交通控制器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）</p><p>　　題 目 交通控制器設(shè)計 </p><p>　　性 質(zhì)： 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文</p><p>　　學(xué)生姓名 </p&g

2、t;<p>　　班 級 </p><p>　　系 別 高職部 </p><p>　　專 業(yè) 電氣技術(shù) </p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在日新月異的21世紀(jì)里，家用電子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展。許

3、多家電設(shè)備都趨于人性化、智能化，這些電器設(shè)備大部分都含有CPU控制器或者是單片機(jī)。單片機(jī)以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、日常消費類產(chǎn)品和玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。用單片機(jī)來控制的小型家電產(chǎn)品具有便攜實用，操作簡單的特點。</p>&

4、lt;p>　　本文設(shè)計的交通控制器設(shè)計屬于小型智能自動化控制系統(tǒng)。利用單片機(jī)進(jìn)行控制，實時時鐘芯片進(jìn)行記時，外加掉電存儲電路和顯示電路，可實現(xiàn)數(shù)碼的顯示和聲音報警。交通控制器既可廣泛應(yīng)用于鐵路與公路的交叉口,也可應(yīng)用于安排不了人手看管的交叉路口。因而，此設(shè)計具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義和實用價值。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　

5、本設(shè)計以AT89S52單片機(jī)為核心，構(gòu)成單片機(jī)控制電路，結(jié)合LM386芯片，顯示15秒倒計時，并進(jìn)行報警，同時完成對它們的自動調(diào)整和掉電保護(hù)，全部信息用數(shù)碼管顯示。軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)所有的功能。整機(jī)電路使用+5V穩(wěn)壓電源，可穩(wěn)定工作。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示，其軟硬件設(shè)計簡單，時間記錄準(zhǔn)確，可廣泛應(yīng)用于長時間連續(xù)顯示的系統(tǒng)中。</p><p><b>　　圖2-1 系統(tǒng)框圖</b></p&

6、gt;<p><b>　　3 方案選擇</b></p><p>　　由于電子萬年歷的種類比較多，因此方案選擇在設(shè)計中是至關(guān)重要的。正確地選擇方案可以減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本，更快地將產(chǎn)品推向市場。</p><p>　　3.1 方案1——基于AT89S52單片機(jī)的交通控制器的設(shè)計</p><p>　　不使用時鐘芯片，而直

7、接用AT89S52單片機(jī)來實現(xiàn)電子萬年歷設(shè)計。AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦寫1000余次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　用單片機(jī)來實現(xiàn)交通控制器設(shè)計，無須外接其

8、他芯片，充分利用了單片機(jī)的資源。但是精度不夠高，誤差較大，掉電后丟失所有數(shù)據(jù)，軟件編程較復(fù)雜。</p><p>　　3.2 方案2——基于與非門數(shù)字電子的交通控制器設(shè)計</p><p>　　用電子元器件來搭交通控制器設(shè)計，電路較復(fù)雜，接點較多，運行不穩(wěn)定。</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計</p><p>　　按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求

9、，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由主控模塊、時鐘模塊、存儲模塊、鍵盤接口模塊、顯示模塊和鬧鈴模塊共6個模塊組成，電路系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖4-1所示。主控芯片使用52系列AT89S52單片機(jī)，時鐘芯片使用美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片DS1302，存儲模塊采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗CMOS串行EEPROM存儲芯片AT24C02。DS1302作為主要計時芯片，可以做到計時準(zhǔn)確。更重要的是，DS1302可以在很小電

10、流的后備 （2.5～5.5V電源，在2.5V時耗電小于300nA）下繼續(xù)計時，并可編程選擇多種充電電流來對后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不耗電。</p><p>　　圖4-1 交通控制器設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p>　　4.1 系統(tǒng)核心部分——閃電存儲型器件AT89S52</p><p>　　4.1.1 AT89S52具有下列主要性能[5]：

11、 </p><p>　　·8KB可改編程序Flash存儲器（可經(jīng)受1000次的寫入/擦除周期） </p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz</p><p>　　·三級程序存儲器保密</p><p>　　·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　

12、·32條可編程I/O線</p><p>　　·2個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·6個中斷源</b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b></p><p><b>　　·片內(nèi)時鐘振蕩器</b>

