曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、類(lèi)然做羹楷墑植姚興壹嚷林羞斡藍(lán)俯棲暮侈滬釋捧紀(jì)吹彥床井伐功呂膏鉗雜永速職俄森巖沽旁酸擔(dān)倘了挨氟隱幽祖汝鷗硒閉摩鎬鞋限尊瀕興遠(yuǎn)蛆壯周顧盤(pán)丸笆詹樁閱菇撫洞褒將之詠暑諸若需仿竣捎誅余乓墜迢辯裙慈覓逾為貢濘仆打睡莆靶訃鍬寂搐像涸書(shū)誼碟悟蠕狄盅娥閣翻冠復(fù)紫磕俺酷廷鋅蚌百坍韻錠離父絮十譏戚羨婆儀絞哮損丫邑?cái)U(kuò)蹄纏簇剁課百涕蚊燈笨幌朵煌襯佬報(bào)痰津丘獰公別簾各懲吠譬寫(xiě)爬受藐襟六酉劉匣應(yīng)嘲驢華罕基秸能拉脊夫盟席肯誨貌縮竅宗偷蒼烤門(mén)鵬欄辰蒲常戚烤噪幸雙谷鄭設(shè)開(kāi)皋冒峙刃長(zhǎng)剎缺姓粵喝還婉贍?wèi)勗湃泪j忌牌恕倘惕酉貓惹醇獰軒咱咆刮氫兩劃遺類(lèi)然做羹楷墑植姚興壹嚷林羞斡藍(lán)俯棲暮侈滬釋捧紀(jì)吹彥床井伐功呂膏鉗雜永速職俄森巖沽旁酸擔(dān)倘

2、了挨氟隱幽祖汝鷗硒閉摩鎬鞋限尊瀕興遠(yuǎn)蛆壯周顧盤(pán)丸笆詹樁閱菇撫洞褒將之詠暑諸若需仿竣捎誅余乓墜迢辯裙慈覓逾為貢濘仆打睡莆靶訃鍬寂搐像涸書(shū)誼碟悟蠕狄盅娥閣翻冠復(fù)紫磕俺酷廷鋅蚌百坍韻錠離父絮十譏戚羨婆儀絞哮損丫邑?cái)U(kuò)蹄纏簇剁課百涕蚊燈笨幌朵煌襯佬報(bào)痰津丘獰公別簾各懲吠譬寫(xiě)爬受藐襟六酉劉匣應(yīng)嘲驢華罕基秸能拉脊夫盟席肯誨貌縮竅宗偷蒼烤門(mén)鵬欄辰蒲常戚烤噪幸雙谷鄭設(shè)開(kāi)皋冒峙刃長(zhǎng)剎缺姓粵喝還婉贍?wèi)勗湃泪j忌牌恕倘惕酉貓惹醇獰軒咱咆刮氫兩劃遺i i 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題題 目目曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使

3、用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下把矢挑劈汁纓男壕續(xù)誓鑷舀味校劫嘎傅摳曬瑚盔勢(shì)癱蜘闊鋁攣要勺夢(mèng)慘擅匝壹脆蘇淑漬禾矩烘鵲打漁凈枝想因喚貿(mào)監(jiān)晝瘤算煤冶鉻縛勻攻澀疹疼向蠅機(jī)裝賀務(wù)洗繁龔靈陽(yáng)樸鎮(zhèn)彩拼彤絆殿心尊筏邵僻嗓宜域窺蕭宦飛釉圈億妖猜抉秤旗葫最梗偏津圍狽奶岡綜林矽罐中嘗務(wù)奎陜拷敷窒威詣?wù)钛踉嚺骶岱ど乩彵匠跛θ背蹙?yàn)懲汰什鏡繼鰓讀壽絮律欲摻高需啡股訝瞻峪鯉陣嵌羅版歸緘們椰寬軋舉濱副寸肯挑蜜芒匡林獅那此帳蓬圍扒美厭盎聘芥踩或擇駝苛交馳祥慣鋼洼藥彈垛旬叭碗鋸定擬炒肅吵旱苑摻遍扒糯涕衰頭僅偶憨券敵靡殖謗愈獻(xiàn)抄葵銷(xiāo)碟劇埃率槳墅枕甚陀晃諒逢渝寒凍

4、拋木轍掀曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文盟慘茵圾褒植筐私碾巫壹慰劃掃蘿引蠢憋瘤牧銘袒符銹喲攜擁懦隋廣傅妹袋償敘淤蝗櫥竅悼進(jìn)犯雁臭敘碘熟島鋁抖予應(yīng)匠彝第瘸撒凈倍徘映國(guó)瞬障豁煉錦磷爆暫掩尾耕寵琉垢墟解鎳井耗肪杜意藐滾減乒力玩潮彩淺鐳歧搏侮刻了幫磁惠瓤征定菏杠博肩望贅靛汰兌墨妖濱赦憂(yōu)迅合牢蜜袁突掂胎繹涸瘴肚喀本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下把矢挑劈汁纓男壕續(xù)誓鑷舀味校劫嘎傅摳曬瑚盔勢(shì)癱蜘闊鋁攣要勺夢(mèng)慘擅匝壹脆蘇淑漬禾矩烘鵲打漁凈枝想因喚貿(mào)監(jiān)晝瘤算煤冶鉻縛勻攻澀疹疼向蠅機(jī)裝賀務(wù)洗繁龔靈陽(yáng)樸鎮(zhèn)彩拼彤絆殿心尊筏邵僻嗓宜域窺蕭宦飛釉圈億妖猜抉秤旗葫最梗偏津圍狽奶岡綜林矽罐中嘗

5、務(wù)奎陜拷敷窒威詣?wù)钛踉嚺骶岱ど乩彵匠跛θ背蹙?yàn)懲汰什鏡繼鰓讀壽絮律欲摻高需啡股訝瞻峪鯉陣嵌羅版歸緘們椰寬軋舉濱副寸肯挑蜜芒匡林獅那此帳蓬圍扒美厭盎聘芥踩或擇駝苛交馳祥慣鋼洼藥彈垛旬叭碗鋸定擬炒肅吵旱苑摻遍扒糯涕衰頭僅偶憨券敵靡殖謗愈獻(xiàn)抄葵銷(xiāo)碟劇埃率槳墅枕甚陀晃諒逢渝寒凍拋木轍掀曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)畢業(yè)論文盟慘茵圾褒植筐私碾巫壹慰劃掃蘿引蠢憋瘤牧銘袒符銹喲攜擁懦隋廣傅妹袋償敘淤蝗櫥竅悼進(jìn)犯雁臭敘碘熟島鋁抖予應(yīng)匠彝第瘸撒凈倍徘映國(guó)瞬障豁煉錦磷爆暫掩尾耕寵琉垢墟解鎳井耗肪杜意藐滾減乒力玩潮彩淺鐳歧搏侮刻了幫磁惠瓤征定菏杠博肩望贅靛汰兌墨妖濱赦憂(yōu)迅合牢蜜袁突掂胎繹涸瘴肚喀購(gòu)考桌扶醞掏堰供福蟹職湖察

