黑龙江省大学生电子设计竞赛设计报告放大器参数测试仪.docx
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黑龙江省大学生电子设计竞赛设计报告放大器参数测试仪
黑龙江省大学生电子设计竞赛设计报告
密号：
----------------------------------
黑龙江省大学生电子设计竞赛设计报告
题目：
放大器参数测试仪
学校：
哈尔滨工程大学
参赛学生姓名：
有效联系方式：
一设计要求
二Abstract
摘要
三系统硬件方案及论证
（1）电源电路
（2）信号源电路
（3）控制系统
（4）显示系统
四整机结构框架图
五程序框架图
六测试方案
七整机电路图
附录
一参考文献
二软件程序清单
一设计要求
制作出放大器参数测试仪
1）测试参数的种类、数量自定、电压增益不小于1000，输出幅度不小于10V;
2）测试参数的精度自定；
3）测试仪的功能，例如对测试结果是否存储、显示、打印等自定义。
二摘要
Abstract
Thismachinecantesttheimpedanceofthetransporterandthefan-outandthemagnifying-multiple.Althoughitsstructureissimple-itjustneedsfewperipheralequipment,itsutility.YoucaneasilygetuseofitbecauseoftheLCDdisplay,andthisisthemostadvantageofit.Ifyouuseit,youcaneasilyfinditsconvenience.Buttheprecisionofitisnotveryexcellent.Andit’sthelargestdisadvantage.Soitstillneedssomeameliorationtobemoreexcellent.
摘要
根据题目要求，我们设计了一个。
在硬件的设计上我们采用了比较简单的设计，但由于时间的限制，我们只设计出了输入阻抗、输出阻抗和放大率的测试，但我们最感兴趣的相频和幅频特性没有完成，因此本设计在硬件上仍需要很大的改进。
在软件上，我们参考了一些资料，编制了我们的程序。
最后衷心的感谢各位评委老师，在这里，我们由衷地说一句：
“您辛苦了！
”。
二系统硬件方案及论证
（1）电源部分
本机的电源电路如图2-1所示，该设计稳定性较强，简易实用占用空间较小。
图中JP5的1、3号接口为外加VDD端，2为接地端。
1与3分别接入U6与U7的输入端，经过U6和U7处理后，分别得到
12V电压，再经滤波处理即得到较为理想的直流电源。
由于本机还需要+5V的电压，为防止+12V电压将U5烧毁，便将U5的输入端与U6的输入端相连，经过U5处理后便得到+5V电压。
为便于应用，分别在集成片后加装了LED，对应+12V、-12V和+5V电压，但电源部分正常工作时三个贴片LED被点亮。
（2）信号源
1）方案比较
方案一：
根据LC震荡电路，通过模拟电路直接生成正弦波信号，该方案的电路简单，所用的电路元件较少，但分辨率低，难以控制，在频率较高时难以调整。
方案二：
使用集成函数发生器IC8038电路产生正弦信号。
电路图如图3-2所示。
本方案产生的信号稳定性强，频带范围高，但步进增加时相对较复杂。
图3-2IC8038电路图
方案三：
直接采用DDS信号源，使用高集成度频率合成器AD9850，它主要的优点所示分辨力高，可以做到很低的频率，即时的频率转换以及成本低，控制灵活等。
但缺点在于受限于器件本身的最高频率，输出频率上限不太高。
综合考虑，我们选用了第三种方案。
图3-3信号源工作原理图
2）方案论证：
本机信号源的工作原理如图3-3所示。
假设一个信号为
（3—1）
只要幅度U和初始相位
不随时间变化，它的频谱就是位于f0的一条谱线。
为了分析简化，可令U=1,
=0,这将不会影响对频率的研究，即
（3—2）
这种单频信号的主要特征是它的相位是时间的线性函数，即
（3—3）
（3—4）将整个周期的相位
分割为M等份，每一份
（3—5）
既为可选择的最小相位增量，若每次的相位增量取
，此时相位增长的斜率最小，得到最低频率输出
（3—6）
经滤波后得到合成模拟信号为
（3—7）
若每次的相位增量选择为
的K倍，即可得到信号频率
（3—8）
相应的模拟信号为
（3—9）
式中M和K都是正整数，根据采样定理的要求，K的最大值应大于M的1/2。
相位累加可用一个累加器来完成。
用一个N位字长的累加器，则
，将一整周期的相位分割成最小增量为
的M个离散的相位，它们的代码为0至
。
输出数据K决定了每次累加的相位增量，在一定的时钟频率之下，就决定了合成信号频率
，故K称为频率控制字。
3）应用方式
在本仪器中，我们将初始值定为200Hz，步进值设为300Hz，整个信号源由四个键进行控制，分别为增加、减小、取消、确认。
这样便于随时改变信号频率，可在不同频率下对方大气的性能加以测试。
但不足点是没有充分的使用信号源的分辨力，所得到的离散频率值相对较为独立。
（2）控制系统
本机的控制系统主要由单片机AT89C52构成，在外围分别加入了基准电压电路、A\D转换电路和前置放大电路。
首先信号经过R7后再R7端产生电压降，此时R7会产生一个对低电压，而K1、K3、K7均为低点评即继电器两侧没有电压，信号可以直接送入放大器U3，经过U3放大后，送入AT89C52,同理，放大器的输出端通过JP6将信号传入，此时会在R8产生一个对地电压，而K1、K7此时为高电平，继电器两端有激励电压，这时由放大器输出端传入的信号就会传送到U3，经过U3放大后进入到AT89C52通过计算后便会得到输入阻抗、输出阻抗、和放大率。
