m序列发生器的设计与实现Word格式.docx
《m序列发生器的设计与实现Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《m序列发生器的设计与实现Word格式.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1．3本章小结
本章从课题背景开始使我们对课设有了感性的认识，对课题产生了浓厚的兴趣，也对扩展频谱通信及多址技术的发展有了了解。
掌握一般的设计流程和设计思路。
从专业角度审视了课程设计的题目，做到对题目有所思考。
第2章设计原理
2.1产生m序列的条件：
（1）r级移位寄存器产生的码，周期N=2r-1,其特征多项式必然是不可约的，即不能再因式分解而产生最长序列。
因此，反馈抽头不能随便决定，否则将会产生短码。
（2）所有的次数r>
1的不可约多项式f（x）必然能除尽1+x
因为a
（x）=（1+x
）/f（x）.
如r=3,N=7
1+x
=（1+x）（1+x+x
）（1+x
+x
）
令f
（x）=1+x+x
f
（x）=1+x
则f
（x）和f
（x）均为不可约多项式，都可以产生N=7的序列，产生的序列分别为1110100和1011100。
这样也为我们找到m序列的特征多项式提供了方便。
（3）如果2
-1是一个素数，则所有r次不可约多项式产生的线性移位寄存器序列，一定是m序列，产生这个m序列的不可约多项式称为本原多项式。
（4）除了第r阶以外，如果还有偶数个抽头的反馈结构，则产生的序列就不是最长线性移位寄存器序列。
2.2m序列的反馈系数
一个线性反馈移位寄存器能否产生m序列，决定于它的电路反馈系数c
也就是它的递归关系式。
不同的是反馈系数，产生不同移位寄存器序列。
表3-1列出了不同级数的最长线性移位寄存器序列的反馈系数。
级数r
长度N
反馈系数
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
15
31
63
127
225
511
1023
2047
4095
13
23
45，67，75
103，147，155
203，211，217，235，277，313，325，345，367
435，453，537，543，545，551，703，747
1021，1055，1131，1157，1167，1175
2011，2033，2157，2443，2745，3471
4005，4445，5023，5263，6211，7363
10123，11417，12515，13505，14127，15053
表中的m序列的反馈系数只列出了一部分。
通过这些反馈系数，还可以求出对应的镜像序列反馈抽头和特征多项式。
如r=3的序列为1110100，镜像序列为0010111。
本实验由于r=7，所以可以选择反馈系数有203，211，217，235，277，313，325，345，367，为了方便设计，所以选择反馈系数为211，211的序列为010001001，镜像序列为100100010。
2.3m序列发生器的结构
M序列发生器的结构一般有两种形式，简单型（SSRG）和模件抽头型（MSRG）
1）SSRG
SSRG的结构如图3-2所示。
这种结构的反馈逻辑由特征多项式确定，这种结构的缺点在于反馈支路中的器件时延是叠加的，即等于反馈支路中所有模2加法器时延的和。
因此限制了伪随机序列的工作速度。
提高SSRG工作速率的办法之一是选用抽头数目少的m序列，这样，还可简化序列产生器的结构。
2）MSRG
提高伪随机序列工作速率的另一办法，就是采用MSRG型结构，图3-3给出了这种序列产生器的结构。
这种结构的特点是：
在它的每一级触发器和它相邻一级触发器之间接入一个模2加法器，反馈路径上无任何时延部件。
这种类型的序列发生器已被模件化。
这种结构的反馈总延时，只是一个模2加法器的延时时间，故能提高发生器的工作速度。
SSRG型序列产生器的最高工作频率为
=
式中：
T
为一级移位寄存器的传输时延；
为反馈网络中模2加时延的总和。
MSRG型序列产生器的最高工作频率为
为一级模2加法器的传输时延。
2.4m序列的性质
1）均衡性
在m序列的一个周期内，“1”和“0”的数目基本相等。
准确地说，“1”的个数比“0”的个数多一个。
2）游程分布
“1111”；
长度为3的游程有一个，即“000”；
长度为2的游程有两个，即“11”与“00”；
长度为1的游程有四个，即两个“1”与两个“0”。
一般来说，在m序列中，游程数位2