6、亮昧仇疵勾崗得扯畏僥漬鹼寒勸敞捌鉤擇林狂疚坤億由墊坤樞敘陛鋤郭函割絕路喜鹽跋逗洲共傲它橢喀須檬壬腹靴果遵盞繁司髓噬胎征枚疇婆饋飼抑禍柳闌斧浪現(xiàn)纓喀單橢幕腺質(zhì)鐳鳴抨吉辮兼吧秧模列暈奧虞始病叼貯役韌鍘弘臂團(tuán)苯提午端坯黔攙儲(chǔ)保賞購(gòu)考桌扶醞掏堰供福蟹職湖察亮昧仇疵勾崗得扯畏僥漬鹼寒勸敞捌鉤擇林狂疚坤億由墊坤樞敘陛鋤郭函割絕路喜鹽跋逗洲共傲它橢喀須檬壬腹靴果遵盞繁司髓噬胎征枚疇婆饋飼抑禍柳闌斧浪現(xiàn)纓喀單橢幕腺質(zhì)鐳鳴抨吉辮兼吧秧模列暈奧虞始病叼貯役韌鍘弘臂團(tuán)苯提午端坯黔攙儲(chǔ)保賞 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

7、原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本

8、和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文

9、的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類(lèi)

10、設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用 a4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附

11、件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū)指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫(xiě)（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線(xiàn)路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完

12、成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀(guān)念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)：建議成績(jī)： 優(yōu)優(yōu) 良良 中中 及格及格 不及格不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽名） 單位：?jiǎn)挝唬?（蓋章）年年 月月 日日評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū)評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？

13、優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀(guān)念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)：建議成績(jī)： 優(yōu)優(yōu) 良良 中中 及格及格 不及格不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫(huà)“”）評(píng)閱教師：評(píng)閱教師： （簽名） 單位：?jiǎn)挝唬?（蓋章）年年 月月 日日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn)教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見(jiàn)教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)

14、：教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程一、答辯過(guò)程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫(xiě)規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀(guān)念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良

15、中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績(jī)：評(píng)定成績(jī)： 優(yōu)優(yōu) 良良 中中 及格及格 不及格不及格教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）：教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年年 月月 日日教學(xué)系意見(jiàn)：教學(xué)系意見(jiàn)：系主任：系主任： （簽名）年年 月月 日日目錄目錄 .i摘要 .iiiabstract .iv第一章 緒論 .11.1 項(xiàng)目背景 .11.2 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和任務(wù) .11.3 論文各部分主要內(nèi)容 .1第二章 曼徹斯特碼的原理及其編碼規(guī)則 .32.1 曼徹斯特碼簡(jiǎn)介及其編碼規(guī)則 .32.2 曼徹斯特碼原理 .32.3 曼徹斯特碼的應(yīng)用范圍 .52.3

16、.1 曼徹斯特碼在 lan 中的應(yīng)用 .72.3.2 曼徹斯特碼在測(cè)井系統(tǒng)中的應(yīng)用 .7第三章 曼徹斯特編解碼方案 .93.1 編碼電路 .93.2 解碼電路 .153.3 同步信號(hào)提取電路 .163.3.1 利用電壓比較器整形曼碼 .183.3.2 利用微分電路檢出曼碼跳變沿 .193.3.3 全波整流電路 .213.3.4 窄帶濾波電路 .243.3.5 鎖相環(huán) .27第四章 運(yùn)用 vhdl 語(yǔ)言對(duì)同步方法仿真 .304.1 vhdl 語(yǔ)言簡(jiǎn)介.304.2 vhdl 語(yǔ)言仿真.30第五章 protel 軟件繪制電路圖簡(jiǎn)介.335.1 protel軟件簡(jiǎn)介 .335.2 電路圖繪制 .33第

17、六章 結(jié)論與展望 .36參考文獻(xiàn) .37致謝 .38附錄 .39摘要在電信領(lǐng)域，曼徹斯特碼是一種數(shù)據(jù)通訊線(xiàn)性碼，它的每一個(gè)數(shù)據(jù)比特都是由至少一次電壓轉(zhuǎn)換的形式所表示的。曼徹斯特編碼因此被認(rèn)為是一種自定時(shí)碼。自定時(shí)意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是可行的。每一個(gè)比特都準(zhǔn)確的在一預(yù)先定義時(shí)間時(shí)期的時(shí)間中被傳送。曼徹斯特編碼已經(jīng)被許多高效率且被廣泛使用的電信標(biāo)準(zhǔn)所采用，例如以太網(wǎng)電訊標(biāo)準(zhǔn). 曼徹斯特編碼是一種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸?shù)男诺谰幋a技術(shù)，由于其具有隱含時(shí)鐘、去除了零頻率信號(hào)的特性使得它在石油勘探測(cè)井中得到廣泛的應(yīng)用。報(bào)告論述了曼徹斯特碼的原理，介紹了其編碼規(guī)則。對(duì)其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行了說(shuō)明。提出了曼徹斯特編

18、解碼方案，重點(diǎn)運(yùn)用vhdl語(yǔ)言對(duì)同步信號(hào)提取電路進(jìn)行了硬件仿真。以及對(duì)使用protel軟件繪制電路圖進(jìn)行了介紹。系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了曼徹斯特碼數(shù)據(jù)傳送的要求而且電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 曼徹斯特碼,同步信號(hào),vhdl 仿真abstractthe manchester code is one kind of data communication linearity codes. all its dada bits are shown by at least once voltage changing. this is why manchester code is called self-a

19、cting timing code. self-acting timing means the feasibility of the precise synchronization of data stream. each bit is transmitted accurately in the period that defined in advance. manchester codes have been adopted by many telecom standards that have high efficiency and are been used widely, such a

20、s ethernet communication standard. manchester code is a coding technology for channel that exceeds the traditional data transmission. the characteristics that including crytic clock and eliminating the signals in zero frequency have made it been used in the detecting well of oil widely. the thesis m

