南昌大学M序列信号发生器实验报告 - 图文 (2)

絕版の噯 分享 2020-06-22 下载文档

3 MULTISIM 软件基本仿真仪器

MULTISIM 软件具体操作方法很细,就常用仪器举例,该实验会用到函数发生器和示波器,其他的仿真仪器就不介绍了。 (1) 函数发生器-XFG1

函数发生器-XFG1有三种输出波形正弦、锯齿波、方波,可以用方波来产生时钟脉冲。下图是其图标和面板。可调节方波和三角波的占空比。

(2)示波器

示波器为双踪模拟式,其图标和面板如下图所示。

五、 M序列发生器的设计

1、序列信号发生器是能够循环产生一组或多组序列信号的时序电 路,它可以用以为寄存器或计数器构成。序列信号的种类很多,按照 序列循环长度 M 和触发器数目 n 的关系一般可分为三种: (1) 最大循环长度序列码,M=2^n。 (2) 最长线性序列信号码,M=2^n-1。 (3) 任意循环长度序列码,M<2^n 。

2、通常在许多情况下,要求按照给定的序列信号来设计序列信号发生器。

序列信号发生器一般有两种结构形式:一种是移存型序列信号发生器,另一种是

计数型序列信号发生器

3、反馈移位型序列码发生器

反馈移位型序列码发生器的结构框图如图所示,它由移位寄存器和组合反馈网络组成,从移存器的某一输出端可以得到周期性的序列码。

其设计按以下步骤进行:

(1)根据给定序列信号的循环长度 M,确定移存器位数 n, 2^n-1<M≤2^n。

(2)确定移位寄存器的 M 个独立状态。

将给定的序列码按照移位规律 n 位一组,划分位 M 个状态。若 M 个状态中出现重复现象,则应增加移存器位数 。用 n+1 位再重复上 述过程,直到划分为 M 个独立状态为止。

(3)根据 M 个不同状态列出移存气的状态表和反馈函数表,求出反 馈函数 F 的表式。 (4)检查自启动性能。 (5)画逻辑图。

实验设计步骤:

(1)计算n,有M=31,n=5,查M序列反馈函数表可知

+Q3 反馈函数f (n)=Q5○

(2)假设初始状态为Q5Q4Q3Q2Q1=11111。

最长线性序列信号发生器是在n位移位寄存器的基础上,加上异或反馈电路构成的。最长线性序列信号发生器一共有2^n-1个有效状态,全 0 状态时是偏离状态。由于反馈网络是异或网络结构,当各级触发器均处于0状态时,其输出f=o。因此,最长线性序列信号发生器是在全 0 状态不具有自启动特性,为了使其具有自启动特性,必须修改D1激励函数,是处于00000时,能自动纳入到00001状态。 n=5 共有31 个有效状态 其迁移关系为:

11111→11110→11100→11000→10001→00011→00110→01101→11011→10111→01110→11101→11010→10101→01010→10100→01000→10000→00001→00010→00100→01001→10010→00101→01011→10110→01100→11001→10011→00111→01111→11111 修改激励为

------------------------------------------------------------

+Q5Q4Q3Q2Q1=(Q5○+Q3)○+Q5Q4Q3Q2Q1 D=[f]○

利用修改激励化简转化设计出组合反馈网络,再与移位寄存器结合得

出反馈移位型序列码发生器电路图。

六、 仿真分析

1、 仿真电路

根据反馈移位型序列码发生器框图设计电路图,有分析设计的电路图为:

电路图中

(1)因为n=5,所以要用5个D触发器,74LS194是四位的触发器至少要两个该集成块才可以满足要求,74LS164是8位的触发器,做PCB时我们采用74LS164,这样可以使其简单不易出错也更经济。 (2)集成块保证5V的电压使其能正常工作。 (3)74LS30是八端输入与非门 2、实验结果 运行仿真电路

设置函数发生器,输出波形设为方波输出,频率设置为1KHZ,振幅设置为5V,运行仿真电路,可得出实验结果如图所示:

结果图:

由输出波形可以看出其结果为:

111110001101110101000010010110011111000110111010100001001011001111100011011101010000100101100......

该序列是有规则的循环序列,序列长度M=31,成功设计出M=31序的列信号发生器。 七、实验小结

通过这次实验了解到了如何产生m序列,以及在实验过程中如检查和排除错误,巩固了从理论方面学到的知识。该实验使我对课程设计有了感性的认识,产生了浓厚的兴趣,掌握了一般的设计流程和设计思路。做这个实验必须要掌握 Protel 和 Multisim 的基础知识,还要熟悉 D触发器的功能和使用方法,通过这次实验我更加熟悉地掌握了Multisim 的使用和排错方法,得到了一些额外的知识,比如排错时常会用到探针检测电路中某些点的电流电压,探针能直观的测出该店的电流电压,比较方便的查处电路中的错误。希望在以后的学习中能带来帮助。

八、实验感想

设计好的电路图,在Multisim上仿真时很容易由于不小心接错线,没设置好元器件参数,甚至用错元器件等原因导致仿真不能运行或者结果不对,这时候就需要排错了。排错时使用某些元器件可以很直观的查找出电路中的错误。


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