Huffman编解码实验报告
文本文件的二进制预统计Huffman编解码
一、实验目的
(1) 熟悉Huffman编解码算法；
(2) 理解Huffman编码的最佳性。
二、实验内容
1、编程思想
霍夫曼（Huffman）编码是1952年为文本文件而建立，是一种统计编码。属于无损压缩编码。霍夫曼编码的码长是变化的，对于出现频率高的信息，编码的长度较短；而对于出现频率低的信息，编码长度较长。这样，处理全部信息的总码长一定小于实际信息的符号长度。
计算机编程实现时，首先统计带编码的文本文件中各个字符出现的概率，然后将概率作为节点的权值构建huffman树。编码时从叶子节点出发，如果这个节点在左子树上，则编码0，否则编码1，直到根节点为止，所得到的01序列即为该叶子节点的编码。所有叶子节点的编码构成一个码本。
有两种译码方法：(1)按位读入码字，从已建好的Huffman树的根节点开始，若码字为“0”，则跳到左子树，若为“1”则跳到右子树，直到叶子结点为止，输出叶子接点所表示的符号。（2）由于Huffman编码是唯一码，还有另一种译码方法，每读入一位编码就去码本中去匹配相应的码字，若匹配不成功，则继续读入下一个编码，直到匹配成功为止。显然前一种方法比较简便，本程序采用便是该方法。
2、程序流程图
3、编程实现
本实验采用用C 语言程序语言，VC++ 6.0编程环境。 (1)数据结构
构造存放符号及其权值的存储结构如下 typedef struct {
unsigned char symbol; //符号的ASCII 码值 int sweight; //权值
}syml_weit;
syml_weit *sw;
构造huffman 树存储结构如下：
typedef struct {
int weit; //权值
int lchd; //左孩子地址 int rchd; //右孩子地址 int part; //双亲地址 }hufmtree;
hufmtree *htree;
(2)函数
本程序共包含5个函数： 一个主函数：
void main()， 4个子函数：
void CountWeight(unsigned char *DataBuf,int FileLen); void BuildTree();
void HufmCode(unsigned char *DataBuf,int FileLen); void HufmDCode(unsigned char *CDataBuf,int CDataLen); 其功能分别是：
CountWeight----计算文本文件中各符号的权值； BuildTree-------构建Huffman 树，形成码本； HufmCode---------对文本文件进行编码； HufmDCode-------进行译码。 (3)存储器
本程序共包含4个存储器：
unsigned char *DataBuf; //存放文本文件数据的内存空间 unsigned char *CodeBook; //存放码本
unsigned char *CodeBuf; //存放编好的码
sw
htree
unsigned char *DCodeBuf; //存放译码后数据
详细代码见附件。
三、实验结果
程序运行后会形成3个文件：
codebook.txt-------码本文件；
abc_code.txt-------编码文件；
abc_dcode.txt------译码文件。
经比较译码后的文件与待编码文件相同，编译码成功实现
为了编写简单，编码文件输出时未采用的比特输出的方式，而采用了字节输出方式，即每个字节代表一个码字。这样输出文件大小是理论值的8倍。
因此计算压缩率时应该除以8才是真正的压缩率。
=
55.96178%
附件：完整程序代码
#include
#include
#define MaxNo 256
#define NULL 0
typedef struct
{
unsigned char symbol;
int sweight;
}syml_weit;
syml_weit *sw; //存放符号及其权值
typedef struct
{
int weit;
int lchd;
int rchd;
int part;
}hufmtree;
hufmtree *htree; //存放Huffman树
int leafnode,totalnode; //叶子节点个数和整棵树的所有节点unsigned char *DataBuf; //存放文本文件数据的内存空间unsigned char *CodeBook; //存放码本
unsigned char *CodeBuf; //存放编好的码
unsigned char *DCodeBuf;
int CodeBookLen; //码本长度
int CodeLen; //码长度
int DCodeLen;
void CountWeight(unsigned char *DataBuf,int FileLen);
void BuildTree();
void HufmCode(unsigned char *DataBuf,int FileLen);
void HufmDCode(unsigned char *CDataBuf,int CDataLen);
void main()
{
FILE *fp1,*fp2,*fp3,*fp4; //文件读取指针
char filepath[]="abc.txt";
int FileLen; //读入的文件长度
DataBuf = new unsigned char[1024*1024];
printf("=====Huffman Code and Decode by LiYingle@NDSC==== \n\n");
