《电子系统设计与测试》报告模板2011.doc

电子系统设计与测试设计报告电子系统设计与测试设计报告学 号 081601049 姓 名 潜莹莹 同 组 人 毕坤 班 级 电子Q0841 指导教师 田浩 电子工程系评分页评分项满分值实际值总分设计任务（一）整体思路及效果15前面板设计10框图程序15设计报告10设计任务（二）设计思路10作品实现程度15电路设计15设计报告10作品成绩100设计任务书（一）【设计题目】多功能滤波器设计【设计目的】1.锻炼综合运用知识的能力。通过查阅资料，能独立进行虚拟仪器小系统的设计。2.加深对各种滤波器的认识，并对各滤波器的滤波特性有一个更加全面的了解。【设计指标与要求】功能指标要求：能实现各种主要FIR和IIR滤波器，也能进行各种数字滤波器频率响应特性，及各种数字滤波器性能比较。1.可以调节滤波器的高、低频截止频率，选择滤波器类型；2.输入一个公式信号波形（参数可调），可显示滤波前后的信号波形，可对其进行信号频谱等分析。前面板要求：1.仪器操作均在前面板进行； 2.仪器操作方便，人性化设计； 3.前面板美观大方。后面板要求： 1.设计思路简洁； 2.功能完善，达到设计要求；3.布线合理，便于查看。【作品提交要求】1.写出详细设计方案；2.写出系统调试测试报告； 3.写出设计总结。正 文多功能滤波器设计报告1、 设计详细案及任务分析此次设计的要求是能实现各种主要FIR和IIR滤波器，也能进行各种数字滤波器频率响应特性，及各种数字滤波器性能比较。通过上网查资料，以及与同学之间的讨论，最终确定了方案。数字滤波器首先需要输入信号，输入信号由软件中公式波形生成，可以通过公式和频率来直接调整波形，加上高斯白噪声信号组合成输入信号。然后利用CASE条件语句来选择FIR和IIR滤波器，并且和输入信号相连。最后滤出的波形通过波形图显示出来。为了方便观察信号滤波前后的特性，对滤波前和滤波后的信号分别加入了频谱（幅度和相位）分析，通过下拉列表的选择和各种参数的设置可以实现各种功能的滤波。2、 关于数字滤波器以及设计原理数字滤波器是将输人数字序列通过一定的运算后转变为输出数字序列的数字号处理器。数字滤波器的输入输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或消除某些频率成分。与模拟滤波器相比，数字滤波器的主要优点是：(1)精度和稳定性高；(2)系统函数容易改变，因而灵活性高；(3)不存在阻抗匹配问题；(4)便于大规模集成；(5)可以实现多维滤波。它不仅能实现模拟处理的大部分功能。而且还能完成模拟处理由于成本、可靠性等原因而无法具体实现的功能。数字滤波器按频率特性的不同分为高通、低通、带通和带阻滤波器，按冲激响应的宽度又可划分为有限冲激响应滤波器(FIR)和无限冲激响应滤波器IIR。(1)IIR滤波器：演示在不同输入波形(正弦波、直流波、三角波、锯齿波或方波，可设置信号频率、幅值、采样频率、采样点数等参数，且可加入不同类型与大小的噪声)情况下，选择不同的滤波器类型(高通、低通、带通和带阻)和逼近准则以及相应的滤波参数时IIR滤波器输出波形变化。(2)FIR滤波器：在不同输入波形情况下，选择不同的滤波器类型(高通、低通、带通和带阻)和不同的设计方法(以及不同的滤波参数时FIR滤波器输出波形变化。3、多功能滤波器的调试测试IIR数字滤波器的系统函数为：H(z)=brz-r/(1+akz-k)FIR数字滤波器的系统函数为：H(z)=brz-r/(1+akz-k)为了信号采样的正确性，获得良好的滤波输出特性，运行时应调整合适的采样频率、采样点数采样频率至少应是信号频率的10倍，低截止频率的2倍；保持至少能够观察36个周期的稳定波形；频率特性的上限至少要达到低截止频率的lO倍，通过信号频率的设置来确定信号的相位。使用IIR滤波器时需要选择滤波器的阶数。频率设置好后选择滤波器的类型（低通，带通，高通），观察滤波器的波形图。4、设计图的前面板及程序框图如下：5、设计体会在多功能滤波器设计实验中，用LabVIEw设计出来的仪器面板可以达到随心所欲的效果，对采样频率、带宽、中心频率、采样点数等参数可以任意调整，波形大小随意可调，实现了动态的显示，面板上的按钮的位置也可以根据自己的喜好和使用方便个性化的调整，灵活多变。同时在此次实验过程中通过自己找资料，自己设计，加深了对软件的学习，提高了自己动手的兴趣。