学位论文-—曼彻斯特编解码电路设计.doc
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1、 本科生毕业论文(设计)题 目曼彻斯特编解码电路设计I毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本
2、和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用
3、学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:
4、理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任
5、务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附
6、件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(
7、设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设
8、计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日目录目录I摘要IIIABSTRACTIV第一章 绪论11.1 项目背景11.2 项目研究内容和任务11.3
9、 论文各部分主要内容1第二章 曼彻斯特码的原理及其编码规则32.1 曼彻斯特码简介及其编码规则32.2 曼彻斯特码原理32.3 曼彻斯特码的应用范围52.3.1 曼彻斯特码在LAN中的应用72.3.2 曼彻斯特码在测井系统中的应用7第三章 曼彻斯特编解码方案93.1 编码电路93.2 解码电路153.3 同步信号提取电路163.3.1 利用电压比较器整形曼码183.3.2 利用微分电路检出曼码跳变沿193.3.3 全波整流电路213.3.4 窄带滤波电路243.3.5 锁相环27第四章 运用VHDL语言对同步方法仿真304.1 VHDL语言简介304.2 VHDL语言仿真30第五章 PROTE
10、L软件绘制电路图简介335.1 Protel软件简介335.2 电路图绘制33第六章 结论与展望36参考文献37致谢38附录39摘要在电信领域,曼彻斯特码是一种数据通讯线性码,它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的。曼彻斯特编码因此被认为是一种自定时码。自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。曼彻斯特编码已经被许多高效率且被广泛使用的电信标准所采用,例如以太网电讯标准. 曼彻斯特编码是一种超越传统数字传输的信道编码技术,由于其具有隐含时钟、去除了零频率信号的特性使得它在石油勘探测井中得到广泛的应用。报告论述了曼彻斯特码的原理,
11、介绍了其编码规则。对其特点和应用范围进行了说明。提出了曼彻斯特编解码方案,重点运用VHDL语言对同步信号提取电路进行了硬件仿真。以及对使用Protel软件绘制电路图进行了介绍。系统成功实现了曼彻斯特码数据传送的要求而且电路简单,性能稳定。关键词: 曼彻斯特码,同步信号,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 Manch
12、ester code is called self-acting 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 a
13、re been used widely, such as 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
14、of oil widely. The thesis mainly 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 w
15、ith the VHDL language , it 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曼彻斯特编解
16、码电路设计 第一章 绪论第一章 绪论1.1 项目背景测井技术发展到今天,已经发生了很大的变化:一是由模拟测井技术发展到了数字测井技术;二是由数字测井技术发展到了数控测井技术。进入90年代,成像测井技术获得了较大的发展,测井系统中需要传送的数据信息量越来越大,为此必须解决数据的高速传输与正确接收两个问题,如相关编码技术、缆芯多路复用技术、基带均衡技术等用以提高数据传输速率和降低误码率.在测井数据传输系统中,由于曼彻斯特码既能提供足够的定时分量,又无直流漂移,编码过程相对简单,因而曼彻斯特(Manchester)码是测井数据传输中常用的编码方式之一。曼彻斯特码,又称数字双相码或分相码。在曼彻斯特编
17、码中,每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作时钟信号,又作数据信号;从高到低跳变表示1,从低到高跳变表示0。曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中,在传输代码信息的同时,也将时钟同步信号一起传输到对方,每位编码中有一跳变,不存在直流分量,因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平,所以数据传输速率只有调制速率的1/2。曼彻斯特码是主要用在数据同步传输的一种编码方式。由于曼彻斯特码有如此多的优点,所以在现代通信中得到了广泛的应用。本课题设计了一种利用曼彻斯特编码实现数据传输的通信系统。本文的主要工作就是研究曼彻斯特码编码器的设计及实现。1.2 项目研究内容和任务本项目主
18、要研究曼彻斯特码编码器的硬件设计和实现。为了能顺利完成曼彻斯特码的编解码任务,实现数据传输它应该包括这样几个部分:编码电路,解码电路,以及同步信号提取电路。在本次设计中,为了验证电路系统能否顺利完成曼彻斯特码的编解码功能,我们采取了比软件仿真更加直观,与最终产品更加贴近的硬件验证方式。在该方式中需要使用VHDL语言对系统进行仿真。1.3 论文各部分主要内容第二章详细说明了曼彻斯特码编码的特点,规则以及应用。第三章介绍了曼彻斯特编解码系统的总体结构和功能概述、硬件组成。第四章详细说明了利用VHDL语言对系统的同步信号提取模块进行仿真的过程。第五章介绍了利用PROTEL的电路图绘制。第六章是对本次
19、设计的小结和展望。曼彻斯特码编解码电路设计 第二章 曼彻斯特码原理及其编码规则第二章 曼彻斯特码的原理及其编码规则2.1 曼彻斯特码简介及其编码规则在电信领域,曼彻斯特码,(也称作相位码或者PE)是一种数据通讯线性码,它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的曼彻斯特编码被因此被认为是一种自定时码。自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。 但是,今天有许许多多的复杂的编码方法(例如8B/10B编码),在达到同等目的情况下只需要更少带宽负荷并且只有更少的同步信号相位模糊.二进制码与曼彻斯特码波形的对比关系如下。 图2.1 二进制码与
20、曼彻斯特码波形2.2 曼彻斯特码原理用于数字基带传输的码型种类较多,Manchester码是其中常用的一种。Manchester码是一种用跳变沿(而非电平)来表示要传输的二进制信息(0或1),一般规定在位元中间用下跳变表示“1”,用上跳变表示“0”. 曼彻斯特编码被被认为是一种自定时码自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。曼彻斯特编码提供了一种简单的方法在长时间段内没有电平跳变的情况下,仍然能够对任意的二进制序列进行编码,并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失以及防止低通模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。如果保证传送的编码交流信号的直
21、流分量为零并且能够防止中继信号的基线漂移,那么很容易实现信号的恢复和防止能量的浪费。曼彻斯特码具有丰富的位定时信息。以下是在不同P值情况下的功率谱仿真图。图2.2为P=0.5时的功率谱图。这样的情况出现在“0”和“1”的概率比为1: 1的情况,比如编码前二进制随机码为全“0”或全“1”的情况。p=0.5时曼彻斯特码功率谱: 图2.2 p=0.5时曼彻斯特码功率谱 图2.3为P=0.4时的曼彻斯特码的功率谱图,图2.4为P=0.4时曼彻斯特码的功率谱中的线谱图。从图中可以看到有线谱资源,表明有可提取的位定时信息。当P=0.4时,编码前二进制随机序列中的“1”的概率为0.4. 图 2.3 p=0.
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