实验结果与性质分析题 - 基于74LS194的m序列发生器设计

　　3.实验结果与性质分析

　　3．1实验结果

　　这里只分析方案2的电路，由图5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．如下所示：

　　邀an妖＝111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101111110111100110111011100

　　10101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101111100001101001101011011

　　01010000010011101“100100100110000001110100100011100”01000000010110001111010000．

　　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［5］．图6为255位m序列的部

　　分波形图．第1路波形为8kHz时钟，第2路波形是产生的m序列部分波形，对应于序列中的引号内部分。

　　3．2性质分析

　　3.2.1m序列的均衡性

　　m序列每一周期中1的个数比0的个数多1个．由于p＝2n－1为奇数，因而在每一周期中1的个数为偶数，即（p＋1）/2＝2n－1；而0的个数为奇数，即（p－1）蛐2＝2n－1－1．当p足够大时，在一个周期中1与0出现的次数基本相等．本设计中的8级m序列中p＝255，1的个数为128，0的个数为127，即0与1出现的概率几乎相等．

　　3.2.2m序列的游程分布

　　将一个序列中取值（1或0）相同连在一起的元素合称为一个游程．在一个游程中元素的个数称为游程长度．统计分析产生序列特性．

　　对于游程长度0＜k≤6，全部游程如下：长度为1的0游程和1游程分别出现32次；长度为2的0游程和1游程分别出现16次；长度为3的0游程和1游程分别出现8次；长度为4的0游程和1游程分别出现4次；长度为5的0游程和1游程分别出现2次；长度为6的0游程和1游程分别出现1次；长度为7的0游程出现1次；长度为8的1游程出现1次，如表2所示。

　　m序列的一个周期中，游程总数为128．其中长度为1的游程个数占游程总数的1蛐2；长度为2的游程个数占游程总数的1蛐4；长度为3的游程个数占游程总数的1蛐8；……一般地，长度为k的游程个数占游程总数的2－k＝2k，其中1≤k≤（n－2），而且，在长度为k的游程中，连1游程与连0游程各占一半，长为（n－1）的游程是连0游程，长为n的游程是连1游程。

　　3.2.3移位相加特性（线性叠加性）

　　m序列和其位移序列模2和后所得序列仍是该m序列的某个位移序列．设mr是周期为p的m序列mp经过r次延迟移位后的序列，那么有mp茌mr＝ms，其中ms为mp某次延迟移位后的序列。

　　本设计产生的序列为mp，

　　mp＝111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101111110111100110111011100

　　10101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101111100001101001101011011

　　0101000001001110110010010011000000111010010001110001000000010110001111010000妖．

　　mp延迟1位后得到序列mr，

　　mr＝0111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101111110111100110111011100

　　10101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101111100001101001101011011

　　010100000100111011001001001100000011101001000111000100000001011000111101000妖．

　　mp与mr模2和后所得序列ms，

　　mr＝邀1000000010110001111010000111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101

　　11111011110011011101110010101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101

　　111100001101001101011011010100000100111011001001001100000011101001000111000妖．

　　由运算结果可以看到，ms为mp延迟25位后的序列．

　　4、结语

　　文中给出的 2 种 m 序列产生电路经实际硬件测试，输出信号波形符 合 m 序 列 的 均 衡 性、游 程 分 布特性、移位相加性等性质．结果表明：采用 74LS194 加上少量外围芯片，可以方便、准确地产生 m 序列．文中给出的设计方法调试方便，电路性能稳定可靠，具有实际应用价值，已作为数字信号源成功应用于通信原理实验箱。