脉冲编码调制解调实验

1、 2012-2013 第二学期开放实验项目题目：两路话音两路计算机数据综合 传输系统实验 学生姓名 专业名称： 电子信息工程 指导教师： 2013年5月20日 脉冲编码调制解调实验一、 实验原理（一）基本原理 PCM 调制原理框图1、 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合，模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。模拟入量化器量化值模拟信号的量化2、 编码所谓编码就是把量化后的信号变换成二进制码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。（二）实验电路说明模拟信号在编码电路中，经过抽

2、样、量化、编码，最后得到PCM编码信号。在单路编译码器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去的，在其他的时隙中编译码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个PCM帧（32个时隙）里，只在一个特定的时隙中发送编码信号。同样，译码电路也只是在一个特定的时隙（此时隙应与发送时隙相同，否则接收不到PCM编码信号）里才从外部接收PCM编码信号，然后进行译码，经过带通滤波器、放大器后输出。（三）输入、输出点参考说明1、 输入点说明MCLK：芯片工作主时钟，频率为2.048M。SIN IN-A：模拟信号输入点。BSX：PCM编码所需时钟信号输入点。BSR：PCM解码所需时钟信号输入点。FS

3、XA：PCM编码帧同步信号输入点。FSRA：PCM解码帧同步信号输入点。PCMIN-A：PCM解调信号输入点。EARIN1：耳机语音信号输入点。MICOUT1：麦克风语音信号输出点。K1、K2：A律、律切换开关 PCMAOUT-A：脉冲编码调制信号输出点。SIN OUT-A：PCM解调信号输出点。二、 实验步骤1、 将信号源模块和模块2固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，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，将信号源模块和模块2的电源开关拨下，观察指示灯是否点亮，红灯为+5V电源指示灯，绿灯为-12V电源指示灯，黄色为+12V电源指示灯。（注意，此处只是验证通电是否成功

4、，在实验中均是先连线，再打开电源做实验，不要带电连线）。3、 观测PCM编、译码波形。1) 用示波器测量信号源板上“2K同步正弦波”点，调节信号源板上手调电位器W1使输出信号峰-峰值在3V左右。2) 将信号源板上S4设为0111（时钟速率为256K），S5设为0100(时钟速率为2.048M)。3) 实验系统连线关闭系统电源，进行如下连接：源端口目的端口连线说明信号源：2K同步正弦波模块2：SIN IN-A提供音频信号信号源：CLK2模块2：MCLK提供W681512工作的主时钟（2.048M）信号源：CLK1模块2：BSX提供位同步信号(256K)信号源：FS模块2：FSXA提供帧同步信号模

5、块2：FSXA模块2：FSRA作自环实验，直接将接收帧同步和发送帧同步相连模块2：BSX模块2：BSR作自环实验，直接将接收位同步和发送位同步相连模块2：PCMOUT-A模块2：PCMIN-A将PCM编码输出结果送入PCM译码电路进行译码* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源4) 用示波器观测各测试点以及PCM编码输出点“PCMOUT-A”和解调信号输出点“SIN OUT-A”输出的波形。5) 改变位时钟为2.048M（将S4设为“0100”），观测PCM调制和解调波形。6) 改变K1、K2开关，观测PCM调制和解调波形。 4、 从信号源引入非同步正弦波，调节W4改变输入正弦信号的频率，使其

6、频率分别大于3400Hz或小于300Hz，观察点“PCMOUT-A”、“SIN OUT-A”的输出波形，记录下来（应可观察到，当输入正弦波的频率大于3400Hz或小于300Hz时，PCM解码信号的幅度急剧减小）。5、 实验结束关闭电源。三、 实验结果分析 <1>、PCM编码输出点“PCMOUT-A”和 <2>、PCM编码输出点“PCMOUT-A”和解 解调信号输出点“SIN OUT-A”输出的波形 调信号输出点“SIN OUT-A”输出的波形。 图1-1 图1-2注： 图1-1信号源板上S4设为0111（时钟速率为256K），S5设为0100(时钟速率为2.048M)；

7、K1、K2开关均在A端；信号峰-峰值在3v左右；信号源引入2K同步正弦波。图1-2信号源板上S4设为0100（时钟速率为2.048M），S5设为0100(时钟速率为2.048M)。K1、K2开关均在A端；信号峰-峰值在3v左右；信号源引入2K同步正弦波。<3>、PCM编码输出点“PCMOUT-A”和 <4>、PCM编码输出点“PCMOUT-A”和解调解调信号输出点“SIN OUT-A”输出的波形 <信号输出点“SIN OUT-A”输出的波形。 图1-3 图1-4注：图1-3信号源板上S4设为0100（时钟速率为2.048M），S5设为0100(时钟速率为2.048

