工程實踐與科技創(chuàng)新2A

1、姓名班級學號具體負責責的工作作聯(lián)系方式式戴逸飛F1400300025140030990333代碼18122118813223代勇澤F140030002焊電路林森F1400302285140021991688焊電路18722115561008摘 要：本次項目目利用單單片機MMSP4430實實現(xiàn)按鍵鍵可控增增益放大大電路，同時完完成了音音樂播放放、紅外外遙控、自動增增益可控控增益放放大器三三個拓展展模塊。此報告告旨在介介紹所實實現(xiàn)的系系統(tǒng)功能能、系統(tǒng)統(tǒng)框圖、系統(tǒng)硬硬件以及及軟件的的設計和和實現(xiàn)方方法，系系統(tǒng)的技技術指標標、調試試分析、針對用用戶操作作的說明明等等。并對模模塊設計計、實現(xiàn)現(xiàn)過程中中的

2、部分分問題進進行了深深刻的思思考和探探究。關鍵詞：單片機；增益可可控；自自動控制制、函數(shù)數(shù)發(fā)生、紅外遙遙控、電電子音樂樂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目錄TOC o 1-31. 概概述 PAGEREF _Toc9004 11.1 編寫說說明 PAGEREF _Toc20909 11.2 名詞定定義 PAGEREF _Toc2334 11.3 縮略語語 PAGEREF _Toc352 12. 系系統(tǒng)總體體說明 PAGEREF _Toc18054 332.1 課題任任務規(guī)定定的設計計要求 PAGEREF _Toc4162 332.1.1 增增益程序序可控放放大器電電路 3：

6、PAGEREF _Toc16058 32.1.2 音音樂發(fā)生生3： PAGEREF _Toc19134 32.1.3 紅紅外控制制增益調調節(jié)： PAGEREF _Toc28957 332.1.4 自自動增益益調節(jié) 3： PAGEREF _Toc11439 32.2 實際完完成后的的功能 PAGEREF _Toc1051 442.2.1 增增益程序序可控放放大器電電路： PAGEREF _Toc23780 442.2.2 音音樂發(fā)生生： PAGEREF _Toc32013 42.2.3 紅紅外遙控控： PAGEREF _Toc1522 42.2.4 自自動增益益控制： PAGEREF _Toc1

7、3397 42.3 系統(tǒng)的的設計原原理與分分析 PAGEREF _Toc32361 42.3.1 系系統(tǒng)的設設計原理理和總體體結構 PAGEREF _Toc20263 442.3.2 系系統(tǒng)的功功能 PAGEREF _Toc1000 53. 系系統(tǒng)的硬硬件結構構 PAGEREF _Toc5347 73.1 硬件總總體結構構 PAGEREF _Toc10153 73.2 描描述 PAGEREF _Toc25575 83.2.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc16495 83.2.2 接接口定義義 PAGEREF _Toc27199 83.2.3 實實現(xiàn)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 接接口定義義 PAGEREF _Toc15024 93.3.3 技技術要求求 PAGEREF _Toc20100 93.3.4 實實現(xiàn)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 接接口定義義 PAGEREF _Toc18528 103.4.3 技技術要求求 PAGEREF _Toc14554 113.4.4 實實現(xiàn)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 接接口定義義 PAGEREF _Toc12718 113.5.3 技技術要求求 PAGEREF _Toc16509 113.5.4 實實現(xiàn)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 接接口定義義 PAGEREF _Toc2382 123.6.3 技技術要求求 PAGEREF _Toc132

10、62 123.6.4 實實現(xiàn)方式式 PAGEREF _Toc24346 124. 系系統(tǒng)的軟軟件結構構 PAGEREF _Toc7297 144.1 軟件總總體結構構和功能能 PAGEREF _Toc10072 154.2 重要的的全局變變量 PAGEREF _Toc31450 1554.3 描描述 PAGEREF _Toc14546 1664.3.1 功功能描述述 PAGEREF _Toc31603 164.3.2 輸輸入輸出出項描述述 PAGEREF _Toc23204 164.3.3 數(shù)數(shù)據(jù)結構構 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 輸輸入輸出出項描述述 PAGEREF _Toc7981 174.4.3 數(shù)數(shù)據(jù)結構構 PAGEREF _Toc17673 184.4.4 調調用函數(shù)數(shù)說明 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 輸輸入輸出出項描述述 PAGEREF _Toc15369 194.

12、5.3 數(shù)數(shù)據(jù)結構構 PAGEREF _Toc7261 204.5.4 調調用函數(shù)數(shù)說明 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 輸輸入輸出出項描述述 PAGEREF _Toc8731 204.6.3 數(shù)數(shù)據(jù)結構構 PAGEREF _Toc29469 214.6.4 算算法 PAGEREF _Toc16928 2115. 系系統(tǒng)功能能及技術術指標測測試 PAGEREF _Toc22065 2115.