if ((fp1=fopen(filepath,"rb"))==NULL) //读入文本文件
{
printf("abc open error!");
}
FileLen = fread(DataBuf,1,1024*1024,fp1);
CountWeight(DataBuf,FileLen); //计算权值
BuildTree(); //建树
HufmCode(DataBuf,FileLen); //编码
HufmDCode(CodeBuf,CodeLen); //译码
///// 输出码本文件和压缩率
if ((fp2=fopen("codebook.txt","w"))==NULL)
{
printf("abc_codebook open error!");
}
fprintf(fp2,"ASCII WEIGHT CODE\n");
for (int i=0;i { fprintf(fp2,"0x%02x(%8.4f%%): ",*(CodeBook+i*(leafnode+1)), 100.0*sw[i].sweight/htree[totalnode-1].weit); for (int j=0;j<*(CodeBook+i*(leafnode+1)+1);j++) { fprintf(fp2,"%d",*(CodeBook+i*(leafnode+1)+2+j)); } fprintf(fp2,"\n"); } fprintf(fp2,"\n压缩率：%.5f%%",100.0*CodeLen/8/FileLen); ///// 输出编码文件 if ((fp3=fopen("abc_code.txt","w"))==NULL) { printf("abc_code open error!"); } fwrite(CodeBuf,1,CodeLen,fp3); ///// 输出译码文件 if ((fp4=fopen("abc_dcode.txt","wb"))==NULL) { printf("abc_dcode open error!"); } fwrite(DCodeBuf,1,DCodeLen,fp4); fclose(fp1); fclose(fp2); fclose(fp3); fclose(fp4); delete[] DataBuf; delete[] CodeBook; delete[] CodeBuf; delete[] DCodeBuf; } void CountWeight(unsigned char *DataBuf,int FileLen) { int i=0,sum=0; int counter[MaxNo]={0x0}; for (i=0;i { counter[DataBuf[i]]++; } for (i=0;i { if (counter[i]) { leafnode++; } } totalnode=(leafnode-1)+leafnode;//满树情况下的节点个数sw = new syml_weit[leafnode]; //存放码字和权值 htree = new hufmtree[totalnode];//存放huffman树 int j=0; for (i=0;i { if (counter[i]) { sw[j].sweight = counter[i]; sw[j].symbol = i; htree[j].weit=counter[i]; htree[j].lchd = 0; htree[j].rchd = 0; htree[j++].part = 0; } } } void BuildTree() { int i=0; int j=leafnode;//非叶子节点的开始 int w1,w2;//两个最小的权值 int p1=-1,p2=-1; for (int leaf=0;leaf { /////////////////////////找权值最小的两个节点/////// for (i=0;i { if(htree[i].part==0) { if (p1==-1) { p1 = i; w1 = htree[i].weit; } else if (p2==-1) { if (htree[i].weit>=w1) { p2 = i; w2 = htree[i].weit; } else { p2 = p1; w2 = w1; p1 = i; w1 = htree[i].weit; } break; } } } for (i=0;i { if (htree[i].part==0 && i!=p1 && i!=p2) { if (htree[i].weit { if (htree[i].weit { w2 = w1; p2 = p1; w1 = htree[i].weit; p1 = i; } else { w2 = htree[i].weit; p2 = i; } } } } /////////////////////////////////////////////////// //设置父节点 htree[j].weit = w1+w2; htree[j].lchd = p1; htree[j].rchd = p2; htree[j].part = 0; htree[p1].part = j; htree[p2].part = j; p1=-1; p2=-1; j++; } } void HufmCode(unsigned char *DataBuf,int FileLen) { CodeBookLen = leafnode*(leafnode+1); CodeBook = new unsigned char[CodeBookLen];//存放编好的码字 unsigned char *codetemp = new unsigned char[leafnode];//临时存放编好的码字 int p; int CodLen; for (int i=0;i { CodLen = 0; *(CodeBook+i*(leafnode+1)) = sw[i].symbol; p=i; while (htree[p].part) { if (p == htree[htree[p].part].lchd)//p是左孩子 { codetemp[CodLen] = 0x0; } else//P是右孩子 { codetemp[CodLen] = 0x1; } CodLen++; p = htree[p].part; } *(CodeBook+i*(leafnode+1)+1) = CodLen; for (int j=0;j { *(CodeBook+i*(leafnode+1)+1+CodLen-j)=*(codetemp+j); } } CodeBuf = new unsigned char [FileLen*(leafnode-1)]; for (int ii=0;ii { for (int jj=0;jj { if (*(DataBuf+ii)==*(CodeBook+jj*(leafnode+1))) { for (int kk=0;kk<*(CodeBook+jj*(leafnode+1)+1);kk++) { *(CodeBuf+CodeLen)= *(CodeBook+jj*(leafnode+1)+2+kk); CodeLen++; } } } } } void HufmDCode(unsigned char *CDataBuf,int CDataLen) FILE *lp; int i=0; DCodeBuf = new unsigned char[1024*1024]; while (i { int p=totalnode-1; while (p>=leafnode) { if (*(CDataBuf+i)==1) p=htree[p].rchd; else p=htree[p].lchd; i++; } *(DCodeBuf+DCodeLen) = sw[p].symbol; DCodeLen++; } } 实验三键盘及LED显示实验 一、实验内容 利用8255可编程并行接口控制键盘及显示器，当有按键按下时向单片机发送外部中断请求（INT0，INT1），单片机扫描键盘，并把按键输入的键码一位LED显示器显示出来。 二、实验目的及要求 （一）实验目的 通过该综合性实验，使学生掌握8255扩展键盘和显示器的接口方法及C51语言的编程方法，进一步掌握键盘扫描和LED显示器的工作原理；培养学生一定的动手能力。 （二）实验要求 1．学生在实验课前必须认真预习教科书与指导书中的相关内容，绘制流程图，编写C51语言源程序，为实验做好充分准备。 2．该实验要求学生综合利用前期课程及本门课程中所学的相关知识点，充分发挥自己的个性及创造力，独立操作完成实验内容，并写出实验报告。 三、实验条件及要求 计算机，C51语言编辑、调试仿真软件及实验箱50台套。 四、实验相关知识点 1．C51编程、调试。 2．扩展8255芯片的原理及应用。 3．键盘扫描原理及应用。 4．LED显示器原理及应用。 5．外部中断的应用。 五、实验说明 本实验仪提供了8位8段LED 显示器，学生可选用任一位LED 显示器，只要按地址输出相应的数据，就可以显示所需数码。 显示字形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 段 码 0xfc 0x60 0xda 0xf2 0x66 0xb6 0xbe 0xe0 0xfe 0xf6 0xee 0x3e 0x9c 0x7a 0x9e 0x8e 六、实验原理图 01e 1d 2dp 3 c 4g 56 b 78 9 a b c g d dp f 10a b f c g d e dp a 11GND3a b f c g d e dp 12 GND4 a b f c g d e dp GND1GND2DS29 LG4041AH 234 567 89A B C D E F e 1d 2dp 3 c 4g 56 b 78 9 a b c g d dp f 10a b f c g d e dp a 11GND3a b f c g d e dp 12 GND4 a b f c g d e dp GND1 GND2DS30 LG4041AH 1 2 3 4 5 6 7 8 JP4112345678 JP4712345678JP42 SEGA SEGB SEGC SEGD SEGE SEGG SEGF SEGH SEGA SEGB SEGC SEGD SEGE SEGG SEGF SEGH A C B 12345678 JP92D 5.1K R162 5.1K R163VCC VCC D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC7 10 RD 5WR 36A09A18RESET 35CS 6 U36 8255 D0D1D2D3D4D5D6D7WR RD RST A0A1PC5PC6PC7 PC2PC3PC4PC0PC1CS 12345678JP56 12345678JP53 12345678 JP52 PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7 (8255 PB7)(8255 PB6)(8255 PB5)(8255 PB4)(8255 PB3)(8255 PB2)(8255 PB1)(8255 PB0) (8255 PC7)(8255 PC6)(8255 PC5)(8255 PC4)(8255 PC3)(8255 PC2)(8255 PC1)(8255 PC0) (8255 PA0) (8255 PA1) (8255 PA2) (8255 PA3) (8255 PA4) (8255 PA5) (8255 PA6) (PA7) I N T 0(P 3.2) I N T 0(P 3.3) 七、连线说明 曼彻斯特解码 1、变量定义 (2) 2、Manchest初始化 (2) 3、Manchest解码信号翻转 (3) 4、过滤错误的卡号 (4) 5、获取正确的卡号 (5) 6、Manchest获取卡号数据 (6) 7、通过中断采样获取刷卡数据 (9) 1、变量定义 #define TH1_370US_H 0XFE //晶振11.0592MHZ，12T模式 #define TL1_370US_L 0XAB #define SIGNAL_FLIP_TIME 10 //每隔100ms翻转一次读卡信号 #define REPEAT_TIME 5 //500ms后重复读卡 #define CLEAR_CARD_TIME 20 //2S后清除卡号数据 #define MANCHEST_TIME 5 sbit PULSE = P3^2; sbit RFEN = P3^5; //曼彻斯特解码脉冲信号 sbit MANCHEST0= P3^2; //wiegand0 sbit MANCHEST1= P3^3; //wiegand1 uchar code CheckingTab[32]={ //接收到10组卡号的偶校验 0X00,0X01,0X01,0X00,0X01,0X00,0X00,0X01, //这里数值是低五位的偶校验值 0X01,0X00,0X00,0X01,0X00,0X01,0X01,0X00, 0X01,0X00,0X00,0X01,0X00,0X01,0X01,0X00, 0X00,0X01,0X01,0X00,0X01,0X00,0X00,0X01}; uchar WGCardBuf[5]; //卡号 uchar CopyCardBuf[5]; //备份卡号 uchar ManchestBuf[11]; //暂存接收到的11组数据 uchar idata g_ucManchestTime = MANCHEST_TIME; // uchar idata g_ucDWithCardTime= 0; //隔500ms处理该卡号 uchar idata g_ucPreambleFlag = 0; uchar idata g_ucERAgainTimer = 0; //每隔100ms翻转一次RFEN uchar idata g_ucStoreGroupCnt= 0; //接收到几组数据，这里为11组才可能正确 uchar idata g_ucEGroupBitCnt = 0; //每组数据有5个为，5=4位卡号+1位偶校验 uchar idata g_ucPreambleCount= 0; //9位为1的引导码 uchar idata g_ucRemvoeCardTime=0; //隔多久清除以前的卡号数据，这里为3s 2、Manchest初始化 /******************************************************************** 函数原型：ManchestInit 功能：曼彻斯特解码变量初始化 输入：无 输出：无 说明：无 高清解码器快速使用说明书 目录 第一章产品介绍 (2) 1.1产品概述 (2) 1.2产品主要功能特点 (2) 第二章设备线缆连接 (3) 第三章基本操作 (4) 3.1开机 (4) 3.2关机 (4) 3.3登录 (4) 3.4预览 (5) 3.5报警功能 (5) 3.5.1移动侦测 (5) 3.6网络设置 (6) 3.7通道管理 (6) 3.8公网访问设备（云操作） (7) 3.8.1向导 (7) 3.8.2按用户登录，管理设备（按用户登录，可以管理多台设备） (10) 3.8.3按序列号登录，访问设备 (12) 第四章远程监控 (13) 1.远程监控 (13) 1.1多机管理平台软件CMS (13) 1.2web监控 (13) 2．基本远程操控 (15) 2.1画面分割 (15) 2.2回放 (15) 2.3日志 (15) 2.4本地配置 (15) 2.5通道操控 (15) 2.6远程进行设备端配置 (15) 第一章产品介绍 1.1产品概述 本设备是专为安防领域设计的一款优秀的数字监控产品。采用嵌入式LINUX操作系统，使系统运行更稳定；采用标准的H.264MP视频压缩算法和独有的时空滤波算法，实现了高画质、低码率的同步音视频监控；采用TCP/IP等网络技术，具有强大的网络数据传输能力和远程操控能力。 本设备既可本地独立工作，也可连网组成一个强大的安全监控网，配合专业网络视频监控平台软件，充分体现出其强大的组网和远程监控能力。 1.2产品主要功能特点 本产品是由4块BLK3520A_N04A_H组合成的一款4路高清解码器，通过网络将数据接收进来，支持4路1080P解码，视频输出支持4路TV，4路VGA,4路HDMI同时输出。4块BLK3520A_N04A_H独立使用，共用1个电源和1个网口。 曼彻斯特码 1 曼彻斯特原理介及其编码规则 (1) 2 曼彻斯特码的各方面应用 (3) 3 曼彻斯特码与差分曼彻斯特码 (5) 1 曼彻斯特原理介及其编码规则 Manchester编码是一种常用的基带信号编码。