工程实践与科技创新[2A]-第7组设计报告组长陈曦东(电子版)定稿

2021-04-25 12:41:48本页面

工程实践与科技创新[2A]-第7组设计报告组长陈曦东(电子版)定稿


【正文】

姓名 班级 学号 具体负责的工作 联系方式 陈曦东 F0903033 5090309738 13761634505 李鸿楠 F0903033 5090309736 15216710765 戴集 F0903034 5090309767 13621663159 摘要:基础任务为设计制作一个增益可键控的线性放大器电路,并通过单片机小系统控制直流增益等级的切换。拓展任务为函数信号发生暨电子音乐合成和播放器,要求完成后的电路可以输出正弦、三角、锯齿、矩形(方波)等数学函数波形和播放音乐。

关键词:键控;线性;直流增益;增益等级;蜂鸣器;正弦;三角;锯齿;矩形 ABSTRACTbasiceventistodesignandconstructalinearamplifiercircuitofwhichthegaincanbecontrolledbypressingbuttons.TheDCgainlevelisdeterminedbytheSCMsystem.Theextensiontaskistomakeafunctionsignalgeneratorwhichcanmixandplaymusicaswell.Thecompletedcircuitisrequiredtooutputsinusoidal。

triangle,Sawtooth,rectangularsignalandplayKatyusha. KEYWORDSkeying,linear,DCgain,gainlevel;buzzer,sinusoidal,triangle,sawtooth,rectangular. 上海交通大学电子信息与电气工程学院 地址:东川路800号 邮编:200240 目 录 1.概述 1 1.1编写说明 1 1.2名词定义 1 1.3缩略语 3 2.系统总体说明 4 2.1课题任务规定的设计要求 4 2.2实际完成后的功能 4 2.3系统的设计原理与分析 6 2。

3.1系统的设计原理和总体结构 6 2.3.2系统的设计原理和总体结构 6 2.3.3系统的功能 6 3.系统的硬件结构 8 3.1硬件总体结构 8 3.2单片机小系统 8 3.2.1功能描述 8 3.2.2接口定义 9 3.2.3技术要求 9 3.3基础任务可控增益放大器 10 3.3.1实现方式 11 3.4拓展任务音乐播放器 12 3.4.1实现方式 12 4.系统的软件结构 14 4.1软件总体结构和功能 14 4.2重要的全局变量 14 4.3流程逻辑 16 4.4拓展任务定时器T1的中断程序描述 20 4.4.1功能描述 21 4.4.2输入输出项描述 21 4。

4.3相关算法的描述 21 4.5基础任务main()函数描述 21 4.5.1功能描述 21 4.5.2main()函数中主要涉及的2个函数的调用 21 5.系统功能及技术指标测试 23 5.1测试项目 23 5.2测试的资源 23 5.3测试方法 23 5.4测试结果及分析 23 6.致谢 24 7.参考资料 25 8.附录 26 8.1课程学习心得和建议意见 26 8.2程序清单 26 第54页 上海交通大学电子信息与电气工程学院 1.概述 1.1编写说明 本文档从硬件设计,程序编写,误差调整,调试等方面详细的介绍了本组完成此次科创的全过程。

包括自己的心得与体会。适合大众阅读。 1.2名词定义 单片机小系统:指AT89S52单片机 At89s52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。 在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内

另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。 运算放大器:指LM741放大器 图12.1图12.2 控制芯片:指CD4066芯片 CD4066是一种四路电子开关集成电路,在电视机、影碟机、电话机、各种电子仪器仪表等上应用相当广泛。 CD4066功能特点 CD4066集成电路内部主要由四路功能完全相同的电子开关组成,各组开关分别受其相应引脚输入的电平控制,使电子开关接通或断开。它们的控制引脚为13脚(控制①与②间开关)、⑤脚(控制③与④间开关)、⑤脚(控制⑧与⑨间开关)、12脚(控制⑩与11间开关)。 CD4066集成电路采用14脚双列直插式封装。

函数信号:指波形为正弦,三角,锯齿和方波 正弦: 图12.3 图12.4 三角: 图12.5 锯齿: 图12.6 1.3缩略语 单片机:是一种集成在电路芯片,这里指AT89S52 运放:运算放大器,这里指LM741 开关:控制芯片,这里指CD4066 编程:这里指用c语言编写的程序,程序通过软件转换为16进制再导入进单片机小系统。 调试:具体指,对于放大倍率误差的缩小。对于输出波形的形状修正。 波形:本文指的是正弦波,方波,三角波(即锯齿波) 2.系统总体说明 2.1课题任务规定的设计要求 基础任务:设计制作一个增益可键控的线性放大器电路。

