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1、RZ8641通信原理实验讲义目 录目 录1前 言3拨码器开关设置一览表4第一部分 基础实验6实验1 555自激多谐振荡器实验6实验2 模拟信号源实验9实验3 CPLD可编程逻辑器件实验12实验4 接收滤波放大器实验16实验5 计算机串口实验18实验6 数字光纤通信实验21第二部分 原理实验24实验1 抽样定理及其应用实验24实验2 PCM编译码系统实验29实验3 ADPCM编译码系统实验33实验4 CVSD编译码系统实验37实验5 FSK（ASK）调制解调实验42实验6 相位键控调制解调实验47实验7 数字同步技术实验53实验8 眼图观察测量实验57实验9 数字频率合成实验61实验10 卷积编
2、译码及纠错能力验证实验65实验11 汉明码编译码及纠错能力验证实验74实验12 汉明、交织码编译码及纠错能力验证实验78实验13 循环码编译码及纠错能力验证实验81实验14 软件无线电技术实验之一（FSK调制解调）85实验15 软件无线电技术实验之二（BPSK调制解调）89实验16 软件无线电技术实验之三（QPSK调制解调）92实验17 软件无线电技术实验之四（OQPSK调制解调）95实验18 软件无线电技术实验之五（MSK调制解调）98实验19 软件无线电技术实验之六101（直接序列扩频DS编解码）101实验20 软件无线电技术实验之七（AM调制）104实验21 软件无线电技术实验之八（DS
3、B调制）109实验22 软件无线电技术实验之九（SSB调制）112实验23 基带信号的常见码型变换实验116实验24 AMI/HDB3编译码实验121第三部分 综合实验125实验1 PCM、HDB3传输系统实验125实验2 PCM、汉明码传输系统实验127实验3 PCM、汉明、交织码传输系统实验129实验4 CVSD、汉明码传输系统实验131实验5 CVSD、汉明、交织码传输系统实验133实验6 时分复接/解复接系统实验135实验7 CVSD、PSK传输系统实验139实验8 通信信道误码测试实验141第四部分 开发实验143实验1 M序列产生实验143实验2 PCM时序控制实验143实验3 C
4、MI编译码实现实验143实验4 绝对/相对码转换实验143实验5 FSK系统建模与设计（VHDL）实验143154 前 言本通信原理实验平台由实验平台底板和实验模块组成，根据教学大纲对通信原理课程性质的定位，为广大院校师生提供了良好的教学实验条件。我们在多年积累的教学经验和学校使用反馈意见的基础上，保留了前几款实验箱的特色实验，扩展了实验模块的功能，加强了模块间的系统性实验，大大增加了实验内容；同时为了配合实验室设备管理，我们在各模块电路板上加有有机玻璃保护罩。整个实验平台，突出体现理论知识的系统性和教学内容的稳定性，使学生能够掌握分析研究通信系统各种部件的基本方法，强调培养学生理论联系实际和
5、研究、开发、创新的能力。本实验平台要求示波器最低配置为20M双踪模拟示波器，示波器的幅度档一般设置在2V档，探头1X无衰减。测量时黑色的接地夹子应先接地。一般情况下，本实验平台上元器件的标号都是按照模块划分的。如标号58TP01， “58TP01”中的“58”表示模块的标号，即“XXX模块”；“01”表示编号，“TP”表示常规测试点；“位:A”表示此模块需要安置在底板的标号为“A”位置，合起来即表示 “XXX模块”需安置在底板的标号为“A”位置，其中一个标号58TP01波形测量点（镀银测试针）。另外，如标号为58P01，即表示一个信号输入（输出）连接点（铜质铆孔），如铆孔边的箭头背离铆孔，即表
6、示是信号输出连接点；如箭头指向铆孔，即表示信号输入连接点。本实验平台中，所有通信信号都是通过铆孔开放出来的，实验时需在了解实验结构的基础上，用铆孔连接线连接构成所需实验系统。进行铆孔连接时，连接线接头插入铆孔后，轻轻旋转一个小角度，接头将和铆孔锁死；拔出时，回转一个小角度即可轻松拔出，切勿使用莽力拉扯，以免插头针断在铆孔中。实验操作前，务必预习实验内容，在弄清楚实验要求和各模块功能的基础上，进行实验系统的连接构建。电子元器件标号首字母的意思：TP表示信号波形测量点，P表示信号输入输出铜铆孔，U表示芯片集成电路，R表示电阻，C表示普通电容，E表示电解电容，J表示接插件，JZ表示晶振或晶体，K表示
7、选择开关等。拨码器开关设置一览表在本实验平台上，我们采用了红色的拨码器来设置各种实验的参数。拨码器的白色开关：往上，记为1；往下，记为0。一、“时钟与基带数据产生模块”5位拨码开关4SW02：S1：00000：PN15 2K，15位m序列111101011001000S2：00001：PN15 32K，15位m序列111101011001000S3：00010：PN31 2K，31位m序列31位1111100110100100001010111011000S4：00011：PN31 32K，31位m序列31位1111100110100100001010111011000S5：00100：CVS