8、M)；K1、K2开关均在U端；信号峰-峰值在3v左右；信号源引入2K同步正弦波。 图1-4信号源板上S4设为0100（时钟速率为2.048M），S5设为0100(时钟速率为2.048M)；K1、K2开关均在A端；信号峰-峰值在3v左右；信号源引入非同步正弦波；频率为20.19Khz。 由得到的波形图可知改变时钟速率，PCM调制信号波形小幅度变化，解调信号基本不变。改变开关K1和K2时，PCM调制信号和解调信号波形变化也不大。但是当信号源引入非同步正弦波，频率大于3400Hz或小于300Hz时，PCM调制与解调信号波形均出现失真。 两路PCM时分复用实验一、 实验原理在数字通信中，PCM、M、A

9、DPCM或者其它模拟信号的数字化，一般都采用时分复用方式来提高信道的传输效率。所谓复用就是多路信号（语音、数据或图像信号）利用同一个信道进行独立的传输。时分复用（TDM）的主要特点是利用不同时隙来传递各路不同信号，时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理是连续（模拟）的基带信号有可能在被时间上离散出现的抽样脉冲所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带信号,并且每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越多。TDM与FDM（频分复用）原理的差别在于：TDM在时域上是各路信号分

10、割开来的；但在频域上是各路信号混叠在一起的。FDM在频域上是各路信号分割开来的；但在时域上是混叠在一起的。 本实验单元由PCM编码电路，复接器，解复接器，PCM译码电路，话路终端电路组成。PCM编译码原理在脉冲编码调制实验中已作详细介绍，下面主要介绍复用原理，解复用原理和话路终端电路。 时分复用原理框图二、 测试点说明1、 输入点说明CLK：主时钟输入点，时钟为2.048MbpsPCMAIN；第一路PCM信号输入点PCMBIN；第二路PCM信号输入点2、 输出点说明FS0：帧同步码所在0时隙的帧同步信号FS3：第一路PCM信号所在的3时隙的帧同步信号FS_SEL：第二路PCM信号所在时隙的帧同

11、步信号，时隙由432可选（第16时隙除外）FJOUT：复接信号输出三、 实验步骤（一）PCM时分复用实验1、 将信号源模块和模块2、8固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。2、 将信号源模块上S4拨为“0100”，S5也拨为“0100”。3、 在电源关闭的状态下，按照下表完成实验连线：源端口目的端口连线说明信号源：CLK1（2048K）模块8：CLK；S4拨为“0100”，时钟输入信号源：CLK2（2048K）模块2：MCLK；BSXS5拨为“0100”，时钟输入信号源：同步正弦波（2K）模块2：SIN IN-A；SIN IN-BPCM编码输入信号模块8：FS3模块2：FSXA

12、A路PCM编码帧同步输入模块8：FS_SEL模块2：FSXBB路PCM编码帧同步输入模块2：PCMOUT-A模块8：PCMAINA路PCM编码输入信号模块2：PCMOUT-B模块8：PCMBINB路PCM编码输入信号* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源4、 将模块8上的拨码开关S1，S2分别设置为0000 0100，用示波器观察模块8上“FJOUT”处的输出波形，改变拨码开关为其它值，观察输出波形变化情况。5、 实验结束关闭电源。4、 实验结果分析 <1>、模块8上“FJOUT”处的输出波形 <2>、模块8上“FJOUT”处的输出波形 图2-1 图2-2注：（1）信

13、号源模块上S4拨为“0100”，S5也拨为“0100”；模块8上的拨码开关S1设 为0000，S2设置为0100。 （2）信号源模块上S4拨为“0100”，S5也拨为“0100”；模块8上的拨码开关S1设置为0111，S2设置为0111。 由波形图可知，改变模块8上的的拨码开关，信号输出波形的时隙位置不同。 两路PCM解复用实验一、 实验原理解复用是通过帧同步提取模块提取的帧同步信号和位时钟提取模块控制计数器产生帧同步信号TS0、TT1和TS_SEL。然后，再通过TS0、TS1、TS_SEL将复用的信号分离开。原理框图如图所示： 解复用原理框图二、 测试点说明1、输入点说明CLK：主时钟输入点

14、，时钟为2.048MbpsPCMAIN；第一路PCM信号输入点PCMBIN；第二路PCM信号输入点BSIN：解复用位时钟输入FSIN：解复用帧同步信号输入FJIN：复用信号输入FS0：帧同步码所在0时隙的帧同步信号FS3：第一路PCM信号所在的3时隙的帧同步信号FS_SEL：第二路PCM信号所在时隙的帧同步信号，时隙由432可选（第16时隙除外）FJOUT：复接信号输出FRAMOUT：解复接输出的帧同步码TS0：解复接输出帧同步码所在时隙的帧同步信号TS3：解复接输出第一路PCM信号所在时隙的帧同步信号TS_SEL：解复接输出第二路PCM信号所在时隙的帧同步信号PCMOUTA：解复接输出第一路

