PCM編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、PCM編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1、 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、 掌握PCM編譯碼原理與系統(tǒng)性能測試；2、 熟悉PCM編譯碼專用集成芯片的功能和使用方法；3、 學(xué)習(xí)PCM編譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)電路，掌握它的調(diào)整測試方法。2、 【實(shí)驗(yàn)原理】脈沖編碼調(diào)制（PCM）是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散得數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，量化和編碼三個(gè)過程完成的。PCM通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方框圖如下圖所示。在PCM脈沖編碼調(diào)制中，話音信號(hào)經(jīng)防混疊低通濾波器后進(jìn)行脈沖抽樣，變成時(shí)間上離散的PAM脈沖序列，然后將幅度連續(xù)的PAM脈沖序列用類似于“四舍五入”辦法劃歸為有限種幅度，每一種幅度對(duì)應(yīng)

2、一組代碼，因此PAM脈沖序列將轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼序列。對(duì)于電話，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每一抽樣值編8位碼（即為2=256個(gè)量化級(jí)），因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kB。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的單路PCM編、譯碼電路是TP3057芯片（見圖2-1中的虛線框）。此芯片采用a律十三折線編碼，它設(shè)計(jì)應(yīng)用于PCM 30/32系統(tǒng)中。它每一幀分32個(gè)時(shí)隙，采用時(shí)分復(fù)用方式，最多允許接入30個(gè)用戶，每個(gè)用戶各占據(jù)一個(gè)時(shí)隙，另外兩個(gè)時(shí)隙分別用于同步和標(biāo)志信號(hào)傳送，系統(tǒng)碼元速率為2.048MB。各用戶PCM編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,受發(fā)送時(shí)序與接收時(shí)序控制,它僅在某一個(gè)特定的時(shí)隙中被發(fā)送和接收，而不同用戶占據(jù)

3、不同的時(shí)隙。若僅有一個(gè)用戶，在一個(gè)PCM 幀里只能在某一個(gè)特定的時(shí)隙發(fā)送和接收該用戶的PCM編碼數(shù)據(jù)，在其它時(shí)隙沒有數(shù)據(jù)輸入或輸出。 本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，為了降低對(duì)測試示波器的要求，將PCM 幀的傳輸速率設(shè)置為64Kbit/s或128Kbit/s兩種，這樣增加了編碼數(shù)據(jù)碼元的寬度，便于用低端示波器觀測。此時(shí)一個(gè)PCM 幀里，可容納的PCM編碼分別為1路或2路。另外，發(fā)送時(shí)序FSX與接收時(shí)序FSR使用相同的時(shí)序，測試點(diǎn)為34TP01。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)框圖已在模塊上畫出了，實(shí)驗(yàn)時(shí)需用信號(hào)連接線連接34P02和34P03兩鉚孔，即將編碼數(shù)據(jù)直接送到譯碼端，傳輸信道可視為理想信道。 另外， TP3057芯片內(nèi)部模擬

4、信號(hào)的輸入端有一個(gè)語音帶通濾波器，其通帶為200HZ4000HZ，所以輸入的模擬信號(hào)頻率只能在這個(gè)范圍內(nèi)有效。各測量點(diǎn)的作用34TP01：發(fā)送時(shí)序FSX和接收時(shí)序FSR輸入測試點(diǎn)，頻率為8KHz的矩形窄脈沖； 34TP02：PCM線路編譯時(shí)鐘信號(hào)的輸入測試點(diǎn)；34P01：模擬信號(hào)的輸入鉚孔；34P02：PCM編碼的輸出鉚孔；34P03：PCM譯碼的輸入鉚孔；34P04：譯碼輸出的模擬信號(hào)鉚孔，波形應(yīng)與34P01相同。注：一路數(shù)字編碼輸出波形為8比特編碼(一般為7個(gè)半碼元波形,最后半個(gè)碼元波形被芯片內(nèi)部移位寄存器在裝載下一路數(shù)據(jù)前復(fù)位時(shí)丟失掉)，數(shù)據(jù)的速率由編譯時(shí)鐘決定，其中第一位為語音信號(hào)編碼

