通信原理实验06 脉冲编码调制PCM
3.脉冲编码调制PCM_标准实验报告
3.脉冲编码调制PCM_标准实验报告一、实验目的：1. 了解脉冲编码调制（PCM）的原理及其应用。
2. 熟悉DSP开发平台。
3. 完成PCM的硬件电路设计与软件编程。
二、实验原理：1. PCM原理：脉冲编码调制（PCM）是一种数字信号处理技术，将模拟信号按照一定的规律离散化，转化为数字信号，再传输或存储。
PCM系统由三个部分组成：采样、量化和编码。
缺点：1. PCM方法对采样率和量化位数较为敏感。
2. 处理量大，处理速度慢。
3. 每次采样都独立进行，与前一次的采样结果没有关联。
1. 采样值易于处理，可以方便地进行数字信号处理。
2. 可以通过更改量化位数和采样率等参数，以兼顾信号的数据量和品质。
2. 实验步骤：a. 编程：使用CCS软件并在TI DSP C 5428 Starter Kit开发板上完成。
b. 硬件设计：ADC和DAC芯片接口实现PCM。
三、实验过程：1. 编译代码：在CCS软件中设置项目属性，并编译好主程序、看门狗模块程序、初始化模块程序及中断模块程序。
2. 设置采样率：根据需要，设置采样率及准备除采样及量化外的程序代码。
3. 硬件电路设计：将ADC芯片、DAC芯片及DSP开发板连接起来，实现PCM功能。
Four、实验结果：经过实验及测试，能够成功将模拟信号转换为数字信号，并以数字信号的方式进行输出或存储。
同时，PCM系统在处理语音、图像及信号传输等领域中应用广泛。
五、实验感想：通过本次实验，掌握了PCM技术的原理和应用，加深了对总线接口及模拟信号与数字信号的概念和认知。
同时，也学习到了如何使用DSP开发平台及CCS软件进行程序开发、编译及测试等工作。
在今后的研究工作中，PCM技术将是一个非常有用的数学处理工具，值得进一步深入研究。
pcm编译码实验报告
pcm编译码实验报告PCM 编译码实验报告一、实验目的1、掌握脉冲编码调制（PCM）的基本原理。
2、熟悉 PCM 编译码系统的构成及工作过程。
3、观察和分析 PCM 编译码过程中的信号波形，理解量化和编码的概念。
二、实验原理PCM 是一种将模拟信号变换成数字信号的编码方式。
其基本原理是对模拟信号进行周期性采样，然后将每个采样值进行量化，并将量化后的数值用二进制编码表示。
采样过程遵循奈奎斯特采样定理，即采样频率应大于模拟信号最高频率的两倍，以保证能够从采样后的信号中无失真地恢复出原始模拟信号。
量化是将采样值在幅度上进行离散化，分为若干个量化级。
量化级的数量决定了量化误差的大小。
编码则是将量化后的数值用二进制代码表示。
常见的编码方式有自然二进制编码、折叠二进制编码等。
在 PCM 编译码系统中，发送端完成采样、量化和编码的过程，将模拟信号转换为数字信号进行传输；接收端则进行相反的过程，即解码、反量化和重建模拟信号。
三、实验仪器与设备1、通信原理实验箱2、示波器3、信号源四、实验内容与步骤1、连接实验设备将通信原理实验箱接通电源。
用信号线将信号源与实验箱的输入端口连接，将实验箱的输出端口与示波器连接。
2、产生模拟信号设置信号源，产生频率为 1kHz、幅度为 2V 的正弦波模拟信号。
3、观察采样过程调节实验箱上的采样频率旋钮，分别设置为不同的值，观察示波器上的采样点。
4、量化与编码观察实验箱上的量化和编码模块，了解量化级的设置和编码方式。
5、传输与接收发送端将编码后的数字信号传输给接收端。
观察接收端解码、反量化后的模拟信号。
6、改变输入信号参数改变模拟信号的频率和幅度，重复上述实验步骤，观察 PCM 编译码的效果。
五、实验结果与分析1、采样频率对信号的影响当采样频率低于奈奎斯特频率时，示波器上的信号出现失真，无法准确还原原始模拟信号。
当采样频率高于奈奎斯特频率时，信号能够较好地还原，随着采样频率的增加，还原效果更加理想。
pcm编码实验报告
pcm编码实验报告PCM编码实验报告一、引言在数字通信领域，PCM（脉冲编码调制）是一种常用的信号编码技术。
本实验旨在通过对PCM编码的实际操作，深入了解PCM编码的原理、特点以及应用。
二、实验目的1. 理解PCM编码的基本原理；2. 掌握PCM编码的实验操作方法；3. 分析PCM编码的优缺点及其在通信领域的应用。
三、实验设备和原理1. 实验设备：计算机、PCM编码器、PCM解码器、示波器等；2. PCM编码原理：PCM编码是通过对模拟信号进行采样和量化，然后将量化结果转换为二进制码流的过程。
采样率越高，量化精度越高，PCM编码的质量越好。
四、实验过程1. 连接实验设备：将模拟信号输入PCM编码器，再将PCM编码器的输出连接到PCM解码器，最后将解码器的输出连接到示波器；2. 设置采样率和量化精度：根据实验要求，设置合适的采样率和量化精度；3. 进行PCM编码：通过PCM编码器对输入信号进行采样和量化，得到二进制码流；4. 进行PCM解码：将PCM编码器的输出连接到PCM解码器，解码器将二进制码流转换为模拟信号；5. 观察示波器显示：将PCM解码器的输出连接到示波器，观察解码后的信号波形。
