黑龍江省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽設(shè)計(jì)報(bào)告放大器參數(shù)測(cè)試儀

黑龍江省高校生電子設(shè)計(jì)競賽設(shè)計(jì)報(bào)告密號(hào)：----------------------------------黑龍江省高校生電子設(shè)計(jì)競賽設(shè)計(jì)報(bào)告題目：放大器參數(shù)測(cè)試儀學(xué)校：哈爾濱工程高校參賽學(xué)生姓名：康勇剛宮鑫王桂強(qiáng)有效聯(lián)系方式勇剛目錄一設(shè)計(jì)要求二Abstract摘要三系統(tǒng)硬件方案及論證(1)電源電路(2)信號(hào)源電路(3)限制系統(tǒng)(4)顯示系統(tǒng)四整機(jī)結(jié)構(gòu)框架圖五程序框架圖六測(cè)試方案七整機(jī)電路圖附錄一參考文獻(xiàn)二軟件程序清單一設(shè)計(jì)要求制作出放大器參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試參數(shù)的種類、數(shù)量自定、電壓增益不小于1000，輸出幅度不小于10V;測(cè)試參數(shù)的精度自定；測(cè)試儀的功能，例如對(duì)測(cè)試結(jié)果是否存儲(chǔ)、顯示、打印等自定義。二摘要AbstractThismachinecantesttheimpedanceofthetransporterandthefan-outandthemagnifying-multiple.Althoughitsstructureissimple-itjustneedsfewperipheralequipment,itsutility.YoucaneasilygetuseofitbecauseoftheLCDdisplay,andthisisthemostadvantageofit.Ifyouuseit,youcaneasilyfinditsconvenience.Buttheprecisionofitisnotveryexcellent.Andit’sthelargestdisadvantage.Soitstillneedssomeameliorationtobemoreexcellent. 摘要依據(jù)題目要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)。在硬件的設(shè)計(jì)上我們采納了比較簡潔的設(shè)計(jì)，但由于時(shí)間的限制，我們只設(shè)計(jì)出了輸入阻抗、輸出阻抗和放大率的測(cè)試，但我們最感愛好的相頻和幅頻特性沒有完成，因此本設(shè)計(jì)在硬件上仍須要很大的改進(jìn)。在軟件上，我們參考了一些資料，編制了我們的程序。最終誠心的感謝各位評(píng)委老師，在這里，我們由衷地說一句：“您辛苦了！”。二系統(tǒng)硬件方案及論證（1）電源部分本機(jī)的電源電路如圖2-1所示，該設(shè)計(jì)穩(wěn)定性較強(qiáng)，簡易好用占用空間較小。圖中JP5的1、3號(hào)接口為外加VDD端，2為接地端。1與3分別接入U(xiǎn)6與U7的輸入端，經(jīng)過U6和U7處理后，分別得到12V電壓，再經(jīng)濾波處理即得到較為志向的直流電源。由于本機(jī)還須要+5V的電壓，為防止+12V電壓將U5燒毀，便將U5的輸入端與U6的輸入端相連，經(jīng)過U5處理后便得到+5V電壓。為便于應(yīng)用，分別在集成片后加裝了LED，對(duì)應(yīng)+12V、-12V和+5V電壓，但電源部分正常工作時(shí)三個(gè)貼片LED被點(diǎn)亮。（2）信號(hào)源1）方案比較方案一：依據(jù)LC震蕩電路，通過模擬電路干脆生成正弦波信號(hào)，該方案的電路簡潔，所用的電路元件較少，但辨別率低，難以限制，在頻率較高時(shí)難以調(diào)整。方案二：運(yùn)用集成函數(shù)發(fā)生器IC8038電路產(chǎn)生正弦信號(hào)。電路圖如圖3-2所示。本方案產(chǎn)生的信號(hào)穩(wěn)定性強(qiáng)，頻帶范圍高，但步進(jìn)增加時(shí)相對(duì)較困難。圖3-2IC8038電路圖方案三：干脆采納DDS信號(hào)源，運(yùn)用高集成度頻率合成器AD9850，它主要的優(yōu)點(diǎn)所示辨別力高，可以做到很低的頻率，即時(shí)的頻率轉(zhuǎn)換以及成本低，限制敏捷等。但缺點(diǎn)在于受限于器件本身的最高頻率，輸出頻率上限不太高。綜合考慮，我們選用了第三種方案。圖3-3信號(hào)源工作原理圖2)方案論證：本機(jī)信號(hào)源的工作原理如圖3-3所示。假設(shè)一個(gè)信號(hào)為（3—1）只要幅度U和初始相位不隨時(shí)間變更，它的頻譜就是位于f0的一條譜線。為了分析簡化，可令U=1,=0,這將不會(huì)影響對(duì)頻率的探討，即（3—2）這種單頻信號(hào)的主要特征是它的相位是時(shí)間的線性函數(shù)，即（3—3）（3—4）將整個(gè)周期的相位分割為M等份，每一份（3—5）既為可選擇的最小相位增量，若每次的相位增量取，此時(shí)相位增長的斜率最小，得到最低頻率輸出（3—6）經(jīng)濾波后得到合成模擬信號(hào)為（3—7）若每次的相位增量選擇為的K倍，即可得到信號(hào)頻率（3—8）相應(yīng)的模擬信號(hào)為（3—9）式中M和K都是正整數(shù)，依據(jù)采樣定理的要求，K的最大值應(yīng)大于M的1/2。相位累加可用一個(gè)累加器來完成。用一個(gè)N位字長的累加器，則，將一整周期的相位分割成最小增量為的M個(gè)離散的相位，它們的代碼為0至。