13、1 測試項項目33 PAGEREF _Toc294 2225.1.1 基基礎放大大電路： PAGEREF _Toc19324 225.1.2 音音樂發(fā)生生器： PAGEREF _Toc18630 2225.1.3 紅紅外遙控控： PAGEREF _Toc16950 2225.1.4 自自動增益益： PAGEREF _Toc12143 2225.2 測試的的資源 PAGEREF _Toc4823 2225.3 測試方方法33 PAGEREF _Toc89 2335.3.1 基基礎部分分：增益益可控制制放大器器電路 PAGEREF _Toc26066 2235.3.2 拓拓展部分分一：音音樂發(fā)生生

14、 PAGEREF _Toc3037 235.3.3 拓拓展部分分二：紅紅外遙控控 PAGEREF _Toc13572 235.3.4 拓拓展部分分三：自自動增益益 PAGEREF _Toc19368 235.4 測試結結果及分分析 PAGEREF _Toc26020 2335.4.1 基基礎部分分：增益益可控制制放大器器電路 PAGEREF _Toc355 2235.4.2 拓拓展部分分一：音音樂發(fā)生生 PAGEREF _Toc9921 265.4.3 拓拓展部分分二：紅紅外遙控控 PAGEREF _Toc27591 265.4.4 拓拓展部分分三：自自動增益益 PAGEREF _Toc247

15、12 266. 致致謝 PAGEREF _Toc19771 2667. 參參考資料料 PAGEREF _Toc8941 278. 附附錄 PAGEREF _Toc6249 2888.1 課程學學習心得得和建議議意見 PAGEREF _Toc13931 2298.2 程序清清單 PAGEREF _Toc31343 3118.2.1 基基礎部分分 PAGEREF _Toc18424 328.2.2 拓拓展部分分 PAGEREF _Toc30609 42概述編寫說明明此文主要要介紹了了本小組組成員在在工程實實踐與科科技創(chuàng)新新2AA課程程中經(jīng)過過大半個個學期的的努力完完成的作作品，同同時涵蓋蓋了研成成

16、品的究究過程和和最終展展示成果果。至第第十二周周為止，我們完完成了基基礎部分分的增益益可程序序控制放放大電路路，并完完成了三三項拓展展任務，包括音音樂發(fā)生生模塊、紅外遙遙控模塊塊和自動動增益控控制模塊塊。另外外，此文文末附有有小組成成員的感感悟和心心得。本本文供老老師批閱閱和審查查，同時時也為其其他致力力于研究究此產(chǎn)品品的高校校學生們們參考。名詞定義義單片機小小系統(tǒng)1：包括CCPU（進行運運算、控控制）、RAMM（數(shù)據(jù)據(jù)存儲）、ROOM（程程序存儲儲）、II/O設設備（串串行口、并行輸輸出口等等）的一一塊集成成電路。CD40066：四雙向向模擬開開關，主主要用作作模擬或或數(shù)字信信號的多多路傳輸

17、輸。TLV223722【6】：本實驗驗項目中中用到的的一種運運算放大大器芯片片。LM3558【77】：本實驗驗項目中中用到的的一種運運算放大大器芯片片。2AP99：本實驗驗項目中中用到的的一種二二極管。UA7441CPP：本實實驗項目目中用到到的一種種運算放放大器芯芯片。增益：輸輸出信號號對輸入入信號的的放大倍倍數(shù)。增益可控控放大電電路：通通過控制制信號（本項目目中由單單片機產(chǎn)產(chǎn)生）與與控制電電路（本本項目中中主要由由CD440666與電平平轉換電電路構成成）控制制輸出信信號對輸輸入信號號放大倍倍數(shù)的電電路。自動增益益：根據(jù)據(jù)輸出信信號的幅幅值，對對增益進進行自動動控制。設定輸輸出信號號的上下

18、下限，當當輸出信信號峰值值超出最最高值或或低于最最低值時時，系統(tǒng)統(tǒng)自動調調節(jié)增益益值以控控制輸出出信號峰峰值。紅外遙控控： 分分別制作作紅外信信號的發(fā)發(fā)生電路路與接收收電路，使得增增益控制制可以通通過紅外外遙控來來實現(xiàn)電子音樂樂合成與與播放2：電路輸輸出頻率率按音樂樂曲調變變化的方方波，可可通過蜂蜂鳴器發(fā)發(fā)出音樂樂聲。電平轉換換電路：通過運運算放大大器實現(xiàn)現(xiàn)邏輯電電平轉換換的電路路。電壓比較較電路: 自動動增益模模塊中，將檢波波電路的的輸出結結果與參參考電壓壓進行比比較并返返回兩個個比較結結果的電電路?？s略語列出在在本文檔檔中縮略略語的英英語全稱稱及中文文說明。為后續(xù)續(xù)方便陳陳述，可可以自定定

19、義若干干縮略語語。運放：運運算放大大器音樂發(fā)生生：電子子音樂合合成與播播放增益： 運算放放大電路路輸出信信號與輸輸入信號號的比值值紅外控制制：紅外外控制增增益模塊塊系統(tǒng)總體體說明課題任務務規(guī)定的的設計要要求增益程序序可控放放大器電電路 3：設計制作作增益可可鍵控的的線性放放大器電電路，通通過單片片機控制制增益等等級的切切換，單單片機提提供人機機操作界界面，數(shù)數(shù)碼管顯顯示增益益，用戶戶通過按按鍵設置置增益。設計指標標5：（1）最最小增益益須小于于0.115倍（建議取取0.11），最最大增益益須大于于1.445倍（建議取取1.55）（2）至至少155個增益益等級：建議按按等差排排列，比比如 00.

