《通信原理》课程教学资源（实验指导）通信原理实验指导书（硬件）.pdf_大学文库

通信原理实验指导书模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（颜率变化范围100z~ 1OKHz)、三角波（频率变化范围100Hz~1KHz)入、方波（频率变化范围10OHz~10KHz)、锯齿波（频率变化范围100Hz~1KHz)以及32KHz、64KHz、1Mz的点频正弦波（幅度可以调节)，各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图11所示。在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器U05并存放在固定的地址中。当单片机U06检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整U04中分频器的分顿比（分频后的信号频率由数码管M01M04显示）：另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器U05中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过D/A转换器U07和开关电容滤波器UO8 后得到所需模拟信号。 2.信号源部分数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ码（可通过拨码开关SWI03、 SW104、SW105改变码型)以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由U04来完成，通过拨码开关SW101、SW102可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图1-2所示。 BCD码分频值设置时 2眼-盼阙一→2分频中2分领1器一分频 24位RZ码型设置 1024826巡32xwz承图12数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分颜器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1024KHz、256KHz、64KHz、8KHz的方波以及8KHz的窄脉冲信号。可预置分频器的分频比可通过拨码开关SW101、SW102来改变，分频比范围是1~9999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括个NRZ码产生电路，通过该电路可产生以24位为一顿的周期性NRZ码序列，该序列的码型可通过拨码开关SW103、SW104、SW105来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA 等实验中，NR☑码将起到十分重要的作用。五、实验步骤 1.将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 ⊙

通信原理实验指导书 3 模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围 100Hz～ 10KHz）、三角波（频率变化范围 100Hz～1KHz）、方波（频率变化范围 100Hz～10KHz）、锯齿波（频率变化范围 100Hz～1KHz）以及 32KHz、64KHz、1MHz 的点频正弦波（幅度可以调节），各种波形的频率和幅度的调节方法请参考实验步骤。该部分电路原理框图如图 1-1 所示。在实验前，我们已经将各种波形在不同频段的数据写入了数据存储器 U05 并存放在固定的地址中。当单片机 U06 检测到波形选择开关和频率调节开关送入的信息后，一方面通过预置分频器调整 U04 中分频器的分频比(分频后的信号频率由数码管 M01~M04 显示)；另一方面根据分频器输出的频率和所选波形的种类，通过地址选择器选中数据存储器 U05 中对应地址的区间，输出相应的数字信号。该数字信号经过 D/A 转换器 U07 和开关电容滤波器 U08 后得到所需模拟信号。 2．信号源部分数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、NRZ 码（可通过拨码开关 SW103、 SW104、SW105 改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。绝大部分电路功能由 U04 来完成，通过拨码开关 SW101、SW102 可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图 1-2 所示。图 1-2 数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经 3 分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到 1024KHz、256KHz、64KHz、8KHz 的方波以及 8KHz 的窄脉冲信号。可预置分频器的分频比可通过拨码开关 SW101、SW102 来改变，分频比范围是 1~9999。分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“BS”输出）。数字信号源部分还包括一个 NRZ 码产生电路，通过该电路可产生以 24 位为一帧的周期性 NRZ 码序列，该序列的码型可通过拨码开关 SW103、SW104、SW105 来改变。在后继的码型变换、时分复用、CDMA 等实验中，NRZ 码将起到十分重要的作用。五、实验步骤 1．将信号源模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好