它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。在Manchester编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一位数据。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。可见在一个时间段内，其中间点总有一次信号电平的变化，因此携带有信号传送的同步信息而不需另外传送同步信号。 Manchester编码采用电平由高到低变化的下降沿代表0，电平由低到高变化的上升沿代表1；发送和接收的同步工作方式保证了信息传递的方便和可靠。 为了减少控制器与位置反馈单元之间的连线数目，信息的传递可采用两根线的串行方式。发送端和接收端的同步靠信息脉冲串之前的同步脉冲串来实现。 在电信领域，曼彻斯特码,(也称作相位码或者PE）是一种数据通讯线性码，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曼彻斯特编码被因此被认为是一种自定时码。自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个 图1 二进制码和曼彻斯特码对比图 比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。但是,今天有许许多多的复杂的编码方法(例如8B/10B编码）,在达到同等目的情况下只需要更少带宽负荷并且只有更少的同步信号相位模糊。 二进制码与曼彻斯特码波形的对比关系如图1所示。 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。 用于数字基带传输的码型种类较多，Manchester码是其中常用的一种。Manchester码是一种用跳变沿（而非电平）来表示要传输的二进制信息（0或1），一般规定在位元中间用下跳变表示“1”，用上跳变表示“0”. 曼彻斯特编码被被认为是一种自定时码自定时意味着数据流的精确同步是可行的。每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。 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"。 曼彻斯特编码提供了一种简单的方法在长时间段内没有电平跳变的情况下，仍然能够对任意的二进制序列进行编码，并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失以及防止低通模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。如果保证传送的编码交流信号的直流分量为零并且能够防止中继信号的基线漂移，那么很容易实现信号的恢复和防止能量的浪费。曼彻斯特码具有丰富的位定时信息。 在物理层的同步时钟编码技术用来将时钟和数据编码统一在一个同步比特数据流中。在这项技术中,在电缆上被传送的真实二元数据不是以一连串的逻辑序列1或者0来表示的(这项技术也是一种不归零码NRZ）。这些要传送的数据比特被转换成一个略微不同格式,比起直接用二进制码(i.e. NRZ)来有许多的优势。 在曼彻斯特编码方案中,比特周期中间的0到1跳变表示逻辑0，比特周期中间的1到0的跳变表示逻辑1。注意信号跳变不一定在‘bitboundaries’比特边界（一个比特和另外一个比特)之间的分界线，但是总是发生在每个比特的中间位置.曼彻斯特编码的规则列出如下表1所示。 键盘扫描显示实验原理及分析报告 一、实验目的-------------------------------------------------------------1 二、实验要求-------------------------------------------------------------1 三、实验器材-------------------------------------------------------------1 四、实验电路-------------------------------------------------------------2 五、实验说明-------------------------------------------------------------2 六、实验框图-------------------------------------------------------------2 七、实验程序-------------------------------------------------------------3 八、键盘及LED显示电路---------------------------------------------14 九、心得体会------------------------------------------------------------- 15 十、参考文献--------------------------------------------------------------15 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) 网络视频解码器使 用手册 1 2020年4月19日 网络视频解码器 使用手册 尊敬的用户，非常感谢您一直对我公司的产品的关注，假如您在使用过程中按照使用手册无法解决问题时，请致电我公司技术部垂询相关操作方法。