工程实践与科技创新2A

1、姓名班级学号具体负责责的工作作联系方式式戴逸飞F1400300025140030990333代码18122118813223代勇泽F140030002焊电路林森F1400302285140021991688焊电路18722115561008摘 要：本次项目目利用单单片机MMSP4430实实现按键键可控增增益放大大电路，同时完完成了音音乐播放放、红外外遥控、自动增增益可控控增益放放大器三三个拓展展模块。此报告告旨在介介绍所实实现的系系统功能能、系统统框图、系统硬硬件以及及软件的的设计和和实现方方法，系系统的技技术指标标、调试试分析、针对用用户操作作的说明明等等。并对模模块设计计、实现现过程中中的

2、部分分问题进进行了深深刻的思思考和探探究。关键词：单片机；增益可可控；自自动控制制、函数数发生、红外遥遥控、电电子音乐乐ABSTTRACCT Our proojecct inccluddes thee baasicc moodulles impplemmentted by thee MSSP4330thee coontrrollled gaiin zzoomm deevicce aand thrree exttra moddulees thhe mmusiic pplayyer, thhe ggainn-auutommatiicall-avvaillablle ddeviice annd tt

3、he vollumee reemotte cconttrollledd byy thhe iinfrrareed rray. Inn thhis repportt，Wee deescrribee thheirr maain funnctiion, syysteem bblocck ddiaggramm, ssysttem harrdwaare, deesiggn aand impplemmenttatiion metthodd off sooftwwaree, ttechhniccal inddex of sysstemm , debbugggingg annalyysiss, ddetaai

4、leed ooperratiionss foor tthe useers andd soo onn.Inn adddittionn , reeseaarchh inn ottherr paartss off thhe ssysttem shoown in thiis rrepoort is aboout opeerattingg exxperriennce gaiinedd inn exxperrimeent ,prrobllem disscovveriing andd thhinkkingg .KEYWWORDDS SCM, coontrrolllablle ggainn, aautooma

5、ttic gaiin, funnctiion occcurss, iinfrrareed rremoote conntrool ，eleectrroniic mmusiic目录TOC o 1-31. 概概述 PAGEREF _Toc9004 11.1 编写说说明 PAGEREF _Toc20909 11.2 名词定定义 PAGEREF _Toc2334 11.3 缩略语语 PAGEREF _Toc352 12. 系系统总体体说明 PAGEREF _Toc18054 332.1 课题任任务规定定的设计计要求 PAGEREF _Toc4162 332.1.1 增增益程序序可控放放大器电电路 3：

6、PAGEREF _Toc16058 32.1.2 音音乐发生生3： PAGEREF _Toc19134 32.1.3 红红外控制制增益调调节： PAGEREF _Toc28957 332.1.4 自自动增益益调节 3： PAGEREF _Toc11439 32.2 实际完完成后的的功能 PAGEREF _Toc1051 442.2.1 增增益程序序可控放放大器电电路： PAGEREF _Toc23780 442.2.2 音音乐发生生： PAGEREF _Toc32013 42.2.3 红红外遥控控： PAGEREF _Toc1522 42.2.4 自自动增益益控制： PAGEREF _Toc1

7、3397 42.3 系统的的设计原原理与分分析 PAGEREF _Toc32361 42.3.1 系系统的设设计原理理和总体体结构 PAGEREF _Toc20263 442.3.2 系系统的功功能 PAGEREF _Toc1000 53. 系系统的硬硬件结构构 PAGEREF _Toc5347 73.1 硬件总总体结构构 PAGEREF _Toc10153 73.2 描描述 PAGEREF _Toc25575 83.2.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc16495 83.2.2 接接口定义义 PAGEREF _Toc27199 83.2.3 实实现方式式 PAGEREF _Toc53

8、86 93.3 描述 PAGEREF _Toc10406 993.3.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc19399 93.3.2 接接口定义义 PAGEREF _Toc15024 93.3.3 技技术要求求 PAGEREF _Toc20100 93.3.4 实实现方式式 PAGEREF _Toc29969 93.4 描描述 PAGEREF _Toc4159 1003.4.1 功功能描述述2 PAGEREF _Toc13155 103.4.2 接接口定义义 PAGEREF _Toc18528 103.4.3 技技术要求求 PAGEREF _Toc14554 113.4.4 实实现方式式

9、PAGEREF _Toc6413 113.5 描述述 PAGEREF _Toc25534 113.5.1 功功能描述述2 PAGEREF _Toc319 113.5.2 接接口定义义 PAGEREF _Toc12718 113.5.3 技技术要求求 PAGEREF _Toc16509 113.5.4 实实现方式式 PAGEREF _Toc17137 113.6 描描述 PAGEREF _Toc16735 1223.6.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc15718 123.6.2 接接口定义义 PAGEREF _Toc2382 123.6.3 技技术要求求 PAGEREF _Toc132