13、</p><p>　　4.1.2 AT89S52的引腳及功能</p><p>　　AT89S52單片機(jī)的管腳說明如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 AT89S52的管腳</p><p>　　(1) 主要電源引腳</p><p><b>　　①VCC 電源端</b></p>

14、<p><b>　　②GND 接地端</b></p><p>　　(2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　?、賆TAL1 接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，既把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　

15、②XTAL2 接外部晶體的另一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。</p><p>　　(3) 控制或與其它電源復(fù)用引腳RST、ALE//PROG、/PSEN和/EA/VPP</p><p>　?、賀ST 復(fù)位輸入端。 當(dāng)振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>

16、　?、贏LE//PROG 當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（/PROG）[6]。</p><p>　?、?PSE

17、N 程序存儲允許（/PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)AT89S52/LV52由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效（既輸出2個脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　?、?EA/VPP 外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000H～FFFFH），則/EA端必須保持低電平（接到GND端）

18、。當(dāng)/EA端保持高電平（接VSS端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。</p><p>　　(4) 輸入/輸出引腳 P0.0～ P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～ P2.7 和P3.0～P3.7</p><p>　　①P0端口（P0.0～ P0.7） P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入

19、端用。</p><p>　　②P1端口（P1.0～ P1.7） P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。作輸入口時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　?、跴2端口 （P2.0～P2.7） P2是一個帶有內(nèi)部上

20、拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　④P3端口（P3.0～P3.7） P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，

21、并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能，這些特殊功能見表4-1[7]。</p><p>　　表4-1 P3端口的特殊功能</p><p>　　4.2 LM386電路</p><p>　　4.2.1 LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音

22、頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場 合。 LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。</p><p>　　圖4-3 LM386管腳圖<

23、;/p><p>　　二、特性(Features): </p><p>　　靜態(tài)功耗低,約為4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬,4-12V or 5-18V。 外圍元件少。 電壓增益可調(diào),20-200。 低失真度。 </p><p>　　LM386電源電壓4--12V，音頻功率0.5w。LM386音響功放是由NSC制造的，它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到

24、15V，消耗靜態(tài)電流為4mA，當(dāng)電源電壓為12V時，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗為50K。</p><p><b>　　4.3報警電路</b></p><p>　　當(dāng)數(shù)碼管顯示“關(guān)”時，鬧鈴不起作用；當(dāng)鬧鈴顯示“開”時，設(shè)定鬧鈴時間，鬧鈴時間只可設(shè)定時和分，當(dāng)前時間不斷與設(shè)定的鬧鈴時間比較，不相等時不產(chǎn)生任何現(xiàn)象，一旦相等，P3.5輸出

25、一個高電平使三極管導(dǎo)通，從而使蜂鳴器工作，鬧鈴起作用。鬧鈴電路如圖4-12所示。</p><p>　　圖4-12 報警電路</p><p><b>　　晶振特性</b></p><p>　　如圖10 所示，AT89S52 單片機(jī)有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1 和</p><p>　　XTAL2 分別是

26、放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2 可以不接，而從XTAL1 接入，如圖12 所示。由于外部時鐘信號經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部</p><p>　　時鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時間和最少高電平持續(xù)時間等還是要符合要求的。</p><p>　　圖11 內(nèi)部振蕩電路連接圖 圖12

27、外部振蕩電路連接圖</p><p>　　石英晶振 C1,C2=30PF±10PF</p><p>　　陶瓷諧振器 C1,C2=40PF±10PF</p><p><b>　　圖10</b></p><p>　　圖11 內(nèi)部振蕩電路連接圖</p><p>　　圖12 外部振蕩電路

28、連接圖</p><p><b>　　空閑模式</b></p><p>　　在空閑工作模式下，CPU 處于睡眠狀態(tài)，而所有片上外部設(shè)備保持激活狀態(tài)。這種狀</p><p>　　態(tài)可以通過軟件產(chǎn)生。在這種狀態(tài)下，片上RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。</p><p>　　空閑模式可以被任一個中斷或硬件復(fù)位終止。</

29、p><p>　　由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩個機(jī)器周期有效復(fù)位信號，在這種情況下，片上硬件禁</p><p>　　止訪問內(nèi)部RAM，而可以訪問端口引腳?？臻e模式被硬件復(fù)位終止后，為了防止預(yù)想</p><p>　　不到的寫端口，激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫端口或外部存儲</p><p><b>　　器。</b>