通信原理实验指导书 2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER1、POWER2,发光二极管LED01、LED02发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线) 3.模拟信号源部分 ①观察“32K正弦波”、“64K正弦波”、“1M正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器“32K幅度调节”、“64K幅度调节”、“1M幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。 ②按下“复位”按键使U06复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波” “锯齿波”、“方波”以及发光二极管LED07灭，数码管M01-M04显示“2000”。 ③按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。 ④将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动旋转编码器KEYO1,改变输出信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动电位器“幅度调节1”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达3V以上。（注意：发光二极管LED07熄灭，转动旋转编码器KEY01时，频率以1Hz为单位变化：按一下KEY01,LED07亮，此时旋转KEYO1, 频率以50Hz为单位变化：再按一下KEYO1,LED07熄灭，频率再次以1Hz为单位变化) ⑤将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“N”点，观察“OUT”点波形，转动电位器“幅度调节2”可改变输出信号的幅度（最大可达6V以上）。 ⑦电位器W02用来调节开关电容滤波器U08的控制电压，电位器W01用来调节DA 转换器U07的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。 4.数字信号源部分 ①拨码开关SW101、SW102的作用是改变分频器的分频比（以4位为一个单元，对应十进制数的1位，以BCD码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位)，得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为2MHz,分频比变化范围是1~9999，所以位同步信号频率范围是200Hz~2Mz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号频率为15.625KHz,则需将基频信号进行128分频，将拨码开关SW101、SW102设置为0000000100101000，就可以得到15.625K业的方波信号。拨码开关SW103 SWI04、SW105的作用是改变NRZ码的码型。1位拨码开关就对应着NRZ码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为1，往下拨时，对应的码元为0。 ②将拨码开关SW101、SW102设置为0000000100000000，SW103、SW104、SW105 设置为011100100011001110101010，观察BS、2BS、FS、NRZ波形。 ③改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 ④观察1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K各点波形（由于时钟信号为品振输出的 24MHz方波，所以整数倍分频后只能得到的1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K 信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意)。 0

通信原理实验指导书 4 2．插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关 POWER1、POWER2，发光二极管 LED01、LED02 发光，按一下复位键，信号源模块开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3．模拟信号源部分 ① 观察“32K 正弦波”、“64K 正弦波”、“1M 正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器“32K 幅度调节”、“64K 幅度调节”、“1M 幅度调节”可分别改变各正弦波的幅度。 ② 按下“复位”按键使 U06 复位，波形指示灯“正弦波”亮，波形指示灯“三角波”、 “锯齿波”、“方波”以及发光二极管 LED07 灭，数码管 M01~M04 显示“2000”。 ③ 按一下“波形选择”按键，波形指示灯“三角波”亮（其它仍熄灭），此时信号输出点“模拟输出”的输出波形为三角波。逐次按下“波形选择”按键，四个波形指示灯轮流发亮，此时“模拟输出”点轮流输出正弦波、三角波、锯齿波和方波。 ④ 将波形选择为正弦波时（对应发光二极管亮），转动旋转编码器 KEY01，改变输出信号的频率（顺时针转增大，逆时针转减小），观察“模拟输出”点的波形，并用频率计查看其频率与数码管显示的是否一致。转动电位器“幅度调节 1”可改变输出信号的幅度，幅度最大可达 3V 以上。（注意:发光二极管 LED07 熄灭，转动旋转编码器KEY01时，频率以1Hz为单位变化；按一下KEY01，LED07亮，此时旋转KEY01，频率以 50Hz 为单位变化；再按一下 KEY01，LED07 熄灭，频率再次以 1Hz 为单位变化） ⑤ 将波形分别选择为三角波、锯齿波、方波，重复上述实验。 ⑥ 模拟信号放大通道：用导线连接“模拟输出”点与“IN”点，观察“OUT”点波形，转动电位器“幅度调节 2”可改变输出信号的幅度（最大可达 6V 以上）。 ⑦ 电位器 W02 用来调节开关电容滤波器 U08 的控制电压，电位器 W01 用来调节 D/A 转换器 U07 的参考电压，这两个电位器在出厂时已经调好，切勿自行调节。 4．数字信号源部分 ① 拨码开关 SW101、SW102 的作用是改变分频器的分频比（以 4 位为一个单元，对应十进制数的 1 位，以 BCD 码分别表示分频比的千位、百位、十位和个位），得到不同频率的位同步信号。分频前的基频信号为 2MHz，分频比变化范围是 1～9999，所以位同步信号频率范围是 200Hz～2MHz。例如，若想信号输出点“BS”输出的信号频率为 15.625KHz，则需将基频信号进行 128 分频，将拨码开关 SW101、SW102 设置为 00000001 00101000，就可以得到 15.625KHz 的方波信号。拨码开关 SW103、 SW104、SW105 的作用是改变 NRZ 码的码型。1 位拨码开关就对应着 NRZ 码中的一个码元，当该位开关往上拨时，对应的码元为 1，往下拨时，对应的码元为 0。 ② 将拨码开关 SW101、SW102 设置为 00000001 00000000，SW103、SW104、SW105 设置为 01110010 00110011 10101010，观察 BS、2BS、FS、NRZ 波形。 ③ 改变各拨码开关的设置，重复观察以上各点波形。 ④ 观察 1024K、256K、64K、32K、8K、Z8K 各点波形（由于时钟信号为晶振输出的 24MHz 方波，所以整数倍分频后只能得到的 1000K、250K、62.5K、31.25K、7.8125K 信号，电路板上的标识为近似值，这一点请注意）