20、1，0.22，0.33，1.55（3）所所有級別別的增益益相對誤誤差 3%音樂發(fā)生生3：單片機利利用程序序控制產(chǎn)產(chǎn)生一段段音樂，音樂可可以任選選，可循循環(huán)播放放。設計指標標：音量能夠夠調整音調能夠夠調整播放速度度可調可播放多多首歌曲曲能否用多多種方案案實現(xiàn)紅外控制制增益調調節(jié)：制作紅外外遙控發(fā)發(fā)送與接接收電路路，使用用紅外遙遙控來控控制增益益設計指標標：可否雙向向控制增增益（增增加和減減少）控制距離離大于550cmm保證足夠夠的靈敏敏度自動增益益調節(jié) 3：人為設置置峰值上上下限，系統(tǒng)自自動檢測測輸出信信號幅值值，若峰峰值超出出該峰值值區(qū)間，則系統(tǒng)統(tǒng)自動調調節(jié)，使使輸出信信號達到到規(guī)定范范圍以內(nèi)

21、內(nèi)。設計指標標：電壓比較較是否有有效電壓比較較是否有有雙門限限（上限限、下限限）實際完成成后的功功能增益程序序可控放放大器電電路：本小組成成品達到到基礎部部分任務務要求，系統(tǒng)的的電壓增增益總分分為155個等級級，增益益在0.111.5之之間進行行轉換。增益的的控制可可通過單單片機上上的按鍵鍵進行控控制，增增益大小小顯示在在七位數(shù)數(shù)碼管上上。音樂發(fā)生生：單片機控控制蜂鳴鳴器發(fā)出出音樂，共設置置了小小蘋果K歌歌之王這兩首首音樂，可對歌歌曲曲目目進行切切換，同同時完成成了音調調、音速速可控功功能，控控制通過過單片機機上按鍵鍵實現(xiàn)。紅外遙控控：項目包括括了紅外外信號的的發(fā)射端端與接收收端，利利用兩節(jié)節(jié)

22、干電池池給發(fā)射射電路供供電，可可通過發(fā)發(fā)射電路路上的兩兩個按鍵鍵，分別別控制增增益的上上調與下下調，遙遙控距離離在1550cmm以上并并且靈敏敏度較高高。自動增益益控制：該成品的的自動增增益控制制模塊，將系統(tǒng)統(tǒng)的增益益控制在在0.51.00之間。當增益益低于00.5時時，系統(tǒng)統(tǒng)自動提提高增益益使增益益達到00.5。當系統(tǒng)統(tǒng)增益高高于1.0時，系統(tǒng)自自動減少少增益使使增益為為1.00。系統(tǒng)的設設計原理理與分析析系統(tǒng)的設設計原理理和總體體結構增益可控控放大電電路 4：此部分為為該項目目的基礎礎，也是是項目的的核心。控制信信號由單單片機發(fā)發(fā)出，通通過電平平轉換電電路，控控制著信信號通過過（xxxxx

23、xx）運算算放大器器實現(xiàn)放放大的功功能。增增益有十十五個等等級，通通過十五五路電阻阻并聯(lián)耗耗費巨大大，故放放大器的的輸入電電阻用四四路相互互并聯(lián)，分別對對應的增增益是00.1、0.22、0.4、00.8，十五個個等級的的增益可可通過四四路的組組合實現(xiàn)現(xiàn)。單片片機發(fā)出出的信號號傳到CCD40066內(nèi)內(nèi)的四個個模擬數(shù)數(shù)字開關關，模擬擬數(shù)字開開關分別別與四路路并聯(lián)電電阻相連連以控制制該路的的導通狀狀態(tài)，從從而達到到控制增增益的效效果。電子音樂樂合成與與播放3：利用單片片機內(nèi)置置的定時時器輸出出頻率連連續(xù)變化化方波，即音樂樂信號源源。方波波的頻率率由音樂樂的曲調調決定。并將音音樂信號號源作為為放大電電

24、路初始始的輸入入信號，在放大大電路的的輸出端端連接蜂蜂鳴器，即可通通過蜂鳴鳴器播放放音樂。至此，基礎部部分的增增益倍數(shù)數(shù)可通過過音量的的高低來來反映。紅外遙控控：本模塊是是由紅外外輸出端端產(chǎn)生一一個小脈脈沖，通通過接收收端將脈脈沖傳至至單片機機中，單單片機根根據(jù)程序序中的內(nèi)內(nèi)設值識識別脈沖沖信號代代表的是是增加音音量還是是減小音音量并做做出動作作，再根根據(jù)基礎礎部分原原理改變變音樂信信號的增增益來實實現(xiàn)音量量變化。自動增益益電路3：本項目自自動增益益控制電電路模塊塊設置了了雙門限限電壓。將基本本放大電電路輸出出的增益益信號經(jīng)經(jīng)過檢波波以后，將信號號返回至至單片機機，單片片機對接接收到的的數(shù)據(jù)進

25、進行處理理，令其其與規(guī)定定增益（0.551.0）的的參考電電壓進行行比較，從而向向電平轉轉換電路路輸入自自動控制制信號，控制信信號接入入CD440666的模擬擬開關，控制四四路電阻阻的阻值值，從而而達到自自動控制制增益的的效果。系統(tǒng)的功功能增益可控控放大電電路：單片機機控制信信號控制制系統(tǒng)增增益增益益共有115個等等級，從從0.11遞增至至1.55，效果果是將輸輸入信號號放大，誤差均在1%之之內(nèi)鍵盤與顯顯示：通過單單片機上上的8個個鍵以及及紅外遙遙控器上上的兩個個按鍵對對所有的的功能進進行控制制，在七七段顯示示管顯示示當前模模式與相相關信息息。表2.33.1 鍵盤按按鍵與功功能對照照表模式按鍵