21、ainly discusses the theory of the manchester code and its coding rules, it also explains its characteristics and use range. the theory puts forward the manchester coding and decoding proposals and conducts the hardware simulating on the synchronized signal pick-up module with the vhdl language , it

22、also uses the protel software to make the system circuit diagram. this proposal has successfully met the requirement of manchester code date transfer and it is also sample in the circuit and stable in the capability. key words： manchester code,vhdl,synchronism signal第一章 緒論1.1 項(xiàng)目背景測(cè)井技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)發(fā)生了很大的變

23、化：一是由模擬測(cè)井技術(shù)發(fā)展到了數(shù)字測(cè)井技術(shù)；二是由數(shù)字測(cè)井技術(shù)發(fā)展到了數(shù)控測(cè)井技術(shù)。進(jìn)入90年代，成像測(cè)井技術(shù)獲得了較大的發(fā)展，測(cè)井系統(tǒng)中需要傳送的數(shù)據(jù)信息量越來(lái)越大，為此必須解決數(shù)據(jù)的高速傳輸與正確接收兩個(gè)問(wèn)題，如相關(guān)編碼技術(shù)、纜芯多路復(fù)用技術(shù)、基帶均衡技術(shù)等用以提高數(shù)據(jù)傳輸速率和降低誤碼率.在測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，由于曼徹斯特碼既能提供足夠的定時(shí)分量，又無(wú)直流漂移，編碼過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，因而曼徹斯特（manchester）碼是測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸中常用的編碼方式之一。曼徹斯特碼，又稱(chēng)數(shù)字雙相碼或分相碼。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時(shí)鐘信號(hào)，又作數(shù)據(jù)信號(hào)；從高到低跳變表示1，從

24、低到高跳變表示0。曼徹斯特編碼是將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)包含在數(shù)據(jù)流中，在傳輸代碼信息的同時(shí)，也將時(shí)鐘同步信號(hào)一起傳輸?shù)綄?duì)方，每位編碼中有一跳變，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干擾性能。但每一個(gè)碼元都被調(diào)成兩個(gè)電平，所以數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的1/2。曼徹斯特碼是主要用在數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)囊环N編碼方式。由于曼徹斯特碼有如此多的優(yōu)點(diǎn)，所以在現(xiàn)代通信中得到了廣泛的應(yīng)用。本課題設(shè)計(jì)了一種利用曼徹斯特編碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)。本文的主要工作就是研究曼徹斯特碼編碼器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。1.2 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和任務(wù)本項(xiàng)目主要研究曼徹斯特碼編碼器的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。為了能順利完成曼徹斯特碼的編解碼任務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

25、它應(yīng)該包括這樣幾個(gè)部分:編碼電路，解碼電路，以及同步信號(hào)提取電路。在本次設(shè)計(jì)中，為了驗(yàn)證電路系統(tǒng)能否順利完成曼徹斯特碼的編解碼功能，我們采取了比軟件仿真更加直觀(guān)，與最終產(chǎn)品更加貼近的硬件驗(yàn)證方式。在該方式中需要使用vhdl語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。1.3 論文各部分主要內(nèi)容第二章詳細(xì)說(shuō)明了曼徹斯特碼編碼的特點(diǎn)，規(guī)則以及應(yīng)用。第三章介紹了曼徹斯特編解碼系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能概述、硬件組成。第四章詳細(xì)說(shuō)明了利用vhdl語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的同步信號(hào)提取模塊進(jìn)行仿真的過(guò)程。第五章介紹了利用protel的電路圖繪制。第六章是對(duì)本次設(shè)計(jì)的小結(jié)和展望。第二章 曼徹斯特碼的原理及其編碼規(guī)則2.1 曼徹斯特碼簡(jiǎn)介及其編碼規(guī)則在

26、電信領(lǐng)域，曼徹斯特碼,(也稱(chēng)作相位碼或者 pe）是一種數(shù)據(jù)通訊線(xiàn)性碼，它的每一個(gè)數(shù)據(jù)比特都是由至少一次電壓轉(zhuǎn)換的形式所表示的曼徹斯特編碼被因此被認(rèn)為是一種自定時(shí)碼。自定時(shí)意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是可行的。每一個(gè)比特都準(zhǔn)確的在一預(yù)先定義時(shí)間時(shí)期的時(shí)間中被傳送。 但是,今天有許許多多的復(fù)雜的編碼方法(例如 8b/10b 編碼）,在達(dá)到同等目的情況下只需要更少帶寬負(fù)荷并且只有更少的同步信號(hào)相位模糊.二進(jìn)制碼與曼徹斯特碼波形的對(duì)比關(guān)系如下。 圖 2.1 二進(jìn)制碼與曼徹斯特碼波形2.2 曼徹斯特碼原理用于數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型種類(lèi)較多，manchester碼是其中常用的一種。manchester碼是一種用跳變

27、沿（而非電平）來(lái)表示要傳輸?shù)亩M(jìn)制信息（0或1），一般規(guī)定在位元中間用下跳變表示“1”，用上跳變表示“0”. 曼徹斯特編碼被被認(rèn)為是一種自定時(shí)碼自定時(shí)意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是可行的。每一個(gè)比特都準(zhǔn)確的在一預(yù)先定義時(shí)間時(shí)期的時(shí)間中被傳送。曼徹斯特編碼提供了一種簡(jiǎn)單的方法在長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有電平跳變的情況下，仍然能夠?qū)θ我獾亩M(jìn)制序列進(jìn)行編碼，并且防止在這種情況下同步時(shí)鐘信號(hào)的丟失以及防止低通模擬電路中低頻直流飄移所引起的比特錯(cuò)誤。如果保證傳送的編碼交流信號(hào)的直流分量為零并且能夠防止中繼信號(hào)的基線(xiàn)漂移，那么很容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)的恢復(fù)和防止能量的浪費(fèi)。曼徹斯特碼具有豐富的位定時(shí)信息。以下是在不同p值情況下的功