本手册的内容将做不定期的更新，恕不另行通知。 目录 1 引言.......................................................................... 错误!未定义书签。 1.1 编写目的 .......................................................... 错误!未定义书签。 1.2 使用范围 .......................................................... 错误!未定义书签。 2 产品介绍 .................................................................. 错误!未定义书签。 2.1 产品简介 .......................................................... 错误!未定义书签。 2.2 产品技术规格 .................................................. 错误!未定义书签。 3 设备说明 .................................................................. 错误!未定义书签。 3.1 运行环境 .......................................................... 错误!未定义书签。 3.2 支持解码设备 .................................................. 错误!未定义书签。 4 产品使用 .................................................................. 错误!未定义书签。 4.1 装箱清单 .......................................................... 错误!未定义书签。 4.2 产品安装注意事项........................................... 错误!未定义书签。 4.3 连接示意图 ...................................................... 错误!未定义书签。 4.4 设置解码器 ...................................................... 错误!未定义书签。 4.4.1搜索解码器............................................... 错误!未定义书签。 4.4.2添加解码器............................................... 错误!未定义书签。 4.4.3解码器参数设置 ....................................... 错误!未定义书签。 4.4.4设备列表设置........................................... 错误!未定义书签。 4.4.5系统参数配置........................................... 错误!未定义书签。 4.4.6轮巡设置 .................................................. 错误!未定义书签。 实验五键盘显示控制实验 一、实验目的 1、掌握8255控制键盘及显示电路的基本功能及编程方法 2、2、掌握一般键盘和显示电路的工作原理 二、实验内容 8255单元与键盘及数码管显示单元连接，扫描键盘输入，并将结果送数码管显示。键盘采用4*4键盘，每个数码管显示值可为0~F共16个数。具体实验内容为：将键盘警醒编号，记作0~F，当按下一个键时，将该键对应的编号在下一个数码管上显示出来。再按下一个键时，便将这个按键的编号在下一个数码管上显示出来，数码管上可以显示最近4次按下的按键编号。键盘与显示的字符的对应关系如下： 接线： PC7~PC0/8255 接行3~列0/4x4键盘 PA7~PA0/8255 接dp~a/led数码管 CS/8255 接Y1/IO地址 +5v 接S0/LED数码管 GND 接S3~S1/LED数码管 三、实验过程 1、设置8255Ｃ口键盘输入、Ａ口为数码管段码输出 2、实验流程图如下图所示 N Y Y N 未找到 找到 程序代码如下图所示: ;*********************; ;* 键盘显示 8255LED *; ;*********************; ;********************; ;* 8255薄膜按键实验 *; ;********************; a8255 equ 288H ;8255 A 口 c8255 equ 28aH ;8255 C 口 k8255 equ 28bH ;8255控制口 data segment table1 dw 0770h,0B70h,0D70h,0E70h,07B0h,0BB0h,0DB0h,0EB0h dw 07D0h,0BD0h,0DD0h,0ED0h,07E0h,0BE0h,0DE0h,0EE0h ;键盘扫描码表 LED DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH DB 39h,5EH,79h,71h,0ffh ;LED 段码表, 开始 行线输出 是否有按键按下 列线输出 是否有按键按下 查找键码 查询键盘号 显示键盘号 —258 — 基于A VR 单片机的曼彻斯特编解码及其应用 王建国，孙敬华，曹丙霞 (中国海洋大学工程学院，青岛 266071) 摘 要：提出了一种在较高通信速率(10kbps)下用A VR 单片机软件实现曼彻斯特码编解码的方法。