信息技术学院计算机网络基础课程设计报告 学号： 姓名： 班级：滨江<1>班 题号：03 题目：曼彻斯特编码模拟 分值：10分 目录 一、理论基础与原理分析 (1)
课程设计报告浙江中医药大学信息技术学院计算机网络课程组 二、数据结构与算法分析 (2) 三、测试数据与结果分析 (3) 四、课程设计心得与体会 (4) 五、课程设计程序源代码 (5) 2
课程设计报告理论基础与原理分析 一、理论基础与原理分析 （归纳整理相关知识，用文字、图表等表述算法原理，可以举例说明。切忌照抄课本）以太网发送的数据使用曼彻斯特编码的信号。 曼彻斯特编码的编码方法是把每—个码元再分成两个相等的间隔。 码元1是在前—个间隔为低电压而后一个间隔为高电压。码元0则正好相反，从高电压变到低电压。这样就保证了在每一个码元的正中间出现—次电压的转换，而接收端就利用这种电压的转换很方便地把位同步信号提取出来。 曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的。相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。 举例： 比如遇到二进制编码为111000101100010时， 通过曼彻斯特编码算法， 最后转变为LHLHLHHLHLHLLHHLLHLHHLHLHLLHHL.
1 数字化相关概念 1.1 数字化相关名词 模型：相当于我们常规站的模板一样，各个厂家都按照61850的规则来做。这项工作对于外厂家设备模型文件由外厂家提供，如果是我们自己的，可以向公司技术支持索取。 智能终端：即是操作箱，配置了MASTER板--GOOSE通讯，通过光纤上GOOSE交换机， 走GOOSE报文；开入板--开关刀闸等硬接点开入即是原来测控的功能；开出板--遥控出口、跳闸出口等；直流板--采集温度也是原来测控的功能；从GOOSE板—GOOSE直接跳闸，走GOOSE报文。 直跳：保护发跳闸令后由自己的光纤口通过光缆直接发到智能终端的从GOOSE板光纤 口，没有经过GOOSE交换机的，这种跳闸俗称“直跳”。 直采：光PT、光CT采集数字量后通过光缆发给MU（合并单元），MU再把数字量由自 己的光纤口直接发到各个装置（如测控、保护、电度表）的光纤口，没有经过GOOSE交换机的，这种采集俗称“直采”。 IEDNAME: 即是智能设备名称，61850通讯时，通讯子系统是依据这个IEDNAME来和 每个装置通讯的，所以全站的每个设备IEDNAME都是唯一的，不相同的。 MU: 合并单元的简称，也就是一次设备电压电流量经过光CT、PT转化后，发到合并单 元，合并单元再发给各个装置（保护、测控、电度表）。 MAC地址: GOOSE报文需要用到这个地址，每个设备都有自己的MAC地址，都是唯一 的，这样就好比给每个装置编好号一样，一起上GOOSE网后就可以互相识别谁是谁了。目标MAC地址和源MAC地址，相对于一个装置而言的，MAC源地址类似网卡功能，从源地址发送到目标地址,所以目标MAC地址还是装置本身的。 VLANID: 为了减轻交换机通讯压力，可以通过给装置划分VLAN的方法避免，防止网络 风暴。比如给220KV所有测控VLAN划成3，那么VLANID就是3，这样这些测控可以互相接收以及发送信息而不能接收到以及发送给其他VLAN不是3的装置。说白了就是划成不同的团体。 数据集：即是数据的集合，就是把一个装置的所有信号分成几个小块，一个小块包含一 些装置信息，所有小块组合才是这个装置的完整信息。 61850变电站icd scd cid 文件比较 1）icd文件是单装置能力描述文件，由装置制造厂商提供给系统集成厂商，该文件描述了IED 提供的基本数据模型及服务，但不包含IED实例名称和通信参数。（可认为单装置端子图）2）scd文件是全站描述文件，全站统一的数据源，描述了所有IED的实例配置和通信参数，IED之间的通信配置以及信号联系信息（比如GOOSE连线），由系统集成厂商完成。scd文件是全站icd文件的集合，并完成通信参数和信号联系配置。（可认为全站二次回路图）3）cid文件由装置制造厂商使用装置配置工具根据scd文件中与特定的IED的相关信息自动导出生成，是经过工程配置后（配置iedname，通信参数和GOOSE连线等）的icd文件，现场具体的工程中装置使用cid文件。（可认为是单装置二次回路的联接）
武汉理工大学 本科生毕业设计（论文）开题报告