輸出數(shù)據(jù)K確定了每次累加的相位增量，在肯定的時(shí)鐘頻率之下，就確定了合成信號(hào)頻率，故K稱為頻率限制字。3）應(yīng)用方式 在本儀器中，我們將初始值定為200Hz，步進(jìn)值設(shè)為300Hz，整個(gè)信號(hào)源由四個(gè)鍵進(jìn)行限制，分別為增加、減小、取消、確認(rèn)。這樣便于隨時(shí)變更信號(hào)頻率，可在不同頻率下對(duì)方大氣的性能加以測(cè)試。但不足點(diǎn)是沒有充分的運(yùn)用信號(hào)源的辨別力，所得到的離散頻率值相對(duì)較為獨(dú)立。（2）限制系統(tǒng)本機(jī)的限制系統(tǒng)主要由單片機(jī)AT89C52構(gòu)成，在外圍分別加入了基準(zhǔn)電壓電路、A\D轉(zhuǎn)換電路和前置放大電路。首先信號(hào)經(jīng)過R7后再R7端產(chǎn)生電壓降，此時(shí)R7會(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)低電壓，而K1、K3、K7均為低點(diǎn)評(píng)即繼電器兩側(cè)沒有電壓，信號(hào)可以干脆送入放大器U3，經(jīng)過U3放大后，送入AT89C52,同理，放大器的輸出端通過JP6將信號(hào)傳入，此時(shí)會(huì)在R8產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地電壓，而K1、K7此時(shí)為高電平，繼電器兩端有激勵(lì)電壓，這時(shí)由放大器輸出端傳入的信號(hào)就會(huì)傳送到U3，經(jīng)過U3放大后進(jìn)入到AT89C52通過計(jì)算后便會(huì)得到輸入阻抗、輸出阻抗、和放大率。該過程電路如圖2-4所示。圖3-4顯示系統(tǒng)1）方案比較方案一：采納8位段數(shù)碼管，將單片機(jī)得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來。該方案簡潔易行，但所需的元件較多，且不簡潔進(jìn)行操作，可讀性差，一旦設(shè)定后，很難再加入其他的功能。方案二：采納液晶顯示系統(tǒng)，將得到的數(shù)據(jù)通過液晶系統(tǒng)顯示。該方案所需液晶器件可由廠家供應(yīng)，并且可用軟件進(jìn)行調(diào)制，對(duì)后續(xù)的功能兼容性高，只需將軟件作修改即可，可操作性強(qiáng)，也易于讀數(shù)。但成本相對(duì)一來說較高。方案三：將結(jié)果通串口接入電腦，在電腦中編制程序，通過軟件將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖形數(shù)字界面。該方案在數(shù)據(jù)的處理上比方案二直觀，可增加較多的擴(kuò)展功能。但不便于攜帶，可移動(dòng)性不如方案二。綜上所述，我們采納了其次個(gè)方案，即采納液晶顯示系統(tǒng)。2）方案論證：液晶顯示器可干脆與AT89C52相連接，硬件方面較為便捷。只需依據(jù)自帶的程序設(shè)計(jì)界面即可。液晶的顯示信號(hào)通過單片機(jī)供應(yīng)，除液晶自身的界面設(shè)定外，還須要為單片機(jī)加入于液晶通訊的程序，二者用匯編語言是能夠做到的，因而我們的該項(xiàng)方案是完全可行的。3）詳細(xì)操作：我們利用液晶系統(tǒng)的軟件編制了菜單系統(tǒng)，以便于更好的為運(yùn)用者供應(yīng)操作界面。首先我們?cè)O(shè)計(jì)了功能菜單，這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠更加形象地進(jìn)行操作，便于操作者的運(yùn)用，操作者完全可以依據(jù)系統(tǒng)提示進(jìn)行操作四整機(jī)框架圖我們?cè)O(shè)計(jì)的儀器可測(cè)量放大器的輸入阻抗、輸出阻抗和放大率，本儀器主要三部分構(gòu)成，即信號(hào)源、限制系統(tǒng)、LCD顯示系統(tǒng)。主要的結(jié)構(gòu)框架圖如圖1-1所示。信號(hào)源采納的是被測(cè)放大器被測(cè)放大器DDS信號(hào)源LCD顯示系統(tǒng)程控增益放大器AD轉(zhuǎn)換器AT89C52檢波電路鍵盤圖4-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖DDS信號(hào)源，限制系統(tǒng)主要部分由單片機(jī)AT89C52構(gòu)成。測(cè)試流程為信號(hào)源產(chǎn)生某一頻率的正弦波信號(hào)送入放大器輸入端，由繼電器切換通道，將被測(cè)信號(hào)經(jīng)程控增益放大器放大，送入AD153,將結(jié)果送入單片機(jī)存儲(chǔ)，由單片機(jī)計(jì)算后將結(jié)果送液晶顯示。五程序流程圖存儲(chǔ)數(shù)據(jù)液晶初始化DDS初始化顯示幫助信息顯示選擇菜單存儲(chǔ)數(shù)據(jù)液晶初始化DDS初始化顯示幫助信息顯示選擇菜單鍵盤掃描確認(rèn)鍵按下?顯示頻率選擇界面鍵盤掃描確認(rèn)鍵按下?DDS輸出信號(hào)NYNYAD片選開量程轉(zhuǎn)換通道選擇運(yùn)算處理運(yùn)算處理結(jié)果送液晶顯示LCD顯示器CPU六測(cè)試方案LCD顯示器CPU檢波電路檢波電路待測(cè)放大器待測(cè)放大器信號(hào)源圖６-1整機(jī)測(cè)試圖本機(jī)的測(cè)試方案如圖６-1所示。測(cè)試步驟如下：(1)選擇參數(shù)(2)選擇頻率(3)依據(jù)選擇的參數(shù)切換通道(4)量程轉(zhuǎn)換(5)CPU運(yùn)算(6)顯示結(jié)果七整機(jī)電路圖