26、功能基礎部分分1增益等級級+0.12增益等級級-0.1拓展部分分1切換歌曲曲2是否開啟啟自動增增益3速度降低低4速度升高高5音調降低低6音調升高高7增益等級級+0.18增益等級級-0.1紅外遙控控器P11增益等級級+0.1紅外遙控控器P22增益等級級-0.1音樂發(fā)生生：單片片機控制制蜂鳴器器發(fā)出音音樂，共共設置小蘋果果KK歌之王王這兩兩首音樂樂，可對對歌曲曲曲目進行行切換，同時完完成了音音調、音音速可控控功能，控制通通過單片片機上按按鍵實現(xiàn)現(xiàn)。紅外遙控控：通過紅外外遙控器器上的兩兩個按鍵鍵，控制制增益的的上調與與下調。自動增益益： 人為為設置峰峰值上下下限，系系統(tǒng)自動動檢測輸輸出信號號幅值，若

27、峰值值超出該該峰值區(qū)區(qū)間，則則系統(tǒng)自自動調節(jié)節(jié)，使輸輸出信號號達到規(guī)規(guī)定范圍圍以內(nèi)。系統(tǒng)的硬硬件結構構硬件總體體結構圖3.11.1 硬件總總體結構構圖硬件總體體大致分分為四個個部分：增益可可控放大大電路、紅外遙遙控電路路與自動動增益電電路三大大模塊以及及實驗底底板。四個部分分具體為為：底板：括括鍵盤與與七段顯顯示管增益可控控放大電電路：包包括電平平轉換電電路，多多路電阻阻排，CCD40066，TLVV23772自動增益益電路：包包括檢波波電路與與電壓比比較電路路紅外遙控控電路：包括多多路電阻阻排，紅紅外發(fā)射射管，紅紅外接收收管，三三極管以以及744HC1123。在實現(xiàn)任任何功能能時，都都需用到

28、到底板與與增益可可控放大大電路模模塊?；A功能能與音樂樂發(fā)生功功能只需需要用這這兩個部部分就可可以實現(xiàn)現(xiàn)。表3.11.1 硬件模模塊與組組成列表表模塊名稱稱組成大模塊底板鍵盤；七七段顯示示管增益可控控放大電電路電阻；CCD40066；UA7741CCP紅外遙控控電路電阻；774HCC1233；紅外外發(fā)射管管；紅外外接收管管；三極極管自動增益益電路電壓比較較電路；檢波電電路描述述功能描述述（1）讀讀取按鍵鍵信號和和電路信信號（2）根根據(jù)程序序處理信信號（3）在在相應的的管腳上上輸出信信號（4）在在七段晶晶體管上上顯示當當前狀態(tài)態(tài)接口定義義VCC：電源端端，+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電路路輸出控控制信號號；P1.44P11.7端端口用于于向幅度度調制信信號電路路輸出控控制信號號；P2.00、P22.2端端口用于于讀取自自動增益益電路經(jīng)經(jīng)比較后后得到的的反饋信信號P2.11端口用用于向增增益可控控放大電電路輸出出音樂信信號。實現(xiàn)方式式主要通過過編寫程序序實現(xiàn)模模塊控制制，在第第四節(jié)會會有對這這部分內(nèi)內(nèi)容的詳詳細講述述。描述功能描述述可用單片片機實現(xiàn)現(xiàn)對輸出出信號的的增益的的改變，增益等級級為0.111.5。接口定義義外部接口口定義：電路輸輸入接信信號源，四個控控制端口口接單片片機P11.0P1.3端口口。單片機的的輸出端

30、端口對應應控制的的電阻即即為P1.00 - 1000k； P11.1 -550k； P11.2 - 255k； PP1.33 - 122.5kk。技術要求求(1) 最小增增益絕對對值小于于0.115；(2) 最大增增益絕對對值大于于1.445；(3) 增益等等級不少少于155級；(4) 所有級級別的增增益相對對誤差 33%且盡盡可能小小。實現(xiàn)方式式(1)電電路連線線圖圖3.33.1增增益可控控放大電電路模塊塊原理圖圖4圖3.33.2電電平轉換換電路模模塊原理理圖55圖3.33.3增增益可控控放大電電路運算算放大器器工作模模擬圖(2)電電路原理理由放大器器工作原原理可知知，當放放大器工工作在如如

31、圖3.3.33所示電電路中時時，放大大倍數(shù)。電路中的的可CDD40666控制制的、通過不不同的組組合方式式并聯(lián)得得到。當我們?nèi)∪?QUOTE G=i=i QUOTE G=V=R 時，由由于，我我們可以以算得、分別對對應0.1倍增增益、00.2倍倍增益、0.44倍增益益、0.8倍增增益，通通過他們們的不同同通斷組組合就能能得到00.11.55倍這115種不不同的增增益等級級。描述述功能描述述2音樂發(fā)生生模塊可可通過單單片機輸輸出不同同頻率的的方波，使蜂鳴鳴器改變變音調高高低，達達到發(fā)出出音樂聲聲的效果果。該模模塊可通通過按鍵鍵可實現(xiàn)現(xiàn)音量調調節(jié)、倍倍速調節(jié)節(jié)、歌曲曲切換的的功能，播放曲曲目有K歌