15、PCM信号PCMOUTB：解复接输出第二路PCM信号三、 实验步骤1、 保持PCM时分复用实验的连线不变，然后做下面的连线：源端口目的端口连线说明模块8：FJOUT模块8：FJIN；模块7：DIN解复用输入；同步提取输入模块7：BS模块8：BSIN；模块2:BSR提取的位同步输入模块7：FS模块8：FSIN提取的帧同步输入模块8：PCMOUTA模块2：PCMIN-AA路PCM解码输入信号模块8：PCMOUTB模块2：PCMIN-BB路PCM解码输入信号模块8：TS3模块2：FSRAA路PCM解码帧同步输入模块8：TS_SEL模块2：FSRBB路PCM解码帧同步输入* 检查连线是否正确，检查无误

16、后再次打开电源2、 用双踪示波器对比观察模块8上的“PCMAIN”和“PCMOUTA”，“PCMBIN”和“PCMOUTB”的波形，看是否一致。3、 用双踪示波器对比观察模块2上“SIN IN-A”和“SIN OUT-A”，“SIN IN-B”和“SIN OUT-B”的波形，看是否一致。4、 实验结束关闭电源。四、 实验结果分析<1、模块8上的“PCMAIN”和 <2>、模块8上的“PCMBIN”和模 模块2上的“PCMOUTA”的波形 块2上的“PCMOUTB”的波形 图3-1 图3-2 注：信号源模块上S4拨为“0100”，S5也拨为“0100”；模块8上的拨码开关S1设

17、置为0000，S2设置为0100。 对复用后的信号进行解复用，然后进行PCM解码，解复用后的两路解码信号与原两路模拟信号波形相同。 计算机数据通信实验1、 实验原理工作过程简要说明：PC机1和PC机2发送出来的数据经过MAX202进行RS-232电平转换，再送入CPLD进行变速率时分复用，复用后码速率为2048K(这部分内容同变速率时分复用实验)。 实验原理框图二、测试点说明1、 输入点说明CLK：主时钟输入点，时钟频率为2.048MbpsCOMRXA：数据输入口1COMRXB：数据输入口2输入1：PC机1接收数据输入点输入2：PC机2接收数据输入点2、 输出点说明FJOUT：复用后信号输出点

18、PCMOUTA：解复用出的第一路数据PCMOUTB：解复用出的第二路数据COMTXA：数据输出口1COMTXB：数据输出口2输出1：PC机1发送数据输入点输出2：PC机2发送数据输入点三、实验步骤1、 单台PC机的串口通信实验（1）将信号源模块和模块8固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。（2）将串口线一端插入PC机，另一端接入模块8上计算机接口单元的J1，在电源关闭的状态下，按照下列提示连线：源端口目标端口连线说明信号源：CLK2（2048K）模块8：CLKS4拨为“0100”，主时钟输入模块8：输出1模块8：COMRXAPC机串口数据输出模块8：FJOUT模块8：FJIN

19、模块7：DIN复用信号输出；同步提取输入模块7：BS模块8：BSIN提供位同步信号输入模块7：FS模块8：FSIN提供帧同步信号输入模块8：COMTXA模块8：输入1PC机串口数据输入模块7的S2设置为“0000” 。* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源（1） 在PC机上打开串口调试软件，在PC机上观察接收数据，与发送数据比较是否一致。注意模块8上拨码开关S3选择波特率应与串口调试软件设置值一致，如图所示：（2） 实验结束关闭电源，拆除连线。2、 两台PC机的串行通信实验（1）将两根串口线一端分别插入PC机，另一端分别接入模块8上计算机接口单元的J1和J2，按照下列提示连线。源端口目标端口

20、连线说明信号源：CLK1（2048K）模块8：CLKS4拨为“0100”，主时钟输入模块8：输出1模块8：COMRXAPC机A串口数据输出模块8：输出2模块8：COMRXBPC机B串口数据输出模块8：FJOUT模块8：FJIN 模块7：DIN复用信号输出；同步提取输入模块7：BS模块8：BSIN提供位同步信号输入模块7：FS模块8：FSIN提供帧同步信号输入模块8：COMTXB模块8：输入1PC机B串口数据输入模块8：COMTXA模块8：输入2PC机A串口数据输入* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源（2）在两台PC机上都打开串口调试软件，两台PC机对发数据，观察接收数据与发送数据比较是否一

