PWM方式的全双工数据通信

摘要

通信是一个历史悠久而又具有广阔发展前景的技术领域。建立高效率、低成本、既安全又方便的信息传递系统是所有从事这一领域的人的共同目标和梦想。在现有的通信技术中，大多采用数字通信的原理。虽然数字通信技术比较成熟，传输质量也很高，但是数字传输技术需要大量的编码、解码及同步控制电路，实现设备复杂，成本很高，这一点成为通信系统在工程实践中获得更广泛应用的一大障碍。此外，在传统的信号传递过程中，过程通道中引入的加性干扰和电源电压波动带来的干扰等会严重影响信号传送的可靠性，为此需要借助许多硬件措施来抑制干扰的影响，这无疑也增加了系统的复杂性，增加了系统的费用。而如果利用PWM波形来实现通信系统中数据传递，所用的设备就简单，成本也将大幅度降低，并且能够保证有较佳的传输质量。因此这是一种很有应用前景的新方法。本文从现有的PWM技术、数字通信技术出发，进一步完善利用单片机来产生和接收PWM波形从而实现通信系统中数据传递的理论构想；利用故障树分析法从理论上对通信系统的可靠性进行了定性的分析研究，并在此基础上提出了提高可靠性的各项措施；探讨了提高PWM通信系统的有效性的相关技术；制定了PWM通信协议；建立了PWM数据通信实验系统，编制了实验程序，利用编程技巧实现了全双工，并利用实验结果来分析验证PWM数据通信实验系统的硬件和软件设计的合理性，证明了PWM数据通信理论及其相关技术是可行的和可靠的，为该技术的深入研究和最终应用于工程实际系统打下了基础。随着对低成本、高可靠性的PWM数据通信技术研究的不断深入，可以预见，在不久的将来它一定会在信息交互和生产实践中发挥重要的作用。关键词：PWM，全双工，通信协议，可靠性，有效性，故障树，实验分析

目录

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声明

第1章结论

1.1研究PWM通信技术的意义

1.1.1通信技术的发展

1.1.2数字通信技术的优越性与不足

1.1.3PWM数据通信技术的优越性

1.2PWM技术的发展及现状

1.2.1PWM技术的发展

1.2.2国内研究的现状

1.2.3国外研究的现状

1.3本论文研究的思路和主要内容

1.3.1学术构想与思路

1.3.2主要研究内容

1.4本章小结

第2章PWM通信技术原理

2.1通信及通信系统概述

2.1.1通信的基本概念

2.1.2通信系统

2.2脉冲宽度调制(PWM)技术

2.2.1PWM与其他PTM方式的关系及性能比较

2.2.2脉宽调制的原理

2.3PWM通信技术的原理

2.3.1PWM通信技术原理

2.3.2PWM信号传递和转换的流程

2.3.3利用单片机来产生和接收PWM信号的优点分析

2.3.4 PWM通信技术的特点

2.4本章小结

第3章PWM数据通信系统的可靠性分析及措施

3.1概述

3.2可靠性理论的基本概念

3.3故障树分析方法及原理

3.3.1故障树分析法(FTA)的概念

3.3.2故障树的概念

3.3.3故障树分析法(FTA)的特点

3.3.4故障树建树的基本步骤

3.3.5建造本通信实验系统的故障树

3.3.6故障树的定性分析

3.4提高系统可靠性的有效途径

3.4.1提高信道质量

3.4.2提高抗干扰能力

3.5本章小结

第4章提高PWM数据通信系统传输效率的措施

4.1充分利用PWM波形的高电平、低电平的宽度来传递信息

4.1.1使脉冲信号的高、低电平宽度均包含数据信息

4.1.2采用变周期数据发送

4.2采用参数优化措施来提高系统的效率

4.3利用全双工来提高系统的传输效率

4.3.1 概述

4.3.2全双工通信方式的实现

4.4本章小结

第5章PWM通信实验系统及实验分析

5.1本通信实验系统传输协议的制定

5.2 PWM通信实验硬件系统构成

5.2.1本系统的核心

5.2.2信号的输入输出设备

5.2.3通信设备

5.3 PWM通信实验软件系统构成

5.4实验程序

5.4.1程序功能

5.4.2程序流程图

5.5实验及实验分析

5.5.1 实验目的

5.5.2实验过程

5.5.3实验分析

5.6本章小结

第6章 总结与展望

6.1论文的主要研究成果

6.2进一步研究的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果