目录 摘要 .......................................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................................................. II 1 绪论 (1) 1.1 背景及目的意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.2.1 在电信业的应用 (1) 1.2.2 在工业控制中的应用 (2) 1.2.3 在车辆总线中的应用 (2) 1.2.4 在石油勘测探井中的应用 (2) 1.3 项目研究内容及组织结构 (2) 2. 开发工具及仿真软件 (4) 2.1 FPGA原理 (4) 2.2 QuartusⅡ (5) 2.2.1 QuartusⅡ系统的特点 (5) 2.2.2 Quartus II下的FPGA设计 (6) 2.2.3 QuartusⅡ的仿真 (8) 2.3 Modelsim (8) 3 曼彻斯特码 (10) 3.1 数字通信中位同步与线路编码 (10) 3.2 曼彻斯特码及几种相关的二元码码型介绍 (11) 3.2.1 曼彻斯特码 (11) 3.2.2 单极性非归零波形 (12) 3.2.3 密勒码――曼彻斯特码的一种变形码 (12) 3.3 曼彻斯特码及几种常见二元码的包含定时信息的讨论 (12) 3.4曼彻斯特码的优点 (18) 3.5曼彻斯特码的应用范围 (19) 3.5.1在LAN中的应用 (19) 3.5.2在测井系统中的应用 (19) 3.6 曼彻斯特编码规则 (20) 4 系统方案设计 (23) 4.1 编码电路的设计 (23) 4.1.1 并串转换器的设计 (24) 4.1.2 NRZ码转换为曼彻斯特码 (25) 4.2 解码电路的设计 (26) 4.2.1 总体设计 (26) 4.2.2 各模块设计 (27) 5系统功能的实现 (30) 5.1 Verilog HDL语言简介 (30)
数字通信中的信源编码和信道编码 摘要：如今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。本论文根据当今现代通信技术的发展，对信源编码和信道编码进行了概述性的介绍. 关键词：数字通信；通信系统；信源编码；信道编码 Abstract：Now it is an information society. In the all of information technologies, transmission and communication of information take an important effect. For the transmission of information, Digital communication has been an important means. In this thesis we will present an overview of source coding and channel coding depending on the development of today’s communica tion technologies. Key Words：digital communication; communication system; source coding; channel coding 1.前言 通常所谓的“编码”包括信源编码和信道编码。编码是数字通信的必要手段。使用数字信号进行传输有许多优点, 如不易受噪声干扰, 容易进行各种复杂处理, 便于存贮, 易集成化等。编码的目的就是为了优化通信系统。一般通信系统的性能指标主要是有效性和可靠性。所谓优化，就是使这些指标达到最佳。除了经济性外，这些指标正是信息论研究的对象。按照不同的编码目的，编码可主要分为信源编码和信道编码。在本文中对此做一个简单的介绍。 2.数字通信系统 通信的任务是由一整套技术设备和传输媒介所构成的总体——通信系统来完成的。电子通信根据信道上传输信号的种类可分为模拟通信和数字通信。最简单的数字通信系统模型由信源、信道和信宿三个基本部分组成。实际的数字通信系统模型要比简单的数字通信系统模型复杂得多。数字通信系统设备多种多样，综合各种数字通信系统，其构成如图2-l所示。 图2-1 数字通信系统模型 信源编码是以提高通信有效性为目的的编码。通常通过压缩信源的冗余度来实现。采用的一般方法是压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。 信道，通俗地说是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说，信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道的作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。 信道编码是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。通常通过增加信源的冗余度来实现。采用的一般方法是增大码率或带宽。与信源编码正好相反。在计算机科学领域，信道编