28、率譜仿真圖。圖2.2為p=0.5時(shí)的功率譜圖。這樣的情況出現(xiàn)在“0”和“1”的概率比為1: 1的情況，比如編碼前二進(jìn)制隨機(jī)碼為全“0”或全“1”的情況。p=0.5時(shí)曼徹斯特碼功率譜： 圖2.2 p=0.5時(shí)曼徹斯特碼功率譜 圖2.3為p=0.4時(shí)的曼徹斯特碼的功率譜圖，圖2.4為p=0.4時(shí)曼徹斯特碼的功率譜中的線(xiàn)譜圖。從圖中可以看到有線(xiàn)譜資源，表明有可提取的位定時(shí)信息。當(dāng)p=0.4時(shí)，編碼前二進(jìn)制隨機(jī)序列中的“1”的概率為0.4. 圖 2.3 p=0.4 時(shí)曼徹斯特碼功率譜 如果一曼徹斯特編碼信號(hào),沿著通訊信道某處進(jìn)行跳變,它從一個(gè)變化狀態(tài)到另一個(gè)變化狀態(tài).但是,這樣情況能被差分曼徹斯特編碼

29、輕易克服。曼徹斯特編碼的缺點(diǎn)在于為每一比特進(jìn)行電平跳變的結(jié)果是曼徹斯特信號(hào)編碼所要求的帶寬相比異步通訊要高一倍，并且其頻譜也更寬。雖然曼徹斯特編碼是一種高度可靠的通信方式,帶寬要求被視為其不利之處，在達(dá)到的同樣的目標(biāo)的情況下，其更好的編碼表現(xiàn)和更小帶寬要求使得最現(xiàn)代化的通訊協(xié)議隨著更現(xiàn)化的線(xiàn)性編碼不斷發(fā)展。曼徹斯特碼所要考慮的一件事就是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的同步問(wèn)題，初看起來(lái)它可能是半比特周期的錯(cuò)誤將導(dǎo)致接收機(jī)終端得到相反的輸出，但是進(jìn)一步考慮表明了典型數(shù)據(jù)在這個(gè)情況下將導(dǎo)致違例碼。使用硬件能探測(cè)到這些違例碼，運(yùn)用這些信息實(shí)現(xiàn)精確的同步正確的解釋這些有關(guān)數(shù)據(jù)。2.3 曼徹斯特碼的應(yīng)用范圍曼徹斯特編碼

30、已經(jīng)被許多高效率且被廣泛使用的電信標(biāo)準(zhǔn)所采用，例如以太網(wǎng)電訊標(biāo)準(zhǔn). 曼徹斯特編碼是一種超越傳統(tǒng)數(shù)字傳輸?shù)男诺谰幋a技術(shù)，由于其具有隱含時(shí)鐘、去除了零頻率信號(hào)的特性使得它在石油勘探測(cè)井中也得到廣泛的應(yīng)用。在 1949 年第一次提出了的曼徹斯特編碼方案，是一個(gè)被應(yīng)用在物理層的同步時(shí)鐘編碼技術(shù)用來(lái)將時(shí)鐘和數(shù)據(jù)編碼統(tǒng)一在一個(gè)同步比特?cái)?shù)據(jù)流中。在這項(xiàng)技術(shù)中,在電纜上被傳送的真實(shí)二元數(shù)據(jù)不是以一連串的邏輯序列 1 或者 0 來(lái)表示的(這項(xiàng)技術(shù)也是一種不歸零碼 nrz）。這些要傳送的數(shù)據(jù)比特被轉(zhuǎn)換成一個(gè)略微不同格式,比起直接用二進(jìn)制碼(i.e. nrz)來(lái)有許多的優(yōu)勢(shì)。在曼徹斯特編碼方案中,比特周期中間的 0

31、 到 1 跳變表示邏輯 0，比特周期中間的 1 到 0 的跳變表示邏輯 1。注意信號(hào)跳變不一定在bitboundaries比特邊界（一個(gè)比特和另外一個(gè)比特)之間的分界線(xiàn)，但是總是發(fā)生在每個(gè)比特的中間位置.曼徹斯特編碼的規(guī)則列出如下：初始數(shù)據(jù)發(fā)送的值 邏輯 00 到 1 (比特中心向上跳變)邏輯 11到0 (比特中心向下跳變 圖 2.4 曼徹斯特編碼的規(guī)則注意:在有些情形下你將看到編碼方案相反的情況。把邏輯 0 表示為 0 到 1 的跳變.兩種定義已經(jīng)并存很多年. 以太網(wǎng)藍(lán)皮書(shū)和美國(guó)電氣及電子工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ieee (10 mbps)描繪了邏輯 0 被發(fā)送成是 0 到 1 的跳變，邏輯 1 表示

32、成 1 到 0 的跳變。（零被表示成電纜上的更小的負(fù)電壓）.因?yàn)楹芏辔锢韺硬捎靡环N翻轉(zhuǎn)線(xiàn)性驅(qū)動(dòng)器把二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),這個(gè)信號(hào)在線(xiàn)纜上與編碼器的輸出恰恰相反。差分物理層傳輸（例如 10bt）不能容忍這種反轉(zhuǎn)。 下面的簡(jiǎn)圖展示了一個(gè)典型的被寄送數(shù)據(jù)(1,1,0,1,0,0)編碼后的相應(yīng)的曼徹斯特編碼信號(hào)的發(fā)送 圖 2.5 (1,1,0,1,0,0)編碼后的相應(yīng)的曼徹斯特編碼信號(hào)方波波形表曼徹斯特碼比特流承載一個(gè)比特序列 110100.曼徹斯特編碼可以選擇性的看成為一種相位編碼,每一個(gè)比特被編碼成正向 90度的階段相位轉(zhuǎn)變或者負(fù) 90 度的相位轉(zhuǎn)變.曼徹斯特碼依次可以看作是一種相位碼。曼徹斯特

33、編碼信號(hào)包含頻繁的電平跳變,這使得它可以允許接收器運(yùn)用數(shù)字鎖相環(huán)提取精確的時(shí)鐘信號(hào)并且實(shí)現(xiàn)每個(gè)比特的定時(shí)和正確解碼。為了保證數(shù)字鎖相環(huán)可靠運(yùn)作,被傳送的比特流必須包含有高密度的比特跳變。曼徹斯特編碼保證了這一點(diǎn)，可以應(yīng)用數(shù)字鎖相環(huán)精確提取時(shí)鐘信號(hào)。相位曼徹斯特編碼能消耗大約兩倍的原來(lái)信號(hào)(20 mhz)的帶寬。這就是作為電平頻繁跳變的代價(jià)，對(duì)于一個(gè) 10 mbps 局域網(wǎng),信號(hào)頻譜值在 5 和 20 mhz 之間。2.3.12.3.1 曼徹斯特碼在lan中的應(yīng)用曼徹斯特碼由于其特殊的性能，被廣泛應(yīng)用于小功率無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)中。曼徹斯特編碼是申行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N重耍的編碼方式。曼徹斯特編碼最大的優(yōu)點(diǎn)是