8、D，速率8K S6：00101：CVSD，速率16K S7：00110：CVSD，速率32K S8：00111：CVSD，速率64K S9：01000：PCM，线路速率64KS10：01001：PCM，线路速率128K S11：01010：滤波器中心频率3.4K S12：01011：滤波器中心频率6K S13：01100：滤波器中心频率12KS14：01101：待用S15：01110：4SW01拨码器设置数据64KS16：01111：时分复用（4SW01拨码器设置数据64K， PCM编码64K、CVSD编码64K、滤波器3.4K）。下面是常见码型变换的开关设置：S17：1X000：单极性归零编
9、码S18：1X001：双极性不归零S19：1X010：双极性归零S20：1X011：CMIS21：1X100：曼彻斯特S22：1X101：密勒S23：1X110：PST注：编码数据选择（4P01）。X=0时为4SW01拨码器设置数据，X=1时为15位m序列。二、“汉明、交织、循环编码模块”，“汉明、交织、循环传输模块”，“汉明、交织、循环译码模块”的拨码开关设置：编码：24SW01：0XXX外部输入数据，64K 1XXX读取SW02设置数据，往上为1，往上为0 X001 汉明，可外部输入数据。24SW02四位数有效 X010 交织，可外部输入数据。24SW02四位数有效 X100 循环，不可外
10、部输入数据。24SW02后三位数有效传输：23SW01：开关往上，原编码数据取反；开关往下，原编码数据不变译码：25SW01：开关设置与编码端24SW01后三位设置同即可，第一位待用。三、“复接/解复接、同步模块”的4位拨码器开关39SW011.同步、再生和码型转换功能，数据从39P01输入0001 2K时钟提起。0010 32K DPSK时钟提起、相对码绝对码转换。39P06输出同步时钟，39P07输出再生和码型转换后信号。0011 32K PSK时钟提起、再生。39P06输出同步时钟，39P07输出再生后信号。2.复接/解复接功能1111 实现4SW02拨码器、PCM编码、CVSD编码等数
11、据的复接和分接输出功能。第一部分 基础实验实验1 555自激多谐振荡器实验一、实验目的1了解555内部结构原理和逻辑功能；2掌握555构成的各种脉冲电路；3了解PAM抽样脉冲形成模块的使用方法和有关参数。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G2频率计1台320M双踪示波器1台 三、实验原理555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，其组成电路框图如图1-1所示。它的功能表见表1-1。555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1为跟随器，对清零信号起缓冲作用。三极管VT2做为开关使用，以便提高7端的负载能力。比较器的输入端有一个由三个5kW电
12、阻组成的分压器，由此可以获得和两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。555定时器的输出端电流可以达到200mA，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载，如继电器、扬声器、发光二极管等。图1-1 555定时器电路框图表1-1 555定时器功能表由电路框图和功能表可以得出如下结论：1555定时器有两个阈值，分别是和。 2输出端3脚和放电端7脚状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截
13、止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。3输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为。4输出与触发输入反相。掌握这四条，对分析555定时器组成的电路十分有利。本实验平台上，采用555定时器电路来产生后续实验的抽样脉冲，输出频率覆盖范围为2KHZ30KHZ。本模块位于底板的左下角。四、实验设置 W05：抽样脉冲频率调节电位器。 K02： 选择开关，“555”档，即输出555定时器产生的矩形脉冲。“C8”档，即输出与系统时钟同源的8KHZ的同步时钟。P09：抽样脉冲输出连接铆孔（注意铆孔下面标注的箭头方向。若箭头背离铆孔，说明此铆孔点为信号输出孔；若箭头指向铆孔，说明此铆孔点为信号输入孔）。五、实验内容及步
14、骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“G”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3开关K02拨在“555”档。4用示波器和频率计监测P09测试点，调节W05电位器（由于本信号带负载能力有限，如果同时接示波器和频率计后，测试的波形可能会失真。5记录P09测试点波形的频率调节范围，画出最小、最大等至少三个频率点的波形，注明必要的文字说明。6. 关机拆线：实验
15、结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1画出555定时器内部结构原理示意图，简明叙述其工作原理。2画出本实验模块输出脉冲波形的最小、最大等至少三个频率点的波形，注明必要的文字说明。3整理出555定时器的几种常用功能的基本电路，分析其工作原理。实验2 模拟信号源实验一、实验目的1了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数；2了解本模块在后续实验系统中的作用；3熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G2频率计1台320M双踪示波器1台 4小电话单机1部三、实验原理本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角