30、;</p><p><b>　　掉電模式</b></p><p>　　在掉電模式下，晶振停止工作，激活掉電模式的指令是最后一條執(zhí)行指令。片上RAM</p><p><b>　　AT89S52</b></p><p><b>　　18 </b></p><p&

31、gt;　　和特殊功能寄存器保持原值，直到掉電模式終止。掉電模式可以通過硬件復(fù)位和外部中</p><p>　　斷退出。復(fù)位重新定義了SFR 的值，但不改變片上RAM 的值。在VCC未恢復(fù)到正常</p><p>　　工作電壓時，硬件復(fù)位不能無效，并且應(yīng)保持足夠長的時間以使晶振重新工作和初始化。</p><p>　　表6 空閑模式和掉電模式下的外部引腳狀態(tài)</p&g

32、t;<p><b>　　程序存儲器的加密位</b></p><p>　　AT89S52有三個加密位不可編程（U）和可編程獲得下表所示的功能。</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計硬件電路較簡單，所用器件較少，電路中使用了AT89S52單片機(jī)、LM386等芯片,實現(xiàn)了預(yù)計功能

33、。</p><p>　　在對芯片的管腳功能和用法有充分的了解后，根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計硬件電路，包括單片機(jī)控制電路、時鐘電路、存儲電路、鍵盤掃描電路、顯示倒計時電路和報警。然后通過軟件編程，實現(xiàn)的目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、數(shù)字集成電路應(yīng)用300例，黃繼昌等主編。，人民郵電出版社</p>

34、<p>　　2、第二屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會編．全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選編（1994～1995）．北京：北京理工大學(xué)出版社，1997．</p><p>　　3、電子電路設(shè)計與實踐，姚福安編著。山東科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　4、電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），康華光主編。第四版．北京：高等教育出版社.</p><p>　　5、數(shù)字邏輯電路

35、設(shè)計與實驗，繩廣基編著。上海交通大學(xué)出版社， 1989．</p><p>　　6、中國集成電路大全TTL集成電路，《中國集成電路大全》編寫委員會編。北京：國防工業(yè)出版社，1985．</p><p>　　7、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 ，粱宗善 。華中理工大學(xué)出版社 .1995.1</p><p>　　8、電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計，高吉祥主編。電子工業(yè)出版社 2002.2

36、</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　不知不覺，六周的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了。我的畢業(yè)論文已整理完畢，電路調(diào)試進(jìn)展良好。畢業(yè)設(shè)計的完成意味著我的大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，從此我將進(jìn)入一個新的人生旅途、開始一段嶄新的生活——工作。在此，我衷心地感謝所有在我做畢業(yè)設(shè)計期間幫助過我的人。 </p><p>　　首先我要感謝我的指導(dǎo)老師

37、李杰的大力幫助和支持。在整個設(shè)計過程當(dāng)中，李老師在大局上指導(dǎo)我畢業(yè)設(shè)計的每一進(jìn)程，還在百忙中抽空為我答疑解難，幫我分析講解畢業(yè)設(shè)計中所遇到的問題。不僅如此，李老師還無私的給我提供了豐富的學(xué)習(xí)資源和良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，為我的畢業(yè)設(shè)計帶來了很大方便。同時在我完成畢業(yè)設(shè)計的過程中提供了很多指導(dǎo)性的意見，使我受益匪淺。另外，李老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和為人給了我很大的教育，這些將使我終身受益。在此，我衷心感謝李老師給予我的幫助和教育。<

38、/p><p>　　此外，我還要感謝夏九同學(xué)給予我的無私的幫助，他在程序編寫和調(diào)試過程中給予了我莫大的幫助。在此，我真誠地感謝他們。</p><p>　　最后，我要感謝我的母?！旖蚬こ處煼秾W(xué)院，在校期間，這里給我留下了美好的回憶。特別是在我即將踏上工作崗位的同時，畢業(yè)設(shè)計整個過程給了我這樣一個鍛煉的機(jī)會，使我加深了對以前知識的理解和鞏固，拓寬了知識面，也提高了我對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。我要

39、對母校說：母校有我三五載，我愛母校一萬年。祝愿母校的將來更美好！</p><p>　　附錄1：交通控制器設(shè)計電路原理圖</p><p><b>　　附錄2 主程序</b></p><p><b>　　org 00h;</b></p><p>　　jmp start;</p><