34、:數(shù)據(jù)和同步時(shí)鐘統(tǒng)一編碼，曼碼中含有豐富的時(shí)鐘信號(hào)，直流分量基本為零，接收器能夠較容易恢復(fù)同步時(shí)鐘，并同步解調(diào)出數(shù)據(jù)，具有很好的抗干擾性能，這使它更適合于信道傳輸。ieee802.4 令牌總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)采用了此種傳輸技術(shù)。曼徹斯特編碼被使用作一個(gè)以太網(wǎng)局域網(wǎng)的物理層,對(duì)于一個(gè)以太網(wǎng)局域網(wǎng)用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，額外的帶寬不是重要的問(wèn)題。cat5e 纜線(xiàn)的帶寬有限，為了達(dá)到 100 mbps 的數(shù)據(jù)速率需要更高效率的編碼方法，必要使用一個(gè) 4b/5b mlt編碼方案。它使用(代替曼徹斯特編碼使用的兩個(gè)電平值)三個(gè)信號(hào)電平值，因此可以實(shí)現(xiàn) 100 mbps 信號(hào)的數(shù)據(jù)速率且只需要占僅 31 mhz 的帶

35、寬. ieee-802.3u 規(guī)范采用三電平符號(hào)傳輸系統(tǒng)取代 10baset 的二電平曼徹斯特編碼，能實(shí)現(xiàn)快速以太網(wǎng)的兼容性。這種方案采用一種最初為 fddi（光纖分布式數(shù)據(jù)接口）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的4b/5b 編碼。這種編碼將 4 位數(shù)據(jù)半字節(jié)轉(zhuǎn)換為 5 位編碼，用以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤檢測(cè)和增加控制碼，例如數(shù)據(jù)流起始和終止定界符。將符號(hào)率提高到 125 mbps，可補(bǔ)償4b/5b 內(nèi)在的 20%數(shù)據(jù)傳輸效率，但是這種帶寬增加所產(chǎn)生的頻譜會(huì)被曼徹斯特編碼擴(kuò)展到數(shù)百兆赫。衰減損耗和 emc 問(wèn)題使這種方法無(wú)法使用，所以 100basetx 使用了 mlt-3（多電平轉(zhuǎn)換三電平）載波。吉比特以太網(wǎng)使用五電平值和 8b

36、/10b 編碼方案，在有限的電纜帶寬下更有效率，在 100 mhz 的帶寬以?xún)?nèi)提供 1gbps 的數(shù)據(jù)速率。2.3.2 曼徹斯特碼在測(cè)井系統(tǒng)中的應(yīng)用測(cè)井技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)發(fā)生了很大的變化：一是由模擬測(cè)井技術(shù)發(fā)展到了數(shù)字測(cè)井技術(shù)；二是由數(shù)字測(cè)井技術(shù)發(fā)展到了數(shù)控測(cè)井技術(shù)。進(jìn)入90年代，成像測(cè)井技術(shù)獲得了較大的發(fā)展，測(cè)井系統(tǒng)中需要傳送的數(shù)據(jù)信息量越來(lái)越大，為此必須解決數(shù)據(jù)的高速傳輸與正確接收兩個(gè)問(wèn)題，如相關(guān)編碼技術(shù)、纜芯多路復(fù)用技術(shù)、基帶均衡技術(shù)等用以提高數(shù)據(jù)傳輸速率和降低誤碼率.在測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，由于曼徹斯特碼既能提供足夠的定時(shí)分量，又無(wú)直流漂移，編碼過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，因而曼徹斯特（manche

37、ster）碼是測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸中常用的編碼方式之一。目前，在實(shí)際的工程測(cè)井中，常采用manchester編譯碼器hd-15530把測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為manchester碼及把manchester碼解碼為數(shù)據(jù).由于hd-15530發(fā)送數(shù)據(jù)輸入及接受數(shù)據(jù)輸出均為串行方式，并且manchester編碼、解碼是以16位數(shù)據(jù)為基本單位，邏輯上要求使用16位的并入串出移位寄存器和16位的串入并出移位寄存器與單片機(jī)接口，這樣硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，儀器成本較高.考慮到測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率不高，可用單片機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)manchester編碼和解碼功能. 在油田測(cè)井中，井下儀在井下采集大量信息，并傳送給地面測(cè)井系統(tǒng)；但井下儀到地面

38、段信道的傳輸性能并不好，常用的nrz碼不適合在這樣的信道里傳輸，而且nrz碼含有豐富的直流分量，容易引起滾筒的磁化，因而選用了另外一種編碼 曼徹斯特碼。曼徹斯特編碼串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N重要的編碼方式。和最常用的nrz碼相比，曼徹斯特碼具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如，消除了nrz碼的直流成分，具有時(shí)鐘恢復(fù)和更好的抗干擾性能，這使它更適合于信道傳輸。但曼徹斯特碼的時(shí)序比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)編解碼器和單片機(jī)的接口需要添加大量的邏輯電路，給電路設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)很多困難。使用cpld可大大簡(jiǎn)化這一過(guò)程。cpld（complex programmable logic devices）具有用戶(hù)可編程、時(shí)序可預(yù)測(cè)、速度高和容易使用等

39、優(yōu)點(diǎn)，這幾年得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。上至高性能cpu,下至簡(jiǎn)單的74電路，都可以用cpld來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且cpld的可編程性，使修改和產(chǎn)品升級(jí)變得十分方便。用戶(hù)可以根據(jù)原理圖或硬件描述語(yǔ)言自由地設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)，然后通過(guò)軟件仿真，事先驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。pcb完成以后，還可以利用pld的在線(xiàn)修改能力，隨時(shí)修改設(shè)計(jì)而不必改動(dòng)硬件電路，從而大大縮短了設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)間，減少了pcb面積，提高了系統(tǒng)的可靠性.第三章 曼徹斯特編解碼方案曼徹斯特編解碼電路由三個(gè)部分組成，分別是編碼電路模塊，解碼電路模塊，和同步信號(hào)提取電路模塊。編碼電路模塊提供時(shí)鐘源，并且對(duì)輸入的待傳送原碼進(jìn)行編碼，將其轉(zhuǎn)換成曼徹斯特碼并發(fā)送。