一种简便的ID卡曼彻斯特解码方法 我这里介绍的是常用的125KHz的ID卡。ID卡内固化了64位数据，由5个区组成：9个引导位、10个行偶校验位“PO～P9′’、4个列偶校验位“PC0～PC3”、40个数据位“D00～D93”和1个停止位S0。9个引导位是出厂时就已掩膜在芯片内的，其值为“111111111”，当它输出数据时，首先输出9个引导位，然后是10组由4个数据位和1个行偶校验位组成的数据串，其次是4个列偶校验位，最后是停止位“0”。“D00～D13”是一个8位的晶体版本号或ID识别码。“D20～D93”是8组32位的芯片信息，即卡号。注意校验位都是偶校验，网上有些资料写的是奇校验，很明显是错的，如果是奇校验的话，在一个字节是FF 的情况下，很容易就出现9个1，这样引导位就不是唯一的了，也就无法判断64位数据的起始位了。 数据结构如下图：
我读的一个ID卡数据是111111111 10001 00101 00000 00011 00000 01010 00000 11011 00110 01100 01100，对应的ID卡号是01050d36。 ID卡数据采用曼彻斯特编码，1对应着电平下跳，0对应着电平上跳。每一位数据的时间宽度都是一样的（1T）。由于电路参数的差别，时间宽度要实际测量。解码芯片采用U2270B，单片机采用89S52。U2270B的输出脚把解码得到的曼彻斯特码输出到89S52的INT脚。在89S52的外部中断程序中完成解码。 在没有ID卡在读卡器射频范围内时，U2270B的输出脚会有杂波输出，ID卡进入读卡器射频范围内后，会循环发送64位数据，直到ID卡离开读卡器的有效工作区域。 根据ID卡的数据结构，64位数据的最后一位停止位是0。最开始的9位引导位是1，可以把0111111111做为引导码。也就是说在ID卡进入读卡器工作范围后，丢掉ID卡发送的第一个64位码，检测最后1位0，然后检测ID卡发送的第2个64位码的9个引导码111111111，引导码检测成功后，解码剩余的55位码。得到ID卡的数据。然后丢掉ID卡发送的第3个64位码，检测第3个64位码的最后1位0，再检测ID卡发送的第4个64位码。这样连续3次检测到同一个码，就认为解码到了正确的ID卡号。 之所以要丢掉ID卡发送的第一个64位数据，是因为U2270B在没有ID卡刷卡时，也会输出波形到89S52的INT脚，这样将无法判断ID卡数据的头码。从第2个码开始解码能确保检测的头码正确。丢掉第3个码的原因是在检测第2个码时，最后一位停止位也被解码，那么就不能采用 0111111111来检测第3个码了，只能检测第3个码的最后1位0，再解码第4个码。 下面详细介绍解码原理，程序中要用到的变量定义如下： Bit_over:为0，表示1位数据处理完，为1，表示当前处于数据位的跳变处。Head_start：检测到头码0时，把head_start置1，然后连续检测到8次下降沿时间间隔大于0.75T，小于1.25T，并且 head_start为1，置位头码标志head_flag。Head_start的作用就是保证是连续检测到0111111111。 Head_flag：头码标志，检测到0111111111后置1。 Prev_bit：保存当前数据位的值，下一位数据的值要根据当前位的值来判断。Pulse_width：16 位数据，保存INT脚两次下降沿之间的时间间隔。 Bit_cnt：检测完头码后，每次检测5位数据，也就是一行。 Row：行数，不包括头码，总共11行，用来判断64位数据是否接收完。 Buff[11]：缓冲区，用来保存接收的11行数据。每个数据只有低5位有效。 Id_data[11]：保存缓冲区的11个数据，进行校验，得到ID卡号。
曼彻斯特解码原则+125K EM4100系列RFID卡解码源程序分析 曼彻斯特解码原则 1.曼彻斯特编码 曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。 曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。 对于以上电平跳变观点有歧义：关于曼彻斯特编码电平跳变，在雷振甲编写的＜＜网络工程师教程＞＞中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到高电平的转换表示1，从高电平到低电平的转换表示0，模拟卷中的答案也是如此，张友生写的考点分析中也是这样讲的，而《计算机网络（第4版）》中（P232页）则解释为高电平到低电平的转换为1，低电平到高电平的转换为0。清华大学的《计算机通信与网络教程》《计算机网络（第4版）》采用如下方式：曼彻斯特编码从高到低的跳变是0 从低到高的跳变是1。 两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。 就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。 【在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。因此，这种编码也称为相应编码。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。】 2. 曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)；常用于局域网传输。在曼