16、波、方波等函数信号（非同步函数信号），另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ正弦波信号（同步正弦波信号）。在实验系统中，可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、ADPCM、CVSD（M）等实验的音频信号源。本模块位于底板的左边1. 非同步函数信号它由集成函数发生器XR2206和一些外围电路组成，XR2206芯片的技术资料可到网上搜索得到。函数信号类型由三档开关K01选择，类型分别为三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度范围010V，可由W03调节；频率范围约500HZ5KHZ，可由W02调节；直流电平可由W01调节（一般左旋到底）。非同步函数信号源结构示意图，见图2-1。K01
17、U01U02跟随放大器XR2206电 路三角波正弦波方波P03 图2-1 非同步函数信号源结构示意图2. 同步正弦波信号它由2KHz方波信号源、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。2KHz方波信号由“时钟与基带数据发生模块”分频产生。U03及周边的阻容网络组成一个截止频率为2KHZ的低通滤波器，用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz正弦波，在P04可测试其波形。用其作为PAM、PCM、ADPCM、CVSD（M）等模块的音频信号源，其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形，便于实验者观测。18W01用来改变输出同步正弦波的幅度。同步信号源结构示意图，见图2-2。U04南京润众科技有限公司整理U
18、034U01跟随放大器P04CPLD器 件低通滤波器 图2-2 同步函数信号源结构示意图3. 模拟电话输入电路本模块提供了两路用户模拟电话接口，图2-3是其电路结构示意图。J02A/ J02B是电话机的水晶头接口，U01是PBL38614专用电话集成电路。它的工作原理是：当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从PBL38614的TR对应的引脚输入，经U01内部二四线转换处理后从T端输出。T端的模拟电话输出信号经P05/ P07铜铆孔送出，可作为语音信号输出用。 当接收对方的话音时，送入U01芯片R端的输入信号可由P06/P08铜铆孔送入。此时，在电话听筒中即可听到送入信号的声音。南京润众科技有限
19、公司整理U01J02ABP05/P07PBL38614电话接口芯片P06/P08TRTR图2-3 用户电话结构示意图四、实验设置K01：非同步函数信号类型选择，正弦波、三角波、方波。 W01：非同步函数信号的直流电平调节，调节范围至少为02V，视信号幅度而定，一般调节为0V（左旋到底）。 W02：非同步函数信号的频率调节，一般使用频率值范围为14KHZ。 W03：非同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为04V。 P03：非同步函数信号的输出连接铆孔。W04: 同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为04V。 P04：同步正弦波信号的输出连接铆孔。 J02A：用户电话A的水晶头接口。P
20、05: 用户电话A语音发送信号输出铆孔。P06: 用户电话A语音接收信号输入铆孔。J02B：用户电话B的水晶头接口。P07: 用户电话B语音发送信号输出铆孔。P08: 用户电话B语音接收信号输入铆孔。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“G”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3. 非同步函数信号源测试： 频率计和示波器监测P03测试点
21、，按上述设置测试非同步函数信号源输出信号波形，记录其波形参数。4同步正弦波信号源测试：频率计和示波器监测P04测试点，按上述设置测试同步正弦波信号源输出信号波形，记录其波形参数。5用户电话测试：1）电话模块接上电话单机，说话或按住某个数字键不放，用示波器测试其发端波形。2）用信号连接线连接P03与P06/P08两铆孔，即将函数信号送入电话的接收端，调节信号的频率和幅度，听听筒中发出的声音。6. 关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1记录非同步、同步函数信号的幅度、频率、直流分量等参数，画出测试的波形图。2记录电话数字键波形，了解电话拨号的双音多频