不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到过的知识，使我懂得了理论和实际结合是很重要的。只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识和实践结合起来，自己动手，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计过程中，遇到了各种的困难，通过遇到的困难发现了自己的不足之处，对以前的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。在以后的课程中希望自己再接再厉，努力提高自己动手操作设计的能力。6、参考文献Labview程序设计与虚拟仪器设计任务书（二）【设计题目】红外语音介绍机设计【设计目的】1.锻炼综合运用知识的能力。通过查阅资料，能独立进行电子小系统的设计。2.进一步锻炼电子技术的综合设计能力，并对单片机技术有一个更加全面的了解。【设计指标与要求】利用SPCE061A 或者51单片机设计一个红外语音介绍机。当顾客停留在介绍机前时，介绍机自动用语音对某个物品能进行详细介绍。介绍语音能在10秒以上，并且可以随时更改重录，录入的语音可以永久保存在芯片中，不会因为断电原因而丢失。要求：1.使用红外传感器元件； 2.使用SPCE061A 或者51单片机； 3.电路简单实用。【作品提交要求】一. 详细设计方案和设计电路图；1、设计要求所要设计的全自动商品语音介绍机，它可以设计成放置新产品展台座，要展示的商品可以放在上面，当顾客停留在感兴趣的商品前超过3秒钟时，自动商品介绍机自动用语音对商品的性能进行详细介绍，并且可以随时更改重录，录入的语音可以永久保存在芯片中，不会因为断电等原因丢失。如果顾客仍然停留在商品前方，介绍机会反复介绍产品性能，直到顾客离开，如果顾客只是从商品前方经过，因为停留的时间小于3秒，所以介绍机不会工作。自动商品介绍机可以替代产品促销小姐的部分工作，而且它独特的工作形式容易引起顾客的兴趣，增加产品的广告效果。2、方案选择： 根据设计要求，经过资料的查询，初步有两个方案，一个是用51单片机，另一个方案是采用凌阳SPCE061A单片机。51单片机是我们所熟悉的开发板，但是最后由于考虑到经费问题以及设计的难易度，我们选择了使用凌阳单片机。因为凌阳单片机本身带有语音制及语音播放模块功能可以减轻设计复杂度，51单片机就需要加一个数码管显示所要现实的介绍内容，所以我们在实际设计的时候都选用的是凌阳单片机而不是51单片机。3、总体电路有上述可知，要实现该设计要求，主要有红外感应模块、语音录制、语音播放模块、SPCE061A单片机控制模块三个模块。在具体电路中，根据凌阳本身的功能，我们只需要外接一个红外感应模块然后编写程序并下载到凌阳单片机即可。具体结构如下图所示：4、红外感应模块的设计该模块的设计是为了实现当有顾客经过时，通过红外感应检测到有人经过时，通过外部硬件电路的电平触发使凌阳单片机工作。为了实现这个功能其核心设计就是需要一个芯片即红外热释电处理芯片BISS0001及其配套的热释电元件RE200B。 BISS0001 红外传感信号处理器集成电路。 该电路的特点如下： 1. CMOS 数模混合 2. 具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理 3. 双向鉴幅器可有效抑制干扰 4. 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，稳定可靠，调节范围宽 5. 内置参考电源 6. 工作电压范围宽 +3V+5V 7. 采用 16 脚 DIP 及 SOP 封装。在对其各个引脚进行设置时，1脚为可重复触发和不可重发触发选择断，所以要将1脚接高电平“1”使其可重发触发，引起电平的跳变。2脚为输出，直接跟凌阳单片机上相应的引脚相接，在我们这次实验中我们接的是B口的P1脚，且要与面包板上共地。对于与其配套的热释电元件RE200B，它有三个引脚（S、G、D）即硬件电路设计中三个引脚分别接高电平、低电平、和输出直接与BISS0001的14脚。并且，在整个实验过程中，我们根据实验效果可知，尽量使3脚、6脚的电阻值尽量小可以减少整个感应时间。其具体的硬件电路设计（在实际实验中我们的硬件设计是在面包板上进行搭建的）如图所示： 5、语音录制及播放模块 对于这个模块，因为凌阳单片机本身带有语音录制及播放模块，简化了我们的设计过程，根据凌阳单片机的设计指导把设计程序程序下载到单片机中，在单片机语音录制模块中有三个控制按键（K1、K2、K3），按下K1进行录音，K3停止，K2播放录音。