附錄一參考文獻(xiàn)（１）ＭＳＣ－５１／９６單片及原理及應(yīng)用孫涵芳徐愛卿北京航天航空高校出版社１９８７（２）跟我學(xué)用單片機(jī)肖洪兵胡輝郭速學(xué)北京航天航空高校出版社（３）MCS-51系列單片機(jī)好用接口技術(shù)李華北京航天航空高校出版社（4）王松武主審武思軍于鑫主編.電子創(chuàng)新設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工程高校電工電子教學(xué)基地，2003（5）第五屆全國高校生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品選編.北京：北京理工高校出版社，2001楊振江，杜鐵軍，李群編著.流行單片機(jī)好用子程序及應(yīng)用實(shí)例.西安：西安電子科技高校出版社，2002段尚樞.運(yùn)算放大器應(yīng)用基礎(chǔ).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)高校出版社，1998何立民.單片機(jī)高級(jí)教程.北京：北京航空航天高校出版社，2001

附錄二部分源程序DDSEQUP0.0;DDS數(shù)據(jù)口W_CLKEQUP0.1;DDSCLKFQ_UDEQUP0.2;DDS更新A0EQUP0.3A1EQUP0.4;**********************************************************K1EQUP2.3;繼電器端口K2EQUP2.1K3EQUP2.0K4EQUP2.2;********************************************************STDEQUP0.7;LCD數(shù)據(jù)口SCLKEQUP0.6;LCDCLKK_ACEQU40H;鍵盤計(jì)數(shù)器M_ACEQU41H;**********************************************************DlA1EQU42H;fORDElAyDlA2EQU43HDlA3EQU44H;****************************************************************RS_STUEQU45H;LCD寫數(shù)據(jù)指令選擇標(biāo)記DA_INEQU46H;LCD數(shù)據(jù)暫存;*************************************************************AD_DTEQU47HNUMEQU48H;數(shù)字寄存;******************************************************AD_MARKEQU20H.0;AD轉(zhuǎn)換有效標(biāo)記MARK_0EQU20H.1;增益標(biāo)記MARK_6EQU20H.2MARK_10EQU20H.3MARK_100EQU20H.4MARK_1000EQU20H.5;************************************************************RIN0EQU49HRIN1EQU4AHROUT0EQU4BHROUT1EQU4CHVINEQU4DHVOUTEQU4EH;***************************************************************ORG0000HlJMPMAINORG 03H;AD中斷入口LJMPINT;****************************************************************ORG030HMAIN:MOVSP,#60HMOVAD_DT,#00HLCALLDDS_INITIAL;初始化9850;************液晶初始化***********************LCD0: MOVA,#30H ;30---基本指令操作LCALLSEND_I LCALLDELAY_COM MOVA,#01H;清除顯示LCALLSEND_ILCALLDELAY_CLRLCALLDELAY_CLRMOVA,#0CHLCALLSEND_I LCALLDELAY_COMMOVA,#30H ;30---基本指令操作LCALLSEND_I LCALLDELAY_COM;******************************************************LCD_WRITE:LCALLDIS00LCALLDELAY3LCD_DIS01:LCALLDIS01LCALLDELAY3LCD_DIS02:LCALLDIS02MOVM_AC,#01HLJMPM_KEYJMP$;*********頻率選擇鍵盤掃描*******************************F_KEY:MOVDPTR,#TAB000CALLSEND_W1LCALLK_1JMPF_KEYK_1:SETBP2.4JBP2.4,S02CALLDELAY10MSJBP2.4,S02JNBP2.4,$CALLDELAY10MSJNBP2.4,$LJMPF_OUTS02:SETBP2.5JBP2.5,S03CALLDELAY10MSJBP2.5,S03JNBP2.5,$CALLDELAY10MSJNBP2.5,$INCK_ACMOVA,K_ACCJNEA,#1BH,S002MOVA,#01HMOVK_AC,AS002:LCALLDIS_FS03:SETBP2.6JBP2.6,S04CALLDELAY10MSJBP2.6,S04JNBP2.6,$CALLDELAY10MSJNBP2.6,$DECK_ACMOVA,K_ACCJNEA,#00H,S003MOVA,#1AHMOVK_AC,AS003:LCALLDIS_FS04:SETBP2.7JBP2.7,K_1CALLDELAY10MSJBP2.7,K_1JNBP2.7,$CALLDELAY10MSJNBP