第一单元信息的数字化复习要点 一、信息的基础知识 ★信息的概念 1、信息论的创始人克老德·香农对信息的定义：“信息是能够用来消除不确定性的东西”信息：是指数据、信号、消息中所包含的意义 2、人类社会赖以生存和发展的三大资源:信息、物质、能量（能源） ★信息的特征 1、信息的主要特征：传载性、共享性、可处理性、时效性 信息的其他特征：真伪性、价值相对性 2、信息与载体的联系与区别 【判断题】：信息是一抽象物体，可以独立存在，不需承载于任何物体。（×） 分析：信息可以传递，并且在传递中必须依附于某种载体。 数据所包含的内容是信息，数据是信息的载体。（√） ★信息的处理过程 信息处理的含义和信息处理的过程（获取、存储、加工、表达） 二、信息与数字化 ▲计算机内部的用二进制来表示的原因 1.电路简单，易于表示 2.可靠性高 3.运算简单 【例】以下选项中，（）不是计算机采用二进制的原因。 A 便于识别 B 器件上容易实现 C 节省存储空间 D 运算规律简单 ★数制及数制转换 1、数制中的相关概念。（数码、基数、数位和位权）
2、十进制数与二进制数（整数）之间的转换 1）二进制数转换成十进制数：将二进制数按权值展开求和 2）十进制数转换成二进制数（整数部分）：采用“除2取余，逆序排列”法
答案二进制数右起第n位的值应乘以2n-1 二进制数右起第n位的值应乘以2n 二进制数左起第n位的值应乘以2n 3、计算机中的三种基本运算 （1）算术运算 （2）关系运算 （3）逻辑运算（NOT/AND/OR） 4、二进制数的单位及换算关系 ★信息的数字化 信息数字化（信息编码）的目的及含义 目的：由于计算机内部采用二进制数进行运算和存储，因此，在用计算机进行信息处理之前，首先要把待处理的信息用二进制数来表示，即解决信息的数字化问题。 含义：把各种形式的信息转化为二进制数形式的过程就是信息的数字化，或者叫做信息的 编码。
新修订高中阶段原创精品配套教材 信息的数字化表示――编码教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改 Digital representation of information-coding 教师：风老师 风顺第二中学 编订：FoonShion教育
信息的数字化表示――编码 一、课题： 二、教学要求： 使学生进一步理解数的编码方式，并能进行数制的转换。 三、教学的重点与难点： 把十进制数转换成二进制数。 四、教学过程： 1．引言 信息时代几乎一切信息都要转换成数字，才能用计算机和通信技术进行传播和交流。用数字表示各种信息，叫做信息的数字化表示，也叫信息的编码，这是信息技术的重要环节。这节课我们一起来学习：数的编码方式。 2．十进制和二进制 向学生分别介绍十进制数和二进制数的特点。 (1) 把十进制整数转换为二进制数 因为同学们第一次进行这种运算，所以老师必须一步一步讲清楚，让同学掌握数制转换的方法。
(2) 除2取余 把一个十进制整数转换为十进制数，只要将这个十进制整数一次又一次地被2除，得到的余数（从最后一次的余数写起）就是用二进制表示的数。 [例1] 把十进制数17转换为二进制数 解： 2 2 2 2 2 2 17 8 1 4 0 4 0 2 0 1 1 ∴ 17（10）＝10001(2) 让学生练习：11（10）＝(2) 92（10）＝(2)
129（10）＝(2) 136（10）＝(2) 248（10）＝(2) 注意：把一个十进制数转换为二进制数，整数部分可以用除2取余法，对于小数部分就用基数2连续去乘它，直到乘积的小数部分等于“0”为止。如果十进制小数不能用有限位二进制小数表示时，那么可以根据对精度的要求，选取一定的位数。下面列举两个例子： [例2] 把十进制数123.75转换为二进制数 解： 2 2 2 2 2 2 2 2 123 61 1 30 1 15 0
工具软件实训报告 项目名称：曼彻斯特编解码器指导老师： 系科： 专业： 姓名： 学号：
目录： 一：实训要求 (3) 二：实训原理 (3) 三：实训思路 (4) 四：实训步骤 (4) 五：原理图、仿真结果图以及结论分析 (5) 1.曼彻斯特编解码器（实现16bit数据的编解码） (5) 1.1曼彻斯特编解码器电路原理图： (5) 1.2模块详解 (6) 1.3仿真图以及分析 (10) 六：个人总结 (11)
