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

1、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、

2、打印等自定义。 二 摘 要Abstract This machine can test the impedance of the transporter and the fan-out and the magnifying-multiple. Although its structure is simple-it just needs few peripheral equipment, its utility. You can easily get use of it because of the LCD display, and this is the most advantage of i

3、t. If you use it, you can easily find its convenience .But the precision of it is not very excellent. And its the largest disadvantage .So it still needs some amelioration to be more excellent. 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

4、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

5、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3-2 IC8038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

6、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 （31）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 （32）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 （33） （34）将整个周期的相位分割为M等份，每一份 （35）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 （36）经滤波后得到合成模拟信号为 （37）若每次的相位增量选择为的K倍，即可得到信号频率 （38）相应的模拟信号为 （39）式中M和K都是

7、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200 Hz，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AT8

8、9C52构成，在外围分别加入了基准电压电路、AD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

9、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

10、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

11、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-1 整机测试图本机的测试方案如图-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 （）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（）跟我学用单片机 肖洪兵 胡

12、辉 郭速学北京航天航空大学出版社（）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 DDS EQU P0.0 ;DDS数据口 W_C

13、LK EQU P0.1 ;DDS CLK FQ_UD EQU P0.2 ;DDS更新 A0 EQU P0.3 A1 EQU P0.4;* K1 EQU P2.3 ;继电器端口 K2 EQU P2.1 K3 EQU P2.0 K4 EQU P2.2;* STD EQU P0.7 ;LCD 数据口 SCLK EQU P0.6 ;LCD CLK K_AC EQU 40H ;键盘计数器 M_AC EQU 41H;* DlA1 EQU 42H ;fOR DElAy DlA2 EQU 43H DlA3 EQU 44H;* RS_STU EQU 45H ;LCD 写数据指令选择标志 DA_IN EQU 46

14、H ;LCD 数据暂存;* AD_DT EQU 47H NUM EQU 48H ;数字寄存;* AD_MARK EQU 20H.0 ;AD转换有效标志 MARK_0 EQU 20H.1 ;增益标志 MARK_6 EQU 20H.2 MARK_10 EQU 20H.3 MARK_100 EQU 20H.4 MARK_1000 EQU 20H.5;* RIN0 EQU 49H RIN1 EQU 4AH ROUT0 EQU 4BH ROUT1 EQU 4CH VIN EQU 4DH VOUT EQU 4EH;* ORG 0000H lJMP MAIN ORG 03H ;AD中断入口 LJMP INT

15、;* ORG 030HMAIN: MOV SP,#60H MOV AD_DT,#00H LCALL DDS_INITIAL ;初始化9850;*液晶初始化*LCD0: MOV A,#30H ;30-基本指令操作 LCALL SEND_I LCALL DELAY_COM MOV A,#01H ;清除显示 LCALL SEND_I LCALL DELAY_CLR LCALL DELAY_CLR MOV A,#0CH LCALL SEND_I LCALL DELAY_COM MOV A,#30H ;30-基本指令操作 LCALL SEND_I LCALL DELAY_COM;*LCD_WRITE:

16、LCALL DIS00 LCALL DELAY3LCD_DIS01: LCALL DIS01 LCALL DELAY3LCD_DIS02: LCALL DIS02 MOV M_AC,#01H LJMP M_KEY JMP $;*频率选择键盘扫描*F_KEY: MOV DPTR,#TAB000 CALL SEND_W1 LCALL K_1 JMP F_KEYK_1: SETB P2.4 JB P2.4,S02 CALL DELAY10MS JB P2.4,S02 JNB P2.4,$ CALL DELAY10MS JNB P2.4,$ LJMP F_OUTS02: SETB P2.5 JB P2

17、.5,S03 CALL DELAY10MS JB P2.5,S03 JNB P2.5,$ CALL DELAY10MS JNB P2.5,$ INC K_AC MOV A,K_AC CJNE A,#1BH,S002 MOV A,#01H MOV K_AC,AS002: LCALL DIS_FS03: SETB P2.6 JB P2.6,S04 CALL DELAY10MS JB P2.6,S04 JNB P2.6,$ CALL DELAY10MS JNB P2.6,$ DEC K_AC MOV A,K_AC CJNE A,#00H,S003 MOV A,#1AH MOV K_AC,AS003:

