно, загальна індуктивність даного контуру буде рівна індуктивності однієї котушки, тобто



, (2.2)



де – загальна індуктивність контуру.

Визначимо добротність контуру, для чого спочатку визначимо характеристичний опір контуру



(2.3)



Визначимо добротність контуру за формулою



, (2.4)



де – загальна добротність контуру;

– загальний опір контуру.

Підставивши формулу (2.3) в формулу (2.4) та числові значення параметрів, отримаємо



Підставивши значення, маємо



Знайдемо резонансну частоту за формулою



(2.5)



Підставивши значення, маємо



Для визначення коефіцієнта зв'яку скористаємося формулою



(2.6)



Підставивши значення,отримаємо



Розрахуємо фактор зв'язку за формулою



(2.7)



та підставимо значення,отримаємо







2.2 Здобуття аналітичних виразів АЧХ та ФЧХ.



Для складання аналітичних виразів амплітудно-частотної та фазо-частотної характеристик зв’язаного контуру маємо необхідне значення фактора зв’язку. Зазначимо, що графік АЧХ матиме два максимуми, оскільки >1.

Отже, в формулу АЧХ



T4 HYPER14HYPER15 (2.8)



Підставимо значення



,



Отримаємо аналітичний вираз АЧХ даного контуру



Аналогічно виведемо вираз ФЧХ



(2.9)



Підставимо значення



,



та отримаємо аналітичний вираз ФЧХ контуру



BED Equation.3 HYPER14HYPER15



3 ЗНАХОДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЗВ’ЯЗАНОГО КОНТУРУ



Для схеми зв'язаних контурів з індуктивним паралельним зв'язком (з зовнішнім елементом зв’язку) необхідно визначити наступні параметри: смуги пропускання ; коефіцієнта прямокутності АЧХ ; при яких параметрах елемента зв’язку (, чи ) фактор зв’язку набуває критичного (uation.DSMT4HYPER14HYPER15) та граничного () значення. Отримати аналітичні вирази АЧХ та ФЧХ для випадків, коли та .



3.1. Визначення смуги пропускання.



Формула для розрахунку смуги пропускання:



(3.1)



Підставивлення числових значень в формулу (3.1):



(с-1).



3.2 Розрахунок коефіцієнта прямокутності.



Для розрахунку коефіцієнта прямокутності можна використовувати спрощення:



. (3.2)



Підставивши чисельні значення в вираз (3.2), розраховуеться чисельне значеня коефіцієнта прямокутності:



.



3.3 Розрахунок коефіцієнта зв’язку при критичному і граночному значенні фактора зв’язку.



Для визначення, при яких Кзв, фактор зв'язку приймає критичне (кр=1) значення, використовуеться формула:



(3.3)



Підставивши чисельні значення в вираз (3.3), розраховується чисельне значення Кзвкр:



Для визначення, при яких Кзв фактор зв'язку приймає граничне (гр=2,41) значення



(3.4)



Підставивши чисельні значення в вираз (3.4), розраховуеться чисельне значення Кзвгр:



3.4 Розрахунок АЧХ и ФЧХ зв’язаного контуру при критичному значенні фатору зв’язку.

Фактор зв’язку прийме критичне значення (кр=1) при Lзв , знайденого з формули:



(3.5)



Підставивши чисельні значення в вираз (3.5), розраховуеться чисельне значення Lзвкр:



(Гн)



Відповідно формули для розрахунку АЧХ , ми маємо випадок, коли кр=1:



(3.6)



Підставивши числові значення в (3.6) маємо:



Відповідно формули для розрахунку ФЧХ, ми маємо випадок, коли кр=1



.



Підставивши числові значення в (3.7) маємо:



.



3.5 Розрахунок АЧХ и ФЧХ зв’язаного контуру при граничному значенні фактора зв’язку



Фактор зв'язку прийме граничне (гр=2.41) значення при Lзв відповідно :



(3.8)



Підставивши числові значення в (3.8) маємо:



MBED Equation.DSMT4 HYPER14HYPER15 (Гн)



Відповідно формулам ми маємо випадок, коли гр=2.41(вирази 3.9 для АЧХ та 3.10 для ФЧХ)

Формула розрахунку АЧХ



Формула розрахунку ФЧХ



MT4HYPER14HYPER15



Підставимо значення гр=2.41 в формулу (3.9) для АЧХ і визначимо функції при відповідній зміні :



,



Підставимо значення гр=2.41 в формулу (3.10) для ФЧХ і визначимо функціїSMT4HYPER14HYPER15 при відповідній зміні :



.