40、;p>　　ORG 001BH ;定時器T1中斷程序入口</p><p>　　LJMP time1 ;跳至INTT1執(zhí)行</p><p><b>　　org 30h;</b></p><p>　　start: mov TMOD,#10h</p><p>　　mov I

41、E,#88h</p><p>　　MOV TH1,#0d8h</p><p>　　MOV TL1,#0efh</p><p>　　mov r7,#100;</p><p>　　mov 20h,#00h;</p><p>　　mov 30h,#0fh;</p><p>　　ma

42、in: jnb p2.0 ,key;</p><p>　　lcall disp;</p><p>　　ljmp main;</p><p><b>　　key:</b></p><p>　　;clr 01h;</p><p>　　jb p2.0 ,mai

43、n;</p><p>　　; clr TR1</p><p>　　lcall delay;</p><p>　　jb p2.0 ,main;</p><p>　　jnb p2.0,$ ;等待按鍵抬起</p><p><b>　　setb TR1</b></p><

44、;p>　　jb 00h, up;</p><p>　　mov p3,#0feh;</p><p><b>　　clr p2.2;</b></p><p>　　mov 30h,#0fh;</p><p>　　xrl 20h,#01h;</p><p>　　MOV TH1,#

45、0d8h</p><p>　　MOV TL1,#0efh</p><p>　　mov r7,#100</p><p><b>　　setb TR1</b></p><p>　　setb 01h;</p><p>　　jmp main;</p><p>　

46、　up: mov p3,#0fdh;</p><p><b>　　clr p2.4;</b></p><p>　　mov 30h,#0fh;</p><p>　　xrl 20h,#01h;</p><p>　　MOV TH1,#0d8h</p><p>　　MO

47、V TL1,#0efh</p><p>　　mov r7,#100</p><p><b>　　setb TR1</b></p><p>　　; clr p1.0</p><p>　　;clr 01h;</p><p>　　setb 01h;</p><p&g

48、t;　　jmp main;</p><p>　　;=======================顯示程序=====================================</p><p>　　disp: push acc;</p><p>　　jnb 01h,clear</p><p>　　mov a,

49、30h</p><p><b>　　setb c;</b></p><p>　　subb a,#9</p><p>　　jnc shi;</p><p>　　mov a,30h</p><p>　　mov dptr,#nember_table</p><p>　

50、　movc a,@a+dptr</p><p><b>　　mov p0,a</b></p><p>　　clr p2.7;</p><p>　　; mov p2,#7fh</p><p>　　jmp disp_return</p><p>　　shi: mov d

51、ptr,#nember_table</p><p>　　movc a,@a+dptr</p><p><b>　　mov p0,a</b></p><p>　　;mov p2,#7fh</p><p>　　clr p2.7;</p><p>　　lcall delay1;</p>

52、;<p>　　mov p0,#0ffh</p><p>　　mov p0,#0F9h</p><p>　　;mov p2,#0bfh</p><p>　　clr p2.6;</p><p>　　lcall delay1;</p><p>　　mov p0,#0ffh</p>&l

53、t;p>　　jmp disp_return</p><p>　　clear: mov p0,#0ffh</p><p>　　orl p2,#0f0h</p><p>　　disp_return: pop acc</p><p><b>　　ret</b></p><

54、p>　　nember_table:</p><p>　　db 0C0h,0F9h,0A4h,0B0h,99h,92h,82h,0F8h,80h,90h;</p><p>　　;=======================延時程序=====================================</p><p>　　delay: mo

55、v r0,#0ffh</p><p>　　d4: mov r1,#0ffh</p><p>　　djnz r1,$</p><p>　　djnz r0,d4</p><p><b>　　ret</b></p><p>　　delay1: mov a,r0<

56、/p><p><b>　　push a</b></p><p>　　mov r1,#0fh;</p><p>　　d5: mov r0,#0fFH;</p><p>　　djnz r0,$;</p><p>　　djnz r1,d5</p><p

57、><b>　　pop a</b></p><p><b>　　mov r0,a</b></p><p><b>　　ret</b></p><p>　　;======================定時程序======================================</p&

58、gt;<p>　　time1: push acc</p><p>　　mov TH1,#0d8h</p><p>　　;mov TH1,#0feh</p><p>　　mov TL1,#0efh</p><p>　　jnb 01h,no_bell</p><p>　　xr

