数据采集与传输系统实验报告.doc

衿膅袀肂螀虿蚈袀薇袈蒂蒁羃薇蚈蚅羃膅芁虿莄数据采集与传输系统蝿肈肄薄羁螅虿薇膆蚁肄蚂蝿莀薈芄蒅蒃蒂膃莆摘要虿蚇蒀袂膂衿蒄该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心,由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检,也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA工具,软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz~48kHz的二进制数据流。另外,还使用了“1”:“01”、“0”:“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。蒇螅袆节羃袅肀蒈膈艿羅葿羈袈蕿芆芇蒅膀莃肅莇莄节袄袀肈薄蒈螇莄芃蚀肅蒁蒀袅肁蚃莁膈薀芇芇螅膂膁薃袄一、方案设计与论证莈莆螀袆袁芈薃首先,我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特,而信号被限定在30k~50kHz的范围内,属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz,而噪声近似为0~43kHz()的窄带白噪声,这样即使在信号和噪声幅度比值为1:1的情况下,带内的噪声功率仍然比较小,所以系统具有较高的信噪比。莀蒄膆芅蚂芅袂膇袇袃蚄莂芈羈方案一:芈羅薇膄肃蚂袇常用的数字调制系统有:ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力,但其要求的的带宽最宽,频带利用率最低,所以首先排除。ASK理论上虽然可行,但在本题目中,由于一个码元内只包括约两个周期的载波,所以采用包络检波法难以解调,也不可行。另外,对于本题目,还可以考虑采用基带编码的方法进行传输,如HDB3码,但这种编码方法其抗干扰能力较差,因此也不太适合。芀莇薂薃袃莈蚃肇蒆羇羂荿莄罿方案二:腿羂莀蝿蒇蒈蚀PSK调制方式具有较强的抗干扰能力,同时其调制带宽相对也比较窄,因此我们考虑采用这种调制方式。为了简化系统,在实际实现时,我们采用了方波作为载波的PSK调制方式。当要求的数据传输速率较低(≤24kbps)时,对原始数据处理的方法如下:薇芄肄蒃膈袂蚆“1”用“1010”(0相位两个周期的方波)表示;莅莂腿袂羈薈螃“0”用“0101”(π相位两个周期的方波)表示。蒆螅蒅莁蚈薄莀上述调制方法能传输的最大码元速率为24kbps,当要求的数据传输速率大于24kbps时,对原始数据处理的方法如下:蒈袃膂螁葿蚇膈“1”用“10”(0相位一个周期的方波)表示;芅芅袆膀腿肂蒅“0”用“01”(π相位一个周期的方波)表示。莆莄羁薀袀螇袃同时我们为了避免PSK调制方式复杂的载波提取电路的设计,在具体设计时采用了异步传输和软件解调相结合的解调方法,即:首先利用异步传输的起始位,确定数据的初始相位,避免了PSK解调时相位的随机性;然后利用简单的软件判决进行数据的解调。这样做有以下优点:蒈蒂芇芃蚀螄螁1、只使用两个电平,有足够的定位信息,直流漂移较小。芅袅螀螂莀袇袀2、信号频谱的主要部分在30k~50kHz的通带范围内,利于传输。芆羃蚈膂袇膂蒈3、实现方法简单,避免了PSK解调时复杂的载波提取和位同步提取电路。莈莅螃薁蚇袇羃4、在数据速率较低时,系统具有一定的纠错能力。例如当收到1110时可判为1(1010),当收到0111时可判为0(0101)。本系统通过软件加入了自动纠错,能纠正码距为1的误码。膅