串行通信電路的設(shè)計(jì)資料

.PAGE.串行通信電路的設(shè)計(jì)1串行通信電路1.1設(shè)計(jì)目的〔1〕掌握串行通信電路的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法；〔2〕熟悉QuartusII的仿真方法。1.2根本要求〔1〕發(fā)方實(shí)現(xiàn)8bit碼字的并串轉(zhuǎn)換，使用單一電纜發(fā)送信號(hào)，收方實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換后輸出；〔2〕并行輸出端的8bit存放器；〔3〕收方數(shù)據(jù)是否已準(zhǔn)備好指示輸出端。1.3發(fā)揮局部〔1〕加密通信；〔2〕串行發(fā)/收端口FIFO緩存；〔3〕發(fā)/收方奇偶校驗(yàn)位生成/檢測(cè)；〔4〕其他。2設(shè)計(jì)過(guò)程及論文的根本要求2.1設(shè)計(jì)過(guò)程的根本要求：〔1〕根本局部必須完成，發(fā)揮局部可以在已給的圍或自己尋找資料的圍任選；〔2〕符合要求的設(shè)計(jì)報(bào)告一份，其中包括邏輯電路圖、實(shí)際接線(xiàn)圖各一份；〔3〕設(shè)計(jì)題目必須仿真通過(guò)，設(shè)計(jì)過(guò)程的資料草稿上交；〔4〕成績(jī)的組成：考勤、每天任務(wù)的完成工作量、辯論情況、報(bào)告；2.2課程設(shè)計(jì)論文的根本要求：〔1〕藍(lán)黑色或黑色鋼筆或碳素筆書(shū)寫(xiě)，不允許用圓珠筆。工程齊全、字跡工整，有條件的可以打印?！?〕裝訂順序：封面、任務(wù)書(shū)、成績(jī)?cè)u(píng)定表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文〔正文的具體要求按教師講課要求〕、總結(jié)及致、參考文獻(xiàn)、附錄〔邏輯電路圖與實(shí)際接線(xiàn)圖〕。中文摘要串行通信電路是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆奖愣O(shè)計(jì)的一種電路，將八位數(shù)據(jù)通過(guò)八位加法器使要傳送的數(shù)據(jù)同時(shí)加上一個(gè)數(shù)，而這個(gè)數(shù)是通過(guò)兩片計(jì)數(shù)器組成的時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)的，并且此時(shí)鐘電路不斷的對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)展加法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密計(jì)算。并行變串行是通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器使八位的加密數(shù)據(jù)通過(guò)74151實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳送，從而實(shí)現(xiàn)電路的功能。串行數(shù)據(jù)變并行數(shù)據(jù)，將串行數(shù)據(jù)送到移位存放器中，控制移位存放器的時(shí)鐘脈沖，使數(shù)據(jù)能夠從移位存放器的八個(gè)輸出端口輸出，但一定要控制好當(dāng)移位存放器有時(shí)鐘脈沖作用時(shí)，所選出的數(shù)據(jù)恰好是加密后的八位并行數(shù)據(jù)，為后面的解碼局部做準(zhǔn)備。解密電路是利用時(shí)鐘電路和加法器。不過(guò)，是將加法器的CIN端置高電平，實(shí)現(xiàn)的是減法運(yùn)算，還有就是時(shí)鐘電路輸出的要是加密時(shí)鐘輸出數(shù)據(jù)的反碼，這樣才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解密。另外，數(shù)據(jù)解密是解密時(shí)鐘電路的CP脈沖一定要和加密時(shí)鐘脈沖的CP脈沖一致，才能確保電路的正確性。數(shù)據(jù)輸出電路的設(shè)計(jì)是將解密電路解密后的數(shù)據(jù)，送到存放器中?？刂拼娣牌鞯拿}沖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出。數(shù)字電子技術(shù)的迅速開(kāi)展，為人們的文化、物質(zhì)生活提供了優(yōu)越的條件，空調(diào)、電子計(jì)算機(jī)等，都是典型的技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。