4 РОЗРОБКА IНТЕРФЕЙСУ МIЖ КОРИСТУВАЧЕМ ТА ПРОГРАМОЮ



Інтерфейс програми розроблений таким чином, щоб максимально забезпечити легкість та зрозумілість при роботі з нею навіть для починаючого користувача. Програма має віконний інтерфейс, розроблений у текстовому режимі. Пересування по пунктах меню та підменю здійснюється за допомогою клавіш управління курсором, причому активний з них виділяється іншим кольором. Для вибору бажаного з пунктів слід використовувати клавішу Enter, для виходу – Esc.

Загальна схема інтерфейсу програми складається з горизонтально розташованого основного меню та низ падаючих підменю. Основне меню складається таких пунктів: “СХЕМА”, “АЧХ”, “ФЧХ”, “ПОМОЩЬ”, “ВЫХОД” (Додаток А, рисунок 1)

Розглянемо більш детально кожен з пунктів головного меню та їх призначення:



4.1 Пункт меню “СХЕМА”.



Вікно пункту меню “СХЕМА”(Додаток А, рисунок 2) має такі підпункти: “СХЕМА КОНТУРА”, в якому можна переглянути схему контуру, та пункт “ВВОД ПАРАМЕТРОВ”, в якому можна переглянути та виправити початкові данні



4.2 Пункт меню “АЧХ”.



Вікно пункту меню “АЧХ”(Додаток А, рисунок 3) має такі підпункти: “ТАБЛИЦА”, в якому можна переглянути розрахунки апмлітудно-частотної характеристики зв’язаного контуру зроблені програмою у вигляді таблиці, в пункті “ГРАФИК” можна переглянути графіки апмлітудно-частотних характеристик , в пункті “СОХРАНЕНИЕ” викунеться зберігання файлу с розрахунками



4.3 Пункт меню “ФЧХ”.



Вікно пункту меню “ФЧХ” (Додаток А, рис 4) має такі підпункти: “ТАБЛИЦА”, в якому можна переглянути розрахунки фазо-частотної характеристики зв’язаного контуру зроблені програмою у вигляді таблиці, в пункті “ГРАФИК” можна переглянути графіки фазо -частотних характеристик , в пункті “СОХРАНЕНИЕ” викунеться зберігання файлу с розрахунками



4.4 Пункт меню “ПОМОЩЬ”.



Вікно пункту меню “ПОМОЩЬ”(Додаток А, рис 5) має такі підпункти: “ПОМОЩЬ”, “ОБ АВТОРЕ“. В підпункті “ПОМОЩЬ” можна ознайомитись з основними можливостями програми; підпункт “ОБ АВТОРЕ“ дає можливість переглянути інформацію про автора програми



4.5 Пункт меню “ВЫХОД”.



За допомогою цього пункту здійснюється вихід з програми.



5 РОЗРОБКА І ОПИС БЛОК-СХЕМИ



5.1 Розробка блок-схеми.



Блок-схема розробляється до розробки програми. Вона повинна однозначно і точно описувати алгоритм роботи програми, незалежно від мови, на якій буде розроблено вихідний код. Разом з цим вона повинна надавати можливість реалізувати програму на будь-якій мові програмування. Для більшої наочності роботи програми, яку реалізує блок-схема, не будемо розробляти всі функції детально, оскільки розробка функцій залежить від конкретної мови, на якій буде реалізовано програму. Разом з тим, намагатимемося якомога точніше описати алгоритм роботи. Блок-схему алгоритму наведено в додатку Б.



5.2 Опис блок-схеми.



Блок-схема, наведена в додатку Б, описує алгоритм програми, яка спрямована на дослідження характеристик зв’язаного контуру. Розглянемо блок-схему детальніше.

Логічно блок-схему можна розбити на 4 частини, кожна з яких в подальшому буде відповідати за окр