59、l p1,#01h;</p><p>　　no_bell: djnz r7,return</p><p>　　mov r7,#100;</p><p>　　; xrl p3,#0ffh</p><p>　　djnz 30h,return</p><p>　　mov p3,#0ffh;&

60、lt;/p><p>　　mov 30h,#0fh;</p><p><b>　　clr TR1</b></p><p>　　clr 01h;</p><p>　　return: pop acc</p><p><b>　　reti</b></

61、p><p><b>　　end</b></p><p>　　6 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸：接口和調(diào)制解調(diào)器</p><p>　　（選自«數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)»， Behrouz Forouzan著）</p><p>　　我們將信息編碼成可以傳輸?shù)母袷?，下一步就是探討傳輸過程了。信息處理設(shè)備如個人計算機(jī)能生成編碼信號，通常還

62、需要其它設(shè)備協(xié)助才能將這些信號在通信鏈路上傳輸。例如一臺PC機(jī)產(chǎn)生數(shù)字信號，在將信號通過電話線發(fā)送之前，還需要一臺附加設(shè)備來調(diào)制載波頻率。在這過程中，我們怎樣才能把數(shù)據(jù)從產(chǎn)生它的設(shè)備傳送到下一個設(shè)備呢？解決辦法是使用一捆導(dǎo)線，成為一種為通信鏈路，或叫接口。</p><p>　　因為接口連接的兩個設(shè)備有可能不是一個廠家生產(chǎn)的，所以必須規(guī)定接口的特性并建立標(biāo)準(zhǔn)。接口特性包括機(jī)械規(guī)范（使用多少條導(dǎo)線來傳輸信號）、電氣規(guī)

63、范（預(yù)期信號的頻率、振幅和相位）以及功能規(guī)范（如果使用多條導(dǎo)線，每條導(dǎo)線的功能是什么？）。這些特性在一些常用標(biāo)準(zhǔn)中都有描述并且被集成到了OSI7層模型的物理層中。</p><p><b>　　6.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸</b></p><p>　　從一個設(shè)備向另一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)主要考慮的是配線方式。對于配線問題主要考慮的因素是數(shù)據(jù)流。我們是否一次只發(fā)送一個比特，或是將比特成組

64、發(fā)送以及如何成組？通過鏈路傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)可以采用并行模式或串行模式。在并行模式中，在每個時鐘脈沖到來時多個比特被同時發(fā)送。在串行模式中，每個時鐘脈沖只發(fā)送一個比特。盡管只有一種發(fā)送并行數(shù)據(jù)的方法，串行傳輸卻有兩個子類：同步方式和異步方式（參見圖6-1）。</p><p>　　圖6-1 數(shù)據(jù)傳輸</p><p>　　6.1.1 并行傳輸</p><p>　　由0和1

65、組成的二進(jìn)制值可以組成n比特的位組。計算機(jī)使用和生成以比特為單位的數(shù)據(jù)，就像我們在英語會話時用詞而不是一個個的字母來交流一樣。通過分組，我們可以一次發(fā)送n個比特而不是一個比特。這稱為并行傳輸。</p><p>　　從概念上說，并行傳輸?shù)臋C(jī)制很簡單：一次使用n條導(dǎo)線來傳輸n個比特。這種方式下，每個比特都使用專門的線路，而一組中的n個比特就可以在每個時鐘脈沖從一個設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備。圖6-2顯示了n=8時并行傳輸?shù)?/p>

66、工作狀況。通常八根導(dǎo)線被捆成一根電纜，兩端都有連接頭。</p><p>　　圖6-2 并行傳輸</p><p>　　并行傳輸?shù)膬?yōu)勢在于速度。當(dāng)其它因素相同時，并行傳輸將比串行傳輸?shù)乃俣瓤靚倍，但同時也存在一個嚴(yán)重缺點：費用高。為進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并行傳輸需要n條通信線路（本例中是導(dǎo)線）。因為如此昂貴，所以并行傳輸通常被限制在最長25英尺的距離內(nèi)。</p><p>　　