一：实训要求 （1）通过学习原理图输入设计的方法掌握使用工具软件Quartus Ⅱ设计小型数字电路； （2）查阅文献，了解曼彻斯特编解码器的基本原理，并提出在Quartus Ⅱ软件环境下用VHDL进行仿真的方案。 （3）完成设计对编码器的要求：能够对输入的16bit数据进行曼彻斯特编码，输入有时钟、使能、16bit并行数据、写信号等；输出有编码结束和曼彻斯特编码信号（都为1位信号）等。 （4）完成设计对解码器要求：能够把输入的串行曼彻斯特码解码成原先的并行数据，输入有时钟、曼彻斯特码输入（1bit）、使能信号等，输出有提取的同步时钟信号、解码完成（1bit），并行数据（16bit）等。 二：实训原理 曼彻斯特编码，也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，在以太网媒介系统中，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作为时钟信号，又作为数据信号。按照曼彻斯特码在IEEE 802.4(令牌总线)以及IEEE 802.3 (以太网)中的规定，本次实训将从高电平到低电平的
工具软件实训报告 项目名称: 曼彻斯特编解码器 指导老师: 系科: 专业: 姓名: 学号: 目录: 一:实训要求 (2) 二:实训原理 (2) 三:实训思路 (3) 四:实训步骤 (3) 五:原理图、仿真结果图以及结论分析 (4) 1、曼彻斯特编解码器(实现16bit数据得编解码) (4) 1、1曼彻斯特编解码器电路原理图: (4) 1、2模块详解 (4) 1、3仿真图以及分析...................... 错误!未定义书签。六:个人总结、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
(1)通过学习原理图输入设计得方法掌握使用工具软件Quartus Ⅱ设计小型数字电路; (2)查阅文献,了解曼彻斯特编解码器得基本原理, 并提出在Quartus Ⅱ软件环境下用VHDL进行仿真得方案。 (3)完成设计对编码器得要求:能够对输入得16bit数据进行曼彻斯特编码,输入有时钟、使能、16bit并行数据、写信号等;输出有编码结束与曼彻斯特编码信号(都为1位信号)等。 (4)完成设计对解码器要求:能够把输入得串行曼彻斯特码解码成原先得并行数据,输入有时钟、曼彻斯特码输入(1bit)、使能信号等,输出有提取得同步时钟信号、解码完成(1bit),并行数据(16bit)等。 二:实训原理 曼彻斯特编码,也叫做相位编码(PE),就是一个同步时钟编码技术,在以太网媒介系统中,被物理层使用来编码一个同步位流得时钟与数据。它得每一个数据比特都就是由至少一次电压转换得形式所表示得。在曼彻斯特编码中,每一位得中间有一跳变,位中间得跳变既作为时钟信号,又作为数据信号。按照曼彻斯特码在IEEE 802、4(令牌总线)以及IEEE 802、3 (以太网)中得规定,本次实训将从高电平到低电平得跳变表示“0”,从低电平到高电平得跳变表示“1”。
2进制数 数制是人们利用符号进行计数的科学方法。数制有很多种，在计算机中常用的数制有：十进制，二进制和十六进制。 1．十进制数 人们通常使用的是十进制。它的特点有两个：有0，1，2….9十个基本字符组成,十进制数运算是按“逢十进一”的规则进行的. 在计算机中,除了十进制数外,经常使用的数制还有二进制数和十六进制数.在运算中它们分别遵循的是逢二进一和逢十六进一的法则. 2．二进制数 3．二进制数有两个特点：它由两个基本字符0，1组成，二进制数运算规律是逢二进一。 为区别于其它进制数，二进制数的书写通常在数的右下方注上基数2，或加后面加B表示。 例如：二进制数10110011可以写成（10110011）2,或写成10110011B,对于十进制数可以不加注.计算机中的数据均采用二进制数表示,这是因为二进制数具有以下特点： 1）二进制数中只有两个字符0和1，表示具有两个不同稳定状态的元器件。例如，电路中有，无电流，有电流用1表示，无电流用0表示。类似的还比如电路中电压的高，低，晶体管的导通和截止等。 2）二进制数运算简单，大大简化了计算中运算部件的结构。 二进制数的加法和乘法运算如下： 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=10 0×0=0 0×1=1×0=0 1×1=1 由于二进制数在使用中位数太长,不容易记忆,所以又提出了十六进制数. 3.十六进制数