介绍了小功率无线传输系统的工作原理和通信协议。详细阐述了用软件识别同步时钟、起始符、同步头和数据的技术方法。 关键词：曼彻斯特编解码；无线通信；A VR 单片机 Manchester Code/decode Based on A VR and Its Application WANG Jianguo, SUN Jinghua, CAO Bingxia (Engineering College, Ocean University of China, Qingdao 266071) 【Abstract 】The paper introduces a hi-efficient coding/decoding method to apply A VR MCU to code/decode Manchester at 10kbps successfully,principle and communication protocol in wireless communicating systems of low power. It provides in detail a technique about how to identify initial flag, synchronization code and data. 【Key words 】Manchester code/decode; Wireless communication; A VR 计 算 机 工 程Computer Engineering 第32卷 第20期 Vol.32 № 20 2006年10月 October 2006 ·工程应用技术与实现· 文章编号：1000—3428(2006)20—0258—03 文献标识码：A 中图分类号：TP368.2 随着无线通信芯片技术的发展，越来越多的便携式或电池供电的无线传输设备进入人们日常生活中。例如，遥控车门开关(RKE)系统、汽车轮胎压力监视系统(TPMS)、无线内窥镜系统、蓝牙技术等。这种小功率无线传输系统的关键技术是在低电流消耗和信道干扰较强的情况下实现数据稳定可靠的传输。 曼彻斯特码由于其特殊的性能，被广泛应用于小功率无线传输系统中。曼彻斯特编码是串行数据传输的一种重要的编码方式。曼彻斯特编码最大的优点是：数据和同步时钟统一编码，曼码中含有丰富的时钟信号，直流分量基本为零，接收器能够较容易恢复同步时钟，并同步解调出数据，具有很好的抗干扰性能，这使它更适合于信道传输。 传统的曼彻斯特码的编解码一般采用专用芯片电路实现，数据的串/并转换和信号的合成都通过硬件电路实现，导致电路复杂，系统成本提高。考虑到目前微处理器功能不断提高，在不影响系统微处理器完成其它处理任务的情况下，完全可以采用微处理器来实现曼彻斯特码的编码和解码。本设计提出了一种简单有效的曼彻斯特码解调方法，并选用高速AVR 单片机及软件编程实现了曼彻斯特码的编解码。 1 小功率无线传输系统工作原理 小功率无线传输系统一般由射频发射机和接收监视器两部分组成。射频发射机采集和发射信息；接收监视器接收信息，并根据接收到的信息执行相应的操作。 1.1 射频发射机模块 射频发射机一般采用电池供电，以遥控车门开关 (RKE)系统为例，电池需要连续工作3～5年，低功耗设计是电路设计的关键。在此射频发射机主控MCU 选用Atmel 公司的高性能、低功耗微控制器ATmega48V 。该芯片工作电压最低可达1.8V ，具有5种省电休眠模式，适合低功耗应用场合。根据处理器工作状态的不同进入相应的休眠模式。在掉电模式下耗电小于1μA ，极大地降低了功耗。 射频发射机的系统框图如图1所示。MCU 首先对数据进行曼彻斯特码编码，然后把数据送到射频发射芯片发射。 1.2 射频接收监视器模块 接收监视器的主控MCU 采用Atmel 公司的高性能、高速RISC 微控制器ATmega169。该芯片内嵌了4*25段的LCD 驱动器，通过它可以在LCD 上显示一些用户关心的状态信息，如轮胎气压信息等。ATmega169单片机的T/C1具有一个捕捉单元，可用来捕捉外部事件，并为其赋予时间标记以说明此事件发生的时刻。外部事件发生的触发信号可由引脚ICP1(输入捕捉引脚)输入，也可通过模拟比较器单元实现。 本设计采用T/C1的输入捕捉单元接收数据， 即曼彻斯特码数据从引脚ICP1输入。这种数据接收处理方法要求MCU 对外部输入事件具有足够的处理能力，微控制器ATmega169工作在16MHz 时性能高达16MIPS 。实验证明，当数据波特率为10kHz 时，系统能够正确接收数据。 接收监视器的系统框图如图2所示。射频信号经接收芯片解调，输出的曼码数据经过引脚ICP1输入到MCU ，MCU 利用单片机的T/C1的引脚捕捉功能虽然能够实现曼码数据电平时间精确测量，但存在一个明显的不足，就是对干作者简介：王建国(1954－)，男，教授，主研方向：智能仪器仪表 与计算机控制技术；孙敬华、曹丙霞，硕士生 收稿日期：2005-11-08 E-mail ：sunjinghua-2001@https://www.wendangku.net/doc/6317619010.html, Copyright ? 2006 KONE Corporation. All rights reserved. 最新版智能型使用者手册 所有的 LCE 的使用界面, 以 6.X.X 为基础或最新的电梯将会在 10000个启动之後被锁.。