五、实验结果与分析1. 通过示波器观察，可以看到PCM编码器输出的二进制码流经过解码后，波形与输入信号基本一致，证明PCM编码解码过程的准确性；2. 随着采样率的增加，PCM编码的质量提高，但同时也会增加数据传输量；3. 在实际应用中，PCM编码常用于音频信号的数字化处理，如CD、MP3等。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了PCM编码的原理和实验操作方法。
PCM编码作为一种常用的信号编码技术，在数字通信领域有着广泛的应用。
通过对模拟信号的采样和量化，PCM编码可以将信号转换为二进制码流，实现信号的数字化处理。
实验结果表明，PCM编码解码过程准确可靠，能够保持原始信号的质量。
同时，我们也意识到采样率和量化精度对PCM编码的影响，需要在实际应用中进行合理的选择。
通信原理-脉冲编码调制(PCM)
第3章 脉冲编码调制(PCM)
通常我们用模拟信号（Analogsignal）和数字信号 （Digitalsignal）的英文头一个字母把模拟信号变成数 字信号的过程简称为A/D转换，把数字信号变成模拟信 号的过程简称为D/A转换。图1―3中的信源编码实际上 就是A/D转换，信源解码也就是D/A转换。
第3章 脉冲编码调制(PCM)
3.2 抽样
PCM过程可分为抽样、量化和编码等三步，第一 步是对模拟信号进行信号抽样。所谓抽样就是不断地 以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。图 3―1是一个抽样概念示意图，假设一个模拟信号f(t)通 过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关，当开 关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)， 若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。
第3章 脉冲编码调制(PCM)
而 收 信 端 恢 复 的 只 能 是 量 化 后 的 信 号 m(t) ， 而 不 能恢复出k(t)，这样就使得收、发的信号之间有误差。 显然，这种存在于收、发信号之间的误差是由量化造 成的，我们称其为量化误差或量化噪声。比如在上例 中，量化间隔为1，由于采用“四舍五入”进行量化， 因此量化噪声的最大值是0.5。一般地说，量化噪声的 最大绝对误差是0.5个量化间隔。这种量化间隔都一样 的量化叫做均匀量化。
第3章 脉冲编码调制(PCM)
那么如果我们在一定的取值范围内把量化值多取 几个（量化级增多），也就是把量化间隔变小，则量 化噪声就会减小。比如，把量化间隔取成0.5，则上例 的量化值就变成14个，量化噪声变为0.25。显然量化噪 声与量化间隔成反比。但是在实际中，我们不可能对 量化分级过细，因为过多的量化值将直接导致系统的 复杂性、经济性、可靠性、方便性、维护使用性等指 标的恶化。比如，7级量化用3位二进制码编码即可； 若量化级变成128，就需要7位二进制码编码，系统的 复杂性将大大增加。
脉冲编码调制(PCM)实验完整版文档
负电源引脚。VBB=-5V±5%。
❖ 定时部分
❖ TP3067编译码器所需的定时脉冲均由定时部分提供。这里只 需要主时钟2048KHz和帧定时8KHz信号。
❖ 为了简化实验内容，本实验系统的编译码部分公用一个定时源
以确保发收时隙的同步。在实际的PCM数字电话设备中，必须 有一个同步系统来保证发收同步的。 动态范围应大于CCITT(国际电报、电话咨询委员会)建议的框架(样板值)，如图所示。
2、 实验电路
TP3067的管脚定义简述如下：
❖ PCM编译码器简介
(1) VPO+ 接收功放的同向输出。 (2) GNDA 模拟地。所有信号以
VPO+
1
20
VBB
这个引脚为参考点。
(三GN)D系A 统性能测试 2
19
VFXI+
1、复习《通信系统原理》中有关编译码和PCM通信系统的内容；
(3) VPO(4) VPI
三、实验原理和电路说明
发滤
编
码
波器
器
Voice 混合
装置
收滤
译
码
波器
器
合
发
路
分 收
路
PCM数字电话终端机的结构示意图
模拟信源 x (t ) 预滤波
x(n) 波形编码器
抽样器
量化、编码
x(t)
模拟终端
发送端
接收端
数字信道
重建滤波器
x(n)
抽样保持、x/sinx低通
波形解码器
PCM原理图
1、PCM编译码原理
❖ PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
