数字通信信源设计new.doc

1、武汉理工大学通信原理课程设计说明书11 Proteus 简介Proteus 软 件 是 英 国 Labcenter electronics 公 司 出 版 的 EDA 工 具 软件 （ 该 软 件 中 国 总 代 理 为 广 州 风 标 电 子 技 术 有 限 公 司 ） 。 它 不 仅 具 有 其 它EDA 工 具 软 件 的 仿 真 功 能 ， 还 能 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 。 它 是 目 前 最 好 的 仿真 单 片 机 及 外 围 器 件 的 工 具 。 虽 然 目 前 国 内 推 广 刚 起 步 ， 但 已 受 到 单 片 机 爱好 者 、 从 事 单 片 机 教

2、学 的 教 师 、 致 力 于 单 片 机 开 发 应 用 的 科 技 工 作 者 的 青 睐 。Proteus 是 世 界 上 著 名 的 EDA 工 具 (仿 真 )， 从 原 理 图 布 图 、 代 码 调 试 到 单 片机 与 外 围 电 路 协 同 仿 真 ， 一 键 切 换 到 PCB 设 计 ， 真 正 实 现 了 从 概 念 到 产 品的 完 整 设 计 。 是 目 前 世 界 上 唯 一 将 电 路 仿 真 软 件 、 PCB 设 计 软 件 和 虚 拟 模型 仿 真 软 件 三 合 一 的 设 计 平 台 ， 其 处 理 器 模 型 支 持8051、 HC11、 PIC10

3、/12/16/18/24/30/DsPIC33、 AVR、 ARM、 8086 和MSP430 等 ， 2010 年 即 将 增 加 Cortex 和 DSP 系 列 处 理 器 ， 并 持 续 增 加 其 他系 列 处 理 器 模 型 。 在 编 译 方 面 ， 它 也 支 持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等 多 种 编 码器 。在 PROTEUS 绘 制 好 原 理 图 后 ， 调 入 已 编 译 好 的 目 标 代 码 文 件 ：*.HEX， 可 以 在 PROTEUS 的 原 理 图 中 看 到 模 拟 的 实 物 运 行 状 态 和 过 程 。 PROTEUS 是 单 片 机

4、 课 堂 教 学 的 先 进 助 手 。 PROTEUS 不 仅 可 将 许 多 单 片 机 实 例 功 能 形 象 化 ， 也 可 将 许 多 单 片 机 实例 运 行 过 程 形 象 化 。 前 者 可 在 相 当 程 度 上 得 到 实 物 演 示 实 验 的 效 果 ， 后 者 则是 实 物 演 示 实 验 难 以 达 到 的 效 果 。 它 的 元 器 件 、 连 接 线 路 等 却 和 传 统 的 单 片 机 实 验 硬 件 高 度 对 应 。 这 在 相当 程 度 上 替 代 了 传 统 的 单 片 机 实 验 教 学 的 功 能 ， 例 ： 元 器 件 选 择 、 电 路 连

5、接 、电 路 检 测 、 电 路 修 改 、 软 件 调 试 、 运 行 结 果 等 。 课 程 设 计 、 毕 业 设 计 是 学 生 走 向 就 业 的 重 要 实 践 环 节 。 由 于PROTEUS 提 供 了 实 验 室 无 法 相 比 的 大 量 的 元 器 件 库 ， 提 供 了 修 改 电 路 设 计的 灵 活 性 、 提 供 了 实 验 室 在 数 量 、 质 量 上 难 以 相 比 的 虚 拟 仪 器 、 仪 表 ， 因 而也 提 供 了 培 养 学 生 实 践 精 神 、 创 造 精 神 的 平 台 。武汉理工大学通信原理课程设计说明书22 数 字 信 源 的 设 计此