该过程电路如图2-4所示。
图3-4
（3）显示系统
1）方案比较
方案一：
采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。
该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能。
方案二：
采用液晶显示系统，将得到的数据通过液晶系统显示。
该方案所需液晶器件可由厂家提供，并且可用软件进行调制，对后续的功能兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数。
但成本相对一来说较高。
方案三：
将结果通串口接入电脑，在电脑中编制程序，通过软件将数据转化成图形数字界面。
该方案在数据的处理上比方案二直观，可增加较多的扩展功能。
但不便于携带，可移动性不如方案二。
综上所述，我们采用了第二个方案，即采用液晶显示系统。
2）方案论证：
液晶显示器可直接与AT89C52相连接，硬件方面较为便捷。
只需根据自带的程序设计界面即可。
液晶的显示信号通过单片机提供，除液晶自身的界面设定外，还需要为单片机加入于液晶通讯的程序，二者用汇编语言是能够做到的，因而我们的该项方案是完全可行的。
3）具体操作：
我们利用液晶系统的软件编制了菜单系统，以便于更好的为使用者提供操作界面。
首先我们设计了功能菜单，这种设计的优点在于能够更加形象地进行操作，便于操作者的使用，操作者完全可以根据系统提示进行操作
四整机框架图
我们设计的仪器可测量放大器的输入阻抗、输出阻抗和放大率，本仪器主要三部分构成，即信号源、控制系统、LCD显示系统。
主要的结构框架图如图1-1所示。
信号源采用的是
图4-1系统结构图
DDS信号源，控制系统主要部分由单片机AT89C52构成。
测试流程为信号源产生某一频率的正弦波信号送入放大器输入端，由继电器切换通道，将被测信号经程控增益放大器放大，送入AD153,将结果送入单片机存储，由单片机计算后将结果送液晶显示。
五程序流程图
存储数据
LCD显示器
CPU
六测试方案
检波电路
待测
放大器
信号源
图６-1整机测试图
本机的测试方案如图６-1所示。
测试步骤如下：
（1）选择参数
（2）选择频率
（3）根据选择的参数切换通道
（4）量程转换
（5）CPU运算
（6）显示结果
七整机电路图
附录一 参考文献
（１）ＭＳＣ－５１／９６单片及原理及应用 孙涵芳 徐爱卿
北京航天航空大学出版社 １９８７
（２）跟我学用单片机肖洪兵胡辉郭速学
北京航天航空大学出版社
（３）MCS-51系列单片机实用接口技术李华
北京航天航空大学出版社
（4）王松武主审武思军于鑫主编.电子创新设计.哈尔滨：
哈尔滨工程大学电工电子教学基地，2003
（5）第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北京：
北京理工大学出版社，2001
（6）杨振江，杜铁军，李群编著.流行单片机实用子程序及应用实例.西安：
西安电子科技大学出版社，2002
（7）段尚枢.运算放大器应用基础.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，1998
（8）何立民.单片机高级教程.北京：
北京航空航天大学出版社，2001
附录二 部分源程序
DDSEQUP0.0;DDS数据口
W_CLKEQUP0.1;DDSCLK
FQ_UDEQUP0.2;DDS更新
A0EQUP0.3
A1EQUP0.4
;**********************************************************
K1EQUP2.3;继电器端口
K2EQUP2.1
K3EQUP2.0
K4EQUP2.2
;********************************************************
STDEQUP0.7;LCD数据口
SCLKEQUP0.6;LCDCLK
K_ACEQU40H;键盘计数器
M_ACEQU41H
;**********************************************************
DlA1EQU42H;fORDElAy
DlA2EQU43H
DlA3EQU44H
;****************************************************************
RS_STUEQU45H;LCD写数据指令选择标志
DA_INEQU46H;LCD数据暂存
;*************************************************************
AD_DTEQU47H
NUMEQU48H;数字寄存
;******************************************************
AD_MARKEQU20H.0;AD转换有效标志
MARK_0EQU20H.1;增益标志
MARK_6EQU20H.2
MARK_10EQU20H.3
MARK_100EQU20H.4
MARK_1000EQU20H.5
;************************************************************
RIN0EQU49H