22、的有关技术。实验3 CPLD可编程逻辑器件实验一、实验目的1了解ALTERA公司的CPLD可编程器件EPM240；2了解本模块在实验系统中的作用及使用方法；3掌握本模块中数字信号的产生方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G220M双踪示波器1台 3频率计1台三、实验原理CPLD可编程模块（芯片位号：4U01）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM240、下载接口电路（4J03）和一块晶振（4JZ01）组成。晶振用来产生16.384MHz系统内的主时钟，送给CPLD芯片生成各种时钟和数字信号。本实验要求实验者了解这些信号的产生
23、方法、工作原理以及测量方法，理论联系实践，提高实际操作能力。m序列是最被广泛采用伪随机序列之一，除此之外，还用到其它伪随机码，如Gold序列等，本模块采用m序列码作为系统的数字基带信号源使用，在示波器上可形成稳定的波形，方便学生观测分析。下面介绍的m序列原理示意图和仿真波形图都是在MAX+PLUS II软件环境下完成。其中，RD输入低电平脉冲，防止伪随机码发生器出现连0死锁，其对应仿真波形的低电平脉冲。CLK为时钟脉冲输入端。OUT为m序列伪随机码输出。下图3-1、图3-2为三级m序列发生器原理图和其仿真波形图。在实验模块中的clk为2KHZ时钟，输出测试点为4P02，m序列输出测试点为4P0
24、1。图3-1 三级m序列发生器原理图（M=7）图3-2 三级m序列仿真波形图下图3-3、图3-4为四级m序列发生器原理图和其仿真波形图。图3-3 四级m序列发生器原理图（M=15）图3-4 四级m序列仿真波形图下图3-5、图3-6为五级m序列发生器原理图和其仿真波形图。图3-5 五级伪随机码发生器原理图图3-6 五级伪随机码仿真波形图图3-7中介绍是异步四级2分频电路，其特点是电路简单，但由于其后级触发器的触发脉冲要待前级触发器的状态翻转之后才能产生，因此其工作速率较低。在对分频输出时钟的相位关系要求严格的情况下，一般采用同步分频法，具体实现原理请同学自己整理。图3-8为异步四级2分频电路仿真
25、波形图。实验模块上的输出测试点4TP01就是多级分频的2KHZ时钟。图3-7 四级2分频原理图图3-8 四级2分频仿真波形图另外，在本模块上设计了一个8位的拨码器和一个5位的拨码器。8位的拨码器用来设置8比特的数字信号源，5位的拨码器用来控制数字信号的速率、码型和其它模块的工作时钟，具体设置可参见“前言”中的拨码开关设置说明。本模块上的EPM240芯片的编译环境是quartusII软件。四、实验设置 本模块加电后即运行，输出各种数字信号和时钟，通过底板送到各个实验模块。 4P01：输出m序列或4SW01设置的8比特串行数据，由4SW02拨码器控制。 4P02：4TP01对应的码元时钟。 4P0
26、3: 4TP01对应的相对码。 4TP01：4P01对应的一些码型变换，由4SW02拨码器控制。 4TP02：4TP01对应的码型变换时钟。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“G”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3拨码器4SW02设置“00000”，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。
27、4拨码器4SW02设置“00001”，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。5拨码器4SW02设置“00010”，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。6拨码器4SW02设置“00011”，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。7拨码器4SW02设置“01110”，改变拨码器4SW01设置，用示波器测试4P01、4P02测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。8拨码器4SW02设置“01111”，改变拨码器4SW01设置，用示波器测试4P01、4P02
28、测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。9. 关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1记录本模块产生的时钟和伪随机码序列，画出测试的波形图。2运用MAX+PLUS II或quartusII软件，VDHL语言或图形法设计产生一个多级m序列。写出你设计过程和仿真结果。实验4 接收滤波放大器实验一、实验目的1了解接收滤波器与功放模块的组成结构；2掌握接收滤波器与功放模块的使用方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G220M双踪示波器1台 3信号连接线2根三、实验原理本实验模块位于底板的右边，由低通滤波器、低频功放、喇叭等组成。可作
29、为PAM、PCM、CVSD等通信模块的接收终端。其组成结构示意图，如图4-1所示。低通滤波器功率放大器P15P14K044SW02拨码器图4-1 终端滤波放大器结构示意图外加信号通过P14铆孔送入低通滤波器电路，“时钟与基带数据发生模块”上的拨码器4SW02可设置低通滤波器的多种截止频率。经过低通滤波器滤波后的信号，可在P15测试点进行观测。滤波后的信号接着送入LM386构成的低功率放大器，驱动小喇叭播放出声音， W09可调节喇叭音量大小。实验者通过本模块喇叭播放功能，可感性的判断音频信号经编解码信道的传输质量。四、实验设置4SW02：设置滤波器的截止频率。设置和参考截止频率如下（4SW02拨