32、之之王小蘋果果。接口定義義音樂發(fā)生生模塊與與增益可可控放大大電路模模塊使用用同一個個電路實實現(xiàn)。其其P1端端口接單單片機22.1端端口，接接收音樂樂信號，P2端端口接蜂蜂鳴器，P3端端口空置置，CTTRL端端口接單單片機PP1.00P11.3端端口接收收控制信信號。技術要求求1）額外外增加曲曲目；2）增加加曲速等等拓展功功能。實現(xiàn)方式式通過寫入入數(shù)組讓讓單片機機輸出頻頻率按曲曲調變化化的方波波，在代代碼中加加入控制制變量實實現(xiàn)如曲曲速，歌歌曲切換換等功能能。描述功能描述述2自動增益益部分是是將信號號電壓與與設定閾閾值比較較，并在在超出閾閾值時作作出增益益的改變變，使得得增益總總在一定定范圍內(nèi)內(nèi)

33、。自動動增益電電路由電電壓比較較電路和和檢波電電路構成成。其中中檢波電電路用于于將輸入入的交流流信號轉轉變?yōu)榇蟠笮∈瞧淦浞逯档牡闹绷餍判盘?。接口定義義增益可控控放大電電路的OOUTPPUT端端接自動動增益電電路的IINPUUT端，控制端端分別接接單片機機P2.0，PP2.22端口。技術要求求能夠把輸輸入信號號的峰值值控制在在一定范范圍內(nèi)，我們組組選擇的的范圍是是0.551.0。實現(xiàn)方式式（1）電電路實現(xiàn)現(xiàn)圖3.55.1電壓壓比較電電路原理理圖 圖圖3.5.2檢波波電路原原理圖（2）檢檢波電路路原理檢波電路路是一個個一階RRC電路路。當輸輸入的電電壓大于于檢波電電路的電電容電壓壓時二極極管導通通

34、，電容容充電，當輸入入電壓小小于檢波波電路的的電容電電壓時，二極管管截止，電容放放電。如如果要能能夠使檢檢波電路路的輸出出始終為為輸入信信號的峰峰值，其其時間常常數(shù)應該該足夠大大。假設輸入入信號為為頻率的的正弦波波，則信號號周期，時間常常數(shù) ，此時時可以忽忽略電容容的充放放電過程程，檢波波電路的的輸出即即為輸入入信號的的峰值。描述述功能描述述紅外遙控控部分是是通過發(fā)發(fā)射端控控制兩個個電鍵，分別在在電路中中產(chǎn)生長長度不同同的兩個個脈沖，以紅外外信號的的形式發(fā)發(fā)送到接接收端，再由單單片機實實現(xiàn)調節(jié)節(jié)增益大大小的功功能。長長度不同同的兩個個脈沖分分別控制制增益的的大小增增加或減減小。接口定義義紅外遙

35、控控電路的的控制端端口接接接單片機機P2.4端口口。技術要求求在實現(xiàn)功功能的同同時盡量量是的遙遙控距離離增大實現(xiàn)方式式（1）電電路實現(xiàn)現(xiàn)圖3.66.1紅外外發(fā)射端端原理圖圖圖3.662紅外接接收端原原理圖紅外遙控控電路由由紅外發(fā)發(fā)射電路路部分與與紅外接接收電路路部分組組成。其其中，紅紅外發(fā)射射部分基本原理理：發(fā)射端電電路原理圖如如圖3.6.11，圖中中左端是是兩個結結構相似似的單穩(wěn)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)發(fā)器電路路，上下下分別對對應電鍵鍵s1、s22。電阻阻電容對對應R22、C22（R55、C44）是控控制脈沖沖寬度的的RC充放放電定時時元件。帶入tt=KRC，可計計算t11，t2,。二二極管DD2,DD4實

36、現(xiàn)現(xiàn)了“或”邏輯，使得只只要一路路信號圍圍高電平平就可以以讓紅外外管發(fā)紅紅外光。接收端電電路從右至左左依次啥啥紅外接接收、電電壓比較較和接入入單片機機的接口口。當接接收到紅紅外光信信號時，串聯(lián)電電阻急劇劇變小，A點升升到較高高電位，再由比比較器放放大至+5V左左右以被被單片機機識別，如圖33.6.3。圖3.66.3較長長脈沖在在A，BB兩點的的波形示示意圖系統(tǒng)的軟軟件結構構軟件總體體結構和和功能程序主要要由頭文文件申明明與常量量、變量量的定義義、中斷斷子函數(shù)數(shù)以及主主函數(shù)三三個部分分構成。其中，中中斷子函函數(shù)包含含音樂發(fā)發(fā)生模塊塊、紅外遙遙控模塊塊與自動動增益模模塊。主函數(shù)包包含初始始化模塊塊

37、與鍵值值處理模模塊。具體功能能如下：初始化模模塊：完完成系統(tǒng)統(tǒng)的初始始化。鍵值處理理模塊：讀取鍵鍵盤輸入入的鍵值值并改變變相應的的全局變變量，控控制運行行狀態(tài)并并向七段段數(shù)碼管管輸出當當前的狀狀態(tài)。音樂發(fā)生生模塊：讀取音音樂數(shù)組組并播放放音樂。紅外遙控控模塊：處理遙遙控器對對于音量量的控制制。自動增益益模塊：接受反反饋的電電壓信號號判斷并并控制系系統(tǒng)處于于要求的的音量范范圍內(nèi)。重要的全全局變量量unsiigneed ccharr sttatee = 10;/增增益倍數(shù)數(shù)unsiigneed sshorrt1 = 550;/短脈脈沖時間間下限unsiigneed sshorrt2 = 1100;