❖ 抽样：把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅
脉冲编码调制(PCM)实验报告
脉冲编码调制(PCM)实验一、 实验目的 1. 了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。
二、 实验仪器双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。
三、 实验原理 PCM 数字终端机的结构示意图如下：PCM 原理图如下：模拟信源 预滤波抽样器 波形编码器 量化、编码 数字信道波形解码器重建滤波器抽样保持、X/sinx 低通模拟终端()x t ()x n ()ˆxn ()ˆxt 发送端接收端PCM 编译码原理为：1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号；3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号；4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。
ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用A 律或u 律编码律。
A律13折线和其编码表为：A律13折线图A律13折线编码表段落序号段落码c2 c3 c4段内码c5 c6 c7 c88 111 0000…….11117 110 0000…….11116 101 0000…….11115 100 0000…….11114 011 0000…….11113 010 0000…….11112 001 0000…….11111 000 0000…….1111内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。
系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。
在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。
PCM 编译码系统动态范围样板值图：动态范围测试框图：四、 实验步骤（一）时钟部分：1. 主振频率为4096KHz ；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用示波器测量其频率。
脉冲编码调制实验报告
一、实验目的1. 了解脉冲编码调制（PCM）的工作原理和实现过程；2. 掌握PCM编译码器的组成和功能；3. 验证PCM编译码原理在实际应用中的有效性；4. 分析PCM编译码过程中可能出现的问题及解决方法。
二、实验原理脉冲编码调制（PCM）是一种将模拟信号转换为数字信号的方法。
其基本原理是：首先对模拟信号进行抽样，使其在时间上离散化；然后对抽样值进行量化，使其在幅度上离散化；最后将量化后的信号编码成二进制信号。
PCM编译码器是实现PCM调制和解调的设备。
1. 抽样：抽样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行采样，使其在时间上离散化。
抽样定理指出，为了无失真地恢复原信号，抽样频率必须大于信号最高频率的两倍。
2. 量化：量化是指将抽样值进行幅度离散化。
量化方法有均匀量化和非均匀量化。
均匀量化是将输入信号的取值域按等距离分割，而非均匀量化则是根据信号特性对取值域进行不等距离分割。
3. 编码：编码是指将量化后的信号编码成二进制信号。
常用的编码方法有自然二进制编码、格雷码编码等。
三、实验仪器与设备1. 实验箱：包括模拟信号发生器、抽样器、量化器、编码器、译码器等；2. 示波器：用于观察信号波形；3. 数字频率计：用于测量信号频率；4. 计算机软件：用于数据处理和分析。
四、实验步骤1. 模拟信号发生器输出一个连续的模拟信号；2. 通过抽样器对模拟信号进行抽样，得到一系列抽样值；3. 对抽样值进行量化，得到一系列量化值；4. 将量化值进行编码，得到一系列二进制信号；5. 将二进制信号输入译码器，恢复出量化值；6. 将量化值进行反量化，得到一系列反量化值；7. 将反量化值通过重建滤波器，恢复出模拟信号；8. 观察示波器上的信号波形，分析PCM编译码过程。
五、实验结果与分析1. 观察示波器上的信号波形，可以发现，通过PCM编译码过程，模拟信号被成功转换为数字信号，再恢复为模拟信号。
这验证了PCM编译码原理在实际应用中的有效性。
PCM脉冲编码调制
课程设计任务书学生姓名：专业班级：通信0906班指导教师：许建霞工作单位：信息工程学院题目:脉冲编码调制（PCM）的实现初始条件：MATLAB软件，电脑，通信原理知识要求完成的主要任务:实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。