30、码器：往上为1，往下为0）： 01010：滤波器截止频率3.4K 01011：滤波器截止频率6K 01100：滤波器截止频率12KK04：小喇叭开关。W09：音频功率放大器输出功率的调节电位器，注意音量不可调节太大。P14：外加模拟信号输入连接铆孔。P15：经滤波器滤波后输出连接铆孔。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”，插到底板“G”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2加电： 打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请
31、立即关闭电源，查找异常原因。3滤波器测试用信号源选择与调节：采用非同步函数信号选择正弦波档，用示波器和频率计监测P03测试点，调节W02使其频率最低，峰峰值4V左右。如用其它音频信号源亦可。4信号线连接：用专用导线将P03、P14两铆孔连接，将测试信号送入后面的“接收端滤波放大模块”。5截止频率3.4K滤波器测试：设置“时钟与基带数据发生模块”上的4SW02拨码器为01010用示波器监测P15测试点，调节W02，测试其滤波器截止频率并作记录。6截止频率6K滤波器测试：设置“时钟与基带数据发生模块”上的4SW02拨码器为01011用示波器监测P15测试点，调节W02，测试其滤波器截止频率并作记录
32、。注：1）测试过程中可将喇叭关闭，避免噪声干扰；测试的数据可作为后续实验参考。2）当进行CVSD编译码和复接、解复接等后续实验时，将默认滤波器截止频率为3.4KHZ。因此，本实验后4SW02拨码器应设置为01010。7. 关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1画出实验过程结构示意图，熟悉低通滤波器频率的设置。2LM386芯片常用来设计低频功率放大器，请查找有关资料，画出放大倍数分别为20、50、200的LM386构成的功放电路。实验5 计算机串口实验一、实验目的1了解计算机串口通信协议；2了解RS232/TTL电平转换的专用芯片MAX232的资料
33、。二、实验仪器1实验平台220M双踪示波器1台 3信号连接线1根4计算机串口线1根三、实验原理串口协议是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口协议同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以应用于远程采集设备。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并
34、行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（5）地线，（3）发送，（2）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：（1）波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波
35、特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。（2）数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0127（7位）。扩展的ASCII码是0255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止
36、位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。（3）停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。（4）奇偶校验位：奇偶校验是串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数
37、据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。另外，电脑的串口是RS232电平的，而单片机等一般设备的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。下图为MAX232芯片引脚定义和内部结构示意图。本平台上，串口只是给其它模
38、块提供数字信号源，不做它用。图5-1 MAX232芯片引脚定义和内部结构示意图四、实验设置J01：计算机串口连接口。引脚定义：（5）地线，（3）发送数据，（2）接收数据。P01：发送给计算机的数据铆孔（TTL电平），经电平转换后送到J01_3引脚。P02：计算机发送过来的数据J01_2引脚，经电平转换送到P02铆孔（TTL电平）。五、实验内容及步骤1在关闭系统电源的条件下，将实验平台上接口J01与计算机串口连接。2串口连接线：2、3脚交叉，5脚对接。用万用表检验串口线引脚的连接情况。3打开系统电源开关。4打开串口调试软件（网上也可以下载），设置正确的串口号，波特率建议为1200.5在串口调试软
