前言光纖是當前**網和internet的主要資訊傳輸**，無論在陸地還是海底，都已形成了擁有巨大傳輸容量的光纖鏈路，因此《光纖通訊系統原理》課程是光纖通訊專業、通訊專業、電子資訊專業和其他相關專業必須學習和掌握的課程。光纖通訊傳輸系統實驗是根據有關《光纖通訊系統原理》教材的內容並結合教學和實踐的需要而開設的實驗課程，其目的是使學生通過實驗了解並掌握由光纖傳輸**構成的資料傳輸系統的組成和原理，學習光纖測試的基本方法。
光纖通訊傳輸系統實驗箱採用模組化設計，軟、硬體結合的方法設計了各個實驗，模組間連線靈活，設有典型波形的測試點，方便學生動手操作實驗，同時也有利於學生對實驗內容和實驗原理的理解。
本實驗指導書共收錄了10個實驗，實驗一是訊號發生器實驗，它產生其他實驗電路所需的時鐘訊號和數碼訊號；實驗二是cpu**處理控制單元實驗，由微控制器控制實驗訊號的切換和實驗狀態的指示；實驗三是pn碼和cmi碼產生實驗，其重點是pn碼和cmi碼的產生原理。實驗
一、二、三可以在一次實驗課中完成。實驗四和實驗五分別是光傳送和光接收模組實驗；實驗六則是數碼訊號通過光纖系統進行傳輸的實驗，這三個實驗的內容關聯性強，可以在一次實驗課中完成。實驗七是模擬和數字**的光傳輸系統實驗，實驗的主要內容是通過光纖組成了具有較強實用性的模擬和數字**的光傳輸系統。
實驗八是模擬訊號三角波和正弦波的光傳輸實驗；實驗九是pcm光傳輸實驗，這兩個實驗分別從模擬訊號和數碼訊號傳輸角度設計了實驗，可以在一起完成它們的實驗內容。實驗十是光纖通訊系統測試的實驗，它需要配置光功率計、光衰減器、誤碼分析儀和st-fc跳線等儀器裝置才能完成，通過這個實驗學習如何測試光纖通訊系統。
本實驗指導書附錄部分提供了實驗箱系統結構和布局圖、實驗箱排針短路帽設定表、實驗箱全部電路原理圖、實驗箱主要使用的積體電路管腳圖和常用光纖測試儀器介紹，這些內容為學生完成實驗並理解實驗原理提供了很好的幫助。
由於本人的水平有限，實驗指導書中也難免有不當之處，期望同學們及有關老師提出寶貴意見。
目錄實驗一訊號發生器實驗4
實驗二**處理器單元實驗7
實驗三 cmi，pn碼型變換實驗11
實驗四光傳送模組實驗17
實驗五光接收模組實驗22
實驗六脈衝波方波 cmi碼 pn碼的光傳輸實驗27
實驗七模擬數字**光傳輸系統實驗29
實驗八三角波正弦波光傳輸系統實驗36
實驗九 pcm光纖傳輸系統實驗40
附錄一鍵盤操作及短路冒使用說明48
附錄二主要電路整合晶元真值表和封裝52
實驗一訊號發生器實驗
一實驗目的
1. 了解光纖通訊傳輸實驗系統中訊號發生器的組成原理。
2. 了解光纖通訊傳輸實驗系統中光傳送端數碼訊號產生的方法。
3. 掌握光纖通訊傳輸實驗系統中訊號發生器產生的各個訊號的在光纖通訊傳輸系統中用途。
二實驗儀器
1. 光纖通訊傳輸系統實驗箱1臺
2. 20mhz示波器1臺
3. 頻率計1臺（可選）
三實驗電路原理
時鐘訊號是光纖通訊傳輸實驗系統中各個實驗的基礎，因此要求掌握其產生的原理。產生時鐘訊號的方框圖和電路原理圖分別見圖1-1和圖1-2所示。
圖1-1 訊號發生器電路方框圖
4.096mhz主時鐘是由兩個反相器74ls04和4.096mhz晶振組成的電路產生。
主時鐘經74ls74 d觸發器二分頻得到2.048mhz的方波訊號，方波訊號再經兩級由74ls161組成的16分頻器電路，得到各種訊號，其中2048khz方波是pcm編碼晶元的主時鐘，64khz方波是pn碼移位時鐘，32khz方波用於產生cmi編碼時鐘，n32khz是32khz方波的反相波，16khz方波是數碼訊號傳輸實驗的方波訊號，8khz的脈衝訊號作為是數碼訊號傳輸實驗的脈衝訊號並用於pcm編碼的幀同步訊號。
各測試點波形說明如下：
tp101：2.048mhz的方波訊號，作為pcm編譯碼電路的主時鐘訊號。
tp102：1.024mhz的方波訊號。
tp103：128khz的窄脈衝訊號，用於後續各次分頻。
tp104：8khz的窄脈衝訊號，作為pcm編碼電路的幀同步訊號和數碼訊號傳輸實驗的脈衝訊號。
四實驗步驟與內容
1. 連線電源線，按下電源分路開關pa、pb，發光二極體d1、d2、d3、d4亮，表明實驗箱上±5v和±12v電源工作正常；
2. 按下「復位」鍵，使系統處於復位狀態。此時發光二極體d5～d12依次迴圈點亮，表明實驗系統中的**處理器電路進入正常工作狀態（詳見實驗二的圖2-2）；
3. 用示波器別測出圖中各測試點（tp101、tp102、tp103、tp104）的波形和頻率，並做記錄。
圖1-2 訊號發生器電路原理圖
五實驗報告要求
1. 分析電路的工作原理，說明其工作過程。