10、62 123.6.4 实实现方式式 PAGEREF _Toc24346 124. 系系统的软软件结构构 PAGEREF _Toc7297 144.1 软件总总体结构构和功能能 PAGEREF _Toc10072 154.2 重要的的全局变变量 PAGEREF _Toc31450 1554.3 描描述 PAGEREF _Toc14546 1664.3.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc31603 164.3.2 输输入输出出项描述述 PAGEREF _Toc23204 164.3.3 数数据结构构 PAGEREF _Toc29509 174.3.4 算算法 PAGEREF _Toc175

11、26 1774.4 描描述 PAGEREF _Toc1685 1774.4.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc19029 174.4.2 输输入输出出项描述述 PAGEREF _Toc7981 174.4.3 数数据结构构 PAGEREF _Toc17673 184.4.4 调调用函数数说明 PAGEREF _Toc6202 1184.4.5 算算法 PAGEREF _Toc31369 1884.5 描述述 PAGEREF _Toc360 194.5.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc24345 194.5.2 输输入输出出项描述述 PAGEREF _Toc15369 194.

12、5.3 数数据结构构 PAGEREF _Toc7261 204.5.4 调调用函数数说明 PAGEREF _Toc19049 2204.5.5 算算法 PAGEREF _Toc30171 2004.6 描描述 PAGEREF _Toc10932 2004.6.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc7881 204.6.2 输输入输出出项描述述 PAGEREF _Toc8731 204.6.3 数数据结构构 PAGEREF _Toc29469 214.6.4 算算法 PAGEREF _Toc16928 2115. 系系统功能能及技术术指标测测试 PAGEREF _Toc22065 2115.

13、1 测试项项目33 PAGEREF _Toc294 2225.1.1 基基础放大大电路： PAGEREF _Toc19324 225.1.2 音音乐发生生器： PAGEREF _Toc18630 2225.1.3 红红外遥控控： PAGEREF _Toc16950 2225.1.4 自自动增益益： PAGEREF _Toc12143 2225.2 测试的的资源 PAGEREF _Toc4823 2225.3 测试方方法33 PAGEREF _Toc89 2335.3.1 基基础部分分：增益益可控制制放大器器电路 PAGEREF _Toc26066 2235.3.2 拓拓展部分分一：音音乐发生生

14、 PAGEREF _Toc3037 235.3.3 拓拓展部分分二：红红外遥控控 PAGEREF _Toc13572 235.3.4 拓拓展部分分三：自自动增益益 PAGEREF _Toc19368 235.4 测试结结果及分分析 PAGEREF _Toc26020 2335.4.1 基基础部分分：增益益可控制制放大器器电路 PAGEREF _Toc355 2235.4.2 拓拓展部分分一：音音乐发生生 PAGEREF _Toc9921 265.4.3 拓拓展部分分二：红红外遥控控 PAGEREF _Toc27591 265.4.4 拓拓展部分分三：自自动增益益 PAGEREF _Toc247

15、12 266. 致致谢 PAGEREF _Toc19771 2667. 参参考资料料 PAGEREF _Toc8941 278. 附附录 PAGEREF _Toc6249 2888.1 课程学学习心得得和建议议意见 PAGEREF _Toc13931 2298.2 程序清清单 PAGEREF _Toc31343 3118.2.1 基基础部分分 PAGEREF _Toc18424 328.2.2 拓拓展部分分 PAGEREF _Toc30609 42概述编写说明明此文主要要介绍了了本小组组成员在在工程实实践与科科技创新新2AA课程程中经过过大半个个学期的的努力完完成的作作品，同同时涵盖盖了研成成

16、品的究究过程和和最终展展示成果果。至第第十二周周为止，我们完完成了基基础部分分的增益益可程序序控制放放大电路路，并完完成了三三项拓展展任务，包括音音乐发生生模块、红外遥遥控模块块和自动动增益控控制模块块。另外外，此文文末附有有小组成成员的感感悟和心心得。本本文供老老师批阅阅和审查查，同时时也为其其他致力力于研究究此产品品的高校校学生们们参考。名词定义义单片机小小系统1：包括CCPU（进行运运算、控控制）、RAMM（数据据存储）、ROOM（程程序存储储）、II/O设设备（串串行口、并行输输出口等等）的一一块集成成电路。CD40066：四双向向模拟开开关，主主要用作作模拟或或数字信信号的多多路传输

17、输。TLV223722【6】：本实验验项目中中用到的的一种运运算放大大器芯片片。LM3558【77】：本实验验项目中中用到的的一种运运算放大大器芯片片。2AP99：本实验验项目中中用到的的一种二二极管。UA7441CPP：本实实验项目目中用到到的一种种运算放放大器芯芯片。增益：输输出信号号对输入入信号的的放大倍倍数。增益可控控放大电电路：通通过控制制信号（本项目目中由单单片机产产生）与与控制电电路（本本项目中中主要由由CD440666与电平平转换电电路构成成）控制制输出信信号对输输入信号号放大倍倍数的电电路。自动增益益：根据据输出信信号的幅幅值，对对增益进进行自动动控制。设定输输出信号号的上下