67、6.1.2 串行傳輸</p><p>　　在串行傳輸中，比特是一個一個一次發(fā)送的，因此在兩個通信設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)只要一條通信通道，而不是n條。</p><p>　　串行傳輸相對于并行傳輸?shù)膬?yōu)點是：因為只需要一條通信信道，串行傳輸?shù)牡馁M用大約只是并行傳輸?shù)膎分之一。</p><p>　　因為在設(shè)備內(nèi)部的傳輸是并行的，所以在發(fā)送端和線路之間以及接收端和線路之間的接口上，

68、都需要有轉(zhuǎn)換器（前者是并/串轉(zhuǎn)換，后者是串/并轉(zhuǎn)換）。</p><p>　　串行傳輸以兩種方式進(jìn)行：同步方式和異步方式。</p><p><b>　　(1) 異步傳輸</b></p><p>　　如果在傳輸中信號的時序并不重要，我們就將這種傳輸稱為異步傳輸。它與同步方式不同的事，信息是以一種約定的模式來被接收和翻譯的。只要遵照約定模式，接收設(shè)備

69、就可以以不理會信息發(fā)送的節(jié)奏而能正確獲取信息。約定模式是基于將比特組成字節(jié)。每一組比特（通常為八個）作為一個單位通過鏈路傳輸。發(fā)送端系統(tǒng)單獨處理每個組，每處理完一個組就將其轉(zhuǎn)發(fā)到鏈路上，并不理會時鐘信號。</p><p>　　因為沒有同步脈沖，接收方步可能通過及是方式來預(yù)測下一組比特何時到達(dá)。因而，為了通知接收方有新的比特組到達(dá)，在每字節(jié)的開頭都要附加一個比特。這個比特，通常是0，被稱為起始位。為了讓接收方知道一

70、個字節(jié)已經(jīng)結(jié)束，在每字節(jié)尾部還要加上一個或多個比特。這些比特，通常是1，被稱為停止位。利用以上的方法，每字節(jié)的大小至少增加到了10個比特，其中有8比特的信息在加上2個或更多的提示接收方的信號。另外，每發(fā)送完一個字節(jié)，可能還要跟上一段可變長的時間間隙。這段間隙或者通過信道控閑狀態(tài)代表，或者通過附加的停止比特流代表。</p><p>　　在異步傳輸中，需要在每字節(jié)開始時發(fā)送一個起始位（0），然后在結(jié)束時發(fā)送一個或多個

71、停止位（1）。在字節(jié)之間可以插入間隙。</p><p>　　起始位、停止位和間隙將一個字節(jié)的起始和終止提示給接收放，使得接收方可以根據(jù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行同步。因為在字節(jié)這一級別，發(fā)送方和接收方不需要進(jìn)行同步，所以這種傳輸方式稱為異步傳輸。但是在每一字節(jié)內(nèi)，接受方仍要根據(jù)比特流來進(jìn)行同步。也就是說，一定程度上的同步還是存在的，但僅僅局限在一個字節(jié)的時間內(nèi)。在每一個字節(jié)的開始，接收端設(shè)備就進(jìn)行重同步。當(dāng)接收方檢測到一個起始位

72、后，就啟動一個時鐘，并隨著到來的比特開始記數(shù)。在接受完n個比特后，接受方就等待停止位到達(dá)。當(dāng)檢測到停止位到達(dá)時，接受方在下一個起始位到達(dá)前忽略接收的所有信號。</p><p>　　異步傳輸意味著在字節(jié)級別以異步方式進(jìn)行，但是每比特仍需要同步，他們的時延是一致的。</p><p>　　相對于不需要控制信息的傳輸方式，異步傳輸由于加入了起始位、停止位以及比特流間插入了間隙而顯得慢一些。但是這種

73、方式既便宜又有效，這兩大優(yōu)點使得在低速通信這一類情形下異步傳輸方式顯得很有吸引力。例如，一臺終端到計算機(jī)的連接很自然就是一種異步傳輸?shù)膽?yīng)用實例。用戶一次只敲一個字符，這在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域內(nèi)是十分低速的，同時還在字符之間引入了不可預(yù)計長短的時間間隙。</p><p><b>　　(2) 同步傳輸</b></p><p>　　在同步傳輸中，比特流被組裝成更長的“幀”，一幀包含