計(jì)算機(jī)的普及，為大學(xué)生提供很好的學(xué)習(xí)平臺(tái)。經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)根底一學(xué)期的學(xué)習(xí)，掌握了一些理論上的知識(shí)。而課程設(shè)計(jì)正好幫我們好好的整理和實(shí)踐了這些知識(shí)。目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)I數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表III中文摘要IV1設(shè)計(jì)任務(wù)描述11.1設(shè)計(jì)題目：串行通信電路11.2設(shè)計(jì)要求：1設(shè)計(jì)目的：1根本要求：1發(fā)揮局部：12設(shè)計(jì)思路23設(shè)計(jì)方框圖34各局部電路設(shè)計(jì)及調(diào)試44.1并行數(shù)據(jù)加密44.2加密數(shù)據(jù)并行變串行模塊44.3串行變并行電路設(shè)計(jì)54.4解密電路64.5數(shù)據(jù)輸出電路75串行通信電路過(guò)程分析85.1串行通信電路的總電路圖85.2電路圖的工作過(guò)程分析8并行數(shù)據(jù)加密工作過(guò)程分析8數(shù)據(jù)變換為串行數(shù)據(jù)電路工作過(guò)程分析9串行變并行電路的工作過(guò)程分析9解密電路電路的工作過(guò)程分析105.25輸出電路的工作過(guò)程分析106元器件清單127主要元器件介紹13小結(jié)16致17參考文獻(xiàn)18附錄A串行通信總電路191設(shè)計(jì)任務(wù)描述1.1設(shè)計(jì)題目：串行通信電路1.2設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)目的：〔1〕掌握串行通信電路的構(gòu)成、原理與設(shè)計(jì)方法；〔2〕熟悉QuartusII的仿真方法。根本要求：〔1〕發(fā)方實(shí)現(xiàn)8bit碼字的并串轉(zhuǎn)換，使用單一電纜發(fā)送信號(hào)，收方實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換后輸出〔2〕并行輸出端的8bit存放器；〔3〕收方數(shù)據(jù)是否已準(zhǔn)備好指示輸出端。發(fā)揮局部：〔1〕加密通信。2設(shè)計(jì)思路根據(jù)此次課程設(shè)計(jì)的目的，串行通信電路是將8bit的并行數(shù)據(jù)通過(guò)加密等過(guò)程，進(jìn)展串行輸送，在進(jìn)展解碼和串行數(shù)據(jù)變并行數(shù)據(jù)，最后輸出。我的設(shè)計(jì)思路就是：〔1〕加密模塊：將八位數(shù)據(jù)通過(guò)八位加法器使要傳送的數(shù)據(jù)同時(shí)加上一個(gè)數(shù)，而這個(gè)數(shù)是通過(guò)兩片計(jì)數(shù)器組成的時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)的，并且此時(shí)鐘電路不斷的對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)展加法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密計(jì)算?！?〕并行變串行：并行變串行是通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器使八位的加密數(shù)據(jù)通過(guò)74151實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳送，從而實(shí)現(xiàn)電路的功能?！?〕串行數(shù)據(jù)變并行數(shù)據(jù)的電路設(shè)計(jì)思路是，將串行數(shù)據(jù)送到移位存放器中，控制移位存放器的時(shí)鐘脈沖，使數(shù)據(jù)能夠從移位存放器的八個(gè)輸出端口輸出，但一定要控制好當(dāng)移位存放器有時(shí)鐘脈沖作用時(shí)，所選出的數(shù)據(jù)恰好是加密后的八位并行數(shù)據(jù)，為后面的解碼局部做準(zhǔn)備?！?〕解密模塊：解密電路是利用時(shí)鐘電路和加法器。不過(guò)，是將加法器的CIN端置高電平，實(shí)現(xiàn)的是減法運(yùn)算，還有就是時(shí)鐘電路輸出的要是加密時(shí)鐘輸出數(shù)據(jù)的反碼，這樣才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解密。