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

黑龙江省高校生电子设计竞赛设计报告密号：----------------------------------黑龙江省高校生电子设计竞赛设计报告题目：放大器参数测试仪学校：哈尔滨工程高校参赛学生姓名：康勇刚宫鑫王桂强有效联系方式勇刚目录一设计要求二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)限制系统(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;测试参数的精度自定；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AbstractThismachinecantesttheimpedanceofthetransporterandthefan-outandthemagnifying-multiple.Althoughitsstructureissimple-itjustneedsfewperipheralequipment,itsutility.YoucaneasilygetuseofitbecauseoftheLCDdisplay,andthisisthemostadvantageofit.Ifyouuseit,youcaneasilyfinditsconvenience.Buttheprecisionofitisnotveryexcellent.Andit’sthelargestdisadvantage.Soitstillneedssomeameliorationtobemoreexcellent. 摘要依据题目要求，我们设计了一个。在硬件的设计上我们采纳了比较简洁的设计，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，但我们最感爱好的相频和幅频特性没有完成，因此本设计在硬件上仍须要很大的改进。在软件上，我们参考了一些资料，编制了我们的程序。最终诚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，简易好用占用空间较小。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志向的直流电源。由于本机还须要+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：依据LC震荡电路，通过模拟电路干脆生成正弦波信号，该方案的电路简洁，所用的电路元件较少，但辨别率低，难以限制，在频率较高时难以调整。方案二：运用集成函数发生器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困难。图3-2IC8038电路图方案三：干脆采纳DDS信号源，运用高集成度频率合成器AD9850，它主要的优点所示辨别力高，可以做到很低的频率，即时的频率转换以及成本低，限制敏捷等。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更，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探讨，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，依据采样定理的要求，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确定了每次累加的相位增量，在肯定的时钟频率之下，就确定了合成信号频率，故K称为频率限制字。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限制，分别为增加、减小、取消、确认。这样便于随时变更信号频率，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运用信号源的辨别力，所得到的离散频率值相对较为独立。（2）限制系统本机的限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，信号可以干脆送入放大器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显示系统1）方案比较方案一：采纳8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简洁易行，但所需的元件较多，且不简洁进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能。方案二：采纳液晶显示系统，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供应，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，我们采纳了其次个方案，即采纳液晶显示系统。2）方案论证：液晶显示器可干脆与AT89C52相连接，硬件方面较为便捷。只需依据自带的程序设计界面即可。液晶的显示信号通过单片机供应，除液晶自身的界面设定外，还须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）详细操作：我们利用液晶系统的软件编制了菜单系统，以便于更好的为运用者供应操作界面。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，便于操作者的运用，操作者完全可以依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、限制系统、LCD显示系统。主要的结构框架图如图1-1所示。信号源采纳的是被测放大器被测放大器DDS信号源LCD显示系统程控增益放大器AD转换器AT89C52检波电路键盘图4-1系统结构图DDS信号源，限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液晶初始化DDS初始化显示帮助信息显示选择菜单存储数据液晶初始化DDS初始化显示帮助信息显示选择菜单键盘扫描确认键按下?显示频率选择界面键盘扫描确认键按下?DDS输出信号NYNYAD片选开量程转换通道选择运算处理运算处理结果送液晶显示LCD显示器CPU六测试方案LCD显示器CPU检波电路检波电路待测放大器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)依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高校出版社１９８７（２）跟我学用单片机肖洪兵胡辉郭速学北京航天航空高校出版社（３）MCS-51系列单片机好用接口技术李华北京航天航空高校出版社（4）王松武主审武思军于鑫主编.电子创新设计.哈尔滨：哈尔滨工程高校电工电子教学基地，2003（5）第五届全国高校生电子设计竞赛获奖作品选编.北京：北京理工高校出版社，2001杨振江，杜铁军，李群编著.流行单片机好用子程序及应用实例.西安：西安电子科技高校出版社，2002段尚枢.运算放大器应用基础.哈尔滨：哈尔滨工业高校出版社，1998何立民.单片机高级教程.北京：北京航空航天高校出版社，2001

