黑龍江省大學生電子設計競賽設計報告放大器參數(shù)測試儀

黑龍江省高校生電子設計競賽設計報告密號：----------------------------------黑龍江省高校生電子設計競賽設計報告題目：放大器參數(shù)測試儀學校：哈爾濱工程高校參賽學生姓名：康勇剛宮鑫王桂強有效聯(lián)系方式勇剛目錄一設計要求二Abstract摘要三系統(tǒng)硬件方案及論證(1)電源電路(2)信號源電路(3)限制系統(tǒng)(4)顯示系統(tǒng)四整機結構框架圖五程序框架圖六測試方案七整機電路圖附錄一參考文獻二軟件程序清單一設計要求制作出放大器參數(shù)測試儀測試參數(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;測試參數(shù)的精度自定；測試儀的功能，例如對測試結果是否存儲、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，我們設計了一個。在硬件的設計上我們采納了比較簡潔的設計，但由于時間的限制，我們只設計出了輸入阻抗、輸出阻抗和放大率的測試，但我們最感愛好的相頻和幅頻特性沒有完成，因此本設計在硬件上仍須要很大的改進。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）電源部分本機的電源電路如圖2-1所示，該設計穩(wěn)定性較強，簡易好用占用空間較小。圖中JP5的1、3號接口為外加VDD端，2為接地端。1與3分別接入U6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。為便于應用，分別在集成片后加裝了LED，對應+12V、-12V和+5V電壓，但電源部分正常工作時三個貼片LED被點亮。（2）信號源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，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，在頻率較高時難以調整。方案二：運用集成函數(shù)發(fā)生器IC8038電路產(chǎn)生正弦信號。電路圖如圖3-2所示。本方案產(chǎn)生的信號穩(wěn)定性強，頻帶范圍高，但步進增加時相對較困難。圖3-2IC8038電路圖方案三：干脆采納DDS信號源，運用高集成度頻率合成器AD9850，它主要的優(yōu)點所示辨別力高，可以做到很低的頻率，即時的頻率轉換以及成本低，限制敏捷等。但缺點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信號源工作原理圖2)方案論證：本機信號源的工作原理如圖3-3所示。假設一個信號為（3—1）只要幅度U和初始相位不隨時間變更，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,這將不會影響對頻率的探討，即（3—2）這種單頻信號的主要特征是它的相位是時間的線性函數(shù)，即（3—3）（3—4）將整個周期的相位分割為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為（3—7）若每次的相位增量選擇為的K倍，即可得到信號頻率（3—8）相應的模擬信號為（3—9）式中M和K都是正整數(shù)，依據(jù)采樣定理的要求，K的最大值應大于M的1/2。相位累加可用一個累加器來完成。用一個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，在肯定的時鐘頻率之下，就確定了合成信號頻率，故K稱為頻率限制字。3）應用方式 在本儀器中，我們將初始值定為200Hz，步進值設為300Hz，整個信號源由四個鍵進行限制，分別為增加、減小、取消、確認。這樣便于隨時變更信號頻率，可在不同頻率下對方大氣的性能加以測試。但不足點是沒有充分的運用信號源的辨別力，所得到的離散頻率值相對較為獨立。（2）限制系統(tǒng)本機的限制系統(tǒng)主要由單片機AT89C52構成，在外圍分別加入了基準電壓電路、A\D轉換電路和前置放大電路。首先信號經(jīng)過R7后再R7端產(chǎn)生電壓降，此時R7會產(chǎn)生一個對低電壓，而K1、K3、K7均為低點評即繼電器兩側沒有電壓，信號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將信號傳入，此時會在R8產(chǎn)生一個對地電壓，而K1、K7此時為高電平，繼電器兩端有激勵電壓，這時由放大器輸出端傳入的信號就會傳送到U3，經(jīng)過U3放大后進入到AT89C52通過計算后便會得到輸入阻抗、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，且不簡潔進行操作，可讀性差，一旦設定后，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，并且可用軟件進行調制，對后續(xù)的功能兼容性高，只需將軟件作修改即可，可操作性強，也易于讀數(shù)。但成本相對一來說較高。方案三：將結果通串口接入電腦，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，可增加較多的擴展功能。但不便于攜帶，可移動性不如方案二。綜上所述，我們采納了其次個方案，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)自帶的程序設計界面即可。液晶的顯示信號通過單片機供應，除液晶自身的界面設定外，還須要為單片機加入于液晶通訊的程序，二者用匯編語言是能夠做到的，因而我們的該項方案是完全可行的。3）詳細操作：我們利用液晶系統(tǒng)的軟件編制了菜單系統(tǒng)，以便于更好的為運用者供應操作界面。首先我們設計了功能菜單，這種設計的優(yōu)點在于能夠更加形象地進行操作，便于操作者的運用，操作者完全可以依據(jù)系統(tǒng)提示進行操作四整機框架圖我們設計的儀器可測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成，即信號源、限制系統(tǒng)、LCD顯示系統(tǒng)。主要的結構框架圖如圖1-1所示。信號源采納的是被測放大器被測放大器DDS信號源LCD顯示系統(tǒng)程控增益放大器AD轉換器AT89C52檢波電路鍵盤圖4-1系統(tǒng)結構圖DDS信號源，限制系統(tǒng)主要部分由單片機AT89C52構成。測試流程為信號源產(chǎn)生某一頻率的正弦波信號送入放大器輸入端，由繼電器切換通道，將被測信號經(jīng)程控增益放大器放大，送入AD153,將結果送入單片機存儲，由單片機計算后將結果送液晶顯示。五程序流程圖存儲數(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鍵按下?顯示頻率選擇界面鍵盤掃描確認鍵按下?DDS輸出信號NYNYAD片選開量程轉換通道選擇運算處理運算處理結果送液晶顯示LCD顯示器CPU六測試方案LCD顯示器CPU檢波電路檢波電路待測放大器待測放大器信號源圖６-1整機測試圖本機的測試方案如圖６-1所示。測試步驟如下：(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)量程轉換(5)CPU運算(6)顯示結果七整機電路圖

附錄一參考文獻（１）ＭＳＣ－５１／９６單片及原理及應用孫涵芳徐愛卿北京航天航空高校出版社１９８７（２）跟我學用單片機肖洪兵胡輝郭速學北京航天航空高校出版社（３）MCS-51系列單片機好用接口技術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)新設計.哈爾濱：哈爾濱工程高校電工電子教學基地，2003（5）第五屆全國高校生電子設計競賽獲獎作品選編.北京：北京理工高校出版社，2001楊振江，杜鐵軍，李群編著.流行單片機好用子程序及應用實例.西安：西安電子科技高校出版社，2002段尚樞.運算放大器應用基礎.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)高校出版社，1998何立民.單片機高級教程.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;鍵盤計數(shù)器M_ACEQU41H;**********************************************************DlA1EQU42H;fORDElAyDlA2EQU43HDlA3EQU44H;****************************************************************RS_STUEQU45H;LCD寫數(shù)據(jù)指令選擇標記DA_INEQU46H;LCD數(shù)據(jù)暫存;*************************************************************AD_DTEQU47HNUMEQU48H;數(shù)字寄存;******************************************************AD_MARKEQU20H.0;AD轉換有效標記MARK_0EQU20H.1;增益標記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;*********************延時子程序********************************DElAY50MS:MOVDlA3,#03H;50毫秒延時子程序DlAY2_3:MOVDlA2,#0C8HDlAY2_2:MOVDlA1,#07DHDlAY2_1:DJNZDlA1,DlAY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