74、有許多個字節(jié)。與異步方式不同的是，引入幀內(nèi)的字節(jié)與字節(jié)之間沒有間隙，需要接收方在解碼時將比特流分解成字節(jié)。也就是說，數(shù)據(jù)被當(dāng)作不簡短的0、1比特流傳輸，而接收方來將比特流分割成重建信息所需的一個個字節(jié)。</p><p>　　在同步傳輸中，不插入起始/停止比特或間隙就將比特依次發(fā)送出去，完全有接收方負(fù)責(zé)重組比特。</p><p>　　因為沒有間隙和起始/停止位，就沒有勒比特流內(nèi)部的同步機(jī)制可

75、以幫助接收端設(shè)備在處理比特流時調(diào)整比特同步。因為所接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備性完全依賴于接收端設(shè)備根據(jù)比特到達(dá)進(jìn)行精確的比特計數(shù)的能力，所以時序變得十分重要。</p><p>　　同步傳輸?shù)膬?yōu)點是速度快。因為在發(fā)送端不需要插入附加的比特和間隙，再接收端也不需要去掉這些比特和間隙，因而在傳輸方式在類似計算幾件數(shù)據(jù)串是這樣的高速應(yīng)用中更有效。字節(jié)同步在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)。</p><p>　　6.2 數(shù)據(jù)終端

76、設(shè)備和數(shù)據(jù)電路中接設(shè)備接口</p><p>　　在這里必須首先分清計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的兩個重要概念：數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終結(jié)設(shè)備（DCE）。在數(shù)據(jù)通信中經(jīng)常涉及到四個基本功能單元：兩端各有一個DTE和一個DCE。數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DCE）將信號轉(zhuǎn)換成適用于傳輸介質(zhì)的形式并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)鏈路中。當(dāng)信號到達(dá)另一端時，相反的過程將發(fā)生。</p><p>　　6.2.1 數(shù)據(jù)終端設(shè)備</p

77、><p>　　數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）包括所有具有作為二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)源點或終點能力的單元。在物理層，這可以是一臺終端、一臺小型計算機(jī)、計算機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)或是任何產(chǎn)生和處理數(shù)據(jù)的設(shè)備。數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間并不經(jīng)常直接通信，他們產(chǎn)生或處理數(shù)據(jù)，然而通信需要一種能夠用于傳輸?shù)闹虚g形式?？梢园袲TE的工作方式想象成當(dāng)你說話時大腦的工作。比如說你有一個想法要與朋友交流，你的大腦產(chǎn)生了這個想法但并不能將它直接傳送到你的朋友的大腦中

78、。由幸或者說不幸的是，我們都不是頭腦閱讀者。相反，你的大腦將想法傳送給你的聲帶和嘴，讓他們將想法轉(zhuǎn)換成聲波通過空氣或是電話線傳輸?shù)侥闩笥训亩洌⒂纱诉M(jìn)入他的大腦。在對方的大腦中，聲波信號被還原成信息。通過這種方式，你和你朋友的大腦就像DTE一樣。你的聲帶和嘴是DCE，你朋友的耳朵也是DCE?？諝饣螂娫捑€就是你們之間的傳輸媒介。</p><p>　　一個數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）就是可作為二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來源和終點的任

79、何設(shè)備。</p><p>　　6.2.2 數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備</p><p>　　任何能夠通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收模擬或數(shù)字形式數(shù)據(jù)的功能單元都是數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）。在物理層，一個數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）接收從數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，將她們轉(zhuǎn)換為相應(yīng)信號，然后將這些信號發(fā)送到傳輸鏈路上。在這一層中常用的DCE設(shè)備由調(diào)制解調(diào)器。在任何一個網(wǎng)絡(luò)中，一個DTE設(shè)備產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并將它

80、傳送到DCE設(shè)備，DCE設(shè)備將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化可以在傳輸媒體上傳送的格式并將轉(zhuǎn)化后的信號發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上另一個DCE設(shè)備。第二個DCE設(shè)備從線路上接收信號，將信號轉(zhuǎn)化為與它相連的DTE設(shè)備可用的格式，然后轉(zhuǎn)發(fā)信息。為實現(xiàn)這一通信，發(fā)送和接收的DCE設(shè)備必須采用一樣的編碼技術(shù)（例如，頻移鍵控（FSK）編碼）。這就像如果你想要和一個只懂日語的人交流，你就必須說日語一樣。兩個DTE設(shè)備不需要互相協(xié)調(diào)，但是每個DTE設(shè)備必須與它連接的DCE設(shè)備協(xié)調(diào)工作