38、/短短脈沖時時間上限限unsiigneed llongg1 = 1000;/長脈脈沖時間間下限unsiigneed llongg2 = 3550;/長脈脈沖時間間上限int inddex_chaangee = 0;/音調調控制unsiigneed ccharr innputtHonngWaai;/紅外外遙控輸輸入unsiigneed hhonggWaii_addderr = 0;/紅外外遙控持持續(xù)時間間unsiigneed hhonggWaii_sttatuus = 0;/00:無脈脈沖1;短脈沖沖2:長長脈沖unsiigneed ccharr prresss_fllag = 11, ppre

39、sss_ccodee = 0, preess_staate = 00;unsiigneed ccharr MOODE = 00;/0基礎礎部分 1函數(shù)數(shù)發(fā)生 2音樂樂播放（程序只只包含22，基礎礎拓展分分開）unsiigneed ccharr muusicc = 0;/音樂樂選擇unsiigneed ccharr meethood = 0;/00：五線線 1：四線（只做了了5線）unsiigneed ccharr auuto_conntrool = 0;/自自動增益益開關控控制unsiigneed ccharr coountter=0;/音樂樂選擇unsiigneed ccharr cooun

40、tter_flaag=00;/ 測試試用計數(shù)數(shù)值十進進制表示示unsiigneed iint auddio_freequeencyy;/ 當前前的音頻頻頻率unsiigneed iint auddio_ptrr=0,auddio_durra=00;/讀取音音頻的指指針int sammplee;doubble vollt;/ADD轉換后后的電壓壓值doubble Vmaax = 3.0; /自自動增益益上限doubble Vmiin = 0.4; /自自動增益益下限unsiigneed ccharr T_A0 = 550;/控制制速度unsiigneed ccharr diigitt8=-,-,

41、-,-,-,-,-,-;、數(shù)碼碼管顯示示unsiigneed ccharr leed=00,0,0,00,0,0,00,0;/二極管管顯示unsiigneed ccharr NuumOffMuss = 2;/音樂樂數(shù)量描述述功能描述述用于讀取取鍵盤輸輸入的鍵鍵值并改改變相應應的全局局變量，向七段段數(shù)碼管管輸出當當前的狀狀態(tài)。輸入輸出出項描述述表4.33.1 鍵值處處理模塊塊輸入項項變量名 類類型有效值范范圍 來源源備注presss_fflagg unssignned chaar01鍵盤輸入入判斷是否否有按鍵鍵按下presss_ccodee unssignned chaar08鍵盤輸入入判斷按下

42、下的鍵號號presss_sstatteunsiigneed ccharr01鍵盤輸入入判斷按鍵鍵狀態(tài)表4.33.2 鍵值處處理模塊塊輸出項項變量名 類類型 有效值值范圍備注digiit unssignned chaar 部部分ACCSIII七段數(shù)碼碼管顯示示statte unssignned chaar1155增益倍數(shù)數(shù)musiic unssignned chaar01曲目T_A00unsiigneed ccharr10990曲速indeex_cchanngeint-999音調autoo_coontrrolunsiigneed ccharr01自動增益益數(shù)據(jù)結構構presss_fflagg ,

43、 preess_codde, preess_staate：判斷當當前的按按鍵狀態(tài)態(tài)以及被被按下的的是哪個個鍵digiit:數(shù)數(shù)碼管狀狀態(tài)T_A00,staate,mussic,autto_cconttroll,inndexx_chhangge:程程序狀態(tài)態(tài)，控制制數(shù)碼管管輸出算法本模塊通通過讀取取全局變變量prresss_fllag與與preess_codde來判判斷哪個個鍵被按按下。然然后，根根據(jù)相應應的鍵碼碼，對sstatte、mmusiic、TTA_00、autto_cconttroll、inndexx_chhangge這五個全局局變量進進行操作作來改變變程序的的運行狀狀態(tài)描述述功能描述

44、述讀取包含含音樂曲曲調的數(shù)數(shù)組，并并將其轉轉化為方方波并輸輸出。輸入輸出出項描述述表4.44.1 音樂發(fā)發(fā)生模塊塊輸入項項變量名 類類型有效值范范圍 來源源備注musiic_ddataa1 coonstt unnsiggnedd innt二維數(shù)組組/定義樂譜musiic_ddataa2 connst unssignned intt二維數(shù)組組/定義樂譜musiicunsiigneed ccharr12全局變量量曲目T_A00int10990全局變量量曲速indeex_cchanngeint-999全局變量量音調表4.44.2幅幅度調制制音樂發(fā)發(fā)生模塊塊輸入項項變量名 類類型 有效值值范圍備注P2

45、.22/ /通過P22.2引腳輸輸出方波波數(shù)據(jù)結構構unsiigneed ccharr muusicc：用于表表示音樂樂發(fā)生時時的曲目目，在模模塊初始始時進行行判斷，從而讀讀取不同同的樂譜譜數(shù)組。對應小蘋果果與K歌之之王。int T_AA0：用用于表示示音樂發(fā)發(fā)生時的的曲速，為1到到9級可可調，55為正常常速度。 uunsiigneed iint auddio_freequeencyy：用于表表示當前前方波的的頻率，從樂譜譜數(shù)組中中讀取后后向計時時器A11的寄存存器輸出出。unsiigneed iint auddio_ptrr：輔助讀讀譜指針針，每次次讀取樂樂譜之后后就執(zhí)行行“auddio_p