21、致。注意模块8上拨码开关S3选择波特率应与串口调试软件的一致。（3）实验结束关闭电源，拆除连线。四、实验结果分析 图4-1注：模块8上的拨码开关S4设置为0100，模块7上的S2设置为0000。<2>、两台PC机串口调试接收数据图 图4-2 图4-3 注：模块8上的拨码开关S4设置为0100，模块7上的S2设置为0000。 由图可知，当模块8上拨码开关S3选择波特率与串口调试软件设置值一致时，打开一台PC机上的串口调试软件，在PC机上观察接收数据，与发送数据一致；在两台PC机上都打开串口调试软件，在两台PC机对发数据，接收数据与发送数据一致。 载波传输系统实验一、 实验原理本实验将

22、模拟的语音信号经过CVSD编码变换成32KBit/s数字信号。然后，再通过PSK调制，将数字信号调制到128K的载波上发送。在终端，先提取PSK载波，通过PSK相干解调将数字信号从载波中恢复出来。然后，再提取数字信号的位时钟，CVSD译码，还原出模拟的语音信号。最后，送到语音终端，完成语音信号的频带传输。实验的系统框图如下：二、 实验步骤信号源产生的模拟信号经信源编码后进行PSK调制，接收时经解调后，在受信者处恢复出原始的模拟信号。实验时可参考下面提供的方法进行连线：源端口目标端口信号源：音乐输出模块1：CVSD-SIN信号源：CLK1（32K）模块1：CLK模块1：CVSDOUT模块3：PS

23、K-NRZ信号源：128K同步正弦波模块3：PSK载波模块3：PSK-OUT模块4：PSKIN；模块7：PSKIN模块7：载波输出模块4：载波输入模块4：PSK-DOUT模块7：DIN模块7：BS模块4：PSK-BS；模块1：DCLK模块4：OUT3模块1：CVSD-IN模块1：DOUT模块1：IN模块1：OUT信号源：音乐信号输入注：1、模块7的S2设置为“0110”；2、实验结果能听到比较清晰的音乐（可以和音乐输出直接输出到音乐信号输入来比较效果）三、 实验结果分析 实验完成后，用耳机借助于模块2可以听到清晰的音乐声，与音乐输出直接输出到音乐信号输入音效一致。 两路话音两路计算机数据综合传

24、输系统实验一、 实验目的1、 了解传输系统的构成。2、 了解语音信号在系统中的传输过程。二、 实验内容1、将语音信号进行PCM编码。2、将PCM编码数据和计算机串口数据进行复用。3、将复用后的数据解复用。然后再将串口数据送入计算机，将PCM数据送入到PCM译码模块。最后，使两路语音能实时通话，两台计算机能实时通信。三、 实验器材1、 信号源模块 一块2、 号模块 一块3、 号模块 一块4、 号模块 一块5、 号模块 一块6、 20M双踪示波器 一台7、 连接线 若干8、 耳麦 两副 四、实验原理随着通信技术的发展，人们对通信业务的要求不满足于语音业务，提出了数据，图像等传输业务的需求。本实验以

25、语音计算机数据传输业务为例，通过时分复用的方式来完成语音计算机数据传输业务。实验框图如下：五 、实验步骤1、将信号源模块和模块2、7、8固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。2、将信号源模块上S4拨为“0100”，S5也拨为“0100”；7号板S2应拨为“0000”。3、在电源关闭的状态下，按照下表完成实验连线：源端口目的端口连线说明信号源：CLK1（2048K）模块8：CLK；S4拨为“0100”，时钟输入信号源：CLK2（2048K）模块2：MCLK；BSXS5拨为“0100”，时钟输入模块2：MICOUT1模块2：SIN IN-AA路语音信号输入模块2：MICOUT2模块

26、2：SIN IN-BB路语音信号输入模块8：FS3模块2：FSXAA路PCM编码帧同步输入模块8：FS_SEL模块2：FSXBB路PCM编码帧同步输入模块2：PCMOUT-A模块8：PCMAINA路PCM编码输入信号模块2：PCMOUT-B模块8：PCMBINB路PCM编码输入信号模块8：输出1模块8：COMRXAPC机A串口数据输出模块8：输出2模块8：COMRXBPC机B串口数据输出源端口目的端口连线说明模块8：FJOUT模块8：FJIN；模块7：DIN解复用输入；同步提取输入模块7：BS模块8：BSIN；模块2:BSR提取的位同步输入模块7：FS模块8：FSIN提取的帧同步输入模块8：PCMOUTA模块2：PCMIN-AA路PCM解码输入信号模块8：PCMOUTB模块2：PCMIN-BB路PCM解码输入信号模块8：TS3模块2：FSRAA路PCM解码帧同步输入模块8：TS_SEL模块2：FSRBB路PCM解码帧同步输入模块2：SIN OUT-A模块2：EARIN2解码后A路语音信号输入模块2：SIN OUT-B模块2：EARIN1解码后B路语音信号输入模块8：COMTXB模块8：输入1PC机B串口数据输入