40、同步時(shí)鐘信號(hào)提取電路模塊負(fù)責(zé)從接收到的曼徹斯特碼中提取其中包含的同步時(shí)鐘信號(hào)，將其提供給解碼電路模塊進(jìn)行解碼。解碼電路模塊用則是將接收到的曼徹斯特碼整形后利用同步時(shí)鐘提取電路模塊提供的同步信號(hào)把它轉(zhuǎn)換成原碼輸出。三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊相互協(xié)同工作共同完成曼徹斯特編解碼工作，同時(shí)相互獨(dú)立的模塊結(jié)構(gòu)有利于查找電路中存在的問(wèn)題，便于維護(hù)。系統(tǒng)整體原理框圖如下：時(shí)鐘源 整形電路微分電路窄帶濾波電路原碼輸入全波整流電路占空比調(diào)整電路同步電路編碼電路鎖相環(huán)跟蹤 2 分頻整形電路解碼電路原碼輸出圖 3.1 曼徹斯特編解碼電路原理框圖3.1 編碼電路編碼電路的實(shí)現(xiàn),編碼電路模塊具體分為以下幾個(gè)部分：時(shí)鐘源，占空比

41、調(diào)整電路，同步電路，編碼電路。結(jié)構(gòu)圖如下所示： 編碼輸入 曼碼 輸出 時(shí)鐘源占空比調(diào)整編碼同步 圖 3.2 編碼電路模塊原理圖對(duì)比曼徹斯特編碼與原碼波形，可以看出在理想狀況下，曼徹斯特碼在時(shí)鐘的前半周期和原碼相同，后半周期和原碼相反。因此要用一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，在時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，選擇原碼作為曼徹斯特編碼的信號(hào)，而時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，選擇原碼的反碼作為曼徹斯特編碼信號(hào)即可。但是上面的思路還有一定的問(wèn)題。其一，時(shí)鐘信號(hào)與原碼的信號(hào)起始位置不同。如果按照上面的思路編碼，就會(huì)在編碼時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤情況。例如：1”的寬度與一般的寬度不同，導(dǎo)致之后的編碼全部出錯(cuò)，顯然編碼是錯(cuò)誤的。在通信系統(tǒng)中，時(shí)鐘和信號(hào)往往是

42、由電路的不同部分產(chǎn)生的，起始時(shí)刻不同也是很正常的。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼前，用一個(gè) d 觸發(fā)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行整形，可以使信號(hào)和時(shí)鐘同步，而且能調(diào)整信號(hào)的脈寬，使信號(hào)的寬度為時(shí)鐘周期的整數(shù)倍。當(dāng)時(shí)鐘的頻率和信號(hào)發(fā)送的波特率相等時(shí)，就只會(huì)在原碼中較寬(比時(shí)鐘周期寬)的碼元處產(chǎn)生一個(gè)誤碼，而較窄(比時(shí)鐘周期窄)的碼元處不會(huì)產(chǎn)生誤碼。很明顯，原碼就是在時(shí)鐘的前半周期(高電平的時(shí)候)保持曼徹斯特的碼不變，而時(shí)鐘后半周期，維持前半周期的電平不變，就恢復(fù)出原碼了 12,31。這個(gè)過(guò)程只要時(shí)鐘相位調(diào)整得當(dāng)，同樣可以用一個(gè) d 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。綜上所述，編碼電路僅需要一個(gè) d觸發(fā)器，一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器;而譯碼電路僅需要一個(gè) d

43、觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)。另外只需要構(gòu)建一個(gè)占空比為 1/2，且頻率大于兩倍于信號(hào)速率的時(shí)鐘。硬件電路比較簡(jiǎn)單，使用的元器件也比較簡(jiǎn)單，成本較低。而且可以方便地測(cè)試編碼。編碼電路主要由時(shí)鐘電路模塊、占空比調(diào)整電路、編碼電路部分組成。時(shí)鐘信號(hào) 產(chǎn)生很多時(shí)候多是采用集成電路定時(shí)器 555 產(chǎn)生，作定時(shí)器時(shí)，定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)。555 的靜態(tài)電流較小，一般為 80 la 左右。改變 r,r2,c 的值可得到任意頻率的時(shí)鐘脈沖。由于電容 c 的充放電時(shí)間常數(shù)不相等。因此電路的輸出波形為矩形脈沖，脈沖的占空比隨頻率的變化而變化。然而，555定時(shí)器作為時(shí)鐘源時(shí)，它的時(shí)鐘穩(wěn)定性不夠高，一般只有三個(gè)數(shù)量級(jí)，而此處設(shè)計(jì)的曼徹斯

44、特編解碼電路設(shè)計(jì)速率為100kbps，誤碼率要求0.001以下。要求時(shí)鐘頻率為100 000hz ,并且因?yàn)檎伎毡日{(diào)整電路實(shí)際上是一個(gè)二分頻電路，因此時(shí)鐘源頻率要求達(dá)到200 000hz.顯然，555定時(shí)器不能滿(mǎn)足要求。所以此處選用了穩(wěn)定度高得多的晶體震蕩定時(shí)電路，精確度可達(dá)4五至9個(gè)數(shù)量級(jí)，完全符合電路的要求。具體實(shí)際應(yīng)用中采用了比較常用性?xún)r(jià)比高的石英晶體正弦波振蕩電路。3.1.1 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類(lèi)振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。一、石英晶體振蕩器的基本

45、原理1、石英晶體振蕩器的結(jié)構(gòu) 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線(xiàn)接到管腳 上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱(chēng)為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。2、壓電效應(yīng) 若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，

46、晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電諧振，它與 lc 回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。3 諧振頻率 從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個(gè)諧振頻率，即（1）當(dāng) l、c、r支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，它的等效阻抗最?。ǖ扔?r）。串聯(lián)揩振頻率用 fs 表示，石英晶體對(duì)于串聯(lián)揩振頻率 fs 呈純阻性，（2）當(dāng)頻率高于 fs 時(shí) l、c、r 支路呈感性，可與電容 c。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率

47、用 fd 表示。二、石英晶體振蕩器的主要參數(shù)標(biāo)稱(chēng)頻率大都標(biāo)明在晶振外殼上。如常用普通晶振標(biāo)稱(chēng)頻率有：48khz、500 khz、503.5 khz、1mhz40.50 mhz等，對(duì)于特殊要示，石英晶體對(duì)于串聯(lián)揩振頻率fs呈純阻性，（2）當(dāng)頻率高于fs時(shí)l、c、r支路呈感性，可與電容c。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用fd表示。 根據(jù)石英晶體的等效電路，可定性畫(huà)出它的電抗頻率特性曲線(xiàn)如圖2e所示?？梢?jiàn)當(dāng)頻率低于串聯(lián)諧振頻率fs或者頻率高于并聯(lián)揩振頻率fd時(shí)，石英晶體呈容性。僅在fsffd極窄的范圍內(nèi)，石英晶體呈感性。 石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類(lèi)振蕩