46、trr+;”unsiigneed iint auddio_durra=00：持續(xù)時時間計數(shù)數(shù)變量，即音樂樂中的節(jié)節(jié)拍長短短控制。unsiigneed ccharr NuumOffMuss = 2：定義了了樂曲的的數(shù)量。調用函數(shù)數(shù)說明voidd Pllay_Mussic(voiid)：調用該該函數(shù)一一次即音音樂播放放一個音音節(jié)。該該函數(shù)打打包了音音樂播放放的全部部控制內(nèi)內(nèi)容。算法圖4.44.1 音樂發(fā)發(fā)生算法法流程圖圖2描述述功能描述述讀取調制制波形的的采樣數(shù)數(shù)組，并并由其控控制電路路的增益益等級，使得輸輸入信號號被預設設函數(shù)調調制。輸入輸出出項描述述表4.55.1紅紅外遙控控模塊輸輸入項變量名

47、 類類型有效值范范圍 來源源備注inpuutHoongWWaiconsst uunsiigneed iint定義脈沖數(shù)字字信號P2.44/單片機輸輸入遙控器脈脈沖輸入入端口表4.55.2紅紅外遙控控模塊輸輸出項變量名 類類型有效值范范圍備注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/音量控制制口數(shù)據(jù)結構構shorrt1,shoort22,loong11,loong22：脈沖沖輸入時時間的上上下限控控制。sshorrt1，shoort22分別為為短脈沖沖上下限限，loong11，loong22

48、分別為為長脈沖沖上下限限。honggwaii_addderr:記錄錄脈沖的的持續(xù)時時間。honggwaii_sttatuus:記記錄系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)00:無脈脈沖1;短脈沖沖2:長長脈沖調用函數(shù)數(shù)說明voidd gaain_conntrool(vvoidd)：用于控控制4個個輸出音音量控制制的口。通過讀讀取sttatee的值（15個個狀態(tài)）來分別別給出44個音量量控制端端口（PP1.00,p11.1,p1.2,pp1.33）的輸輸出電平平。算法當inpputHHonggWaii為0時時，hoongwwai_staatuss的值置置0。當inpputHHonggWaii為1時時，hoongwwai_a

49、ddder加加1。當honngwaai_aaddeer處于于shoort11,shhortt2控制制的上下下限之間間時，hhonggwaii_sttatuus值為為1。當honngwaai_aaddeer處于于lonng1,lonng2控控制的上上下限之之間時，honngwaai_sstattus值值為2。當inpputHHonggWaii變?yōu)?0時，hhonggwaii_sttatuus的值值控制sstatte變化化.最后通過過讀取sstatte的值值來輸出出音量控控制。描述述功能描述述讀取自動動增益電電路的反反饋信號號，并判斷斷和控制制輸出音音量是否否在要求求范圍中中輸入輸出出項描述述表4

50、.66.1自自動增益益模塊輸輸入項變量名 類類型有效值范范圍 來源源備注P1.44/單片機輸輸入檢波電路路的電壓壓輸入autoo_coontrrolunsiigneed_ccharr01全局變量量表示自動動增益是是否打開開表4.66.2自動增增益模塊塊輸出項變量名 類類型有效值范范圍 來源源備注statteunsiigneed ccharr0155全局變量量音量大小小數(shù)據(jù)結構構voltt:ADD轉換后后的電壓壓數(shù)值。Vmaxx，Vmmin：通過計計算得出出的控制制音量大大小所需需的電壓壓上下限限。算法把輸入電電壓通過過模數(shù)轉轉換得到到程序內(nèi)內(nèi)的電壓壓值。判判斷該電電壓值是是否在所所給出電電壓之

51、間間。不是是即把sstatte恢復復到要求求的范圍圍內(nèi)。系統(tǒng)功能能及技術術指標測測試測試項目目3基礎放大大電路：可以產(chǎn)生生15個個不同的的增益值值；最小增益益小于00.155；最大增益益大于11.455；增益的相相對誤差差在3%以內(nèi)；增益倍數(shù)數(shù)可以顯顯示在七七段顯示示管上；音樂發(fā)生生器：可以在xxxx首首歌之間間切換；能夠改變變歌曲播播放速度度；能夠改變變歌曲音音量；能夠改變變歌曲音音調紅外遙控控：能夠紅外外遙控增增益等級級的上升升和下降降遙控的距距離達到到50ccm以上上遙控有足足夠靈敏敏度自動增益益：檢波電路路能夠將將輸出交交流信號號峰值信信息處理理后返回回單片機機；增益超過過設定增增益上

52、限限時，增增益等級級自動下下降；增益低于于設定增增益下限限時，增增益等級級自動上上升；測試的資資源萬用表11臺易派信號號發(fā)生器器1臺信號源連連接線11根USB連連接線22根PC1臺臺杜邦線若若干焊錫、鉗鉗子、電電烙鐵等等焊錫工工具 若干干測試方法法3基礎部分分：增益益可控制制放大器器電路首先檢測測電路無無誤后，講程序序通過PPC燒入入到單片片機中，使其正正常工作作。利用用易派信信號發(fā)生生器將頻頻率為4400HHz，有有效值00.6VV的正弦弦信號接接入增益益可控放放大電路路輸入端端。首先先，利用用萬用表表測量實實際輸入入信號有有效值值值，然后后通過底底板鍵盤盤上的11號，22號按鈕鈕控制增增益