附录二部分源程序DDSEQUP0.0;DDS数据口W_CLKEQUP0.1;DDSCLKFQ_UDEQUP0.2;DDS更新A0EQUP0.3A1EQUP0.4;**********************************************************K1EQUP2.3;继电器端口K2EQUP2.1K3EQUP2.0K4EQUP2.2;********************************************************STDEQUP0.7;LCD数据口SCLKEQUP0.6;LCDCLKK_ACEQU40H;键盘计数器M_ACEQU41H;**********************************************************DlA1EQU42H;fORDElAyDlA2EQU43HDlA3EQU44H;****************************************************************RS_STUEQU45H;LCD写数据指令选择标记DA_INEQU46H;LCD数据暂存;*************************************************************AD_DTEQU47HNUMEQU48H;数字寄存;******************************************************AD_MARKEQU20H.0;AD转换有效标记MARK_0EQU20H.1;增益标记MARK_6EQU20H.2MARK_10EQU20H.3MARK_100EQU20H.4MARK_1000EQU20H.5;************************************************************RIN0EQU49HRIN1EQU4AHROUT0EQU4BHROUT1EQU4CHVINEQU4DHVOUTEQU4EH;***************************************************************ORG0000HlJMPMAINORG 03H;AD中断入口LJMPINT;****************************************************************ORG030HMAIN:MOVSP,#60HMOVAD_DT,#00HLCALLDDS_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_ILCALLDELAY_CLRLCALLDELAY_CLRMOVA,#0CHLCALLSEND_I LCALLDELAY_COMMOVA,#30H ;30---基本指令操作LCALLSEND_I LCALLDELAY_COM;******************************************************LCD_WRITE:LCALLDIS00LCALLDELAY3LCD_DIS01:LCALLDIS01LCALLDELAY3LCD_DIS02:LCALLDIS02MOVM_AC,#01HLJMPM_KEYJMP$;*********频率选择键盘扫描*******************************F_KEY:MOVDPTR,#TAB000CALLSEND_W1LCALLK_1JMPF_KEYK_1:SETBP2.4JBP2.4,S02CALLDELAY10MSJBP2.4,S02JNBP2.4,$CALLDELAY10MSJNBP2.4,$LJMPF_OUTS02:SETBP2.5JBP2.5,S03CALLDELAY10MSJBP2.5,S03JNBP2.5,$CALLDELAY10MSJNBP2.5,$INCK_ACMOVA,K_ACCJNEA,#1BH,S002MOVA,#01HMOVK_AC,AS002:LCALLDIS_FS03:SETBP2.6JBP2.6,S04CALLDELAY10MSJBP2.6,S04JNBP2.6,$CALLDELAY10MSJNBP2.6,$DECK_ACMOVA,K_ACCJNEA,#00H,S003MOVA,#1AHMOVK_AC,AS003:LCALLDIS_FS04:SETBP2.7JBP2.7,K_1CALLDELAY10MSJBP2.7,K_1JNBP2.7,$CALLDELAY10MSJNBP2.7,$JMPLCD_DIS02;JMPF_KEY;*********菜单选择键盘扫描*******************************M_KEY:LCALLK_0JMPM_KEYK_0:SETBP2.4JBP2.4,S2CALLDELAY10MSJBP2.4,S2JNBP2.4,$CALLDELAY10MSJNBP2.4,$LJMPDIS05S2:SETBP2.5JBP2.5,S3CALLDELAY10MSJBP2.5,S3JNBP2.5,$CALLDELAY10MSJNBP2.5,$INCM_ACMOVA,M_ACCJNEA,#04H,S21MOVA,#01HMOVM_AC,AS21:CALLM_OUTS3:SETBP2.6JBP2.6,S4CALLDELAY10MSJBP2.6,S4JNBP2.6,$CALLDELAY10MSJNBP2.6,$DECM_ACMOVA,M_ACCJNEA,#00H,S31MOVA,#03HMOVM_AC,AS31:CALLM_OUTS4:SETBP2.7JBP2.7,K_0CALLDELAY10MSJBP2.7,K_0JNBP2.7,$CALLDELAY10MSJNBP2.7,$JMPLCD_DIS01;*****************************************************M_OUT:MOVA,M_ACM_00:CJNEA,#01H,M_01LJMPDIS02RETM_01:CJNEA,#02H,M_02LJMPDIS03RETM_02:CJNEA,#03H,M_RETLJMPDIS04M_RET:RET;***************************************************************F_OUT:MOVA,K_ACF_00:CJNEA,#01H,F_01LJMPF00F_01:CJNEA,#02H,F_02LJMPF01F_02:CJNEA,#03H,F_03LJMPF02F_03:CJNEA,#04H,F_04LJMPF03F_04:CJNEA,#05H,F_05LJMPF04F_05:CJNEA,#06H,F_06LJMPF05F_06:CJNEA,#07H,F_07LJMPF06F_07:CJNEA,#08H,F_08LJMPF07F_08:CJNEA,#09H,F_09LJMPF08F_09:CJNEA,#0AH,F_10LJMPF09F_10:CJNEA,#0BH,F_11LJMPF10F_11