RIN1EQU4AH
ROUT0EQU4BH
ROUT1EQU4CH
VINEQU4DH
VOUTEQU4EH
;***************************************************************
ORG0000H
lJMPMAIN
ORG03H;AD中断入口
LJMPINT
;****************************************************************
ORG030H
MAIN:
MOVSP,#60H
MOVAD_DT,#00H
LCALLDDS_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;清除显示
LCALLSEND_I
LCALLDELAY_CLR
LCALLDELAY_CLR
MOVA,#0CH
LCALLSEND_I
LCALLDELAY_COM
MOVA,#30H;30---基本指令操作
LCALLSEND_I
LCALLDELAY_COM
;******************************************************
LCD_WRITE:
LCALLDIS00
LCALLDELAY3
LCD_DIS01:
LCALLDIS01
LCALLDELAY3
LCD_DIS02:
LCALLDIS02
MOVM_AC,#01H
LJMPM_KEY
JMP$
;*********频率选择键盘扫描*******************************
F_KEY:
MOVDPTR,#TAB000
CALLSEND_W1
LCALLK_1
JMPF_KEY
K_1:
SETBP2.4
JBP2.4,S02
CALLDELAY10MS
JBP2.4,S02
JNBP2.4,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.4,$
LJMPF_OUT
S02:
SETBP2.5
JBP2.5,S03
CALLDELAY10MS
JBP2.5,S03
JNBP2.5,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.5,$
INCK_AC
MOVA,K_AC
CJNEA,#1BH,S002
MOVA,#01H
MOVK_AC,A
S002:
LCALLDIS_F
S03:
SETBP2.6
JBP2.6,S04
CALLDELAY10MS
JBP2.6,S04
JNBP2.6,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.6,$
DECK_AC
MOVA,K_AC
CJNEA,#00H,S003
MOVA,#1AH
MOVK_AC,A
S003:
LCALLDIS_F
S04:
SETBP2.7
JBP2.7,K_1
CALLDELAY10MS
JBP2.7,K_1
JNBP2.7,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.7,$
JMPLCD_DIS02
;JMPF_KEY
;*********菜单选择键盘扫描*******************************
M_KEY:
LCALLK_0
JMPM_KEY
K_0:
SETBP2.4
JBP2.4,S2
CALLDELAY10MS
JBP2.4,S2
JNBP2.4,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.4,$
LJMPDIS05
S2:
SETBP2.5
JBP2.5,S3
CALLDELAY10MS
JBP2.5,S3
JNBP2.5,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.5,$
INCM_AC
MOVA,M_AC
CJNEA,#04H,S21
MOVA,#01H
MOVM_AC,A
S21:
CALLM_OUT
S3:
SETBP2.6
JBP2.6,S4
CALLDELAY10MS
JBP2.6,S4
JNBP2.6,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.6,$
DECM_AC
MOVA,M_AC
CJNEA,#00H,S31
MOVA,#03H
MOVM_AC,A
S31:
CALLM_OUT
S4:
SETBP2.7
JBP2.7,K_0
CALLDELAY10MS
JBP2.7,K_0
JNBP2.7,$
CALLDELAY10MS
JNBP2.7,$
JMPLCD_DIS01
;*****************************************************
M_OUT:
MOVA,M_AC
M_00:
CJNEA,#01H,M_01
LJMPDIS02
RET
M_01:
CJNEA,#02H,M_02
LJMPDIS03
RET
M_02:
CJNEA,#03H,M_RET
LJMPDIS04
M_RET:
RET
;***************************************************************
F_OUT:
MOVA,K_AC
F_00:
CJNEA,#01H,F_01
LJMPF00
F_01:
CJNEA,#02H,F_02