18、下限，当当输出信信号峰值值超出最最高值或或低于最最低值时时，系统统自动调调节增益益值以控控制输出出信号峰峰值。红外遥控控： 分分别制作作红外信信号的发发生电路路与接收收电路，使得增增益控制制可以通通过红外外遥控来来实现电子音乐乐合成与与播放2：电路输输出频率率按音乐乐曲调变变化的方方波，可可通过蜂蜂鸣器发发出音乐乐声。电平转换换电路：通过运运算放大大器实现现逻辑电电平转换换的电路路。电压比较较电路: 自动动增益模模块中，将检波波电路的的输出结结果与参参考电压压进行比比较并返返回两个个比较结结果的电电路。缩略语列出在在本文档档中缩略略语的英英语全称称及中文文说明。为后续续方便陈陈述，可可以自定定

19、义若干干缩略语语。运放：运运算放大大器音乐发生生：电子子音乐合合成与播播放增益： 运算放放大电路路输出信信号与输输入信号号的比值值红外控制制：红外外控制增增益模块块系统总体体说明课题任务务规定的的设计要要求增益程序序可控放放大器电电路 3：设计制作作增益可可键控的的线性放放大器电电路，通通过单片片机控制制增益等等级的切切换，单单片机提提供人机机操作界界面，数数码管显显示增益益，用户户通过按按键设置置增益。设计指标标5：（1）最最小增益益须小于于0.115倍（建议取取0.11），最最大增益益须大于于1.445倍（建议取取1.55）（2）至至少155个增益益等级：建议按按等差排排列，比比如 00.

20、1，0.22，0.33，1.55（3）所所有级别别的增益益相对误误差 3%音乐发生生3：单片机利利用程序序控制产产生一段段音乐，音乐可可以任选选，可循循环播放放。设计指标标：音量能够够调整音调能够够调整播放速度度可调可播放多多首歌曲曲能否用多多种方案案实现红外控制制增益调调节：制作红外外遥控发发送与接接收电路路，使用用红外遥遥控来控控制增益益设计指标标：可否双向向控制增增益（增增加和减减少）控制距离离大于550cmm保证足够够的灵敏敏度自动增益益调节 3：人为设置置峰值上上下限，系统自自动检测测输出信信号幅值值，若峰峰值超出出该峰值值区间，则系统统自动调调节，使使输出信信号达到到规定范范围以内

21、内。设计指标标：电压比较较是否有有效电压比较较是否有有双门限限（上限限、下限限）实际完成成后的功功能增益程序序可控放放大器电电路：本小组成成品达到到基础部部分任务务要求，系统的的电压增增益总分分为155个等级级，增益益在0.111.5之之间进行行转换。增益的的控制可可通过单单片机上上的按键键进行控控制，增增益大小小显示在在七位数数码管上上。音乐发生生：单片机控控制蜂鸣鸣器发出出音乐，共设置置了小小苹果K歌歌之王这两首首音乐，可对歌歌曲曲目目进行切切换，同同时完成成了音调调、音速速可控功功能，控控制通过过单片机机上按键键实现。红外遥控控：项目包括括了红外外信号的的发射端端与接收收端，利利用两节节

22、干电池池给发射射电路供供电，可可通过发发射电路路上的两两个按键键，分别别控制增增益的上上调与下下调，遥遥控距离离在1550cmm以上并并且灵敏敏度较高高。自动增益益控制：该成品的的自动增增益控制制模块，将系统统的增益益控制在在0.51.00之间。当增益益低于00.5时时，系统统自动提提高增益益使增益益达到00.5。当系统统增益高高于1.0时，系统自自动减少少增益使使增益为为1.00。系统的设设计原理理与分析析系统的设设计原理理和总体体结构增益可控控放大电电路 4：此部分为为该项目目的基础础，也是是项目的的核心。控制信信号由单单片机发发出，通通过电平平转换电电路，控控制着信信号通过过（xxxxx

23、xx）运算算放大器器实现放放大的功功能。增增益有十十五个等等级，通通过十五五路电阻阻并联耗耗费巨大大，故放放大器的的输入电电阻用四四路相互互并联，分别对对应的增增益是00.1、0.22、0.4、00.8，十五个个等级的的增益可可通过四四路的组组合实现现。单片片机发出出的信号号传到CCD40066内内的四个个模拟数数字开关关，模拟拟数字开开关分别别与四路路并联电电阻相连连以控制制该路的的导通状状态，从从而达到到控制增增益的效效果。电子音乐乐合成与与播放3：利用单片片机内置置的定时时器输出出频率连连续变化化方波，即音乐乐信号源源。方波波的频率率由音乐乐的曲调调决定。并将音音乐信号号源作为为放大电电

24、路初始始的输入入信号，在放大大电路的的输出端端连接蜂蜂鸣器，即可通通过蜂鸣鸣器播放放音乐。至此，基础部部分的增增益倍数数可通过过音量的的高低来来反映。红外遥控控：本模块是是由红外外输出端端产生一一个小脉脉冲，通通过接收收端将脉脉冲传至至单片机机中，单单片机根根据程序序中的内内设值识识别脉冲冲信号代代表的是是增加音音量还是是减小音音量并做做出动作作，再根根据基础础部分原原理改变变音乐信信号的增增益来实实现音量量变化。自动增益益电路3：本项目自自动增益益控制电电路模块块设置了了双门限限电压。将基本本放大电电路输出出的增益益信号经经过检波波以后，将信号号返回至至单片机机，单片片机对接接收到的的数据进