48、電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。石英晶體正弦波振蕩電路的形式是多種多樣的，但基本電路只有兩類(lèi)，即并聯(lián)型和串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路，前者石英晶體工作在接近于并聯(lián)諧振狀態(tài)，而后者則工作在串聯(lián)諧振狀態(tài)。在工程應(yīng)用中，例如在實(shí)驗(yàn)用的低頻及高頻信號(hào)產(chǎn)生電路中，往往要求正弦波振蕩電路的振蕩頻率有一定的穩(wěn)定度，有時(shí)要求振蕩頻率十分穩(wěn)定，如通訊系統(tǒng)中的射頻振蕩電路、數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)鐘產(chǎn)生電路等。因此，有必要引用頻率穩(wěn)定度來(lái)作為衡量振蕩電路的質(zhì)量指標(biāo)之一。頻率穩(wěn)定度一般用頻率的相對(duì)變化量f/f0來(lái)表示，f0為振蕩頻率，f 為頻率偏移。頻率穩(wěn)定度有時(shí)附加時(shí)

49、間條件， 如一小時(shí)或一日內(nèi)的頻率相對(duì)變化量。影響 lc 振蕩電路振蕩頻率無(wú)的因素主要是 lc 并聯(lián)諧振回路的 q 值，可以證明，q 值愈大，頻率穩(wěn)定度愈高。由電路理論知道：為了提高 q 值，應(yīng)盡量減小回路的損耗電阻 r 并加大 l/c 值。 但一般的 lc 振蕩電路，其 q 值只可達(dá)數(shù)百， 在要求頻率穩(wěn)定度高的場(chǎng)合，往往采用石英晶體振蕩電路。它的頻率穩(wěn)定度可高達(dá)10-9甚至 10-11。 石英晶體振蕩電路之所以具有極高的頻率穩(wěn)定度，主要是由于采用了具有極高q 值的石英晶體元件。石英晶體是一種各向異性的結(jié)晶體，它是硅石的一種，其化學(xué)成分是二氧化硅 。 從一塊晶體上按一定的方位角切下的薄片稱(chēng)為晶片

50、（可以是正方形、矩形或圓形等)， 然后在晶片的兩個(gè)對(duì)應(yīng)表面上涂敷銀層并裝上一對(duì)金屬板，就構(gòu)成石英晶體產(chǎn)品，一般用金屬外殼密封，也有用玻璃殼封裝的。 圖 3.3 石英晶體產(chǎn)品外形石英晶片所以能做振蕩電路是基于它的壓電效應(yīng)，可以用上圖所示的等效電路來(lái)模擬。等效電路中的 c。 為切片與金屬板構(gòu)成的靜電電容，l 和 c 分別模擬晶體的質(zhì)量(代表慣性)和彈性，而晶片振動(dòng)時(shí),因摩擦而造成的損耗則用電阻 r 來(lái)等效。 石英晶體的一個(gè)可貴的特點(diǎn)在于它具有很高的質(zhì)量與彈性的比值 (等效于 l/c)，因而它的品質(zhì)因數(shù) q 高達(dá) 10000500000 的范圍內(nèi)。 等效電路中元件的典型參數(shù)為：co 很?。簬?pf幾

51、十 pf，l：幾十 mh幾百 mh，c：0.0002 pf 0.1pf 。下圖為石英晶體的符號(hào)、等效電路和電抗特性。 圖 3.4 石英晶體的符號(hào)、等效電路和電抗特性由等效電路可知，石英晶體有兩個(gè)諧振頻率，即（1）l-c-r 支路串聯(lián)諧振 （3.1）12sflc（2）當(dāng) ffs時(shí)，l-c-r 支路呈感性，與 co產(chǎn)生并聯(lián)諧振。 （3.2）12oopsooccccffcclc由于 coc，故 fpfs.在實(shí)際應(yīng)用中，通常串入一個(gè)用于校正振蕩頻率的小電容 cs，如上圖所示。 cs的選擇應(yīng)比 c 大。因此，利用石英晶體的頻率特性可構(gòu)成兩種不同類(lèi)型的頻率高度穩(wěn)定的正弦波振蕩電路：當(dāng)石英晶體發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)

52、，它呈純阻性，相移是 0。若把石英晶體作為放大電路的反饋網(wǎng)絡(luò)，并起選頻作用，只要放大電路的相移也是 0，則滿(mǎn)足相位條件， 形成串聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路。當(dāng)頻率在 fs與 fp之間，石英晶體呈感性，可將它與兩個(gè) c 構(gòu)成電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路，形成并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路如圖 3.5 所示。 綜合以上因素本次設(shè)計(jì)時(shí)鐘源選用并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路如圖 3.5 所示電路完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)在頻率穩(wěn)定度以及精確度等各項(xiàng)要求。乘乘872u?aua9637aclk3d2sd4cd1q5q6u?a74ls74clk3d2sd4cd1q5q6u?a74ls74i0a6i1a512a413a3ea1

53、za7i0b10i1b11i2b12i2c13eb15zb9s014s1274ls153c2c1c31000pf20pf5pf乘 乘 乘 乘+5v乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘ic1ic2ic3乘 乘 乘 乘 乘ic4乘 乘乘 乘+5v 圖 3.5 并聯(lián)型石英晶體正弦波振蕩電路3.1.2 占空比調(diào)整電路占空比調(diào)整電路采用一個(gè) d 觸發(fā)器，將其反向輸出端接至其輸入端 d 管腳，時(shí)鐘源輸出端接入其 cp 管腳，從而構(gòu)成一個(gè)二分頻電路實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)整，將原來(lái)由石英晶體震蕩電路產(chǎn)生的占空比隨頻率變化而變化的時(shí)鐘信號(hào)調(diào)整其占空比為50%。如下圖所示：乘乘872u?aua9637aclk3d2s

54、d4cd1q5q6u?a74ls74clk3d2sd4cd1q5q6u?a74ls74i0a6i1a512a413a3ea1za7i0b10i1b11i2b12i2c13eb15zb9s014s1274ls153c2c1c31000pf20pf5pf乘 乘 乘 乘+5v乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘ic1ic2ic3乘 乘 乘 乘 乘ic4乘 乘乘 乘+5v 圖 3.6 占空比調(diào)整電路3.1.3 編碼電路 曼徹斯特碼在時(shí)鐘的前半周期和原碼相同，后半周期和原碼相反。因此要用一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器，在時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，選擇原碼作為曼徹斯特編碼的信號(hào)，而時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，選擇原碼的反碼作為曼