通信原理实验指导书接收模拟信号音频放大 →音频输出接收数字信号串/并转换二极管显示发送数字信号串/并转换 →二极管显示图2-1终端原理框图 1、终端数字部分本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一顿为24位。实验时将接收到的数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”、“FS2”送入U600 (EPM7128SLC8415),它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管 D624D647分别显示：然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点 “DATA1”、“BS1”、“FS1”送入U600,经串/并转换后由发光二极管D600-D623分别显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断接收到的数字信号是否出现了误码。两组数字信号的串/并转换均在U600内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟，数字信号逐位移入三片串联的74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存24位数据），三片74164的输出脚分别连至三片74374（八上升沿D触发器）的输入端，当帧同步信号的上升沿到米时，一帧完整的数字信号(24位)恰好全部移入三片74164，此时三片74374开始读数，24位数字信号被读入24个D触发器的D端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374只能从外部读入一位数据，其它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入D端的数据在触发器时钟的控制下从Q端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串转换也采用类似的电路，在此不再重述。特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以24位为一帧的周期性信号。 2、终端模拟部分将接收到的模拟信号从S-N输入，分压后再经E6O1(IuF)滤除其直流成分，然后送入音频功率放大器U603(LM386)放大后由喇叭输出。为方便用户，本实验箱配有一副耳机，在此可代替喇叭。电路原理图如图2-2所示。 0

通信原理实验指导书 7 接收模拟信号接收数字信号音频放大串/并转换二极管显示发送数字信号串/并转换二极管显示音频输出图 2-1 终端原理框图 1、终端数字部分本实验中数字基带信号的接收与发送均为串行通信，每一帧为 24 位。实验时将接收到的数字信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点“DATA2”、“BS2”、“FS2”送入 U600 （EPM7128SLC84-15），它为一可编程逻辑器件，通过其经串/并转换后由发光二极管 D624~D647 分别显示；然后再将原始数字基带信号、位同步信号、帧同步信号分别从输入点 “DATA1”、“BS1”、“FS1”送入 U600，经串/并转换后由发光二极管 D600~D623 分别显示。通过比较这两组发光二极管的亮灭情况，就可以直观判断接收到的数字信号是否出现了误码。两组数字信号的串/并转换均在 U600 内部完成，其工作原理如下：以位同步信号为时钟，数字信号逐位移入三片串联的 74164（八位移位寄存器，三级串联后可保存 24 位数据），三片 74164 的输出脚分别连至三片 74374（八上升沿 D 触发器）的输入端，当帧同步信号的上升沿到来时，一帧完整的数字信号（24 位）恰好全部移入三片 74164，此时三片 74374 开始读数，24 位数字信号被读入 24 个 D 触发器的 D 端。因为帧同步信号的高电平维持时间小于一位码元的宽度，所以帧同步信号每来一个上升沿时，74374 只能从外部读入一位数据，其它时间处于锁存状态，从而避免了数据的错误读写。读入 D 端的数据在触发器时钟的控制下从 Q 端输出驱动发光二极管，从而实现数据传输的串/并转换。同理，实现数据传输的并/串转换也采用类似的电路，在此不再重述。特别值得注意的是，送入终端模块的数字信号必须是以 24 位为一帧的周期性信号。 2、终端模拟部分将接收到的模拟信号从 S-IN 输入，分压后再经 E601（1uF）滤除其直流成分，然后送入音频功率放大器 U603（LM386）放大后由喇叭输出。为方便用户，本实验箱配有一副耳机，在此可代替喇叭。电路原理图如图 2-2 所示