25、进行处理理，令其其与规定定增益（0.551.0）的的参考电电压进行行比较，从而向向电平转转换电路路输入自自动控制制信号，控制信信号接入入CD440666的模拟拟开关，控制四四路电阻阻的阻值值，从而而达到自自动控制制增益的的效果。系统的功功能增益可控控放大电电路：单片机机控制信信号控制制系统增增益增益益共有115个等等级，从从0.11递增至至1.55，效果果是将输输入信号号放大，误差均在1%之之内键盘与显显示：通过单单片机上上的8个个键以及及红外遥遥控器上上的两个个按键对对所有的的功能进进行控制制，在七七段显示示管显示示当前模模式与相相关信息息。表2.33.1 键盘按按键与功功能对照照表模式按键

26、功能基础部分分1增益等级级+0.12增益等级级-0.1拓展部分分1切换歌曲曲2是否开启启自动增增益3速度降低低4速度升高高5音调降低低6音调升高高7增益等级级+0.18增益等级级-0.1红外遥控控器P11增益等级级+0.1红外遥控控器P22增益等级级-0.1音乐发生生：单片片机控制制蜂鸣器器发出音音乐，共共设置小苹果果KK歌之王王这两两首音乐乐，可对对歌曲曲曲目进行行切换，同时完完成了音音调、音音速可控控功能，控制通通过单片片机上按按键实现现。红外遥控控：通过红外外遥控器器上的两两个按键键，控制制增益的的上调与与下调。自动增益益： 人为为设置峰峰值上下下限，系系统自动动检测输输出信号号幅值，若

27、峰值值超出该该峰值区区间，则则系统自自动调节节，使输输出信号号达到规规定范围围以内。系统的硬硬件结构构硬件总体体结构图3.11.1 硬件总总体结构构图硬件总体体大致分分为四个个部分：增益可可控放大大电路、红外遥遥控电路路与自动动增益电电路三大大模块以及及实验底底板。四个部分分具体为为：底板：括括键盘与与七段显显示管增益可控控放大电电路：包包括电平平转换电电路，多多路电阻阻排，CCD40066，TLVV23772自动增益益电路：包包括检波波电路与与电压比比较电路路红外遥控控电路：包括多多路电阻阻排，红红外发射射管，红红外接收收管，三三极管以以及744HC1123。在实现任任何功能能时，都都需用到

28、到底板与与增益可可控放大大电路模模块。基基础功能能与音乐乐发生功功能只需需要用这这两个部部分就可可以实现现。表3.11.1 硬件模模块与组组成列表表模块名称称组成大模块底板键盘；七七段显示示管增益可控控放大电电路电阻；CCD40066；UA7741CCP红外遥控控电路电阻；774HCC1233；红外外发射管管；红外外接收管管；三极极管自动增益益电路电压比较较电路；检波电电路描述述功能描述述（1）读读取按键键信号和和电路信信号（2）根根据程序序处理信信号（3）在在相应的的管脚上上输出信信号（4）在在七段晶晶体管上上显示当当前状态态接口定义义VCC：电源端端，+55VGND：接地端端通用I/O端口

29、口：P1.00P11.3端端口用于于向增益益可控放放大电路路输出控控制信号号；P1.44P11.7端端口用于于向幅度度调制信信号电路路输出控控制信号号；P2.00、P22.2端端口用于于读取自自动增益益电路经经比较后后得到的的反馈信信号P2.11端口用用于向增增益可控控放大电电路输出出音乐信信号。实现方式式主要通过过编写程序序实现模模块控制制，在第第四节会会有对这这部分内内容的详详细讲述述。描述功能描述述可用单片片机实现现对输出出信号的的增益的的改变，增益等级级为0.111.5。接口定义义外部接口口定义：电路输输入接信信号源，四个控控制端口口接单片片机P11.0P1.3端口口。单片机的的输出端

30、端口对应应控制的的电阻即即为P1.00 - 1000k； P11.1 -550k； P11.2 - 255k； PP1.33 - 122.5kk。技术要求求(1) 最小增增益绝对对值小于于0.115；(2) 最大增增益绝对对值大于于1.445；(3) 增益等等级不少少于155级；(4) 所有级级别的增增益相对对误差 33%且尽尽可能小小。实现方式式(1)电电路连线线图图3.33.1增增益可控控放大电电路模块块原理图图4图3.33.2电电平转换换电路模模块原理理图55图3.33.3增增益可控控放大电电路运算算放大器器工作模模拟图(2)电电路原理理由放大器器工作原原理可知知，当放放大器工工作在如如