用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求：1)模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内2)分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化3）按照13折线A律特性编成8位码时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (3)Abstract (4)1.引言 (5)2.设计原理 (6)2.1抽样 (6)2.2量化 (6)2.2.1均匀量化 (6)2.2.2非均匀量化 (7)2.3编码 (9)3．仿真 (11)3.1 A律非均匀量化仿真 (11)3.1.1 SIMULINK仿真 (11)3.1.2 模块属性设置及波形 (11)3.1.3结果分析 (17)3.2 64级电平的均匀量化 (18)3.2.1 程序 (18)3.2.2调试结果 (20)3.2.3结果分析 (21)4.总结 (22)参考文献 (23)摘要随着信息时代和数字世界的到来，通信原理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。
在通信原理中起着重要的作用并已获得广泛应用的是脉冲编码调制（PCM）。
MATLAB是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。
它是美国的MathWorks公司推出的一套用于科学计算和图形处理可视化、高性能语言与软件环境。
它的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术，是一个非常优秀的算法研究与辅助设计的工具。
在设计汉明码建模仿真时，通常采用MATLAB来进行辅助设计和仿真。
本文主要利用MATLAB中SIMULINK通信系统仿真模型库进行脉冲编码调制建模仿真，阐述了建立脉冲编码调制通信系统仿真模型的一般方法。
根据该系统的基本原理将整个模型划分为抽样﹑量化﹑编码等几个子系统，并调用通信系统功能函数进行编程，绘制时域波形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验六脉冲编码调制PCM
实验内容
1.用同步的简易信号观察A律PCM八比特编码的实验
2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验
—. 实验目的
1.加深对PCM编码过程的理解。
2.熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。
3.了解PCM系统的工作过程。
二. 实验电路工作原理
（一）P CM基本工作原理
脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。
所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。
在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。
所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。
然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。
PCM的原理如图6-1所示。
话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz 重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。
对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。
为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图6—2所示。
在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和 律。
图6-2 A律与μ律的压缩特性
图6-3 PCM 编码方式
示符号位，Bit6～0表示幅度大小；（2）为A 律压缩数据 格式，它是（1）的ADI （偶位反相）码；（3）为μ律压缩数据格式，它是由（1）的Bit6～0反相而得到，通常为避免00000000码出现，将其变成零抑制码00000010。
对压缩器而言，其输入输出归一化特性表示式为:
A 律:
μ律:
(二)PCM 编译码电路TP3067芯片介绍
1.编译码器的简单介绍
模拟信号经过编译码器时，在编码电路中，它要经过取样、量化、编码，如图6-4(a)所示。