另外，數(shù)據(jù)解密是解密時(shí)鐘電路的CP脈沖一定要和加密時(shí)鐘脈沖的CP脈沖一致，才能確保電路的正確性?！?〕數(shù)據(jù)輸出電路的設(shè)計(jì)是將解密電路解密后的數(shù)據(jù)，送到存放器中?？刂拼娣牌鞯拿}沖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出。以上為串行通信電路的設(shè)計(jì)思路。3設(shè)計(jì)方框圖數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入加密電路加密電路加密加密后的并行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器加密的串行數(shù)據(jù)加密的串行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分配器數(shù)據(jù)分配器并行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)解密電路解密電路輸出數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)4各局部電路設(shè)計(jì)及調(diào)試4.1并行數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密模塊設(shè)計(jì)如圖4.1所示：圖4.1數(shù)據(jù)加密模塊設(shè)計(jì)電路數(shù)據(jù)加密模塊的設(shè)計(jì)思路是：利用八位加法器和兩片74161組成的多位計(jì)數(shù)器，不斷的在輸入數(shù)據(jù)上加數(shù)，進(jìn)而到達(dá)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)展加密的效果，使并行數(shù)據(jù)能夠加密后輸出。4.2加密數(shù)據(jù)并行變串行模塊并行變串行模塊設(shè)計(jì)如圖4.2所示：圖4.2并行變串行模塊設(shè)計(jì)電路并行變串行電路設(shè)計(jì)主要利用了74151數(shù)據(jù)分配器和74161計(jì)數(shù)器完成。數(shù)據(jù)分配器將八位加法器加密過(guò)的八位數(shù)據(jù)，依次分配，進(jìn)而到達(dá)串行傳輸?shù)哪康?。具體過(guò)程是將74161設(shè)置重置端，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到七的時(shí)候，重置端有效，將并行數(shù)據(jù)按DO,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7的順序串行從Y輸出。4.3串行變并行電路設(shè)計(jì)串行數(shù)據(jù)變并行數(shù)據(jù)的電路設(shè)計(jì)思路是，將串行數(shù)據(jù)送到移位存放器中，控制移位存放器的時(shí)鐘脈沖，使數(shù)據(jù)能夠從移位存放器的八個(gè)輸出端口輸出，但一定要控制好當(dāng)移位存放器有時(shí)鐘脈沖作用時(shí)，所選出的數(shù)據(jù)恰好是加密后的八位并行數(shù)據(jù)，為后面的解碼局部做準(zhǔn)備。串行變并行電路設(shè)計(jì)如圖4.3所示圖4.3串行變并行數(shù)據(jù)電路設(shè)計(jì)圖4.4解密電路解密電路如圖4.4所示圖4.4解密電路圖解密電路是利用時(shí)鐘電路和加法器。不過(guò)，是將加法器的CIN端置高電平，實(shí)現(xiàn)的是減法運(yùn)算，還有就是時(shí)鐘電路輸出的要是加密時(shí)鐘輸出數(shù)據(jù)的反碼，這樣才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的解密。另外，數(shù)據(jù)解密是解密時(shí)鐘電路的CP脈沖一定要和加密時(shí)鐘脈沖的CP脈沖一致，才能確保電路的正確性。4.5數(shù)據(jù)輸出電路數(shù)據(jù)輸出電路的設(shè)計(jì)是將解密電路解密后的數(shù)據(jù)，送到存放器中?？刂拼娣牌鞯拿}沖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出。輸出電路的電路圖，如圖4.5所示。