5、后的符號(hào)位，后七位為語音信號(hào)編碼后的電平值。3、 【實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備】1PCM/ADPCM編譯碼模塊，位號(hào)：H2時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊，位號(hào):G320M雙蹤示波器1臺(tái)4低頻信號(hào)源1臺(tái)（選用）5頻率計(jì)1臺(tái)（選用）6信號(hào)連接線3根7小平口螺絲刀1只四、【基本操作】1插入有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“PCM/ADPCM編譯碼模塊”，插到底板“G、H”號(hào)的位置插座上（具體位置可見底板右下角的“實(shí)驗(yàn)?zāi)K位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號(hào)與底板位號(hào)的一致。2加電：打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請(qǐng)立即關(guān)閉

6、電源，查找異常原因。3PCM的編碼時(shí)鐘設(shè)定：“時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊”上的撥碼器4SW02設(shè)置“01000”，則PCM的編碼時(shí)鐘為64KHZ（后面將簡寫為：撥碼器4SW02）。撥碼器4SW02設(shè)置“01001”，則PCM的編碼時(shí)鐘為128KHZ。4時(shí)鐘為64KHZ，模擬信號(hào)為同步正弦波的 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：（1）用專用鉚孔導(dǎo)線將P04、34P01，34P02、34P03相連。（2）撥碼器4SW02設(shè)置“01000”，則PCM的編碼時(shí)鐘為64KHZ。（3）雙蹤示波器探頭分別接在測量點(diǎn)34TP01和34P02，觀察抽樣脈沖及 PCM編碼數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)W04電位器，改變同步正弦波幅度，并仔細(xì)觀察PC

7、M編碼數(shù)據(jù)的變化。特別注意觀察，當(dāng)無信號(hào)輸入時(shí)，或信號(hào)幅度為0時(shí)，PCM編碼器編碼為11010101或?yàn)?1010101，并不是一般教材所講授的編全0碼。因?yàn)闊o信號(hào)輸入時(shí)，或信號(hào)幅度為0經(jīng)常出現(xiàn)，編全0碼容易使系統(tǒng)失步。此時(shí)時(shí)鐘為64KHZ，一幀中只能容納1路信號(hào)。注意：（4）雙蹤示波器探頭分別接在34P01和34P04，觀察譯碼后的信號(hào)與輸入模擬信號(hào)是否一致。5時(shí)鐘為128KHZ，模擬信號(hào)為同步正弦波的PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：上述信號(hào)連接不變，將撥碼器4SW02設(shè)置“01001”，則PCM的編碼時(shí)鐘為128KHZ。 雙蹤示波器探頭分別接在測量點(diǎn)34TP01和34P02，觀察抽樣脈沖及 PCM編碼

8、數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)W04電位器，改變同步正弦波幅度，并仔細(xì)觀察PCM編碼數(shù)據(jù)的變化。注意，此時(shí)時(shí)鐘為128KHZ，一幀中能容納2路信號(hào)。本PCM編碼僅一路信號(hào)，故僅占用一幀中的一半時(shí)隙。用示波器觀察34P01和34P04兩點(diǎn)波形，比較譯碼后的信號(hào)與輸入信號(hào)是否一致。6模擬信號(hào)為非同步正弦波的 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：改用非同步函數(shù)信號(hào)輸入，分別改變輸入模擬信號(hào)的幅度和頻率，重復(fù)上列6、7步驟，觀察非同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)波形。注意，頻率范圍不能超過4KHZ。此處由于非同步正弦波頻率與抽樣、編碼時(shí)鐘不同步，需仔細(xì)調(diào)節(jié)非同步正弦波頻率才能在普通示波器上看到穩(wěn)定的編碼數(shù)據(jù)波形。7語音信號(hào)PCM編碼、譯碼試