2.7,$JMPLCD_DIS02;JMPF_KEY;*********菜單選擇鍵盤掃描*******************************M_KEY:LCALLK_0JMPM_KEYK_0:SETBP2.4JBP2.4,S2CALLDELAY10MSJBP2.4,S2JNBP2.4,$CALLDELAY10MSJNBP2.4,$LJMPDIS05S2:SETBP2.5JBP2.5,S3CALLDELAY10MSJBP2.5,S3JNBP2.5,$CALLDELAY10MSJNBP2.5,$INCM_ACMOVA,M_ACCJNEA,#04H,S21MOVA,#01HMOVM_AC,AS21:CALLM_OUTS3:SETBP2.6JBP2.6,S4CALLDELAY10MSJBP2.6,S4JNBP2.6,$CALLDELAY10MSJNBP2.6,$DECM_ACMOVA,M_ACCJNEA,#00H,S31MOVA,#03HMOVM_AC,AS31:CALLM_OUTS4:SETBP2.7JBP2.7,K_0CALLDELAY10MSJBP2.7,K_0JNBP2.7,$CALLDELAY10MSJNBP2.7,$JMPLCD_DIS01;*****************************************************M_OUT:MOVA,M_ACM_00:CJNEA,#01H,M_01LJMPDIS02RETM_01:CJNEA,#02H,M_02LJMPDIS03RETM_02:CJNEA,#03H,M_RETLJMPDIS04M_RET:RET;***************************************************************F_OUT:MOVA,K_ACF_00:CJNEA,#01H,F_01LJMPF00F_01:CJNEA,#02H,F_02LJMPF01F_02:CJNEA,#03H,F_03LJMPF02F_03:CJNEA,#04H,F_04LJMPF03F_04:CJNEA,#05H,F_05LJMPF04F_05:CJNEA,#06H,F_06LJMPF05F_06:CJNEA,#07H,F_07LJMPF06F_07:CJNEA,#08H,F_08LJMPF07F_08:CJNEA,#09H,F_09LJMPF08F_09:CJNEA,#0AH,F_10LJMPF09F_10:CJNEA,#0BH,F_11LJMPF10F_11:CJNEA,#0CH,F_12LJMPF11F_12:CJNEA,#0DH,F_13LJMPF12F_13:CJNEA,#0EH,F_14LJMPF13F_14:CJNEA,#0FH,F_15LJMPF14F_15:CJNEA,#10H,F_16LJMPF15F_16:CJNEA,#11H,F_17LJMPF16F_17:CJNEA,#12H,F_18LJMPF17F_18:CJNEA,#13H,F_19LJMPF18F_19:CJNEA,#14H,F_20LJMPF19F_20:CJNEA,#15H,F_21LJMPF20F_21:CJNEA,#16H,F_22LJMPF21F_22:CJNEA,#17H,F_23LJMPF22F_23:CJNEA,#18H,F_24LJMPF23F_24:CJNEA,#19H,F_25LJMPF24F_25:CJNEA,#1AH,F_RETLJMPF25F_RET:LJMPF_00;***************************************************************F00:MOV34H,#000H;20MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#002HMOV30H,#0AFHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF01:MOV34H,#000H;50MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#006HMOV30H,#0B5HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF02:MOV34H,#000H;100MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#00DHMOV30H,#06BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF03:MOV34H,#000H;200MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#01AHMOV30H,#0D7HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF04:MOV34H,#000H;500MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#043HMOV30H,#01BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF05:MOV34H,#000H;800MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#06BHMOV30H,#05FHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF06:MOV34H,#000H;1KMOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#086HMOV30H,#037HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF07:MOV34H,#000H;10KMOV33H,#000HMOV32H,#005HMOV31H,#03EHMOV30H,#02DHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF08:MOV34H,#000H;20KMOV33H,#000HMOV32H,#00AHMOV31H,#07CHMOV30H,#05AHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF09:MOV34H,#000H;30KMOV33H,#000HMOV32H,#00FHMOV31H,#0BAHMOV30H,#088HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF10:MOV34H,#000H;40KMOV33H,#000HMOV32H,#014HMOV31H,#0F8HMOV30H,#0B5HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF11:MOV34H,#000H;50KMOV33H,#000HMOV32H,#01AHMOV31H,#036HMOV30H,#012HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF12:MOV34H,#000H;60KMOV33H,#000HMOV32H,#01FHMOV31H,#075HMOV30H,#010HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF13:MOV34H,#000H;70KMOV33H,#000HMOV32H,#024HMOV31H,#0B3HMOV30H,#03DHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF14:MOV34H,#000H;80KMOV33H,#000HMOV32H,#029HMOV31H,#0F1HMOV30H,#06BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF15:MOV34H,#000H;90KMOV33H,#000HMOV32H,#02FHMOV31H,#02FHMOV30H,#098HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF16:MOV34H,#000H;100KMOV33H,#000HMOV32H,#034HMOV31H,#06DHMOV30H,#0C5HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF17:MOV34H,#000H;200KMOV33H,#000HMOV32H,#068HMOV31H,#0DBHMOV30H,#08BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF18:MOV34H,#000H;300KMOV33H,#000HMOV32H,#09DHMOV31H,#049HMOV30H,#051HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF19:MOV34H,#000H;400KMOV33H,#000HMOV32H,#0D1HMOV31H,#0B7HMOV30H,#017HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF20:MOV34H,#000H;500KMOV33H,#001HMOV32H,#006HMOV31H,#024HMOV30H,#0DDHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF21:MOV34H,#000H;600KMOV33H,#001HMOV32H,#03AHMOV31H,#092HMOV30H,#0A3HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF22:MOV34H,#000H;700KMOV33H,#001HMOV32H,#06FHMOV31H,#000HMOV30H,#068HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF23:MOV34H,#000H;800KMOV33H,#001HMOV32H,#0A3HMOV31H,#06EHMOV30H,#02EHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF24:MOV34H,#000H;900KMOV33H,#001HMOV32H,#0D7HMOV31H,#0DBHMOV30H,#0F4HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF25:MOV34H,#000H;1MMOV33H,#002HMOV32H,#00CHMOV31H,#049HMOV30H,#0BAHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADC;*********************************************************LOAD:CLRCLCALLWR_DDSCALLDELAY1MSSETBCLCALLWR_DDSCALLDELAY1MSRET;*********************延時(shí)子程序********************************DElAY50MS:MOVDlA3,#03H;50毫秒延時(shí)子程序DlAY2_3:MOVDlA2,#0C8HDlAY2_2:MOVDlA1,#07DHDlAY2_1:DJN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