【正文】 反相輸入端之間的 電阻，既圖中 R5， Ri 為接在反相輸入端 的等效電阻 ）可知，只要改變 Rf、 Ri 阻值之比 就可以改變放大比例。 考慮到運(yùn)放無法達(dá)到理想運(yùn)放的“虛短”、“虛斷”特性，在實(shí)際調(diào)試時(shí)， Rf 選用滑動(dòng)變阻器，以方便調(diào)試，最后達(dá)到理想預(yù)期時(shí) Rf 約為 。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生暨音樂播放器 描述 功能描述 (1) 用單片機(jī)編程周期性控制增益，通過按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)正 弦波，鋸齒，方波，三角波的調(diào)制，幅度和周期 63 級(jí)可調(diào)。 (2) 信號(hào)輸入口。 (6)音樂信號(hào)從單片機(jī) 口輸出。通過按鍵可以實(shí)現(xiàn)頻率和幅度的改變。 第 11 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 音樂播放只要在原來的基礎(chǔ)上改變輸入信號(hào)和輸出方式就可以實(shí)現(xiàn)了。如圖 。 技術(shù)要求 下限門控理論值 ；上限門控理論值 。歌曲兩首，音量 15 級(jí)可調(diào)，由蜂鳴器播放后音量合適。紅外發(fā)射端可以發(fā)射兩種不同寬度的脈沖信號(hào)，單片機(jī)通過識(shí)別從而控制音量增減。 Tw= REXT CE XT，因此可產(chǎn)生理論脈寬為 和 45ms 的兩個(gè)脈沖。左邊部分為用運(yùn)算放大器做的比較電路。 第 17 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 4. 系統(tǒng)的 軟件結(jié)構(gòu) 軟件總體結(jié)構(gòu)和功能 表 各模塊功能 名稱 功能 鍵值處理模塊 獲取鍵值，選擇工作模式，針對(duì)相應(yīng)鍵值改變增益等級(jí) 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊 對(duì)增益等級(jí)譯碼，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示譯碼結(jié)果 增益譯碼模塊 將增益等級(jí)轉(zhuǎn)化為 I/O 引腳的高低電平狀態(tài) 重要的全局變量 // 數(shù)碼管位和指示燈顯示數(shù)據(jù)變量 unsigned char output_sel。 // 指示燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出緩存 unsigned char led1,led2,led3,led4。 // 記錄開關(guān)狀態(tài) unsigned char sw[4]={0,0,0,0}。 // a1,a2,a3,a4,a5,a6記錄 6個(gè)電阻的狀態(tài)（接通或斷開） unsigned int a1,a2,a3,a4,a5,a6。 // wavef記錄當(dāng)前顯示的波形 int wavef = 0。 BIT0)==0 表示按鍵按下 P2IN amp。 BIT3)==0 表示按鍵按下 P1IN amp。= ~BIT2： 端口輸出低電位 P1OUT amp。led3 = 0。led4 = 1:led led led led4 滅 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (1) unsigned char digi[4]={0,0,0,0}。 (3) unsigned char sw[4]={0,0,0,0}。 對(duì)中斷函數(shù)進(jìn)行的改動(dòng)為：當(dāng)檢測到按鍵信號(hào)時(shí)，變量 swi 發(fā)生改變，并計(jì)算出 sw[i]的值，通過 sw[i]變量決定了對(duì)應(yīng)端口的電位輸出。 算法 （ 1） 防抖 在按鍵按下后，程序延時(shí) 5ms 檢測此時(shí)按鍵的電位，若連續(xù)三次是高電位，則認(rèn)為抖動(dòng)結(jié)束，可以進(jìn)行下一步操作；否則，重新進(jìn)行上述工作。 第 23 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 函數(shù)信號(hào)發(fā)生 暨音樂播放 器 描述 功能描述 根據(jù)第一個(gè)按鍵的輸入，選擇信號(hào)發(fā)生器和音樂播放器兩種模式。并通過第三、四個(gè)按鍵的輸入，來實(shí)現(xiàn)增大或減小音量。 BIT2 —— swtich2((P2IN amp。 BIT3 —— swtich4((P1IN amp。= ~BIT4： 端口輸出低電位 P1OUT amp。led2 = 0。led3 = 1。 在音樂播放器模式下，顯示音量。 a1,a2,a3,a4,a5,a6 這六個(gè)變量在此程序中對(duì)應(yīng)六個(gè)電阻的狀態(tài)。 (6) unsigned int x=32； x 決定生成四種波形的函數(shù)中 for 循環(huán)次數(shù)，同時(shí)它也決定了 a1,a2,a3,a4,a5,a6 的取值。 （ 3） func 函數(shù)：根據(jù)變量 wavef 的值調(diào)用 func0()， func1(), func2(), func3()切換四種波形函數(shù)。 （ 7） func3 函數(shù)（ wavef==3）：方波的輸出，并計(jì)算 a1,a2,a3,a4,a5,a6 的值。 （ 11） song 函數(shù)：先在程序的開頭定義了兩個(gè)歌曲數(shù)組，調(diào)用相應(yīng)的歌曲數(shù)組，播放相應(yīng)的歌曲。 a2 = x/16%2。 a6 = 1a6。 a2 = i/16%2。 a6 = 1a6。 自動(dòng)增益調(diào)節(jié) 功能描述 將輸入的電壓與參比電壓進(jìn)行比較，然后獲取 AD 轉(zhuǎn)換的值，再根據(jù)該獲得的值通過單片機(jī) 控制開關(guān)，進(jìn)行增益的調(diào)節(jié)，使硬件達(dá)到效果：當(dāng)輸出信號(hào)峰值超限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)降低增益值，限制輸出信號(hào) 峰值；當(dāng)再降低輸入的交流源信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)增加增益值。 增益數(shù)值記錄變量 ： unsigned char counter。 //ADC使能 ADC10CTL0 |= ENC。 ADC10IFG) == 0)。= ~ADC10IFG。 第 27 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 else { if (value 650) { if (++counter 15) counter = 15。 } } control(counter)。 輸入輸出項(xiàng)描述 P2IN amp。 調(diào)用函數(shù)說明 （ 1） pattern1 函數(shù)：在音樂發(fā)生器部分的 pattern1 函數(shù)的基礎(chǔ)上添加對(duì) 端口信號(hào)的脈寬檢測。在檢測到 輸入低電平時(shí)，延時(shí)18ms，再檢查 輸入的電位，若仍為低，則 z=z+1；若為高，則 z=z1。 測試的資源 測試設(shè)備： (1) 萬用表 (2) 示波器及探頭 (3) 穩(wěn)壓電源 (4) 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 測試方法 基礎(chǔ)部分測試方法： (1) 按要求接線，然后將單片機(jī)小系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相連，將基礎(chǔ)部分程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。 (5) 改變增益設(shè)定，多次重復(fù)步驟 (2)(3)。 (4) 按鍵一切換至波形發(fā)生模式，按鍵二調(diào)整發(fā)生波形的種類，分別產(chǎn)生正弦波，三角波，鋸齒波，方波。 (7) 音樂發(fā)生狀態(tài)下，通過按鍵三四調(diào)整音量大小。然后再繼續(xù)增大信號(hào)源，當(dāng)再次超過 Vmax 時(shí)便會(huì)自動(dòng)增益降一檔，輸出電壓再次降低，觀察到示波器上有一個(gè)跳變。 (2) 在拓展 1 的基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行，將紅外接收器的輸出端與單片機(jī)相連 (3) 通過按鍵二控制播放歌曲，可切換播放兩首。此時(shí)再將信號(hào)源降低，會(huì)觀察到輸出的信號(hào)也隨之而降低，當(dāng)降低到最小電壓閾值 Vmin 時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)增加增益，然后看見示波器上波形也再次跳變，同樣再降低信號(hào)源，小于 Vmin 時(shí)會(huì)再次增大增益倍數(shù)，直到增益達(dá)到 時(shí)，此時(shí)隨著信號(hào)源的降低，輸出電壓降低，不會(huì)再跳變。將信號(hào)源跳到最小，然后開始調(diào)大信號(hào)源的半波幅度，并觀察示波器上是否為正弦曲線。 第 30 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 (5) 按鍵控制輸出波形的幅度及頻率。 (2) 輸入交流電壓（ 850mVPP， 400HZ），工作電壓 直流電。 (3) 萬用表兩端分別接輸出端與地測量輸出電壓值，填入“ 工程實(shí)踐與科技創(chuàng)新 (2A)檢測基礎(chǔ)部分誤差計(jì)算表 ”。 拓展項(xiàng)目 1： （ 1） 產(chǎn)生正弦波、三角波、鋸齒波、方波 4 種波形，并改變其幅度和周期； (2)播放兩首歌曲， 改變其音量。 算法 （ 1）延時(shí)函數(shù) define CPU_F ((double)8000000) define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/)) 實(shí)現(xiàn)精確延時(shí) x 毫秒。 其余部分與音樂發(fā)生器部分相同。當(dāng)獲得的值超過上限時(shí)，降低增益的倍數(shù)；當(dāng)獲得的值小于下限時(shí)，增加增益的倍數(shù)。 } else if (value 850) { if (counter == 0) counter = 1。 } 進(jìn)行自動(dòng)增益調(diào)節(jié)的函數(shù)： if (flag==1) { value = get_AD_value()。= ~ADC10SC。 } 獲取 AD 轉(zhuǎn)換得到值的函數(shù)： int get_AD_value() { //打開片選，開始 AD轉(zhuǎn)換 ADC10CTL0 |= ADC10SC。 調(diào)用函數(shù)說明 AD 轉(zhuǎn)換初始化的函數(shù)： void Init_AD() { //設(shè)置采樣保持時(shí)間為 8 ADC10CLKs；打開 AD轉(zhuǎn)換器 ADC10CTL0 = ADC10SHT0 + ADC10SHT1 +ADC10ON。 允許 模擬輸入 ： ADC10MEM，輸出的 AD轉(zhuǎn)換值通過 ，再根據(jù)設(shè)置調(diào)節(jié)增益 第 26 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 按鍵的記錄 變量 ： unsigned char flag。 （ 6） 同三角波前半部分的前半部分。 a4 = i/4%2。= ~BIT0； else P1OUT |= BIT0； （ 4） 正弦波的生成：在程序開頭先定義了一個(gè)正弦數(shù)組，通過 for 循環(huán)循環(huán) x 次（每次循環(huán)延時(shí) ），令 x=sindata[i]，根據(jù) for 循環(huán)中的 x 值改變 a1,a2,a3,a4,a5,a6 的值，從而實(shí)現(xiàn)正弦波輸出。 a4 = x/4%2。 算法 （ 1） 防抖：同基礎(chǔ)部分。 第 25 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 （ 9） out0 函數(shù)：根據(jù) a1,a2,a3,a4,a5,a6 的值決定對(duì)應(yīng)的管腳輸出電位的高低。 （ 5） func1 函數(shù)（ wavef==1）：三角波的輸出，并計(jì)算 a1,a2,a3,a4,a5,a6 的值。 調(diào)用函數(shù)說明 （ 1） 對(duì)中斷函數(shù)的改進(jìn)：當(dāng)檢測到按鍵信號(hào)時(shí)，切換相應(yīng)的模式，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能（換波形或換音樂，調(diào)節(jié)波形頻率幅度或調(diào)節(jié)音量）。 wavef 這個(gè)變量代表所輸出波形的狀態(tài)。 led1,led2,led3,led4 代表對(duì)應(yīng) led 燈的狀態(tài)。 這個(gè)數(shù)組中的元素的值決定了對(duì)應(yīng)晶體管的顯示。led4 = 0:led led led led4 亮 led1 = 1。= ~BIT1： 端口輸出低電位 P1OUT amp。= ~BIT0： 端口輸出低電位 P1OUT amp。 BIT3 —— swtich3((P2IN amp。 BIT0 —— switch1((P2IN amp。并通過第三、四個(gè)按鍵的輸入，來實(shí)現(xiàn)同時(shí)增加或減小波形的幅度和周期。 digi[3] = swi%10。 else P1OUT amp。 (4) unsigned char swi swi 是將 sw[4]數(shù)組中的四個(gè)值視為四個(gè)二進(jìn)制數(shù)后將其轉(zhuǎn)為十進(jìn)制數(shù)，這個(gè)變量的取值決定了晶體管的顯示， digi[2] = swi/10+16， digi[3] = swi%10。關(guān)系如下： digi=0：晶體管顯示“ 0” digi=1：晶體管顯示“ 1” digi=2：晶體管顯示“ 2” digi=3：晶體管顯示“ 3” digi=4：晶體管顯示“ 4” 第 22 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 digi=5：晶體管顯示“ 5” digi=6：晶體管顯示“ 6” digi=7：晶體管顯示“ 7” digi=8：晶體管顯示“ 8” digi=9：晶體管顯示“ 9” digi=16：晶體管顯示“ 0.” digi=17：晶體管顯示“ 1.” (2) unsigned char led1,led2,led3,led4。led2 = 1。= ~BIT6： 端口輸出低電位 led1 = 0。 BIT3)==0 表示按鍵按下 輸出項(xiàng)： P1OUT |= BIT0： 端口輸出高 電位（對(duì)應(yīng) 10KΩ電阻） P1OUT |= BIT2： 端口輸出高電位（對(duì)應(yīng) 20KΩ電阻） P1OUT |= BIT4： 端口輸出高電位（對(duì)應(yīng) 40KΩ電阻） P1OUT |= BIT6： 端口輸出高電位（對(duì)應(yīng) 80KΩ電阻） P1OUT amp。 BIT2)==0 表示按鍵按下 P2IN amp。 輸入輸出項(xiàng)描述 輸入項(xiàng)： P2IN amp。 // z記錄當(dāng)前音量值和覺定 b1,b2,b3,b4的值 unsigned int z=10。 // 播放中，當(dāng)前的音頻頻率 unsigned int audio_frequency。 // 測試用計(jì)數(shù)器 unsigned int test_counter=0。 // 1s軟件定時(shí)器計(jì)數(shù) unsigned char clock1s=0。 第 16 頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 元件選值： 圖中運(yùn)放的反相輸入端焊接一個(gè)滑動(dòng)變阻器，一邊旋