到底在什么时候被取样，在什么时序输出PCM 码则由A →D 控制来决定，同样PCM 码被接收到译码电路后经过译码、低通滤波、放大，最后输出模拟信号，把这两部分集成在一个芯片上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务，即在同一时刻只能为一个用户进行A\D 及D\A 变换。
编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种，一种是μ律十五折线变换法，它一般用在PCM24路系统中，另一种是A 律十三折线非线性交换法，它一般应用于PCM 30\32路系统中，这是一种比较常用的变换法.模拟信号经取样后就进行A 律十三折线变换，
⎪⎪⎩⎪
⎪⎨⎧+++=A AV A
AV V ln 1)ln(1ln 1110)11
(
)1
0(11≤≤≤≤V A
A
V )
1ln()
1ln(110μμ+++=
V V )
11(1≤≤V
最后变成8位PCM码，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，这个时序号是由A→D控制电路来决定的，而在其它时隙时编码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个PCM帧里只在一个由它自己的A→D控制电路决定的时隙里输出8位PCM码，同样在一个PCM 帧里，它的译码电路也只能在一个由它自己的D--A控制电路决定的时序里，从外部接收8位PCM 码。
其实单路编译码器的发送时序和接收时序还是可由外部电路来控制的，编译码器的发送时序由A→D控制电路来控制。
我们定义为FSx和FSr，要求
2.本实验系统编译码器电路的设计
我们所使用的编译码器是把编译码电路和各种滤波器集成在一个芯片上，它的框图见图6－5所示。
该器件为TP3067。
图6-6是它的管脚排列图。
1.544MHz或
2.048MHz. 图6-6 TP3067管脚排列图MCLKX 发送主时钟，其频率可以是1.536MHz，1.544MHz或2.048MHz.它允许与MCLKR异步，同步工作能实现最佳性能。
BCLKX PCM数据从DX上移出的位时钟，频率从64kHz至2.048MHz，必须与MCLKX同步。
DX 由FSX启动的三态PCM数据输出。
FSX 发送帧同步脉冲输入，它启动BCLKX并使DX上PCM数据移到DX上。
ANLB 模拟环回路控制输入，在正常工作时必须置为逻辑“0”，当拉到逻辑“1”时，发送滤波器和前置放大器输出被断开，改为和接收功率放大器的VPO+ 输出连接。
GSX 发送输入放大器的模拟输出。
用来在外部调节增益。
VFXI- 发送输入放大器的倒相输入。
VFXI+ 发送输入放大器的非倒相输入。
VBB负电源引脚，VBB= -5V ± 5% 。
4.PCM编译码电路
PCM编译码电路所需的工作时钟为2.048MHz， FSR、FSX的帧同步信号为8KHz窄脉冲，图6-7是短帧同步定时波形图，图6-8是时钟电路测量点波形图，图6-9是它的电原理图，图6-10是PCM 编译码电路的波形图。
在本实验中选择A律变换，以2.048Mbit/s的速率来传送信息，信息帧为无信令帧，它的发送时序与接收时序直接受FSX和FSR 控制。
还有一点，编译码器一般都有一个PDN降功耗控制端，PDN=0时，编译码能正常工作，PDN=1时，编译码器处于低功耗状态，这时编译码器其它功能都不起作用，我们在设计时，可以实现对编译码器的降功耗控制。
图6-7 短帧同步定时
1.用同步的简易信号观察A律PCM八比特编码的实验
2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验
四. 实验步骤及注意事项
1.给PCM系统中送上两组信号，即：（1）2048KHz主时钟信号；（2）8KHz收发分帧同
步信号。
2.跳线开关放置：K501的2–3脚、K502的1–2脚、K503的1-2脚。
3.PCM系统实验电路参考波形图见6-10所示。
五. 测量点说明
TP501：输入信号由开关J106选择，若幅度过大，则被陷幅电路陷幅成方波，因此信号波形幅度尽量小一些，一般峰峰值为1V左右。
方法是，改变外部信号源的幅度
大小，或调节电位器 W108。
TP502：频率为2.048MHz的主时钟信号，TP502 = TP101。
TP503：频率为8KHz的分帧同步信号，TP503 = TP103。
TP504：PCM编码输出数字信号，数据的速率是64KHz，为8比特编码，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。
TP505：PCM译码输入数字信号，由开关K501的2与3相连，注意观察时示波器双通道，一定要和TP503帧同步信号同步观测。
TP506：PCM译码输出模拟信号。