6、次 的 数 字 通 信 信 源 课 程 设 计 的 设 计 步 骤 主 要 涉 及 到 码 元 的 产 生 与 输 出 。码 元 的 产 生 主 要 用 拨 码 开 关 进 行 实 现 ， 通 过 对 开 关 的 开 关 状 态 的 设 定 ， 产 生不 同 的 码 元 ， 把 码 元 的 前 八 位 作 为 同 步 码 ， 后 24 位 作 为 信 息 码 。对 于 码 元 的 输 出 主 要 设 计 到 FPGA 或 单 片 机 进 行 设 计 ， 其 方 案 如 下 ：方 案 一 ： 利 用 FPGA 我 们 可 以 对 晶 振 产 生 的 频 率 进 行 分 频 的 设 计 ， 这 次

7、的 分 频 主 要 用 EPM7064LC44 进 行 实 现 。 为 了 实 现 信源长度为 32 位，发出信号前 8 位为群同步码，后 24 位为数字信源，信源速率为256bit/s 的码形，我们可以将输出频率分别分频为128Hz、64Hz、32Hz、16Hz、8Hz 的方波。其 原 理 方 框 图 的 如 图 2.1.1 所 示 。EPM 7064LC44并 行 码 产 生 器八选一 八选一 八选一 八选一四 选 一图 2.1.1 数 字 通 信 信 源 原 理 方 框 图方 案 二 ： 利 用 单 片 机 我 们 可 以 对 晶 振 产 生 的 频 率 进 行 分 频 的 设 计 ，

8、这 次的 分 频 主 要 用 89C52 进 行 实 现 。 同 样 为 了 实 现 信源长度为 32 位，发出信号前 8 位为群同步码，后 24 位为数字信源，信源速率为 256bit/s的码形，我们可以将 P1.0,P1.1,P1.2的输出频率分别设为128Hz、64Hz、32Hz，将 P2.0,P2.1的频率分别设为 16Hz、8Hz，其中 P1口用于控制 74LS151八位数据选择器，P2 口用于控制四位数据选择器，这样就可以实现 32为码元的输出，并且信源速率为 256bit/s。其原理方框图 2.1.2武汉理工大学通信原理课程设计说明书3所示：89C52并 行 码 产 生 器八选一

9、 八选一 八选一 八选一四 选 一图 2.1.2 数 字 通 信 信 源 原 理 方 框 图由上述所示的两种方案，其原理近乎相同，但是当我们的分频设计的软件实现时，可以看出用方案二可以省去直接分频的设定，直接用中断延时进行产生，程序的编辑较方案一简单，因此在这次的设计中我选择用方案二进行码元的输出。武汉理工大学通信原理课程设计说明书43数字通信信源的实现3.1 电路的结构这次课程设计中的数字通信信源的结构可以分为两个两个部分，分别为数字信号的产生和数字信号的输出。数字信号的产生需要用到 4个拨码开关、4 个 10K欧姆的排阻和四个数据选择器。我们通过改变拨码开关的状态，可以任意设定我们想要输出

10、的信号，在 proteus中的编辑图如下图 3.1.1所示：图 3.1.1 信号的产生数字信号的输出，主要通过单片机程序的输入，控制 P1.0、P1.1、P1.2的输出频率，通过这三个口输入到数据选择器的 A、B、C 单口的电平，使它们能够对数据选择器 74LS151的 D0D7信号进行选择输出；通过单片机控制P2.0、P2.1 电平改变的频率，使它们控制四位数据选择器的 A、B 单口，进而对 4个八位数据选择器的输出进行选择，当控制 P1.0口的频率为 128Hz， P1.1口的频率为 64Hz， P1.2口的频率为 32Hz， P2.0口的频率为 16Hz， P2.1口的频率为 8Hz时，

11、就可以满足这次课设的要求：信源长度为 32位，发出信号前 8位为群同步码，后 24位为数字信源；信源速率为 256bit/s，其分频原理图如下图 3.1.2所示：武汉理工大学通信原理课程设计说明书5图 3.1.2 信号的输出这两部分完整的连接图如下图 3.1.3所示：图 3.1.3 完整原理连接图武汉理工大学通信原理课程设计说明书6生成的 PCB如图 3.1.4所示：图 3.1.4 PCB图武汉理工大学通信原理课程设计说明书73.2 数据的仿真按照用 proteus的仿真连接图进行电路的连接，通过 Keil软件进行程序的编写，然后生存 HEX文件，将 HEX文件读入 89C52单片机中，进行电

