【正文】 CRi V R e?? i充電電流（ A）； v輸入信號(hào)電壓（ V）； R電路電阻值（歐姆）； 圖 微分電路 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 C電路電容值（ F）； e自然對(duì)數(shù)常數(shù)（ ）； t信號(hào)電壓作用時(shí)間（秒）； CRR、 C 常數(shù)（ R*C） 由此我們可以看出輸出部分即電阻上的電壓為 i*R，結(jié)合上面的計(jì)算，我們可以得出輸出電壓曲線計(jì)算公式為（其曲線見(jiàn)下圖）： /t CRiR V e???? ?? 圖 輸出電壓曲線圖 全波整流電路 在微分電路之后，由于檢測(cè)出來(lái)的 曼徹斯特碼跳變沿具有上下兩個(gè)方向，得到的尖鋒脈沖也同樣 如此，不 能直接濾波提取位同步信號(hào)，因此需要一個(gè) 全波整流電路將微分電路輸出的尖鋒脈沖 統(tǒng)一為一個(gè)極性，然后送入窄帶濾波電路即可提取出位同步信號(hào)。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣功率容量條件下，體積可以小一些。 在 v2的負(fù)半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過(guò)二極管 D2流向 RL，再由二極管 D4流回變壓器，所以 D D3反偏截 止， D D4正向?qū)āｋ娐返娜秉c(diǎn)是二極管用得較多，但目前市場(chǎng)上已有整流橋堆出售，如 QL51A～ G、QL62A～ L 等，其中 QL62A～ L 的額定電流為 2A，最大反向電壓為 25V～ 1000V。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 眾所周知，一塊單晶體諧振器具有等效電感 mL 、等效電容 mC 、等效損耗電阻 mr 、和結(jié)構(gòu)電容 oC 。如果對(duì)于衰減特性要求更好的濾波器，使用兩節(jié)單晶體濾波電路串接，其特性比一節(jié)雙晶體濾波電路的濾波 器要好。在設(shè)計(jì)濾波器時(shí) ，我們可以根據(jù)要求。這就是 有源晶體濾波器，其典型線路如圖所示。能完成上述要求的窄帶濾波器，有：機(jī)械濾波器（包括音叉濾波器、音片濾波器、棒狀或圓片狀濾波器），陶瓷濾波器和晶體濾波器。 橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是 輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 充分的利用，效率較高。在負(fù)載上產(chǎn)生一個(gè)極性為上正下負(fù)的輸出電壓。 如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件 D1 、 D2 輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻 Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間，都有同一方向的電流通過(guò)，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（ Usc ＝ ，比半波整 流時(shí)大一倍） 全波整流電路的輸出電壓為 : 2 2 201 2 22 s in 0 . 9OLV V V td t V V? ????? ? ? ?? （ ） 流過(guò)負(fù)載的平均電流為 22 0 .922DL LLVI I VRR?? ? ? （ ） 二極管所承受的最大反向電壓 max 222RVV? 單相全波整流電路的脈動(dòng)系數(shù) S 與單相橋式整流電路相同。 圖 微分電路波形圖 圖 示波器波形 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)方波電壓加在微分電路的兩端（輸入端）時(shí)，電容 C 上的電壓開(kāi)始因充電而增加。 (a) 過(guò)零比較器 (b) 電壓傳輸特性 圖 過(guò)零比較器 利用 微分電路 檢出 曼碼跳變沿 微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波 ,此電路的輸出波形只反映輸入波形的突變部分 ,即只有輸入波形發(fā)生突 變的瞬間才有輸出。表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線，稱為傳輸特性。曼徹斯特碼是一種典型使用自同步法保持位同步 的線路碼型。為了獲得位同步信號(hào)，就應(yīng)在基曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第三章 曼徹斯特編解碼方案 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。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。 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。 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。 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 所示 電路完全可以滿足系統(tǒng)在頻率穩(wěn)定度以及精確度等各項(xiàng)要求 。 等效電路中元件的典型參數(shù)為： Co很?。簬?pF～幾十 pF， L：幾十 mH～幾百 mH， C： pF ～ 。它的頻率穩(wěn)定度可高達(dá) 109甚至 1011。 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，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)。發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用 fd 表示。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。由于電容 C 的充放電時(shí)間常數(shù)不相等。而譯碼電路僅需要一個(gè) D觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)。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。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。 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。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 MLT3（多電平轉(zhuǎn)換三 電平）載波。曼徹斯特編碼最大的優(yōu)點(diǎn)是 :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。 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 (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。 曼徹斯特碼編解碼電路設(shè)計(jì) 第二章 曼徹斯特碼原理及其編碼規(guī)則 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。 p= ： 圖 p= 圖 P=，圖 P=中的線譜圖。Manchester碼是一種用跳變沿（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。 第 四 章詳細(xì)說(shuō)明了 利用 VHDL語(yǔ)曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì) 第一章 緒論 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。 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)。 關(guān)鍵詞 ： 曼徹斯特碼 ,同步信號(hào) ,VHDL 仿真 ABSTRACT The Manchester code is one kind of data munication linearity codes. All its dada bits are shown by at least once voltage changing. This is why Manchester code is called selfacting timing code. Selfacting 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 tele standards that have high efficiency and are been used widely, such as Ether munication 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 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 pickup module with 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 曼徹斯特編解碼電路設(shè)計(jì) 第一章 緒論 第一章 緒論 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)。自定時(shí)意味著數(shù)據(jù)流的精確同步是可行的。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定 ，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(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。 I 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 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。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 曼徹斯特編碼 因此被認(rèn)為是一種自定時(shí)碼。 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。 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。 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 。 圖 二進(jìn)制碼與曼徹斯特碼波形 曼徹斯特碼原理 用于數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型種類較多， Manchester碼是其中常用的一種 。 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。 曼徹斯特碼的應(yīng)用范圍 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)井中也得到廣泛的應(yīng)用。差分物理層