9、聽：將撥碼器4SW02設(shè)置為“01111”，此時(shí)PCM編碼時(shí)鐘為64KHZ，接收濾波器截止頻率為2.65KHZ。用專用導(dǎo)線將P05（用戶電話A語音信號(hào)發(fā)送輸出）與34P01（模擬信號(hào)的輸入）連接；34P04（譯碼輸出的模擬信號(hào)）與P08（用戶電話B語音信號(hào)接收輸入）或與P4連接，34P02（編碼輸出）與34P03（譯碼輸入）相連。對(duì)著用戶電話A話筒講話，在用戶電話B耳機(jī)或揚(yáng)聲器中試聽，直觀感受PCM編碼譯碼的效果。8關(guān)機(jī)拆線：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號(hào)連線，并按要求放置好實(shí)驗(yàn)?zāi)K。5、 【安全注意事項(xiàng)】1、 在插入實(shí)驗(yàn)?zāi)K時(shí)應(yīng)該先關(guān)閉系統(tǒng)電源；2、 打開系統(tǒng)電源開關(guān)后，若電源指示燈顯示不正常

10、，應(yīng)該立即關(guān)閉電源，查找異常原因。6、 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與數(shù)據(jù)記錄】1、時(shí)鐘為64kHz：雙蹤示波器探頭接34TP01和34TP02，觀察抽樣脈沖及PCM編碼數(shù)據(jù)同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：無信號(hào)輸入，或信號(hào)幅度為0時(shí)，PCM編碼器編碼雙蹤示波器探頭接34P01和34P04，觀察譯碼后信號(hào)與輸入模擬信號(hào)是否一致2. 時(shí)鐘為128kHz：雙蹤示波器探頭接34TP01和34TP02，觀察抽樣脈沖及PCM編碼數(shù)據(jù)同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：無信號(hào)輸入，或信號(hào)幅度為0時(shí)，PCM編碼器編碼3.非同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察（時(shí)鐘為64KHZ）：無信號(hào)輸入，或信號(hào)幅度為0時(shí)，PCM編碼器編碼4.

11、非同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察（時(shí)鐘為128KHZ）：無信號(hào)輸入，或信號(hào)幅度為0時(shí)，PCM編碼器編碼5 觀察同步正弦波（峰峰值0V10V）的編碼波形，讀出正弦波的峰峰值、編碼數(shù)據(jù)（至少12個(gè)編碼數(shù)據(jù)）；設(shè)計(jì)表格，峰峰值每增加0.5V，記錄一次有關(guān)數(shù)據(jù)并做分析，得出你的結(jié)論。編碼數(shù)據(jù)峰峰值/V12340110100010101111011011110010101100.5100100100110010011100100000100001.0100000001001011100000000000101101.5100110010011010100011001101101012.01011000

12、01000011100110000000011102.5101111101000001000111110000000103.0001001010000111010100101100011103.5001101011010011010110101001001104.0101101100010001000110110101000104.5001011000011000010101100101100005.0101011101011001000101110001100115.5101010101011111000101010001111106.0101010101011100100101010001

13、110016.5101010101011100000101010001110007.0101010101010010100101010001001017.5101001000010101000100100101010108.0001001101010101010100110001010108.5101001100010101000100110101010109.0101000000010101000100110101010109.50010101000100110101010101010001010.010101101P001010100010001010101010譯碼數(shù)據(jù)峰峰值/V1234

14、0000000000010000000000100000000001000000000010.5000100100000000011100000010010000000001110001.0001011000000001001000000101100000000100100001.5000100100000110100000000010010000011010000002.0011010000000010110000001101000000001011000002.5011010000000010110000001101000000001011000003.011110000000001011

15、0000011110000000001011000003.5011010000001111000000001101000000111100000004.0011010000001111000000001101000000111100000004.5011010000001111000000001101000000111100000005.0011010000001111000000001101000000111100000005.5011010000001111000000001101000000111100000006.001101000000111100000000110100000011

16、1100000006.5011010000001111000000001101000000111100000007.0111100000001111000000011110000000111100000007.5111100000001111000000011110000000111100000008.0111100000001111000000011110000000111100000008.5111100000001111000000011110000000111100000009.0111100000001111000000011110000000111100000009.51111000000011110000000111100000001111000