12、路的仿真，仿真的波形如图 4.1所示（A 端口为码元信息，D 端口为同步码信息）：图 4.1 仿真的波形编写的程序：#includeunsigned int k1,k2;sbit E=P32;sbit F=P35;void main() P1=0x00;P2=0x00;TMOD=0x01;TH0=(65536-4000)/256;武汉理工大学通信原理课程设计说明书8TL0=(65536-4000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1) if (k1=1 ) F=F; E=E;k1=0;P1+;if(P1=0x07)P1=0; if(k2=8) k2=0;P2+;if(P2

13、=3) P2=0;void timer0(void) interrupt 1 TH0=(65536-4000)/256;TL0=(65536-4000)%256;k1+;武汉理工大学通信原理课程设计说明书9k2+;4硬件的说明4.1 4LS151芯片说明8 选 1 数据选择器（有选通输入端，互补输出） 简要说明为151 为互补输 出的 8 选 1 数据选择器， 共有 54/74151、 54/74S151 和 54/74LS151 三 种线路结构型式。 数据选择 端 （ABC ） 按 二进制译码， 以从 8 个 数据 （D0-D 7） 中选取 1 个所需的数据。只有在选通端 STROBE 为低

14、电平时才可选择数据。1 51 有互补输出端（Y 、W） ，Y 输出原码，W 输出反码。 其管脚图如下图 4.1所示：图4.1 74LS151引脚图引出端符号：A、B、C 为选择输入端 D0D7 数据输入端,W 选通输入端反码数据输出,Y 端数据输出端，其真值表如表 4.1所示：表 4.1 74LS151真值表武汉理工大学通信原理课程设计说明书104.2 单片机引脚的介绍单 片 机 80C52 有 40 个 引 脚 ， 其 引 脚 功 能 大 致 可 分 为 4 个 种 类 ： 电 源 、时 钟 、 控 制 和 I/O 引 脚 。 电 源 : VCC - 芯 片 电 源 ， 接 +5V； VSS

15、 - 接 地 端 ； 时 钟 :XTAL1、 XTAL2 - 晶 体 振 荡 电 路 反 相 输 入 端 和 输 出 端 。 控 制 线 :控 制 线 共 有 4 根 ， ALE/PROG:地 址 所 存 允 许 /片 内 EPROM 编 程 脉 冲 ALE 功 能 ： 用 来 锁 存 P0 口 送 出 的 低 8 位 地 址 PROG 功 能 ： 片 内 有 EPROM 的 芯 片 ， 在 EPROM 编 程 期 间 ， 此 引 脚 输 入编 程 脉 冲 。 PSEN:外 ROM 读 选 通 信 号 。 RST/VPD:复 位 /备 用 电 源 。 RST（ Reset） 功 能 ： 复 位

16、 信 号 输 入 端 。 VPD 功 能 ： 在 Vcc 掉 电 情 况 下 ， 接 备 用 电 源 。 EA/Vpp:内 外 ROM 选 择 /片 内 EPROM 编 程 电 源 。 EA 功 能 ： 内 外 ROM 选 择 端 。 Vpp 功 能 ： 片 内 有 EPROM 的 芯 片 ， 在 EPROM 编 程 期 间 ， 施 加 编 程 电源 Vpp。 武汉理工大学通信原理课程设计说明书11 I/O 线 80C51 共 有 4 个 8 位 并 行 I/O 端 口 ： P0、 P1、 P2、 P3 口 ， 共 32 个 引 脚 。5心得体会武汉理工大学通信原理课程设计说明书12参考文献1 吴纪永, 张孝强著. 通信系统.北京：人民邮电出版社，19852 候志勋著.数字通信原理.北京：人民邮电出版社，19903 樊昌信等著.通信原理.北京：国防工业出版社，20014 周润景, 张丽娜著. 基于 PROTEUS的单片机设计与仿真.北京：北京航空航天大学版社，20075 徐爱钧著. 单片机原理实用教程.北京：电子工业出版社，2009