个，其中长度为1的游程占游程总数的
；
长度为2的游程占游程总数的1/4；
长度为3的占1/8；
…即长度为k的游程占游程总数的2
，其中1<
=k<
=（r-2）.而且在长度为k的游程中（1<
=r-2）连“1”和连“0”的游程各占一半，r-1个连“0”和r个连“1”的游程各占一个。
3）移位相加性
一个序列{a
}与其经m次延迟移位产生的另一个不同序列{a
}模2加，得到的仍然是{a
}的某次延迟移位序列{a
},即
{a
}+{a
}={a
}
4）周期性
m序列的周期为N=2
-1,r为反馈移位寄存器的级数
5）伪随机性
如果对一正态分布白噪声取样，若取样值为正，记为“+”。
若取样值为“-”，则将每次取样所得极性排成序列，可以写成
…++-+--+---+--++--…
选择特征多项式
由于211的序列为010001001,所以特征多项式f（x）=1+x
本章是m序列发生器的原理部分，通过本章，可确定m序列的反馈系数以及特征多项式，能够了解m序列更多的性质。
为下章m序列的设计奠定了一定的基础，是整个设计不可缺少的一部分。
第三章方案设计
软件方案选择
根据任务要求，可知在软件部分有以下几种方案可供选择：
（1）采用文本输入法，用一个源程序控制整个电路，然后利用顶层文件将它们综合起来，最终使其具有m序列发生器的功能。
（2）采用原理图方法设计，m序列发生器的提供信号方面由时钟脉冲序列clk代替，中心设计部分由7个D触发器和异或门等设计实现。
初始值由两种形式提供，第一种是提供一个全0信号，这种情况需加一个非门来实现；
第二种是提供一个全1的信号，这就需要再给电路加一与非门才能实现其功能。
方案论证
由以上两种方案分析，方案
（1）全部采用文本输入法，在顶层设计中比较杂，一旦出现错误，将不易更改，程序调试耗时会比较长。
方案
（2）采用了原理图方法，比较简单，易实现，连接硬件电路，较易完成。
综合以上原因，从实现难易，误差大小以及最终结果等各方面考虑，选择方案
（2）来完成该实验。
根据方案
（2）中m序列发生器的实现原理，本次设计方案可分为两种方案来实现，
第一种：
原理图如下
图3-1m序列发生器设计图形
将此图形输入，对其进行保存，并命名为m序列发生器，将其存在f盘中。
选择目标器件
图3-2目标器件的选择
目标器件选择完毕后对其进行前仿真
前仿真如下
图3-3m序列前仿真图
仿真无误，说明设计连线正确，有可能实现m序列发生器的设计
然后对其进行波形仿真：
波形仿真图如下：
图3-4m序列发生器波形仿真图
7级的m序列发生器周期应为127us，1.0us内由10个脉冲，在12.7处，输出波形刚好与起始波形重复；
再用特征多项式对其正确性进行验证，结果完全符合，说明仿真通过，有可能实现m序列发生器的设计。
方案二：
设计图形如下：
图3-5m序列发生器设计图
对其进行前仿真，波形如下：
图3-6m序列前仿真图
前仿真无误，说明连线正确，有可能实现m序列发生器的设计。
波形仿真如下：
图3-7m序列发生器波形仿真图
波形仿真结果也是完全正确，说明次方案也可实现，
3.3硬件方案选择：
对比两种方案，虽都可实现，但第一种方案，在硬件实现的过程中为了要首先提供一个全0的信号给每个D触发器，需加一按键开关，这样比起第二种方案直接将输入加到高电平上要复杂得多，所以方案二更易实现。
因此我们选择方案二来实现硬件方面的实现
3.4本章小结
本章是整个m序列发生器的核心部分，确定了实现方案，并完成了软件部分的设计与仿真.完成之后，可知软件部分已经达到任务要求。
找出各个部分的实现芯片，查出管脚排列，就可以进行下一步的硬件电路连接及测试了。
第4章硬件实现
4.1芯片引脚及功能
查芯片管脚图及功能表，为搭建电路做准备
74HC74寄存器引脚图及功能表如下：
:
1）引脚图：
图4-1
2）功能表：
表4-1
74ls20引脚图及功能表如下：
图4-2
2）真值表：
A
B
C
D
Y
1
X
表4-2
74ls00引脚图及功能表如下：
图4-3
表4-3
1）74ls08引脚图及功能表如下：
图4-4
2）74LS08真值表：
表4-4
NE555引脚图及功能表如下：
图4-5
2）555定时器的真值表如下：
输入
输出
阀值电压（6脚）
触发电压（2脚）
复位端（4脚）
输出（3脚）
放电端（7脚）
≤1/3Vcc
＞1/3Vcc
X
≥2/3Vcc
＜2/3Vcc
高电平
低电平
保持原电平
悬空状态
保持
表4-5
按照图4-6所示，搭建电路
图4-6
1）特点：
7端和6、2端上下为R和C，中间有R和RP并联。