圖4.5數(shù)據(jù)輸出電路5串行通信電路過(guò)程分析5.1串行通信電路的總電路圖圖5.1串行通信電路總電路圖5.2電路圖的工作過(guò)程分析本次設(shè)計(jì)的電路是串行通信電路，該電路實(shí)現(xiàn)的是將八位數(shù)據(jù)變?yōu)榇袛?shù)據(jù)進(jìn)展傳輸，最后變回并行數(shù)據(jù)輸出。其中實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘加密通信。.并行數(shù)據(jù)加密工作過(guò)程分析首先，輸入八位數(shù)據(jù)，假設(shè)為10101010，然后兩片74161組成的時(shí)鐘電路對(duì)輸入的八位數(shù)據(jù)進(jìn)展加密。仿真結(jié)果如下：圖數(shù)據(jù)加密仿真結(jié)果此仿真結(jié)果是利用時(shí)鐘脈沖將八位的輸入數(shù)據(jù)加密后的數(shù)據(jù)結(jié)果。數(shù)據(jù)變換為串行數(shù)據(jù)電路工作過(guò)程分析八位數(shù)據(jù)加密后由數(shù)據(jù)選擇器變換為串行的數(shù)據(jù)，此過(guò)程電路的仿真結(jié)果如下：圖變換為串行數(shù)據(jù)電路仿真結(jié)果串行變并行電路的工作過(guò)程分析這局部模塊可以說(shuō)是整個(gè)電路的核心所在，此局部電路是將串行數(shù)據(jù)又變回了并行數(shù)據(jù)，此模塊實(shí)現(xiàn)的方法是利用移位存放器的原理實(shí)現(xiàn)的，為后面的解密做好根底。次模塊的仿真結(jié)果如下：圖串行變并行數(shù)據(jù)輸出仿真圖解密電路電路的工作過(guò)程分析解密電路是根據(jù)數(shù)據(jù)分配器輸出的八位數(shù)據(jù)分配器，時(shí)鐘電路和加法器組成的解密電路實(shí)現(xiàn)。此模塊的仿真結(jié)果如圖：圖解密電路仿真結(jié)果圖5.25輸出電路的工作過(guò)程分析輸出電路所實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的輸出，和加密前的數(shù)據(jù)完全一樣。實(shí)現(xiàn)此功能利用了存放器。仿真結(jié)果如下圖。圖輸入與輸出結(jié)果圖6元器件清單序號(hào)元器件名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量1數(shù)據(jù)選擇器741511片2計(jì)數(shù)器741615片3移位存放器741641片4存放器743741片5八位全加器8ffadd2片6非門(mén)NOT9個(gè)7二輸入與非門(mén)Nand22個(gè)7主要元器件介紹7.1數(shù)據(jù)選擇器74151引腳圖功能表表7.1.274HC151的功能表輸入輸出使能選擇HLLLLLLLL×××LLLLLHLHLLHHHLLHLHHHLHHHLHD0D1D2D3D4D5D6D77.2計(jì)數(shù)器74161引腳圖功能表表7.2.274LVC161的功能表輸入輸出清零預(yù)置使能CEPCET時(shí)鐘CP預(yù)置數(shù)據(jù)輸入進(jìn)位TCLHHHH×LHHH××××L××LHH×××××××××××××××××××LLLL保持保持計(jì)數(shù)L##L#7.3移位存放器74164引腳圖功能表表7.3.274164的功能表7.4存放器74374引腳圖功能表表7.4.274374的功能表小結(jié)本次我們組課程設(shè)計(jì)的題目是串行通信電路，這次課程設(shè)計(jì)我們查閱了許多的相關(guān)文獻(xiàn)和書(shū)籍。因?yàn)閯偪吹竭@個(gè)題目的時(shí)候，大家都不了解。前期都處于迷茫狀態(tài)。此次課設(shè)是一周的時(shí)間，第一天，教師對(duì)每個(gè)題目都做了解釋及其具體的要求，使邏輯電路的輪廓逐漸清晰起來(lái)。知道了從何處下手。大家都知道，課程設(shè)計(jì)是用我們課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練；是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程。所以我很珍惜這次時(shí)機(jī)，在教師講完的時(shí)候，我們組就有了一個(gè)模塊的思路。我組成員都很積極，想大顯自己的能力。我們今天認(rèn)真的進(jìn)展課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)實(shí)踐這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的根底。在這次的課程設(shè)計(jì)中，不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)視。