53、倍數(shù)數(shù)；然后后將萬用用表負端端接地，正端連連接增益益可控放放大電路路輸出端端，分別別記錄增增益值為為0.111.5時輸輸入、輸輸出電壓壓大小。并利用用易派的的示波器器功能，記錄輸輸出與輸輸入端的的波形。拓展部分分一：音音樂發(fā)生生在上述程程序完成成的基礎礎上，移移去交流流信號源源，將單單片機的的控制信信號接入入增益可可控放大大電路的的輸入端端，將蜂蜂鳴器接接入增益益可控放放大電路路輸出端端與地之之間。觀觀察蜂鳴鳴器所發(fā)發(fā)出的音音樂，分分別按下下單片機機底板上上對應的的按鈕，觀測音音樂的變變化。拓展部分分二：紅紅外遙控控保持上訴訴接線不不變，利利用紅外外接收電電路與單單片機相相連，并并將接收收到的

54、信信號反饋饋至單片片機。同同時，利利用兩節(jié)節(jié)干電池池給紅外外發(fā)射端端供電，分別按按下紅外外發(fā)射端端的按鍵鍵，七段段數(shù)碼管管上的增增益倍數(shù)數(shù)，觀測測能否起起到紅外外遙控作作用。增增加遙控控距離，重復上上訴實驗驗。拓展部分分三：自自動增益益按下按鍵鍵2打開開自動增增益模塊塊，將增增益可控控放大電電路輸出出信號輸輸入到檢檢波電路路中，并并將信號號返回至至單片機機。將交交流信號號接入信信號輸入入端，負負端接地地。通過過紅外遙遙控改變變增益等等級，當當增益等等級低于于0.55時，系系統(tǒng)自動動提高增增益至00.5，增益等等級無法法繼續(xù)降降低。當當增益登登記高于于1.00時，系系統(tǒng)自動動減少增增益至11.0

55、，增益無無法繼續(xù)續(xù)增大。測試結果果及分析析基礎部分分：增益益可控制制放大器器電路具體測試試數(shù)據(jù)如如下表：表5.44.1 增益可可控放大大電路誤誤差計算算表序列號輸入電壓壓（V）輸出電壓壓（V）顯示增益益實測增益益誤差（%）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電路測測試中，所有誤誤差均被被控制在在1%以內(nèi)。原因分分析如下下：本小小組為了了使誤差差盡量小小，選用用元件時時盡量選選取元件件參數(shù)最最為理想想的元件件，焊錫錫時盡量量避免焊焊橋，每每次實驗驗時都事事先檢測測電路保保證電路路的完好好性。易派示波波器觀測測的輸出出輸入波波形如下下：（cch1為為輸出信信號，cch2為為輸入信信號）圖5.44.1.1增益益大于11.0圖5.44.1.1增益益等于11.0圖5

58、.44.1.1增益益小于11.0拓展部分分一：音音樂發(fā)生生連接好電電路后，蜂鳴器器正確播播放了歌歌曲，我我們共設設置了兩兩首歌曲曲：南山山南荷塘月月色，并可通通過按鍵鍵1改變變播放的的歌曲。按下33、4按按鍵時，音樂音音速隨之之改變。按下55、6按按鍵時，音樂音音調。同同時，操操作按鍵鍵7、88，我們們也實現(xiàn)現(xiàn)了對增增益等級級的控制制。拓展部分分二：紅紅外遙控控發(fā)射端供供電后，利用發(fā)發(fā)射端上上的兩個個按鍵，實現(xiàn)了了對增益益倍數(shù)的的控制作作用，并并且靈敏敏度高，每次操操作皆有有現(xiàn)象產(chǎn)產(chǎn)生。隨隨后我們們增大遙遙控距離離，遙控控距離為為1.55米時，還能穩(wěn)穩(wěn)定的觀觀測到增增益變化化，達到到測試要要求

59、。拓展部分分三：自自動增益益改變電路路連接至自自動增益益功能實實現(xiàn)，通通過紅外外遙控控控制增益益的等級級，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)當增益益等級低低至0.5時，繼續(xù)按按動發(fā)射射端P22號按鈕鈕，七段數(shù)數(shù)碼管上上增益數(shù)值值無法繼繼續(xù)降低低，輸出出信號幅幅度維持持不變；發(fā)現(xiàn)當當增益等等級提高高至1.0時，繼續(xù)按按動發(fā)射射端P11號按鈕鈕，七段數(shù)數(shù)碼管上上增益數(shù)值值無法繼繼續(xù)降低低，輸出出信號幅幅度維持持不變；致謝實驗的順順利完成成，離不不開實驗驗助教和和老師的的大力幫幫助，在在此對給給予我們們幫助的的老師和和同學們們表示由由衷的感感謝。首先要感感謝課程程負責老老師的耐耐心指導導與教學學，為我我們的項項目進行行奠定了了

60、基礎。其次我們們要感謝謝我們的的助教，在實驗驗室里耐耐心指導導了我們們大量的的問題，幫助我我們進行行調試。當然，也也要感謝謝一同完完成本次次課程的的學生們們，互幫幫互助，共同進進步。最后還要要感謝實實驗室的的助管，器材室室的老師師以及電電院負責責管理門門禁的保保安，我我們的工工作給其其帶來了了不少麻麻煩，但但是他們們都熱心心的為我我們服務務。參考資料料1 馬忠梅梅等，單單片機的的C語言應應用程序序設計，北京航航空航天天大學出出版社，199982 上海交交大電子子工程系系. 科科技創(chuàng)新新2AA講座座5-拓拓展任務務推薦項項目的方方案提示示.fttp:/2002.1120.39.2488.3上上海