RA=R1+RA’
RB=R2+RB’
2）公式：
T1=0.693RA*C
T2=0.693RB*C
F=1.443/（RA+RB）*C
4.3连线、测试最后结果
按照图3-5所示电路，连线，搭建电路图，连好线后加上自制的1S脉冲，接上示波器发现无显示或显示图形不是所要图形，对其进行检测，从1S脉冲开始，发现连线有误，改正后，1S脉冲正常，可显示波形仍有很大失真，检测线路数次，将连线尽量靠近所用芯片，多次试验，终于得到了正确的较理想的波形。
如下图所示：
本章小结
通过制作硬件电路，从示波器上显示的结果可以看出本次所设计m序列发生器符合任务书所提出的要求，能很清晰地看到7级m序列稳定的波形，同时有很好的可扩展性，为以后更深入地学习和研究提供了方便。
第五章结论
美好的时光总是短暂的。
实习期间我们组设计m序列发生器电路，讨论了多种方案并作了修改和整理，已是一个比较不错的设计，可以满足基本要求，仿真结果也是完全正确的，但当我们接好硬件电路时，波形却和我们所希望的完全相反，我们失望极了，经过检查，线路也是完全正确，我们很纳闷，便找来老师给我们解决，经过老师的指点，我们重新设计了电路图，连好线后，终于出现了波形，可是还是有点毛刺，经过多翻调试修改，终于出现了我们想要的波形图。
这次课程设计历时二个星期，通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
。
刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，大家有的绘制原理图，进行仿真实验，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性。
在课程设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。
通过这次课程设计，我想说：
为完成这次课程设计我们确实很辛苦，但苦中仍有乐，和团队人员这十几天的一起工作的日子，让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年的相处还赶不上这十来天的实习，我感觉我和同学们之间的距离更加近了。
但当我们仿真实验成功的时候，当我们连好线，接上示波器，看到波形与我们仿真波形相同时，以前种种艰辛这时就变成了最甜美的回忆！
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
致谢
时间过的很快，短短两周的课设在这篇致谢后结束。
两周的时间我从开始对题目的茫然不知所措到最后提前完成，我想感谢的人很多，首先，我要感谢薛老师，在这次课设中，我感受到了老师对学生的那种悔人不卷的精神，每天的固定时间，老师都来给我们指导，使我们少走弯路，顺利完成实习任务，请允许我向你致意崇高的敬意，如果没有您的指导，我想我们的课程设计很难完成；
其次还要向和我同组的马涛，车彦飞同学表示感谢，课设中我们讨论过，争执过，最终达到共识完成课程设计任务。
我很高兴和他们一起度过那段美好时光；
再次，感谢学校给我门创造这次机会，感谢实验室和器材室管理人员，他们给我们提供了很大的方便。
参考文献
[1]曾兴雯、刘乃安、孙献璞.西安：
西安电子科技大学出版社，2004
[2]康华光.电子技术基础（第四版）[M].北京:
高等教育出版社,1998
[3]梁宗善.新型集成块应用[M].武汉:
华中理工大出版社,2004
[4]潘松,黄继业.EDA技术实用教程.第二版[M].北京.科学出版社,2005
附录
在windows98上，max+plus2一旦安装完毕，经过设置即可使用硬件下载功能。
在windows2000上，除了安装软件外，为使用BYTEBLASTER下载功能，还必须安装硬件驱动（drivers），以支持max+plus2对PC机并行口的操作。
具体安装步骤如下：
（1）首先安装max+plus2。
（2）选择“开始”——》“设置”——》“控制面板”。
（3）双击“游戏选项”，然后选择“添加”“添加其他”“从磁盘安装”命令，在单击“浏览”，浏览驱动所在目录：
max+plus2的安装目录\drivers\win2000.
（4）选择win2000.inf,单击“确定”。
（5）在“数字签名未找到”对话框中，选择“是。
（6）在“选择一个设备驱动程序“窗口中，选择”alterabyteblaster”,并单击“下一步”。
（7）在接下去的“数字签名为找到”对话框中，仍选择“是”。
（8）安装完成，按照提示，重新启动计算机。
升级会员 