十六进制数有两个基本特点:它由十六个字符0～9以及A，B，C，D，E，F组成（它们分别表示十进制数0～15），十六进制数运算规律是逢十六进一，鹩谄渌剖氖樾赐ǔT谑挠蚁路阶⑸保叮蚣雍竺婕樱缺硎尽?/SPAN> 例如：十六进制数4AC8可写成（4AC8）16，或写成4AC8H。 4．数的位权概念 5．一个十进制数110，其中百位上的1表示1个102，既100，十位的1表示1个101，即10，个位的0表示0个100，即0。 一个二进制数110，其中高位的1表示1个22，即4，低位的1表示1个21，即2，最低位的0表示0个20，即0。 一个十六进制数110，其中高位的1表示1个162，即256，低位的1表示1个161，即16，最低位的0表示0个160，即0。 可见，在数制中，各位数字所表示值的大小不仅与该数字本身的大小有关，还与该数字所在的位置有关，我们称这关系为数的位权。 十进制数的位权是以10为底的幂，二进制数的位权是以2为底的幂，十六进制数的位权是以16为底的幂。数位由高向低，以降幂的方式排列。 1.二进制数、十六进制数转换为十进制数（按权求和） 二进制数、十六进制数转换为十进制数的规律是相同的。把二进制数（或十六进制数）按位权形式展开多项式和的形式，求其最后的和，就是其对应的十进制数——简称“按权求和”. 例如:把(1001.01)2转换为十进制数。 解：（1001.01）2 =1×23+0×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2 =8+0+0+1+0.5+0.25
曼彻斯特编码 曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。 曼彻斯特编码，常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示"0"，从高到低跳变表示"1"。还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。 对于以上电平跳变观点有歧义：关于曼彻斯特编码电平跳变，在雷振甲编写的＜＜网络工程师教程＞＞中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到高电平的转换表示1，从高电平到低电平的转换表示0，模拟卷中的答案也是如此，张友生写的考点分析中也是这样讲的，而《计算机网络（第4版）》中（P232页）则解释为高电平到低电平的转换为1，低电平到高电平的转换为0。清华大学的《计算机通信与网络教程》《计算机网络（第4版）》采用如下方式：曼彻斯特编码从高到低的跳变是 1 从低到高的跳变是0。 两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。 就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。 【在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。因此，这种编码也称为相应编码。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。】 Manchester encoding uses the transition in the middle of the timing window to determine the binary value for that bit period. In Figure , the top waveform moves to a lower position so it is interpreted as a binary zero. The second waveform moves to a higher position and is interpreted as a binary one . 【关于数据表示的约定】 事实上存在两种相反的数据表示约定。
曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码 曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)是一个同步时钟编码技术，被物理层用来编码一个同步位流的时钟和数据；常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号,就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。 但在不同的书籍中，曼彻斯特编码中，电平跳动表示的值不同，这里产生很多歧义： 1、在网络工程师考试以及与其相关的资料中，如：雷振甲编写的《网络工程师教程》中对曼彻斯特编码的解释为：从低电平到高电平的转换表示1，从高电平到低电平的转换表示0，模拟卷中的答案也是如此，张友生写的考点分析中也是这样讲的。 位中间电平从高到低跳变表示"0"； 位中间电平从低到高跳变表示"1"。 2、在一些《计算机网络》书籍中，如《计算机网络（第4版）》中（P232页）则解释为高电平到低电平的转换为1，低电平到高电平的转换为0，《数据通信与网络（第三版）》，《计算机网络（第4版）》采用如下方式：位中间电平从高到低跳变表示"1"； 位中间电平从低到高跳变表示"0"。 在清华大学出版的《计算机通信与网络教程》也是这么说的，就以此为标准，我们就叫这为标准曼彻斯编码。至于第一种，我们在这里就叫它曼彻斯特编码。但是要记住，在不同的情况下懂得变通。这两者恰好相反，千万别弄混淆了。 