18、 LCALL DIS_FS04: SETB P2.7 JB P2.7,K_1 CALL DELAY10MS JB P2.7,K_1 JNB P2.7,$ CALL DELAY10MS JNB P2.7,$ JMP LCD_DIS02 ; JMP F_KEY;*菜单选择键盘扫描*M_KEY: LCALL K_0 JMP M_KEYK_0: SETB P2.4 JB P2.4,S2 CALL DELAY10MS JB P2.4,S2 JNB P2.4,$ CALL DELAY10MS JNB P2.4,$ LJMP DIS05S2: SETB P2.5 JB P2.5,S3 CALL DELAY1

19、0MS JB P2.5,S3 JNB P2.5,$ CALL DELAY10MS JNB P2.5,$ INC M_AC MOV A,M_AC CJNE A,#04H,S21 MOV A,#01H MOV M_AC,AS21: CALL M_OUTS3: SETB P2.6 JB P2.6,S4 CALL DELAY10MS JB P2.6,S4 JNB P2.6,$ CALL DELAY10MS JNB P2.6,$ DEC M_AC MOV A,M_AC CJNE A,#00H,S31 MOV A,#03H MOV M_AC,AS31: CALL M_OUTS4: SETB P2.7 JB

20、 P2.7,K_0 CALL DELAY10MS JB P2.7,K_0 JNB P2.7,$ CALL DELAY10MS JNB P2.7,$ JMP LCD_DIS01;*M_OUT: MOV A,M_ACM_00: CJNE A,#01H,M_01 LJMP DIS02 RETM_01: CJNE A,#02H,M_02 LJMP DIS03 RETM_02: CJNE A,#03H,M_RET LJMP DIS04M_RET: RET;*F_OUT: MOV A,K_ACF_00: CJNE A,#01H,F_01 LJMP F00F_01: CJNE A,#02H,F_02 LJM

21、P F01F_02: CJNE A,#03H,F_03 LJMP F02F_03: CJNE A,#04H,F_04 LJMP F03F_04: CJNE A,#05H,F_05 LJMP F04F_05: CJNE A,#06H,F_06 LJMP F05F_06: CJNE A,#07H,F_07 LJMP F06F_07: CJNE A,#08H,F_08 LJMP F07F_08: CJNE A,#09H,F_09 LJMP F08F_09: CJNE A,#0AH,F_10 LJMP F09F_10: CJNE A,#0BH,F_11 LJMP F10F_11: CJNE A,#0C

22、H,F_12 LJMP F11F_12: CJNE A,#0DH,F_13 LJMP F12F_13: CJNE A,#0EH,F_14 LJMP F13F_14: CJNE A,#0FH,F_15 LJMP F14F_15: CJNE A,#10H,F_16 LJMP F15F_16: CJNE A,#11H,F_17 LJMP F16F_17: CJNE A,#12H,F_18 LJMP F17F_18: CJNE A,#13H,F_19 LJMP F18F_19: CJNE A,#14H,F_20 LJMP F19F_20: CJNE A,#15H,F_21 LJMP F20F_21:

23、CJNE A,#16H,F_22 LJMP F21F_22: CJNE A,#17H,F_23 LJMP F22F_23: CJNE A,#18H,F_24 LJMP F23F_24: CJNE A,#19H,F_25 LJMP F24F_25: CJNE A,#1AH,F_RET LJMP F25F_RET: LJMP F_00;*F00: MOV 34H,#000H ;20 MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#002H MOV 30H,#0AFH LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF01: MOV 34H,#000H ;50

24、 MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#006H MOV 30H,#0B5H LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF02: MOV 34H,#000H ;100 MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#00DH MOV 30H,#06BH LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF03: MOV 34H,#000H ;200 MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#01AH MOV 30H,#0D7H LCALL LOAD LCALL DIS0

25、6 LJMP ADCF04: MOV 34H,#000H ;500 MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#043H MOV 30H,#01BH LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF05: MOV 34H,#000H ;800 MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#06BH MOV 30H,#05FH LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF06: MOV 34H,#000H ;1K MOV 33H,#000H MOV 32H,#000H MOV 31H,#086H MOV

26、 30H,#037H LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF07: MOV 34H,#000H ;10K MOV 33H,#000H MOV 32H,#005H MOV 31H,#03EH MOV 30H,#02DH LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF08: MOV 34H,#000H ;20K MOV 33H,#000H MOV 32H,#00AH MOV 31H,#07CH MOV 30H,#05AH LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF09: MOV 34H,#000H ;30K MOV 33H,#000H MOV 32H,#00FH MOV 31H,#0BAH MOV 30H,#088H LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF10: MOV 34H,#000H ;40K MOV 33H,#000H MOV 32H,#014H MOV 31H,#0F8H MOV 30H,#0B5H LCALL LOAD LCALL DIS06 LJMP ADCF11: MOV 3