以移位寄存器74LS194为核心,结合异或门电路,设计北斗民码伪码生成电路

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什么是北斗民码伪码?

大家在做北斗民码伪随机码的课程设计时一定在各种网站上查找过资料,不断的换关键词,是不是也没找到明确介绍北斗民码的资料或者论坛?怎么搜索都是些科研成果?
其实呢,它的原理和GPS是一致的, 试一试搜索GPS伪随机码?你就会发现,这时候你所需要的资料铺天盖地,比如 :

而图中所说的C/A码,就是我们所需要的民用码。对应于民码的就是军码了。
那么民码和军码又是什么意思呢?
其实这里讲的就是卫星信号 军民不一样 民码叫C/A码、粗码 军码叫P码、精码。
想要更深入的了解,可以去找些GPS的资料,这里就不赘述了

设计方案

本设计采用2片4级移位寄存器芯片74LS194及少量分立元件构成,74LS194是一种典型的中规模集成移位寄存器,由4个RS触发器和一些门电路构成。它是4级双向移位寄存器,是一种功能很强的通用寄存器,其具体逻辑功能由管脚9和管脚10的S0与S1来确定。它具有并行输入、并行输出、左移、右移及保持等5个功能。其中D0,D1,D2和D3为并行数据输入端;Q0,Q1,Q2和Q3为4个触发器输出端;SR为右移串行输入端;SL为左移串行输入端;S0与S1为操作模式控制端;Cr为直接无条件清零端;CP为时钟脉冲输入端。当S0S1=00时,为状态保持;S0S1=01为数据右移;S0S1=10为数据左移;S0S1=11为并行送数。74LS194功能图如图

要想搞明白伪随机码生成器的电路设计图,首先掌握74LS194的使用方法是必然的,数字电子技术中肯定也讲过移位寄存器74LS194的一些常用设计,当然,如果确实没学过数电,74LS194的使用也不是特别难,就算不会设计,能看懂就行,看着看着就会了。

依据GPS原理,设计了2种方案产生电路:
方案1:通过手动置数右移产生m序列
方案2:利用全0状态重新置数从而实现自启动

直接来讲电路吧~~~~

case one : 手动置数m序列发生器


当电路处于全0状态时,采用此方法设计的m序列发生器不具有自启动特性。

为了使电路启动,可以断开开关S1,将74LS194的工作方式控制端S1置高电平,这时S1和S0均为高电平,即S1S0=11,74LS194处于置数状态,把输入端的初始状态10000000置到输出端。

然后再闭合开关S1,使74LS194的工作方式控制端S1处于低电平状态。这时工作方式控制端S1与S0分别为低电平和高电平,即S1S0=01,74LS194处于右移状态,在时钟作用下通过不断移位产生m序列。

那么示波器的输出波形是什么样的呢?


由于示波器显示的波形长度有限,不能一次性显示255位m序列波形。上图为255位m序列的部分波形图。第1路波形为3Hz时钟,第2,3,4路波形是产生的m序列部分波形,要观察其他位的状态,将示波器通道连接上就可以啦 。

case two : 自启动m序列发生器


当初始状态为全零状态时,移位寄存器输出全0序列。

为了避免这种情况,需设置全0排除电路。方案2的电路设计如图所示。

利用全0状态重新置数从而实现自启动。当电路处于全0状态时,通过或门和非门电路的作用,S1置高电平,这时候S1和S0均为高电平,即S1S0=11,74LS194处于置数状态,自动把输入端的初始状态01000000置到输出端。通过或门和非门电路的作用,使S1处于低电平状态,即S1S0=01,74LS194处于右移状态,在时钟作用下通过不断移位产生m序列。

示波器输出波形?
加上示波器,通道连接到要观察的信号位就可以了

由仿真电路图可知,其初始状态为a7=a5=a4=a3=a2=a1=a0=0,a6=1.当m序列发生器利用全0状态重新置数实现自启动时,它能生成长度为255的m序列。由于示波器显示的波形长度有限,不能一次性显示255位m序列波形。上图为255位m序列的部分波形图。第1路波形为2Hz时钟,第2,3,4路波形是产生的m序列部分波形。

如果实在比较闲的话,要不把这个电路焊出来玩玩?

Multisim仿真下载

两个电路图的Multisim仿真给大家放上了 点击这里下载

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