【关于数据表示的约定】 事实上存在两种相反的数据表示约定。 第一种是由G. E. Thomas, Andrew S. Tanenbaum等人在1949年提出的，它规定0是由低-高的电平跳变表示，1是高-低的电平跳变。 第二种约定则是在IEEE 802.4(令牌总线)和低速版的IEEE 802.3 (以太网)中规定, 按照这样的说法, 低-高电平跳变表示1, 高-低的电平跳变表示0。 由于有以上两种不同的表示方法,所以有些地方会出现歧异。当然,这可以在差分曼彻斯特编码(Differential Manchester encoding)方式中克服。 差分曼彻斯特编码： 在信号位开始时不改变信号极性，表示辑"1" 在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑"0" ； 【注意】：如果在最初信号的时候，即第一个信号时： 如果中间位电平从低到高，则表示0； 如果中间位电平从高到低，则表示1； 后面的（从第二个开始）就看每个信号位开始时有没有跳变来决定： 下面我们来举个例子，来比较标准曼彻斯特编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码：
1 、信道编码定理： 对任一信道，一定存在编码方法，可以以任意小的差错率传送速率 小于信道容量的信息。即，基于编码技术的无差错传输条件为：R
列中的对应码元的值可能不同，如果信道中的干扰采用二进制序列 e 表示，相应有错误的位取值为1，无错的位取值为0，可得e=C⊕R。RTCrpUDGiT 7、差错控制的基本方式： <1）反馈重传方式(ARQ>：发送端发送检错码，通过信道传输到接收端，接收端译码器根据编码规则判断是否有错误，并把判决信号通过反馈信道送回发送端。发送端根据判决信号确定是否重新发送，直到接收端检查无误为止。5PCzVD7HxA <2）前向纠错方式 (FEC>：发送端发送能纠正错误的码字，在接收端根据接收到的码字和编码规则，能自动纠正传输中的错误。 jLBHrnAILg <3）信息反馈方式
广东省河源市龙川县第一中学高二信息技术第五章《信息的数字化》 教案 本章以信息论为导线，讲述多媒体技术的基础理论知识和简单应用，与第一章有一定的联系。 第一节信息论的简介 2课时 进制本节讲解二进制概念和数制转换，并提出一个重要的应用：ASCII码。 二进制的名词在第一章已提出，但只提到在机器内部，用二进制码表示信息这个层次，故本节任务之一是让学生认识并理解二进制，能进行换算。其中二进制换算是个难点，学生可能在第一节课时达不到完全掌握，所以第一课时做一些简单练习，并提出一些问题留给第二课时。AS CII码讲解不应停留在二进制数据的一个应用，而要提到其它编码，如GB2312编码，扩展ASCII码及在编程中的作用。 多媒体基础理论知识 1课时 本节是为后二节的知识讲解作铺垫的。教学目标是让学生对多媒体知识有更多详细的了解和更细致的感受，对多媒体文件名、文件分类、特点、关系等有较准确的了解。激起兴趣，提出问题也是本节的教学目标。 多媒体的数字化表示 3课时 本节针对几个常见的媒体，从媒体的数据格式，数据容量，技术参数，数据压缩方法几个方面讲一此基本知识。三个课时在教学层次上基本平行。本节的教学牵涉到大量的专业术语，专业知识，哪些是重点，哪些是一般了解，需要根据学生、教师、素材等现实情况精心推敲，但教师必需对这方面有更全、更广、更深的了解，这样才取其精华，详略得当。 第四节多媒体的展示与应用 3 课时 本节以讲解PPT的简单制作和展示为切入点，在此基础上，学习动画的设置，在达到理解动画设置，能做到举一反三，能对相类似的对话框进行设置，了解“幻灯片放映”菜单下常用菜单项名称和功能。学生通过学习PPT的应用，体会到PPT的优缺点，为解决其缺点，引入其它几种多媒体展示工具软件，之后从总体上讲一讲多媒体的广泛用途。故本节的第一、二节课时学习内容都是到120页的试一试，而难度上有层次区别，第一课时学习元素的插入和静态演示，但在课的开始教师曾演示过（相同的）有动画的情况，这样泊激起学生的兴趣和疑问，把解决留给第二课时。第二课时则顺势推出Authorware和Director , 并在此基础上，讲有关多媒体的发展和应用前景。