39、件的发送窗口键入发送信息，点击“发送”；同时用示波器测试实验平台上的P02铆孔，检验是否有数据下来。6用信号连接线连接P01、P02。7再次点击“发送”，看串口调试软件的接收窗口，是否能正确接收到发送的数据。8实验完毕，先关闭平台电源，在拔下串口连接线。六、实验报告要求1画出实验过程结构示意图，熟悉串口引脚协议和MAX232的结构。2有兴趣的同学，可编制串口调试程序。实验6 数字光纤通信实验一、实验目的1初步了解完整光通信的基本组成结构；2掌握光通信的通信原理；3熟悉本模块的使用方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块，位号：G220M双踪示波器3ST-ST单模尾纤 1根4信号连接线 2根5
40、光信道（光端机、尾纤选配）三、基本原理本实验主要涉及两部分：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。实验系统（光通信）基本组成结构（光通信）如下图所示：光 电电 光电发射电接收光发射光接收P10/P12P11/P13 光纤 1310nmLD+单模图6.1 实验系统基本组成结构在本实验系统中，电发射部分发送的电信号可以是M序列，也可以是各种编码信号（PCM、CVSD等TTL数字信号），光信道可以是1310nmLD+单模光纤组成，也可以是1550nmLD+单模光纤组成。需要说明的是本实验系统中提供的两个光端机接口，可
41、配置的两个不同工作波长的一体化结构数字光端机。光端机包括光发射端机TX（集成了调制电路、自动功率控制电路、激光管、自动温度控制等），光接收端机RX（集成了光检测器、放大器、均衡和再生电路）。其数字电信号的输入输出口，都由铜铆孔开放出来，可自行连接。另外，由于本光信道不是每次实验都必须使用，为防止光端机老化，平台上单独设置了电源开关K03，在不需要时请关闭其电源。一体化数字光端机的结构示意图如下： RX TX P11/P13P10/P12 TX光接收输入光发射输出光纤图6.2 一体化数字光端机结构示意图四、实验设置W07/W08：对应光发端机的输入电平调节，调节后信号在旁边测试过孔测量。P10/
42、P12：光发端机输入电信号连接铆孔。P11/P13：光收端机输出电信号连接铆孔。LD01/LD02：一体化数字光端机插座。K03：光信道系统电源开关。五、实验步骤1关闭系统电源，用ST-ST单模尾纤连接光端机的光发送接口和光接收接口，注意收集好器件的防尘帽（我们默认使用上面一个光端机）。2对应位号安置好“时钟与基带数据发生模块”，信号连接线连接4P01和P10两铆孔3打开系统电源，打开K03电源（为防止光端机老化，不用时请关闭电源），4SW02设置“00000”（白色开关往上为1，往下为0），即在4P01铆孔输出2KHZ的15位m序列。4示波器测试P10铆孔波形，确认有相应的波形输出。5示波器
43、A通道测试W07边上的测试过孔，调节W07电位器，确认有相应的波形输出（调节W07即增大送入光发端机信号幅度，最大不超过5V）。6示波器B通道测试光收端机输出电信号的P11铆孔，看是否有与P10铆孔一样或类似的信号波形。7轻轻拧下ST-ST单模尾纤，观测P11铆孔的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。8以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，如果要求两实验箱间进行双工通信，实验者可依据双工通信的要求设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。9关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。注：本一体化光端机的光输入、输出接口为ST头。六、实验结果1画出实验过程中测试波形，标上必
44、要的实验说明。2结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。3画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。第二部分 原理实验实验1 抽样定理及其应用实验一、实验目的1通过对模拟信号抽样的实验,加深对抽样定理的理解。2通过PAM调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。3学习PAM调制硬件实现电路，掌握调整测试方法。二、实验仪器1PAM脉冲调幅模块，位号：H2时钟与基带数据发生模块，位号：G320M双踪示波器1台4频率计1台5小平口螺丝刀1只6信号连接线3根三、实验原理抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地还原原信号。这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。通常，按照基带信号改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PDM）和脉位调制（PPM）。虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量是连续的，因此