通信原理实验指导书五、实验步骤 1.将信号源模块、终端模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1, POWER2,对应的发光二极管LEDO01、LED002、LED600发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线) 3.模拟信号接收实验 ①将立体声单放机输出的信号送入信号源模块的信号输入点“N”，再从信号输出点 “OUT”将输出信号引至终端模块的模拟信号输入点“S-N”。将耳机插入耳机插座S1,仔细听耳机传出的声音，与单放机送出的声音比较，是否有所差异？观察 “S-OUT”点的波形。 ②调节信号源模块中的电位器“幅度调节2”和终端模块中的电位器“音量调节”，听听看耳机传出的声音是否发生了变化？ ③连接信号源模块的模拟输出与终端模块的模拟信号输入点“S-、”，调节信号源产生的模拟信号的频率，听听耳机里面的声音发生了什么变化？ 4.数字信号接收实验 ①关闭所有电源，将信号源模块中的拨码开关SW101SWI05设置为非全0或非全】状态，用连接线按如下接法连接各点：信号源模块终端模块 Nrz DATA1、DATA2 BS BS1、BS2 FS1、FS2 打开各模块电源，按一下终端模块的“复位”开关，使U600复位，观察D600~D623 和D624~D647这两组发光二极管上下各对应位的亮灭情况是否一致。 ②改变信号源模块拨码开关的设置，再次观察两组发光二极管的亮灭情况。 5.值得注意的是，在这里我们做的都是最简单的信号接收实验，在后继的实验中，终端模块将作为衡量通信系统传输质量好坏的工具，希望同学们能够灵活使用。六、输入、输出点参考说明 1.输入点参考说明 S-IN: 模拟信号输入点。 DATAI: 第1路数字信号输入点。 BSI: 第1路数字信号的位同步信号输入点。 FSI: 第1路数字信号的帧同步信号输入点。 DATA2: 第2路数字信号输入点 BS2: 第2路数字信号的位同步信号输入点。 FS2: 第2路数字信号的航同步信号输入点。 2.输出点参考说明 S-OUT: 模拟信号输出点（耳机输出点）。 ®

通信原理实验指导书 9 五、实验步骤 1．将信号源模块、终端模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。 2．插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关 POWER1、 POWER2，对应的发光二极管 LED001、LED002、LED600 发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线） 3．模拟信号接收实验 ① 将立体声单放机输出的信号送入信号源模块的信号输入点“IN”，再从信号输出点 “OUT”将输出信号引至终端模块的模拟信号输入点“S-IN”。将耳机插入耳机插座 S1，仔细听耳机传出的声音，与单放机送出的声音比较，是否有所差异？观察 “S-OUT”点的波形。 ② 调节信号源模块中的电位器“幅度调节 2”和终端模块中的电位器“音量调节”，听听看耳机传出的声音是否发生了变化？ ③ 连接信号源模块的模拟输出与终端模块的模拟信号输入点“S-IN”，调节信号源产生的模拟信号的频率，听听耳机里面的声音发生了什么变化？ 4．数字信号接收实验 ① 关闭所有电源，将信号源模块中的拨码开关 SW101~SW105 设置为非全 0 或非全 1 状态，用连接线按如下接法连接各点：信号源模块终端模块 NRZ DATA1、DATA2 BS BS1、BS2 FS FS1、FS2 打开各模块电源，按一下终端模块的“复位”开关，使 U600 复位，观察 D600～D623 和 D624～D647 这两组发光二极管上下各对应位的亮灭情况是否一致。 ② 改变信号源模块拨码开关的设置，再次观察两组发光二极管的亮灭情况。 5．值得注意的是，在这里我们做的都是最简单的信号接收实验，在后继的实验中，终端模块将作为衡量通信系统传输质量好坏的工具，希望同学们能够灵活使用。六、输入、输出点参考说明 1．输入点参考说明 S-IN：模拟信号输入点。 DATA1：第 1 路数字信号输入点。 BS1：第 1 路数字信号的位同步信号输入点。 FS1：第 1 路数字信号的帧同步信号输入点。 DATA2：第 2 路数字信号输入点。 BS2：第 2 路数字信号的位同步信号输入点。 FS2：第 2 路数字信号的帧同步信号输入点。 2．输出点参考说明 S-OUT：模拟信号输出点（耳机输出点）