31、图3.3.33所示电电路中时时，放大大倍数。电路中的的可CDD40666控制制的、通过不不同的组组合方式式并联得得到。当我们取取 QUOTE G=i=i QUOTE G=V=R 时，由由于，我我们可以以算得、分别对对应0.1倍增增益、00.2倍倍增益、0.44倍增益益、0.8倍增增益，通通过他们们的不同同通断组组合就能能得到00.11.55倍这115种不不同的增增益等级级。描述述功能描述述2音乐发生生模块可可通过单单片机输输出不同同频率的的方波，使蜂鸣鸣器改变变音调高高低，达达到发出出音乐声声的效果果。该模模块可通通过按键键可实现现音量调调节、倍倍速调节节、歌曲曲切换的的功能，播放曲曲目有K歌

32、之之王小苹果果。接口定义义音乐发生生模块与与增益可可控放大大电路模模块使用用同一个个电路实实现。其其P1端端口接单单片机22.1端端口，接接收音乐乐信号，P2端端口接蜂蜂鸣器，P3端端口空置置，CTTRL端端口接单单片机PP1.00P11.3端端口接收收控制信信号。技术要求求1）额外外增加曲曲目；2）增加加曲速等等拓展功功能。实现方式式通过写入入数组让让单片机机输出频频率按曲曲调变化化的方波波，在代代码中加加入控制制变量实实现如曲曲速，歌歌曲切换换等功能能。描述功能描述述2自动增益益部分是是将信号号电压与与设定阈阈值比较较，并在在超出阈阈值时作作出增益益的改变变，使得得增益总总在一定定范围内内

33、。自动动增益电电路由电电压比较较电路和和检波电电路构成成。其中中检波电电路用于于将输入入的交流流信号转转变为大大小是其其峰值的的直流信信号。接口定义义增益可控控放大电电路的OOUTPPUT端端接自动动增益电电路的IINPUUT端，控制端端分别接接单片机机P2.0，PP2.22端口。技术要求求能够把输输入信号号的峰值值控制在在一定范范围内，我们组组选择的的范围是是0.551.0。实现方式式（1）电电路实现现图3.55.1电压压比较电电路原理理图 图图3.5.2检波波电路原原理图（2）检检波电路路原理检波电路路是一个个一阶RRC电路路。当输输入的电电压大于于检波电电路的电电容电压压时二极极管导通通

34、，电容容充电，当输入入电压小小于检波波电路的的电容电电压时，二极管管截止，电容放放电。如如果要能能够使检检波电路路的输出出始终为为输入信信号的峰峰值，其其时间常常数应该该足够大大。假设输入入信号为为频率的的正弦波波，则信号号周期，时间常常数 ，此时时可以忽忽略电容容的充放放电过程程，检波波电路的的输出即即为输入入信号的的峰值。描述述功能描述述红外遥控控部分是是通过发发射端控控制两个个电键，分别在在电路中中产生长长度不同同的两个个脉冲，以红外外信号的的形式发发送到接接收端，再由单单片机实实现调节节增益大大小的功功能。长长度不同同的两个个脉冲分分别控制制增益的的大小增增加或减减小。接口定义义红外遥

35、控控电路的的控制端端口接接接单片机机P2.4端口口。技术要求求在实现功功能的同同时尽量量是的遥遥控距离离增大实现方式式（1）电电路实现现图3.66.1红外外发射端端原理图图图3.662红外接接收端原原理图红外遥控控电路由由红外发发射电路路部分与与红外接接收电路路部分组组成。其其中，红红外发射射部分基本原理理：发射端电电路原理图如如图3.6.11，图中中左端是是两个结结构相似似的单稳稳态触发发器电路路，上下下分别对对应电键键s1、s22。电阻阻电容对对应R22、C22（R55、C44）是控控制脉冲冲宽度的的RC充放放电定时时元件。带入tt=KRC，可计计算t11，t2,。二二极管DD2,DD4实

36、现现了“或”逻辑，使得只只要一路路信号围围高电平平就可以以让红外外管发红红外光。接收端电电路从右至左左依次啥啥红外接接收、电电压比较较和接入入单片机机的接口口。当接接收到红红外光信信号时，串联电电阻急剧剧变小，A点升升到较高高电位，再由比比较器放放大至+5V左左右以被被单片机机识别，如图33.6.3。图3.66.3较长长脉冲在在A，BB两点的的波形示示意图系统的软软件结构构软件总体体结构和和功能程序主要要由头文文件申明明与常量量、变量量的定义义、中断断子函数数以及主主函数三三个部分分构成。其中，中中断子函函数包含含音乐发发生模块块、红外遥遥控模块块与自动动增益模模块。主函数包包含初始始化模块块

37、与键值值处理模模块。具体功能能如下：初始化模模块：完完成系统统的初始始化。键值处理理模块：读取键键盘输入入的键值值并改变变相应的的全局变变量，控控制运行行状态并并向七段段数码管管输出当当前的状状态。音乐发生生模块：读取音音乐数组组并播放放音乐。红外遥控控模块：处理遥遥控器对对于音量量的控制制。自动增益益模块：接受反反馈的电电压信号号判断并并控制系系统处于于要求的的音量范范围内。重要的全全局变量量unsiigneed ccharr sttatee = 10;/增增益倍数数unsiigneed sshorrt1 = 550;/短脉脉冲时间间下限unsiigneed sshorrt2 = 1100;