2. 整理實驗記錄，畫出各測試點的波形圖，並對每一測試點的波形加以分析（波形的幅度、頻率、脈衝寬度和占空比）。
實驗二**處理器單元實驗
一實驗目的
1. 了解微控制器在光纖通訊傳輸系統中的應用。
2. 了解該單元電路對整個光纖實驗系統的管理與控制過程。
3. 熟悉鍵盤操作方法。
二實驗儀器
1. 光纖通訊傳輸系統實驗箱1臺
2. 20mhz示波器1臺
3. 萬用表1臺（可選）
4. 頻率計1臺（可選）
三實驗電路
圖2-1是**處理器電路的方框圖，它由at89c51微控制器、顯示介面電路、數碼訊號控制介面電路、模擬訊號控制介面電路和鍵盤輸入電路五個部分組成。
圖2-1 **處理器電路方框圖
顯示介面電路和鍵盤輸入電路共同實現了光纖通訊傳輸實驗系統的傳輸訊號選擇和顯示功能，**處理單元的電路原理圖見附錄四「cpu**處理控制單元電路原理」。
圖2-2是輸入鍵盤、顯示電路方框圖。鍵盤由12個功能鍵組成，其中「脈衝波」、「方波」、「cmi」、「pn」、「數字**」和「pcm」6個鍵為數碼訊號功能鍵，在進行數碼訊號的光纖傳輸實驗時，使用這6個功能鍵選擇數碼訊號。「三角波」、「正弦波」、「外輸入」和「模擬**」4個鍵為模擬訊號功能鍵，在進行模擬訊號的光纖傳輸實驗時，使用這4個功能鍵選擇模擬訊號。
「復位」鍵用於**處理器單元的初試化，而「確認」鍵則是對選擇的模擬或數碼訊號進行確認。例如在做數字**光傳輸實驗時，先按下「數字**」鍵後，再按一下「確認」鍵，這時，接通與數字**有關的模擬電路、數位電路、光傳送系統和光接收系統等單元電路，對應的數字**發光二極體d9閃爍，表示系統工作於數字**狀態。實驗結束後，按一下「復位」鍵，**處理器單元進入初始狀態。
圖2-3是光纖通訊傳輸系統實驗系統的方框圖。圖2-3（a）是模擬訊號光纖傳輸系統示意圖，模擬訊號輸入電路包括正弦波、三角波、外輸入和模擬**。圖2-3（b）是數碼訊號光纖傳輸系統實驗示意圖，數碼訊號輸入電路包括脈衝波、方波、pn碼、cmi碼、數字**和pcm。
光傳送端的輸入訊號是由cpu**處理控制電路控制的。
（a） 模擬訊號光纖傳輸系統實驗示意圖
（b） 數碼訊號光纖傳輸系統實驗示意圖
圖2-3 模擬訊號和數碼訊號光纖通訊傳輸系統實驗方框圖
四實驗步驟與內容
1. 連線電源線，按下電源分路開關pa、pb；
2. 按下「復位」鍵，使系統處於復位狀態；
3. 用示波器、頻率計測出圖中各測試點（at89c51的主時鐘tp1、at89c51的位址鎖存訊號tp2）的波形和頻率，並做記錄。
4. 用萬用表或示波器測量直流電壓值，測量點為tp3、tp4、tp5和tp6，並做記錄。
五、實驗報告要求
1. 分析電路的工作原理，說明其工作過程。
根據對整個實驗系統的理解，說明光纖通訊傳輸系統的模擬訊號傳輸實驗和數碼訊號傳輸實驗的過程。
實驗三 cmi、pn碼型變換實驗
一實驗目的
1. 掌握偽隨機碼（pseudo noise，pn）發生器的工作原理和實現方法。
2. 掌握傳號反轉碼（cmi）的編碼規則和特點。
3. 了解cmi碼的編碼方法。
二實驗儀器
1. 光纖通訊傳輸系統實驗箱1臺
2. 20mhz示波器1臺
三實驗電路
1. 偽隨機碼產生電路
偽隨機碼又稱為偽隨機序列或偽隨機訊號，它是乙個預先確定並可重複實現的具有某種隨機特性的碼，在通訊中它可以模擬隨機雜訊和進行擴頻通訊。偽隨機碼一般採用反饋移存器實現，圖3-1是由n個暫存器構成線性反饋移存器原理框圖，它的輸出狀態數為2n。
圖3-1 線性反饋移存器原理框圖
圖3-2是由4個d觸發器構成的偽隨機碼產生電路圖。異或門74ls86實現「模2加」，與非門74ls20控制禁止產生全「1」碼，因此移存器輸出是長度為24–1=15的偽隨機碼。
圖3-2 偽隨機碼發生器電路原理圖
pn碼時測試點波形說明：
tp109：pn碼時為64khz的移位方波訊號；cmi碼時為32khz的方波訊號。
tp110：偽隨機碼輸出波形，對應的碼型為10010100001110110010，如圖3-3所示。
圖3-3 偽隨機碼波形圖
2. cmi碼產生電路
cmi碼是傳號反轉碼的簡稱，其編碼規則為：「1」交替地用「00」和「11」表示，而「0」則固定用「01」表示，因此1bit變為2bit，這種碼型有較多的電平躍變，因此易於提取定時資訊。圖3-4是cmi碼與nrz碼的關係。
光纖通訊技術
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光纖通訊實驗報告
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