LCEUIO 工具能用来为电梯是开启使用界面和 LCE 使用者接口 。 这份文件解释打开LCE 使用界面工具(LCEUIO)的功能性和使用 ? 插口A(D9 连接器) 将会被连接到符合在板上连接. ? 电源开关是用於启动和关闭装置 ? LED 是为使用诊断的目的. 不同的警告和错误在表格中解释 ? 插口B(D9连接器) 是使用于当故障修理工具 (LCETERM)连接到装置的时候 , l. ? DC 是提供一个外部直流电源,9 – 24V( 举例Mascot 9525/12 VD). 有此开关操作麻烦，在不使用操作器时需拆开外壳拆下电池，有此开关后直接关闭电池即可。使用简单方便。 圆型按钮《启动解密按钮》 警告：在不使用时请关闭总电源以免电池放电。 《一》如何用工具打开 LCE 使用界面，重点请按照此流程操作： 方式一：《使用方式一不行，就使用方式二》先插线后启动操作器 1．百分之80的电梯可以直接插上连接线，打开电池开关，按下启动圆按钮，等待5-30秒后《橙色或绿色》灯常亮2-3秒后解密成功。 方式二：《打开电池开关，按下启动圆按钮，不会亮红灯，就用方式二》先启动操作器后插连接线 1. 打开电池开关，按下圆形按钮，操作器红灯常亮。 2. 使用连接线将操作器(插口) 连接 到主板上的 RS232连接口。 3. 等待5-30秒，《绿色或橙色》灯常亮2-3秒后解密成功。 无机房操作流程，LOPCB 板上把RS232的开关打开，主板显视一 一 一 一 一即可进行上面的流程1-2-3流程操作完成后恢复LOPCB 板上把RS232的开关，《无机房才有此开关232接口开关》《有机房没有此开关都是直接解密》 4. 测试菜单是否成功进入。 (如果解密成功后，请拔下操作器，如果不成功，重复步骤 1-2-3-4流程) 汇编语言与接口技术实验报告 开课实验室：实验中心微机原理与接口技术实验室2014年12月1 日 学院计算机科 学教育软 件学院 年级、专 业、班姓名成绩 课程名称汇编语言 与接口技 术 实验项目 名称显示与键盘实验 指导老师 签名古鹏 一、实验要求 1.硬件实验十六八段数码管显示 利用实验仪提供的显示电路,动态显示一行数据. 2.硬件实验十七键盘扫描显示实验 在上一个实验的基础上,利用实验仪提供的键盘扫描电路和显示电路,做一个扫描键盘和数码显示实验，把按键输入的键码在六位数码管上显示出来。 实验程序可分成三个模块。 ①键输入模块：扫描键盘、读取一次键盘并将键值存入键值缓冲单元。 ②显示模块：将显示单元的内容在显示器上动态显示。 ③主程序：调用键输入模块和显示模块。 二、实验目的 1. 硬件实验十六八段数码管显示 1.了解数码管动态显示的原理。 2.了解用总线方式控制数码管显示 2. 硬件实验十七键盘扫描显示实验 1、掌握键盘和显示器的接口方法和编程 方法。 2、掌握键盘扫描和LED八段码显示器的 工作原理。 三、实验电路及连线 1. 硬件实验十六八段数码管显示连线连接孔1 连接孔2 1 KEY/LED_CS CS0 位选通 信号 段码输 出 (0x004 数据总线 2. 硬件实验十七键盘扫描显示实验 连线连接孔1 连接孔2 1 KEY/LED_CS CS0 四、使用仪器、材料 计算机一台 Wave6000试验仪 五、实验程序、过程 1.硬件实验十六八段数码管显示 代码： OUTBIT equ 08002h ; 位控制口 OUTSEG equ 08004h ; 段控制口 data segment LEDBuf db 6 dup(?) ; 显示缓冲 Num db 1 dup(?) ; 显示的数据 DelayT db 1 dup(?) LEDMAP: ; 八段管显示码 db 3fh, 06h, 5bh, 4fh, 66h, 6dh, 7dh, 07h db 7fh, 6fh, 77h, 7ch, 39h, 5eh, 79h, 71h data ends code segment assume cs:code, ds:data Delay proc near push ax ; 延时子程序 push cx 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 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。 一、实验原理及电路 1、LCD显示器是通过给不同的液晶单元供电，控制其光线的通过与否，从而达到显示的目的。因此，LCD的驱动控制归于对每个液晶单元通断电的控制，每个液晶单元都对应着一个电极，对其通电，便可使用光线通过（也有刚好相反的，即不通电时光线通过，通电时光线不通过）。, 2、由于LCD已经带有驱动硬件电路，因此模块给出的是总线接口，便于与单片机的总线进行接口。驱动模块具有八位数据总线，外加一些电源接口和控制信号。而且还自带显示缓存，只需要将要显示的内容送到显示缓存中就可以实现内容的显示。由于只有八条数据线，因此常常通过引脚信号来实现地址与数据线复用，以达到把相应数据送到相应显示缓存的目的。 实验电路图 二、功能说明 设计并实现一4×4键盘的接口，键盘与1602显示单元连接，编写实验程序扫描键盘输入，并将扫描结果送1602显示，键盘采用4×4键盘。将键盘进行编号记作0—F当按下其中一个按键时将该按键对应的编号在一个1602显示出来，当按下下一个按键时便将这个按键的编号1602上显示出来 实验框图 四、实验代码 #include 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键盘与LED显示实验
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