38、/短短脉冲时时间上限限unsiigneed llongg1 = 1000;/长脉脉冲时间间下限unsiigneed llongg2 = 3550;/长脉脉冲时间间上限int inddex_chaangee = 0;/音调调控制unsiigneed ccharr innputtHonngWaai;/红外外遥控输输入unsiigneed hhonggWaii_addderr = 0;/红外外遥控持持续时间间unsiigneed hhonggWaii_sttatuus = 0;/00:无脉脉冲1;短脉冲冲2:长长脉冲unsiigneed ccharr prresss_fllag = 11, ppre

39、sss_ccodee = 0, preess_staate = 00;unsiigneed ccharr MOODE = 00;/0基础础部分 1函数数发生 2音乐乐播放（程序只只包含22，基础础拓展分分开）unsiigneed ccharr muusicc = 0;/音乐乐选择unsiigneed ccharr meethood = 0;/00：五线线 1：四线（只做了了5线）unsiigneed ccharr auuto_conntrool = 0;/自自动增益益开关控控制unsiigneed ccharr coountter=0;/音乐乐选择unsiigneed ccharr cooun

40、tter_flaag=00;/ 测试试用计数数值十进进制表示示unsiigneed iint auddio_freequeencyy;/ 当前前的音频频频率unsiigneed iint auddio_ptrr=0,auddio_durra=00;/读取音音频的指指针int sammplee;doubble vollt;/ADD转换后后的电压压值doubble Vmaax = 3.0; /自自动增益益上限doubble Vmiin = 0.4; /自自动增益益下限unsiigneed ccharr T_A0 = 550;/控制制速度unsiigneed ccharr diigitt8=-,-,

41、-,-,-,-,-,-;、数码码管显示示unsiigneed ccharr leed=00,0,0,00,0,0,00,0;/二极管管显示unsiigneed ccharr NuumOffMuss = 2;/音乐乐数量描述述功能描述述用于读取取键盘输输入的键键值并改改变相应应的全局局变量，向七段段数码管管输出当当前的状状态。输入输出出项描述述表4.33.1 键值处处理模块块输入项项变量名 类类型有效值范范围 来源源备注presss_fflagg unssignned chaar01键盘输入入判断是否否有按键键按下presss_ccodee unssignned chaar08键盘输入入判断按下

42、下的键号号presss_sstatteunsiigneed ccharr01键盘输入入判断按键键状态表4.33.2 键值处处理模块块输出项项变量名 类类型 有效值值范围备注digiit unssignned chaar 部部分ACCSIII七段数码码管显示示statte unssignned chaar1155增益倍数数musiic unssignned chaar01曲目T_A00unsiigneed ccharr10990曲速indeex_cchanngeint-999音调autoo_coontrrolunsiigneed ccharr01自动增益益数据结构构presss_fflagg ,

43、 preess_codde, preess_staate：判断当当前的按按键状态态以及被被按下的的是哪个个键digiit:数数码管状状态T_A00,staate,mussic,autto_cconttroll,inndexx_chhangge:程程序状态态，控制制数码管管输出算法本模块通通过读取取全局变变量prresss_fllag与与preess_codde来判判断哪个个键被按按下。然然后，根根据相应应的键码码，对sstatte、mmusiic、TTA_00、autto_cconttroll、inndexx_chhangge这五个全局局变量进进行操作作来改变变程序的的运行状状态描述述功能描述

44、述读取包含含音乐曲曲调的数数组，并并将其转转化为方方波并输输出。输入输出出项描述述表4.44.1 音乐发发生模块块输入项项变量名 类类型有效值范范围 来源源备注musiic_ddataa1 coonstt unnsiggnedd innt二维数组组/定义乐谱musiic_ddataa2 connst unssignned intt二维数组组/定义乐谱musiicunsiigneed ccharr12全局变量量曲目T_A00int10990全局变量量曲速indeex_cchanngeint-999全局变量量音调表4.44.2幅幅度调制制音乐发发生模块块输入项项变量名 类类型 有效值值范围备注P2

45、.22/ /通过P22.2引脚输输出方波波数据结构构unsiigneed ccharr muusicc：用于表表示音乐乐发生时时的曲目目，在模模块初始始时进行行判断，从而读读取不同同的乐谱谱数组。对应小苹果果与K歌之之王。int T_AA0：用用于表示示音乐发发生时的的曲速，为1到到9级可可调，55为正常常速度。 uunsiigneed iint auddio_freequeencyy：用于表表示当前前方波的的频率，从乐谱谱数组中中读取后后向计时时器A11的寄存存器输出出。unsiigneed iint auddio_ptrr：辅助读读谱指针针，每次次读取乐乐谱之后后就执行行“auddio_p

46、trr+;”unsiigneed iint auddio_durra=00：持续时时间计数数变量，即音乐乐中的节节拍长短短控制。unsiigneed ccharr NuumOffMuss = 2：定义了了乐曲的的数量。调用函数数说明voidd Pllay_Mussic(voiid)：调用该该函数一一次即音音乐播放放一个音音节。该该函数打打包了音音乐播放放的全部部控制内内容。算法图4.44.1 音乐发发生算法法流程图图2描述述功能描述述读取调制制波形的的采样数数组，并并由其控控制电路路的增益益等级，使得输输入信号号被预设设函数调调制。输入输出出项描述述表4.55.1红红外遥控控模块输输入项变量名