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。這一周，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。無(wú)論是課本上的，還是網(wǎng)上的都瀏覽了不少相關(guān)的設(shè)計(jì)思路，從中也借鑒了別人的思想，開(kāi)闊了自己的思路。在設(shè)計(jì)程序之前，設(shè)計(jì)者必學(xué)對(duì)所用的知識(shí)部有一個(gè)深刻的理解，知道具體應(yīng)用的是哪一局部的知識(shí)。更要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的構(gòu)造框圖。在設(shè)計(jì)邏輯電路時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)電路圖設(shè)計(jì)好。反復(fù)修改、不斷改良是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的必經(jīng)之路。要養(yǎng)成文件管理的好習(xí)慣，因?yàn)槊總€(gè)模塊可能仿真的次數(shù)很多，如果不整理好文件，最后可能一團(tuán)糟。一個(gè)邏輯圖的完美與否不僅僅是實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的設(shè)計(jì)構(gòu)造。在設(shè)計(jì)課程過(guò)程中遇到問(wèn)題是很正常的，但我們應(yīng)該將每次遇到的問(wèn)題分析清楚，并及時(shí)解決，以免下次再碰到同樣的問(wèn)題。通過(guò)這次訓(xùn)練，我能夠更好的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題。培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，并獲得了科學(xué)研究的根底訓(xùn)練和培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在這個(gè)過(guò)程中，我也學(xué)到了很多知識(shí)。因?yàn)槊總€(gè)同學(xué)喜好不一樣，有的人喜歡研究，有的人喜歡大量查閱資料。所以從他們那里學(xué)的東西也多了。比方說(shuō)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，我有個(gè)模塊一直想不透。恰好一個(gè)同學(xué)提供了一個(gè)想法，在這個(gè)根底上，最后我設(shè)計(jì)出了更完整的邏輯電路圖。團(tuán)隊(duì)合作精神真的很重要。我組成員各有優(yōu)點(diǎn)，他們?nèi)跁?huì)貫穿的能力很好，也使我這方面的能力得到了很大提高。在與教師交流、請(qǐng)教之間，課設(shè)很快就完畢了。一周的時(shí)間雖然短暫，但在這一星期的課程設(shè)計(jì)中收獲很多。將以前的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，大大提升了自己的動(dòng)手能力。在設(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程中，對(duì)某些元件的功能及特點(diǎn)有了很好的了解，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)或是工作有很大的幫助。課設(shè)雖然完畢了，但是實(shí)踐與求知的路并未完畢。致在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要感的是黃碩教師。沒(méi)有教師的幫助，我們要完成整個(gè)邏輯電路圖是很困難的。就算是很簡(jiǎn)單的一個(gè)問(wèn)題，我們有時(shí)候也會(huì)檢查不出來(lái)，這時(shí)候多虧了教師的幫助。是教師的正確指導(dǎo)，才使我的課程設(shè)計(jì)更加完整。由于此次課程設(shè)計(jì)涉及的容以前沒(méi)有經(jīng)常應(yīng)用，遇到了很大的困難，設(shè)計(jì)能夠順利的完成，真的很感教師。在教師的講解下，我才有了比擬清晰地設(shè)計(jì)框圖。在每個(gè)模塊電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多的問(wèn)題。每次請(qǐng)教教師的時(shí)候，教師都能很仔細(xì)、耐心的為我們解答，不管是容易的問(wèn)題，還是復(fù)雜的問(wèn)題。每次教師在講解以