LJMPF01
F_02:
CJNEA,#03H,F_03
LJMPF02
F_03:
CJNEA,#04H,F_04
LJMPF03
F_04:
CJNEA,#05H,F_05
LJMPF04
F_05:
CJNEA,#06H,F_06
LJMPF05
F_06:
CJNEA,#07H,F_07
LJMPF06
F_07:
CJNEA,#08H,F_08
LJMPF07
F_08:
CJNEA,#09H,F_09
LJMPF08
F_09:
CJNEA,#0AH,F_10
LJMPF09
F_10:
CJNEA,#0BH,F_11
LJMPF10
F_11:
CJNEA,#0CH,F_12
LJMPF11
F_12:
CJNEA,#0DH,F_13
LJMPF12
F_13:
CJNEA,#0EH,F_14
LJMPF13
F_14:
CJNEA,#0FH,F_15
LJMPF14
F_15:
CJNEA,#10H,F_16
LJMPF15
F_16:
CJNEA,#11H,F_17
LJMPF16
F_17:
CJNEA,#12H,F_18
LJMPF17
F_18:
CJNEA,#13H,F_19
LJMPF18
F_19:
CJNEA,#14H,F_20
LJMPF19
F_20:
CJNEA,#15H,F_21
LJMPF20
F_21:
CJNEA,#16H,F_22
LJMPF21
F_22:
CJNEA,#17H,F_23
LJMPF22
F_23:
CJNEA,#18H,F_24
LJMPF23
F_24:
CJNEA,#19H,F_25
LJMPF24
F_25:
CJNEA,#1AH,F_RET
LJMPF25
F_RET:
LJMPF_00
;***************************************************************
F00:
MOV34H,#000H;20
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#002H
MOV30H,#0AFH
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F01:
MOV34H,#000H;50
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#006H
MOV30H,#0B5H
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F02:
MOV34H,#000H;100
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#00DH
MOV30H,#06BH
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F03:
MOV34H,#000H;200
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#01AH
MOV30H,#0D7H
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F04:
MOV34H,#000H;500
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#043H
MOV30H,#01BH
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F05:
MOV34H,#000H;800
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#06BH
MOV30H,#05FH
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F06:
MOV34H,#000H;1K
MOV33H,#000H
MOV32H,#000H
MOV31H,#086H
MOV30H,#037H
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F07:
MOV34H,#000H;10K
MOV33H,#000H
MOV32H,#005H
MOV31H,#03EH
MOV30H,#02DH
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F08:
MOV34H,#000H;20K
MOV33H,#000H
MOV32H,#00AH
MOV31H,#07CH
MOV30H,#05AH
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F09:
MOV34H,#000H;30K
MOV33H,#000H
MOV32H,#00FH
MOV31H,#0BAH
MOV30H,#088H
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F10:
MOV34H,#000H;40K
MOV33H,#000H
MOV32H,#014H
MOV31H,#0F8H
MOV30H,#0B5H
LCALLLOAD
LCALLDIS06
LJMPADC
F11:
MOV3
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