简单的曼彻斯特编码的C语言实现 曼彻斯特编码是减小信号交流分量，实现固定信号占空比的基本方法。 用C语言实现如下： #include 课题：信息的数字化表示编码 教学要求： 1 、使学生进一步理解数的编码方式。 2、使学生能进行数制的转换。 教学的重点和难点 把十进制数转换成二进制数 教学器材：投影仪、计算机。 授课地点：电教室 教学过程 1、引言 信息时代几乎一切信息都要转换成数字，才能用计算机和通信技术进行传播和交流。用数字表示各种信息，叫做信息的数字化表示，也叫信息的编码，这是信息技术的重要环节。 这节课我们一起来学习：数的编码方式。 1. 十进制和二进制 向学生分别介绍十进制数和二进制数的特点。 (1)把十进制整数转换为二进制数 因为同学们第一次进行这种运算，所以老师必须一步一步讲清楚，让同学掌握数制转换 的方法。 (2)除2取余 把一个十进制整数转换为十进制数，只要将这个十进制整数一次又一次地被2除，得到的余数(从最后一次的余数写起)就是用二进制表示的数。 ［例1］把十进制数17转换为二进制数 解: 2 17 281 240 240 220 211 17 （10）= 10001 ⑵ 让学生练习： 11 92 129 136 248 注意：把一个十进制数转换为二进制数，整数部分可以用除2取余法，对于小数部分就 用基数2连续去乘它，直到乘积的小数部分等于“0”为止。如果十进制小数不能用有限位二进制小数表示时，那么可以根据对精度的要求，选取一定的位数。下面列举两个例子: ［例2］把十进制数123.75转换为二进制数 解： 十进制数进位 0.75 X 2=1.5 1 0.5 X 2=1 1 ??? 123.75 （10）= 1111011.11 ⑵ ［例3］把十进制数0.65转换为二进制数 解： 十进制数进位 0.6 5X 2=1.301 0.3X 2=0.60 0.6X 2=1.21 0.2X 2=0.40 0.4X 2=0.80 0.8X 2=1.61 0.6 X 2=1.21 0.65 （10）=0.1010011（2）+ € €是尾数误差,€ <2 1 通过上述例子的讲授和学生适应练习（学生练习可以让几个学生到黑板上做，其他学生 做在练习本上。发现有共同性的错误，一起订正。） 2. 八进制、十六进制简介 同学们已经学习了二进制数、十进制数的概念，并且学会了它们之间的转换。所以对八进制、十六进制简介比较容易接受。 （1）二进制数与八进制数的互相转换 因为一个二进制数所需要的位数较多，所以书写不方便，记忆也困难。为了方便人们常 常将二进制数化为八进制数。 二进制数化为八进制数的方法是： 将二进制数由低向高每三位组成一组，每一组表示一个0至7之间的数。因为，三位的二进制数是小于8的，所以，以三位二进制数作为一组的数是逢八进一的。这种逢八进一的数称为八进制数。 信道编码 1．信道编码的基本概念 1.1 信道编码的概念 通信的目的在于传递信息，衡量通信系统性能的主要指标是有效性和可靠性。在数字通信中，信源编码旨在解决有效性指标，通过各种数据压缩方法尽可能去除信号中的冗余信息，最大限度地降低传输速率和减小传输频带。信道编码又称为信道纠错编码或差错控制编码，旨在降低误码率，提高通信系统的可靠性。它产生于20世纪50年代，发展于60年代，70年代趋于成熟。 在数字信号传输过程中，由于信道特性不理想以及加性噪声的影响，使得信号波形失真，产生误码。为了提高系统的抗干扰性，除了加大发射功率，采用均衡措施，降低接收设备本身的噪声，合理选择调制、解调方式等技术外，采用信道编码技术也是一种有效手段。 信道编码的基本思想是按照某种确定的编码规则，在待发送的信息码元中加入一些多余的码元（监督码元或校验码元），在接收端利用该规则进行解码，以便发现和纠正传输中发生的差错，从而提高码元传输的可靠性。 常用的差错控制编码方式主要有三种： （1）检错重发方式也称为自动请求重发方式（Automatic Repeat Request，ARQ）：在发送信息码元序列中加入一些能够发现错误的码元，接收端能够依据这些检错码元发现接收码元序列中存在错码，但不能确定错码的准确位置。此时，接收端通过反向通道通知发送端重发，直到接收端确认收到正确码元序列为止。其原理框图如图1（a）所示。优点是检错码构造简单，不需要复杂的编译码设备，在冗余度一定的条件下，检错码的检错能力比就错码的纠错能力强得多，故整个系统的误码率可以保持在极低的数量级上。缺点是需要反向信道，为了收发匹配，控制电路较为复杂。同时当信道干扰频繁时，系统常常处于重发消息的状态，使得实时性变差。适用于突发差错或信道干扰严重的情况。 （2）前向纠错方式（Forward Error Correction，FEC）又称为自动纠错方式（Automatic Error Correction，AEC）：发送端发送能够纠错的信息码元，接收端不仅能够发现错码，而且能够确定错码的准确位置，并予以自动纠正。其原理框图如图1（b）所示。优点是无需反向信道，延时小，实时性好。缺点是译码设备复杂。 （3）混合纠错方式（Hybrid Error Correction，HEC）：它是ARQ和FEC方式的结合，发送端发送具有检错和纠错能力的信息码元序列，接收端检查错码情况。如果错码在纠错能力范围内，则自动纠错；如果错码超过了纠错能力，但能检测出来，则通过反向信道请求发送端重发。其原理框图如图1（c）所示。这种方式综合了自动纠错和检错重发的优点，在强干扰信道中仍可获得较低的误码率，得到了广泛应用。 （a） 1信息的数字化表示——编码
信道编码
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