:CJNEA,#0CH,F_12LJMPF11F_12:CJNEA,#0DH,F_13LJMPF12F_13:CJNEA,#0EH,F_14LJMPF13F_14:CJNEA,#0FH,F_15LJMPF14F_15:CJNEA,#10H,F_16LJMPF15F_16:CJNEA,#11H,F_17LJMPF16F_17:CJNEA,#12H,F_18LJMPF17F_18:CJNEA,#13H,F_19LJMPF18F_19:CJNEA,#14H,F_20LJMPF19F_20:CJNEA,#15H,F_21LJMPF20F_21:CJNEA,#16H,F_22LJMPF21F_22:CJNEA,#17H,F_23LJMPF22F_23:CJNEA,#18H,F_24LJMPF23F_24:CJNEA,#19H,F_25LJMPF24F_25:CJNEA,#1AH,F_RETLJMPF25F_RET:LJMPF_00;***************************************************************F00:MOV34H,#000H;20MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#002HMOV30H,#0AFHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF01:MOV34H,#000H;50MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#006HMOV30H,#0B5HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF02:MOV34H,#000H;100MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#00DHMOV30H,#06BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF03:MOV34H,#000H;200MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#01AHMOV30H,#0D7HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF04:MOV34H,#000H;500MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#043HMOV30H,#01BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF05:MOV34H,#000H;800MOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#06BHMOV30H,#05FHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF06:MOV34H,#000H;1KMOV33H,#000HMOV32H,#000HMOV31H,#086HMOV30H,#037HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF07:MOV34H,#000H;10KMOV33H,#000HMOV32H,#005HMOV31H,#03EHMOV30H,#02DHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF08:MOV34H,#000H;20KMOV33H,#000HMOV32H,#00AHMOV31H,#07CHMOV30H,#05AHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF09:MOV34H,#000H;30KMOV33H,#000HMOV32H,#00FHMOV31H,#0BAHMOV30H,#088HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF10:MOV34H,#000H;40KMOV33H,#000HMOV32H,#014HMOV31H,#0F8HMOV30H,#0B5HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF11:MOV34H,#000H;50KMOV33H,#000HMOV32H,#01AHMOV31H,#036HMOV30H,#012HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF12:MOV34H,#000H;60KMOV33H,#000HMOV32H,#01FHMOV31H,#075HMOV30H,#010HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF13:MOV34H,#000H;70KMOV33H,#000HMOV32H,#024HMOV31H,#0B3HMOV30H,#03DHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF14:MOV34H,#000H;80KMOV33H,#000HMOV32H,#029HMOV31H,#0F1HMOV30H,#06BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF15:MOV34H,#000H;90KMOV33H,#000HMOV32H,#02FHMOV31H,#02FHMOV30H,#098HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF16:MOV34H,#000H;100KMOV33H,#000HMOV32H,#034HMOV31H,#06DHMOV30H,#0C5HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF17:MOV34H,#000H;200KMOV33H,#000HMOV32H,#068HMOV31H,#0DBHMOV30H,#08BHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF18:MOV34H,#000H;300KMOV33H,#000HMOV32H,#09DHMOV31H,#049HMOV30H,#051HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF19:MOV34H,#000H;400KMOV33H,#000HMOV32H,#0D1HMOV31H,#0B7HMOV30H,#017HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF20:MOV34H,#000H;500KMOV33H,#001HMOV32H,#006HMOV31H,#024HMOV30H,#0DDHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF21:MOV34H,#000H;600KMOV33H,#001HMOV32H,#03AHMOV31H,#092HMOV30H,#0A3HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF22:MOV34H,#000H;700KMOV33H,#001HMOV32H,#06FHMOV31H,#000HMOV30H,#068HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF23:MOV34H,#000H;800KMOV33H,#001HMOV32H,#0A3HMOV31H,#06EHMOV30H,#02EHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF24:MOV34H,#000H;900KMOV33H,#001HMOV32H,#0D7HMOV31H,#0DBHMOV30H,#0F4HLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADCF25:MOV34H,#000H;1MMOV33H,#002HMOV32H,#00CHMOV31H,#049HMOV30H,#0BAHLCALLLOADLCALLDIS06LJMPADC;*********************************************************LOAD:CLRCLCALLWR_DDSCALLDELAY1MSSETBCLCALLWR_DDSCALLDELAY1MSRET;*********************延时子程序********************************DElAY50MS:MOVDlA3,#03H;50毫秒延时子程序DlAY2_3:MOVDlA2,#0C8HDlAY2_2:MOVDlA1,#07DHDlAY2_1:DJNZDlA1,DlAY2_1DJNZDlA2,DlAY2_2DJNZDlA3,DlAY2_3RET;**********************************************DELAY10MS:MOVR6,#10D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1RET;**************单位延时程序******************DELAY:DY:MOVDLA1,#0EH;30usDJNZDLA1,$DJNZDLA2,DYRET;**************1mS延时程序*******************DELAY1MS:MOVDLA2,#01HDY0:MOVDLA1,#0E0HDY1:DJNZDLA1,DY1DJNZDLA2,DY0RET;******************************************************DDS_INITIAL:;初始化CLRW_CLKCLRFQ_UDCLRAMOVR0,#10HMOVR1,#30HLP1:MOV@R1,AINCR1DJNZR0,LP1RET;******************************************************;DDS_POWER_DOWN:;关闭9850;MOV30H,#04H;W0状态字---****0100B;LCALLWR_DDS;RET;DDA_POWER_UP:;启动9850;MOV30H,#00H;W0状态字---****0000B;LCALLWR_DDS;RET;*********************************************************WR_DDS:;9850SERIAL_LOADDADAMOVR0,#30HMOVR1,#00HMOVR2,#00HCLRW_CLKNEXT_BYT:MOVA,@R0NEXT_01:RRCAMOVDDS,CSETBW_CLKNOPCLRW_CLKINCR2CJNER2,#08H,NEXT_01MOVR2,#00HINCR0INCR1CJNER1,#05H,NEXT_BYTSETBFQ_UDNOPCLRFQ_UDRET;******************************************************;*************LCD字幕选择***************************DIS00: 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;设定DDRAM地址LCALLSEND_ICALLG1RETG1: CLRAMOVCA,@A+DPTRCJNEA,#00H,S1RETS1: LCALLSEND_DINCDPTRAJMPG1;********************************************************;**************显示频率**************SEND_W1:MOVA,#88H ;设定DDRAM地址LCALLSEND_ICALLG11RETG11: CLRAMOVCA,@A+DPTRCJNEA,#00H,S11RETS11: LCALLSEND_DINCDPTRAJMPG11;***********************************;****************串口写子程序*********************SEND_D: LCALLDELAY_COM;写指令 SETB RS_STUMOV DA_IN,A;WRITE DATALCALL SERIAL_WRITERETSEND_I:LCALLDELAY_COM CLR RS_STUMOV DA_IN,ALCALL SERIAL_WRITERETSERIAL_WRITE: PUSH A MOV A,DA_IN SETB STD CLR SCLK SETB SCLK CLR SCLK SETB SCLK CLR SCLK SETB SCLK CLR SCLK SETB SCLK CLR SCLK SETB SCLK CLR SCLK CLR STD SETB SCLK CLR SCLK JNB RS_STU,WSTU SETB STD SJMP WSTU1WSTU: CLR STDWSTU1: SETB SCLK CLR SCLK CLR STD SETB SCLK CLR SCLK JB ACC.7,WD7 CLR STD SJMP WD6WD7: SETB STDWD6: SETB SCLK CLR SCLK JB ACC.6,WD61 CLR STD SJMP WD5WD61: SETB STDWD5: SETB SCLK CLR SCLK JB ACC.5,WD51 CLR STD SJMP WD4WD51: SETB STDWD4: SETB SCLK CLR 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