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实验一 曼彻斯特编码与解码实验
一、实验目的
1．掌握曼彻斯特编解码原理；
2．了解如何利用曼彻斯特的时钟特征实现收佛光大辞典/发时钟同步及其实现方法。 二、预习要求
1．复习曼彻斯特编解码原理；
2．复习软件MaxplussⅡ的使用方法。
三、实验原理
1．编码原理
在曼彻斯特编码方式中，每一位的中间有一个跳变，位中间的跳变为时钟，也作为数据。从高电平到低电平的跳变表示数据“1”（称为“1”跳变）。从低电平到高电平的跳变表示数据“0”（称为“0”跳变）。因此发送时钟必须在发送数据位的中间进行采样，即发送时钟TxC的频率应为数据TxD频率的两倍。 2．解码原理
解码可通过解码器来实现，解码器从曼彻斯中分离出接收数据RxD与接收时钟RxC。具体方法是：解码器从曼码中分别提出“1”跳变和“0”跳变信号，但需区分位中跳变与位间跳变，前者是表示数据的跳变，后者是当数据中有连续“1”信号或连续“0”信号时产生的不反应数据特征的无效跳变。解码器提取位中跳变后，可将其转换为二进制数据，抑制并剔除位间跳变，不将其转换为数据。最后将曼彻斯特编码与解出的数据RxD用异或逻辑取得时钟特征，并利用单稳电路把时钟特征（窄脉冲）展宽为接收时钟RxC。 四、实验器材
1．微型计算机
2．MaxplussⅡ软件
五、实验电路
1．编码电路
（a）
振动器
(b)
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图1-1 编码电路
图（a）、（b）均为编码电路，请任选其一。
2．解码电路
1．编码电路
图1-2 解码电路
电路中：
反门、非门
与非门
异或门
用MaxplussⅡ软件环境仿真时，因为单稳部分包含电容的充放电过程，所以不可实现，要自己搭建电路电路才可。R-S触发器可通过与非门来实现，如图1-3所示。仿真程序会将A点下方的两个非门做优化处理，为保留这两个非门的延时作用，仿真时用D触发器代替，见图1-4。
数字图像相关图1-3 RS触发器 图1-4 D触发器
集成芯片：
与非门（74LS00）1片
多与非门（74LS20）1片
反门（74LS04）2片
异或门（74LS86）1片
D触发器（74LS74）3片
移位寄存器（74LS164）2片
单稳（74LS123）1片
六、实验内容及步骤
1．绘制分频电路，时钟信号Ф经分频电路获得TxC、2TxC、4TxC，并可获得不同的数据TxD：
图1-5 实验分频电路图
A点：TxD=11001100 B点： TxD=10101010
接地：TxD=00000000 接＋5V： TxD=11111111
2．绘制编解码器电路，观察并记录8TxC、TxC、Mc、A、B、B’、C、D、QG1、QG2、RxD、RxC各点信号波形。
七、思考题
1．编码电路
（1）D触发器在编码中的作用。
（人种志2）D触发器的时钟信号为何用2TxC？
2．解码电路
（1）图中如何提取Mc中的“1”跳变和“0”跳变信号的，试解释4个非门和YH1的作用。
（2）八位移位寄存器的作用是取得延迟信号，用于封住YF门以便除去无效的位间跳变。延迟时间应如何选取？为何选用第七位（）的输出，是否可选择用其它输出？为什么？
俞芳林（3）移位寄存器的时钟为什么要用8TxC（TxC的8倍频信号），如选用16TxC或4TxC将会如何？
八、实验报告要求
1．绘制编解码电路图（给定或自行设计均可）；
2．描绘8TxC、TxC、Mc、A、B、B’、C、D、QG1、QG2、RxD、RxC各点信号波形图；
3．回答思考题。
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