47、 类类型有效值范范围 来源源备注inpuutHoongWWaiconsst uunsiigneed iint定义脉冲数字字信号P2.44/单片机输输入遥控器脉脉冲输入入端口表4.55.2红红外遥控控模块输输出项变量名 类类型有效值范范围备注statteunsiigneed ccharr0155音量大小小P1.00/音量控制制口P1.11/音量控制制口P1.22/音量控制制口P1.33/音量控制制口数据结构构shorrt1,shoort22,loong11,loong22：脉冲冲输入时时间的上上下限控控制。sshorrt1，shoort22分别为为短脉冲冲上下限限，loong11，loong22

48、分别为为长脉冲冲上下限限。honggwaii_addderr:记录录脉冲的的持续时时间。honggwaii_sttatuus:记记录系统统状态00:无脉脉冲1;短脉冲冲2:长长脉冲调用函数数说明voidd gaain_conntrool(vvoidd)：用于控控制4个个输出音音量控制制的口。通过读读取sttatee的值（15个个状态）来分别别给出44个音量量控制端端口（PP1.00,p11.1,p1.2,pp1.33）的输输出电平平。算法当inpputHHonggWaii为0时时，hoongwwai_staatuss的值置置0。当inpputHHonggWaii为1时时，hoongwwai_a

49、ddder加加1。当honngwaai_aaddeer处于于shoort11,shhortt2控制制的上下下限之间间时，hhonggwaii_sttatuus值为为1。当honngwaai_aaddeer处于于lonng1,lonng2控控制的上上下限之之间时，honngwaai_sstattus值值为2。当inpputHHonggWaii变为00时，hhonggwaii_sttatuus的值值控制sstatte变化化.最后通过过读取sstatte的值值来输出出音量控控制。描述述功能描述述读取自动动增益电电路的反反馈信号号，并判断断和控制制输出音音量是否否在要求求范围中中输入输出出项描述述表4

50、.66.1自自动增益益模块输输入项变量名 类类型有效值范范围 来源源备注P1.44/单片机输输入检波电路路的电压压输入autoo_coontrrolunsiigneed_ccharr01全局变量量表示自动动增益是是否打开开表4.66.2自动增增益模块块输出项变量名 类类型有效值范范围 来源源备注statteunsiigneed ccharr0155全局变量量音量大小小数据结构构voltt:ADD转换后后的电压压数值。Vmaxx，Vmmin：通过计计算得出出的控制制音量大大小所需需的电压压上下限限。算法把输入电电压通过过模数转转换得到到程序内内的电压压值。判判断该电电压值是是否在所所给出电电压之

51、间间。不是是即把sstatte恢复复到要求求的范围围内。系统功能能及技术术指标测测试测试项目目3基础放大大电路：可以产生生15个个不同的的增益值值；最小增益益小于00.155；最大增益益大于11.455；增益的相相对误差差在3%以内；增益倍数数可以显显示在七七段显示示管上；音乐发生生器：可以在xxxx首首歌之间间切换；能够改变变歌曲播播放速度度；能够改变变歌曲音音量；能够改变变歌曲音音调红外遥控控：能够红外外遥控增增益等级级的上升升和下降降遥控的距距离达到到50ccm以上上遥控有足足够灵敏敏度自动增益益：检波电路路能够将将输出交交流信号号峰值信信息处理理后返回回单片机机；增益超过过设定增增益上

52、限限时，增增益等级级自动下下降；增益低于于设定增增益下限限时，增增益等级级自动上上升；测试的资资源万用表11台易派信号号发生器器1台信号源连连接线11根USB连连接线22根PC1台台杜邦线若若干焊锡、钳钳子、电电烙铁等等焊锡工工具 若干干测试方法法3基础部分分：增益益可控制制放大器器电路首先检测测电路无无误后，讲程序序通过PPC烧入入到单片片机中，使其正正常工作作。利用用易派信信号发生生器将频频率为4400HHz，有有效值00.6VV的正弦弦信号接接入增益益可控放放大电路路输入端端。首先先，利用用万用表表测量实实际输入入信号有有效值值值，然后后通过底底板键盘盘上的11号，22号按钮钮控制增增益

53、倍数数；然后后将万用用表负端端接地，正端连连接增益益可控放放大电路路输出端端，分别别记录增增益值为为0.111.5时输输入、输输出电压压大小。并利用用易派的的示波器器功能，记录输输出与输输入端的的波形。拓展部分分一：音音乐发生生在上述程程序完成成的基础础上，移移去交流流信号源源，将单单片机的的控制信信号接入入增益可可控放大大电路的的输入端端，将蜂蜂鸣器接接入增益益可控放放大电路路输出端端与地之之间。观观察蜂鸣鸣器所发发出的音音乐，分分别按下下单片机机底板上上对应的的按钮，观测音音乐的变变化。拓展部分分二：红红外遥控控保持上诉诉接线不不变，利利用红外外接收电电路与单单片机相相连，并并将接收收到的