并通过单片机小系统控制直流增益等级的切换。其中 键控是指通过开闭“电键”转换电路工作状态。 线性:Vo=aVi;相对于“非线性”而言,比如Vo=(Vi)2 直流增益是指基本部分仅工作在直流输入(注:拓展部分要求输入交流信号) 增益等级是指放大倍数可在有限个离散等级间切换变化 单片机小系统提供人机操作界面,用数码管显示增益取值,用户通过按键设置增益。 增益的具体指标: 最小增益须小于0.15倍(建议取0.1);最大增益须大于1.45倍(建议取1.5); 至少15个增益等级:建议按等差排列,{0.1,0.2,0.3,…,1.5}; 实测增益值相对误差须小于3% 拓展任务:增加一个CD4066。

再增加几个电阻细化放大倍率。要求完成后的电路可输出正弦、三角、锯齿、矩形(方波)等数学函数波形和播放音乐。要求有(251)到(281)个有效状态且相应增加单片机控制线。另外,拓展任务软件设计上还有要求: 1.间隔时间要保持稳定,必须利用定时器中断,有关操作须置于中断服务程序中 2.将sin函数计算成表(存入数组),程序中查表输出 3.音乐信号的发生原理:卡秋莎乐曲编程举例 2.2实际完成后的功能 可以进行倍率的放大功能01.6v,其中间距为0.02,0.05,0.07,所以一共64组倍率值。按键的功能为:第一个键为+0.1倍,第二个键位0.1,第三个键位到0倍,第四个键为到1.5倍。

可以播放喀秋莎音乐 可以输出正弦波,方波,锯齿波,三角波信号 可以调节三种频率,以三种波宽输出正弦波,方波,锯齿波和三角波信号 图2.2.1方波 图2.2.2三角波 图2.2.3正弦波 2.3系统的设计原理与分析 2.3.1系统的设计原理和总体结构 2.3.2系统的设计原理和总体结构 对于基础任务 我们的设想是,利用CD4066的四个控制线路控制4个电阻的接入与接出,产生不同的R值,然后与Rf结合产生16种放大倍率。 对于拓展任务,我们的想法是。增加2个电阻,与之前四个电阻配合,产生64中放大倍率,展现出不同波形的信号。 2.3.3系统的功能 倍率增益时。

第一个键为+0.1倍,第二个键位0.1,第三个键位到0倍,第四个键为到1.5倍 通过按键使得放大器能将输入为1v的信号按0.11.5的每隔0.1的倍率输出。 输出函数信号时,第二个键为下一个函数信号,第三个键位上一个函数信号,第四个键为切换频率。函数信号列表为:方波,三角,锯齿,正弦波。 拓展之后的放大倍率为 0,0.2,0.5,0.7;1,1.2,1.5,1.7;2.2,2.5,2.7;共有64组 3.系统的硬件结构 3.1硬件总体结构 图3—1.1 硬件模块主要是由单片机,基础任务模块,和拓展任务模块(音乐播放器)3部分组成,图3—1.1为我们小组成品的3部分整体图,3块模块的分式图将在3。

2节中给出。 3.2单片机小系统 图32.1单片机小系统 3.2.1功能描述 单片机小系统由老师提供,我们所做的是将单片机的p1.4—p1.7;p3.4,p3.5,接口分别与基础任务模块和拓展任务模块用数据线相连,使单片机小系统可以控制下述两块模块。图32.1即为单片机的照片图。 3.2.2接口定义 我们的基础模块与拓展模块,以及基础模块和单片机之间都有联系,他们的联系是有各自的借口完成的,基础任务的sw1,sw2,sw3,sw4分别于单片机的p1.4,p1.5,p1.6,p1.7相连,在拓展任务中我们通过CD4066的管脚3(sw5)和管脚9(sw6)分别连接到拓展版的借口。

通过数据线与基础任务的4通路进行并联,从而使6通路会接于基准电阻8K上,通过基础任务上的数据线,接到p3.4,p3.5,实现单片机借口控制拓展任务的CD4066通与断。 3.2.3技术要求 在基本任务中,我们的15个增益值误差均小于1%,误差较小。(见表54.1) 在拓展任务中,我们的输出波形有:正弦波(图3.2.3(3)),方波(图3.2.3(1)),三角波(图32.3(2)),并且可以有3种频率,实现变频。 图3.2.3(1)方波 图3.2.3(2)三角波 图3.2.3(3)正弦波 其次对于电路在板上的排布,我也做了考虑,CD4066和运算放大器分别是数字原件和模拟原件。

所以在板上,我要把他们排开,同时又要考虑到电阻的排布情况,考虑到美观,我们将线拍在了板的反边。(tu) 核心器件有CD4066LM741MSC51PMOS三极管电阻 3.3基础任务可控增益放大器 图33.2基础任务(增益可控放大器电路) 这一模块为基础任务增益可控放大器电路,该电路使用4个电阻并联,用一片CD4066控制,与运算放大器ua741的基准电阻相连,通过改变其电阻与基准电阻的比值来实现输出电压的变化,其设计思路详见设计思路章,此不缀述,我们实现了电压值从0.11.5,每隔0.1V,共15个输出电压,误差均在1%之内,此详见误差分析章,图33.2即为该模块的照片图 3.3.1实现方式 在本次设计中。

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