在实际操作中录音时间可以达到要求即10S以上，并且可以随时更改重录，录入的语音可以永久保存在芯片中，不会因为断电原因而丢失。6、 SPCE061A单片机控制模块该模块主要是通过编程即利用软件去控制感应时间（大于3S）的。当顾客停留在介绍机前时，如果超过3S介绍机自动用语音对某个物品能进行详细介绍。利用凌阳软硬结合的特性，通过编程序，简单方便的达到我们所要的结果。其具体的程序设计如下： void PlayRecord()unsigned long Addr,EndAddr;unsigned int Ret; SACM_DVR_InitQueue(); SACM_DVR_InitDecoder(3); Addr = START_ADDR + 1;EndAddr = Flash_ReadWord(START_ADDR); while(1)*P_Watchdog_Clear = 0x01; while(SACM_DVR_TestQueue()!=1) Ret = Flash_ReadWord(Addr); SACM_DVR_FillQueue(Ret); Addr+;if(Addr EndAddr) break;if(SACM_DVR_Status()&0x01)=0 | Key_Get()=KEY_3) SACM_DVR_Stop(); break; else SACM_DVR_Decoder(); void Record(void)unsigned int Addr;unsigned int Ret;for(Addr=START_ADDR;AddrEND_ADDR | Key_Get()=KEY_3) Flash_WriteWord(START_ADDR, Addr-1); SACM_DVR_Stop(); break; if(Addr END_ADDR) PlayRecord();void init()*P_IOB_Data = 0x0000; *P_IOB_Dir = 0x0000;*P_IOB_Attrib = 0x0000;void delay(unsigned int a)unsigned int i,j; for(j=0x0000;j0xffff;j+) for(i=0x0000;ia;i+) *P_Watchdog_Clear = 0x0001; i = 0x0000; int main()unsigned int KeyCode;init();Key_Init(); while(1)KeyCode = Key_Get();switch(KeyCode)case KEY_1: Record();break;case KEY_2: PlayRecord();break;default:break;*P_Watchdog_Clear = 0x01;if(*P_IOB_Data=0x0002)delay(75);/*for(j=0x0000;j0x0010;j+) for(k=0x0000;k0xffff;k+);*P_Watchdog_Clear = 0x01;if(*P_IOB_Data=0x0002)for(j=0x0000;j0x0005;j+) for(k=0x0000;k0xffff;k+);*P_Watchdog_Clear = 0x01;*/if(*P_IOB_Data=0x0002)/delay(20);PlayRecord();KeyCode = Key_Get();switch(KeyCode)case KEY_1: Record();break;case KEY_2: PlayRecord();break;default:break;*P_Watchdog_Clear = 0x01;二、 结果测试刚开始搭好电路后， 经过检查电路无误的情况下去测试实验结果，但是经过多次的努力，发现输出脚2脚的电压上升后就一直降不下来，在同学的帮助下，多次检查电路并更换元器件的情况下终于得出了最后想要的结果。人在红外感应附近时，电压为高电平，人离开后电压为低电平。因为高电平驱动凌阳单片机工作，低电平的时候单片机停止工作，这就是实现了人在机器前停留3s时间播放语音的功能。虽然得出了最终想要的结果，但是仍然有一些需要改进的地方，在对硬件部分进行测时出现的问题有，对