54、信信号反馈馈至单片片机。同同时，利利用两节节干电池池给红外外发射端端供电，分别按按下红外外发射端端的按键键，七段段数码管管上的增增益倍数数，观测测能否起起到红外外遥控作作用。增增加遥控控距离，重复上上诉实验验。拓展部分分三：自自动增益益按下按键键2打开开自动增增益模块块，将增增益可控控放大电电路输出出信号输输入到检检波电路路中，并并将信号号返回至至单片机机。将交交流信号号接入信信号输入入端，负负端接地地。通过过红外遥遥控改变变增益等等级，当当增益等等级低于于0.55时，系系统自动动提高增增益至00.5，增益等等级无法法继续降降低。当当增益登登记高于于1.00时，系系统自动动减少增增益至11.0

55、，增益无无法继续续增大。测试结果果及分析析基础部分分：增益益可控制制放大器器电路具体测试试数据如如下表：表5.44.1 增益可可控放大大电路误误差计算算表序列号输入电压压（V）输出电压压（V）显示增益益实测增益益误差（%）10.60026 0.06604 0.1 0.10002 0.23323%20.60023 0.12210 0.2 0.20009 0.44483%30.60020 0.18813 0.3 0.30012 0.38876%40.60017 0.23398 0.4 0.39985 -0.336566%50.60014 0.29999 0.5 0.49987 -0.226600%

56、60.60011 0.36603 0.6 0.59994 -0.009988%70.60008 0.42203 0.7 0.69996 -0.006188%80.60005 0.48838 0.8 0.80057 0.70077%90.60002 0.54437 0.9 0.90059 0.65516%100.59999 0.60038 1.0 1.00065 0.65501%110.59996 0.66636 1.1 1.10067 0.61125%120.59993 0.72217 1.2 1.20042 0.35532%130.59990 0.78814 1.3 1.30045 0.34

57、467%140.59987 0.84412 1.4 1.40050 0.36603%150.59984 0.90008 1.5 1.50053 0.35565%由上表可可知，在在增益可可控放大大电路测测试中，所有误误差均被被控制在在1%以内。原因分分析如下下：本小小组为了了使误差差尽量小小，选用用元件时时尽量选选取元件件参数最最为理想想的元件件，焊锡锡时尽量量避免焊焊桥，每每次实验验时都事事先检测测电路保保证电路路的完好好性。易派示波波器观测测的输出出输入波波形如下下：（cch1为为输出信信号，cch2为为输入信信号）图5.44.1.1增益益大于11.0图5.44.1.1增益益等于11.0图5

58、.44.1.1增益益小于11.0拓展部分分一：音音乐发生生连接好电电路后，蜂鸣器器正确播播放了歌歌曲，我我们共设设置了两两首歌曲曲：南山山南荷塘月月色，并可通通过按键键1改变变播放的的歌曲。按下33、4按按键时，音乐音音速随之之改变。按下55、6按按键时，音乐音音调。同同时，操操作按键键7、88，我们们也实现现了对增增益等级级的控制制。拓展部分分二：红红外遥控控发射端供供电后，利用发发射端上上的两个个按键，实现了了对增益益倍数的的控制作作用，并并且灵敏敏度高，每次操操作皆有有现象产产生。随随后我们们增大遥遥控距离离，遥控控距离为为1.55米时，还能稳稳定的观观测到增增益变化化，达到到测试要要求

59、。拓展部分分三：自自动增益益改变电路路连接至自自动增益益功能实实现，通通过红外外遥控控控制增益益的等级级，发现现当增益益等级低低至0.5时，继续按按动发射射端P22号按钮钮，七段数数码管上上增益数值值无法继继续降低低，输出出信号幅幅度维持持不变；发现当当增益等等级提高高至1.0时，继续按按动发射射端P11号按钮钮，七段数数码管上上增益数值值无法继继续降低低，输出出信号幅幅度维持持不变；致谢实验的顺顺利完成成，离不不开实验验助教和和老师的的大力帮帮助，在在此对给给予我们们帮助的的老师和和同学们们表示由由衷的感感谢。首先要感感谢课程程负责老老师的耐耐心指导导与教学学，为我我们的项项目进行行奠定了了

60、基础。其次我们们要感谢谢我们的的助教，在实验验室里耐耐心指导导了我们们大量的的问题，帮助我我们进行行调试。当然，也也要感谢谢一同完完成本次次课程的的学生们们，互帮帮互助，共同进进步。最后还要要感谢实实验室的的助管，器材室室的老师师以及电电院负责责管理门门禁的保保安，我我们的工工作给其其带来了了不少麻麻烦，但但是他们们都热心心的为我我们服务务。参考资料料1 马忠梅梅等，单单片机的的C语言应应用程序序设计，北京航航空航天天大学出出版社，199982 上海交交大电子子工程系系. 科科技创新新2AA讲座座5-拓拓展任务务推荐项项目的方方案提示示.fttp:/2002.1120.39.2488.3上上海