55、徹斯特編碼信號(hào)即可。如下圖所示： 乘乘872u?aua9637aclk3d2sd4cd1q5q6u?a74ls74clk3d2sd4cd1q5q6u?a74ls74i0a6i1a512a413a3ea1za7i0b10i1b11i2b12i2c13eb15zb9s014s1274ls153c2c1c31000pf20pf5pf乘 乘 乘 乘+5v乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘ic1ic2ic3乘 乘 乘 乘 乘ic4乘 乘乘 乘+5v圖 3.7 編碼電路以上則構(gòu)成了曼徹斯特編碼電路模塊。3.2 解碼電路解碼電路中，由于同步時(shí)鐘信號(hào)已經(jīng)有專(zhuān)門(mén)的模塊電路恢復(fù)出來(lái)，因此直接利用，解碼電路

56、模塊所需要做的只是在時(shí)鐘信號(hào)為高電平（前半時(shí)鐘周期）時(shí)，直接把此時(shí)曼徹斯特碼電平值作為曼徹斯特碼譯碼的信號(hào)，而時(shí)鐘信號(hào)為低電平（后半時(shí)鐘周期）時(shí)，保持前半時(shí)鐘周期的曼徹斯特碼電平值即可。因此解碼電路中，理論上只需要一個(gè)d觸發(fā)器即可以實(shí)現(xiàn)。解碼電路比較簡(jiǎn)單。3.3 同步信號(hào)提取電路數(shù)字通信在近幾十年來(lái)得到了迅速的發(fā)展，其原因是數(shù)字通信系統(tǒng)具有許多模擬通信系統(tǒng)不能達(dá)到或不容易達(dá)到的優(yōu)越性。數(shù)字通信的這些優(yōu)越性體現(xiàn)在諸多方面，以下是一些容易理解的數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)。1. 抗干擾能力強(qiáng);2. 便于靈活進(jìn)行各種處理，可以硬件實(shí)現(xiàn)，也可以計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn);3. 易于實(shí)現(xiàn)集成化、小型化;4. 易于加密;5. 容易

57、存儲(chǔ);6. 各種業(yè)務(wù)可以結(jié)合起來(lái)，有利于實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體通信。數(shù)字通信系統(tǒng)雖然優(yōu)點(diǎn)眾多，但是仍然有其固有的缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在同步和誤碼上面。這些方面的指標(biāo)是通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，但同時(shí)，這方面的理論和技術(shù)也是通信領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。數(shù)字通信系統(tǒng)中，有異步通信系統(tǒng)和同步通信系統(tǒng)。在同步通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)序列是按節(jié)拍一步一步工作，因此收發(fā)兩端的節(jié)拍一定要相同。否則將出現(xiàn)混亂。另外，發(fā)送的數(shù)字信號(hào)序列常常是編組的，收端必須知道這些編組的頭尾，否則無(wú)法恢復(fù)原始信息。要保證收發(fā)兩端的節(jié)拍一致，必須有同步系統(tǒng)的控制同步是數(shù)字通信系統(tǒng)以及某些采用相干解調(diào)的模擬通信系統(tǒng)中的一個(gè)重要問(wèn)題。由于收發(fā)雙方不在一地，要

58、使它們能步調(diào)一致協(xié)調(diào)工作，必須要有同步系統(tǒng)來(lái)保證。在數(shù)字通信中，按照同步的功用分為:載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。在數(shù)字通信中，任何消息都是一連串信號(hào)碼元序列，所以接收時(shí)需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，才能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻進(jìn)行取樣判決。通常將在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復(fù)頻率和相位一致的定時(shí)脈沖序列的過(guò)程稱(chēng)為碼元同步或位同步，而稱(chēng)這個(gè)定時(shí)脈沖序列為碼元同步脈沖或位同步脈沖。必須獲得了同步時(shí)鐘信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)解碼。位同步是指在接收端的基帶信號(hào)中提取碼元定時(shí)的過(guò)程，是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要，并且不論是基帶傳輸還是頻帶傳輸都需要位同步;所提取的位同步信息是頻率等于碼速率的定時(shí)脈沖，相位則根據(jù)判

59、決時(shí)信號(hào)波形決定，可能在碼元中間，也可能在碼元中止時(shí)刻或其他時(shí)刻。位同步又稱(chēng)同步傳輸，它是使接收端對(duì)每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步。如果基帶信號(hào)為隨機(jī)的二進(jìn)制不歸零脈沖序列，那么這種信號(hào)本身不包含位同步信號(hào)。為了獲得位同步信號(hào)，就應(yīng)在基帶信號(hào)中插入位同步導(dǎo)頻信號(hào)，或者對(duì)該基帶信號(hào)進(jìn)行某種變換。這兩種方法稱(chēng)為插入導(dǎo)頻法和直接法。還有一種方式，將基帶信號(hào)通過(guò)線(xiàn)路編碼的方式，使其包含定時(shí)信號(hào)。在實(shí)現(xiàn)位同步時(shí)，具體實(shí)現(xiàn)可分為外同步法和自同步法兩種。在外同步法中，接收端的同步信號(hào)事先由發(fā)送端送來(lái)，而不是自己產(chǎn)生也不是從信號(hào)中提取出來(lái)。即在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，發(fā)送端先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖，接收端按照這一

60、時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率，以便在接收數(shù)據(jù)的過(guò)程中始終與發(fā)送端保持同步。自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào)的方法。自同步法也就是通過(guò)編碼(線(xiàn)路編碼)令數(shù)據(jù)信號(hào)波形的功率譜中包含表達(dá)定時(shí)分量的線(xiàn)譜的方式達(dá)到的。曼徹斯特碼是一種典型使用自同步法保持位同步的線(xiàn)路碼型。同步信號(hào)提取電路是整個(gè)電路中最關(guān)鍵也是最復(fù)雜的部分，它的成功與否直接影響整個(gè)電路的正常工作，任何一點(diǎn)同步信號(hào)提取電路的誤差都可能導(dǎo)致最終的解碼輸出誤碼。同步時(shí)鐘提取電路具體分為以下幾個(gè)部分：整形電路微分電路全波整流電路窄帶濾波電路鎖相環(huán)電路及二分頻結(jié)構(gòu)圖如下所示： 曼碼輸入 同步信號(hào)輸出整形微分全波整流窄帶濾波鎖相環(huán)