串行通信電路的設(shè)計(jì)資料串行通信電路PAGEPAGEI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基本要求（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，收方實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換后輸出；（2）并行輸出端的8bit寄存器；（3）收方數(shù)據(jù)是否已準(zhǔn)備好指示輸出端。1.3發(fā)揮部分（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；（4）其他。2設(shè)計(jì)過程及論文的基本要求2.1設(shè)計(jì)過程的基本要求：（1）基本部分必須完成，發(fā)揮部分可以在已給的范圍或自己尋找資料的范圍內(nèi)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)際接線圖各一份；（3）設(shè)計(jì)題目必須仿真通過，設(shè)計(jì)過程的資料草稿上交；（4）成績的組成：考勤、每天任務(wù)的完成工作量、答辯情況、報(bào)告；2.2課程設(shè)計(jì)論文的基本要求：（1）藍(lán)黑色或黑色鋼筆或碳素筆書寫，不允許用圓珠筆。項(xiàng)目齊全、字跡工整，有條件的可以打印。（2）裝訂順序：封面、任務(wù)書、成績評定表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文（正文的具體要求按老師講課要求）、總結(jié)及致謝、參考文獻(xiàn)、附錄（邏輯電路圖與實(shí)際接線圖）。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)鐘電路不斷的對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密計(jì)算。并行變串行是通過數(shù)據(jù)選擇器使八位的加密數(shù)據(jù)通過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)送到移位寄存器中，控制移位串行通信電路PAGE201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：1.2.1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。1.2.2基本要求：（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，收方實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換后輸出（2）并行輸出端的8bit寄存器；（3）收方數(shù)據(jù)是否已準(zhǔn)備好指示輸出端。1.2.3發(fā)揮部分：（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)通過加密等過程，進(jìn)行串行輸送，在進(jìn)行解碼和串行數(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)鐘電路不斷的對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密計(jì)算。（2）并行變串行：并行變串行是通過數(shù)據(jù)選擇器使八位的加密數(shù)據(jù)通過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。（3）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)送到移位寄存器中，控制移位寄存器的時(shí)鐘脈沖，使數(shù)據(jù)能夠從移位寄存器的八個(gè)輸出端口輸出，但一定要控制好當(dāng)移位寄存器有時(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)，為后面的解碼部分做準(zhǔn)備。（4）解密模塊：解密電路是利用時(shí)鐘電路和加法器。不過，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。（5）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)，送到寄存器中。控制寄存器的脈沖實(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各部分電路設(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)而達(dá)到對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的效果，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的八位數(shù)據(jù)，依次分配，進(jìn)而達(dá)到串行傳輸?shù)哪康?。具體過程是將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)送到移位寄存器中，控制移位寄存器的時(shí)鐘脈沖，使數(shù)據(jù)能夠從移位寄存器的八個(gè)輸出端口輸出，但一定要控制好當(dāng)移位寄存器有時(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)，為后面的解碼部分做準(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，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)，送到寄存器中?？刂萍拇嫫鞯拿}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)行傳輸，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。.5.2.1并行數(shù)據(jù)加密工作過程分析首先，輸入八位數(shù)據(jù)，假設(shè)為10101010，然后兩片74161組成的時(shí)鐘電路對輸入的八位數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。仿真結(jié)果如下：圖5.2.1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。5.2.2數(shù)據(jù)變換為串行數(shù)據(jù)電路工作過程分析八位數(shù)據(jù)加密后由數(shù)據(jù)選擇器變換為串行的數(shù)據(jù)，此過程電路的仿真結(jié)果如下：圖5.2.2變換為串行數(shù)據(jù)電路仿真結(jié)果5.2.3串行變并行電路的工作過程分析這部分模塊可以說是整個(gè)電路的核心所在，此部分電路是將串行數(shù)據(jù)又變回了并行數(shù)據(jù)，此模塊實(shí)現(xiàn)的方法是利用移位寄存器的原理實(shí)現(xiàn)的，為后面的解密做好基礎(chǔ)。次模塊的仿真結(jié)果如下：圖5.2.3串行變并行數(shù)據(jù)輸出仿真圖5.2.4解密電路電路的工作過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5.2.4解密電路仿真結(jié)果圖5.25輸出電路的工作過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)完全相同。實(shí)現(xiàn)此功能利用了寄存器。仿真結(jié)果如圖所示。圖5.2.5輸入與輸出結(jié)果圖6元器件清單序號元器件名稱型號數(shù)量1數(shù)據(jù)選擇器741511片2計(jì)數(shù)器741615片3移位寄存器741641片4寄存器743741片5八位全加器8ffadd2片6非門NOT9個(gè)7二輸入與非門Nand22個(gè)7主要元器件介紹7.1數(shù)據(jù)選擇器741517.1.1引腳圖7.1.2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741617.2.1引腳圖7.2.2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移位寄存器741647.3.1引腳圖7.3.2功能表表7.3.274164的功能表7.4寄存器743747.4.1引腳圖7.4.2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，老師對每個(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。知道了從何處下手。大家都知道，課程設(shè)計(jì)是用我們課程知識綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練；是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。所以我很珍惜這次機(jī)會，在老師講完的時(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)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會腳踏實(shí)地邁開實(shí)踐這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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，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)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。這一周內(nèi)，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。無論是課本上的，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)對所用的知識內(nèi)部有一個(gè)深刻的理解，知道具體應(yīng)用的是哪一部分的知識。更要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)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、不斷改進(jìn)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的必經(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)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)課程過程中遇到問題是很正常的，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題分析清楚，并及時(shí)解決，以免下次再碰到同樣的問題。通過這次訓(xùn)練，我能夠更好的綜合運(yùn)用所學(xué)知識、獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題。培養(yǎng)了自己的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，并獲得了科學(xué)研究的基礎(chǔ)訓(xùn)練和培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。在這個(gè)過程中，我也學(xué)到了很多知識。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。比如說，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)基礎(chǔ)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炌ǖ哪芰芎?，也使我這方面的能力得到了很大提高。在與老師交流、請教之間，課設(shè)很快就結(jié)束了。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。將以前的知識運(yùn)用到實(shí)踐中，大大提升了自己的動手能力。在設(shè)計(jì)與仿真的過程中，對某些元件的功能及特點(diǎn)有了很好的了解，這對以后的學(xué)習(xí)或是工作有很大的幫助。課設(shè)雖然結(jié)束了，但是實(shí)踐與求知的路并未結(jié)束。致謝在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，首先要感謝的是黃碩老師。沒有老師的幫助，我們要完成整個(gè)邏輯電路圖是很困難的。就算是很簡單的一個(gè)問題，我們有時(shí)候也會檢查不出來，這時(shí)候多虧了老師的幫助。是老師的正確指導(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)涉及的內(nèi)容以前沒有經(jīng)常應(yīng)用，遇到了很大的困難，設(shè)計(jì)能夠順利的完成，真的很感謝老師。在老師的講解下，我才有了比較清晰地設(shè)計(jì)框圖。在每個(gè)模塊電路的設(shè)計(jì)過程中也遇到了很多的問題。每次請教老師的時(shí)候，老師都能很仔細(xì)、耐心的為我們解答，不管是容易的問題，還是復(fù)雜的問題。每次老師在講解以后，我們都會恍然大悟，而且老師也會給出更好的設(shè)計(jì)提議。使我們設(shè)計(jì)得更快，更順