【正文】 SETB EX0 CLR R_OUT AJMP LOOP。接入較小的負載 MOV 47H,0DH LCALL DIS1 LCALL DElAy_1s LCALL RIN_LOOP CLR MOV 47H,0 LCALL DIS1 MOV 32H,30H 。發(fā)送I JNB TI,$ CLR TI MOV R0,32H MOV R1,03HR_VALUE: MOV A,R0 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI INC R0 DJNZ R1,R_VALUE MOV A,53H 。給9850寫入100HZ的信號以便利于測量輸入阻抗 LCALL WR_DDS MOV P1,02H 。SETB V_MAX。鍵盤初始化 ClR IT0 。設置T0初值，125uS一中斷 MOV TH0,086H MOV SP,60H MOV RANGE,01H SETB ET0 。測量幅頻特性標志位 R_IN BIT 。D0D7 USE P0 W_CLK EQU 。說明本程序已經(jīng)調(diào)試過。題目：放大器參數(shù)測試儀。七、致謝一年一度的黑龍江省電子設計大賽就要結(jié)束了，我們?nèi)齻€隊員經(jīng)過兩個多月的努力，終于完成了作品的設計與制作，這期間經(jīng)歷了很多的艱辛與迷茫，因為在選題之前，我們從來都沒有做過這方面的設計，對于運算放大器的參數(shù)測量不甚了解，因此，在選題之后，我們?nèi)齻€人便查起了相關(guān)的資料。B: 上位機界面過于簡單由于時間有限，同時對儀器儀表方面的知識積累還很不夠，所以一個能夠讓所有用戶都能滿意的儀器到底是什么樣的用戶界面，還是一個值得我們認真去調(diào)查、去思索的問題，因此，界面的設計上肯定會出現(xiàn)不完備的情況。+UiRoRoRL+Uo放大器+UK圖54 放大器輸出電阻測量電路表57 放大器輸出電阻測試數(shù)據(jù)（一）f=306HzU/VUo/VRo/Ω由以上數(shù)據(jù)可以計算出當信號頻率為300Hz時，放大器的輸出電阻為Ro=23177。直流電源Vcc=+12V ，f為輸入信號頻率，Vpp為最大不失真電壓表53 最大不失真電壓測量數(shù)據(jù)（二）f/kHzVpp/V可見在0~，因此，在測量時采用300Hz信號輸入。3．數(shù)據(jù)處理 OnComNewData()函數(shù)響應WM_COMNEWDATA消息并對接收到的數(shù)據(jù)進行處理，為防止前一數(shù)據(jù)未處理完畢又接收到新數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)丟失，特設一循環(huán)檢測直到處理完畢。因此在上位機程序的編寫過程中采用的是中斷接收方式。第二節(jié) 顯示與鍵盤處理程序設計顯示與鍵盤處理程序擔負著原始數(shù)值信號到顯示七段碼的變換，對數(shù)碼管和鍵盤的掃描等功能。1）主程序設計初始化部分用于加載各特殊功能寄存器的值，和一些重要的寄存器初始狀態(tài)，然后檢測是否開始測量，這時程序不停檢查各測量標志位的狀態(tài)，一旦有要測量的指標，馬上跳轉(zhuǎn)到相應的程序完成對相應指標的測量，放入暫存器保存當前值，以備用于上傳到PC機。3）幅頻特性電路參數(shù)的計算在幅頻特性測量上，也應用了檢波電路，具體電路參數(shù)與輸入阻抗的參數(shù)計算過程近似。其原理圖如下圖所示，轉(zhuǎn)換完畢的串口信號TXD、RXD直接和單片機AT89C51相連接。實踐證明這樣的設計是行之有效的。AT89C51單片機是51系列單片機性價比較高的一種，內(nèi)含4K電可擦ROM、128字節(jié)RAM。用多路器地址選擇模擬輸入通道的方法如表21所列，其工作時序圖如圖1所示。CS在整個轉(zhuǎn)換過程中必須置為低電平，接著從處理器接受一個時鐘。圖29 輸出阻抗測試電路4） 最大不失真電壓測量的電路選取對于最大不失真的測量，已經(jīng)在前面的方案選擇里講到了很多種的實際測量方法，可以利用時域分析法，頻域法；在這里我們采用了頻域分析的方法，利用A/D轉(zhuǎn)換器對放大器的輸出電壓進行測量，并對采集的數(shù)據(jù)進行FFT變換，從而得到電壓的頻譜，再設計作品的實際過程中，我們利用了Tektronix TDS220數(shù)字示波器對放大器地輸出電壓進行了頻譜分析，得到了其基波與各次諧波之間的頻譜幅度關(guān)系，分析發(fā)現(xiàn)，當放大器的輸出電壓出現(xiàn)失真時，它的基波分量和三次諧波分量會有較大的變化，特別是三次諧波分量會很快上升，而基波分量有小幅度的下降，從而在對輸出電壓進行FFT之后，對其的基波與三次諧波的幅度進行比較，便可以得到該放大器的輸出電壓是否失真，并可以得到最大不失真電壓。鑒于此種原因，我們選擇了模擬開關(guān)實現(xiàn)對電壓信號的切換測量。主要框圖如下：信號源待測放大器檢波器多路開關(guān)A/D數(shù)據(jù)采集主控器MCU鎖存器圖25 放大器參數(shù)測試原理框圖3）人機界面：主要由兩大部分組成，分別為上位機顯示界面和下位機操作系統(tǒng)所構(gòu)成。1：反相放大器反相輸入運算放大器的輸入輸出關(guān)系為+_++Uo_+Ui_R1RfRpUo= Auf Ui=Rf Ui/R1輸入電阻 Ri=R1輸出電阻Ro≈0平衡電阻Rp=R1//Rf 圖22 反相放大器電路反饋電阻的阻值不可太大，否則會產(chǎn)生教大的噪聲及漂移，一般為幾十千歐到幾百兆歐。理想集成運算放大器的主要特點：差模增益趨向于無窮大，輸入電阻趨向于無窮大，即兩個輸入端之間的等效電阻很大。缺點是：實時性較差、系統(tǒng)復雜，造價稍高，需要較多的開發(fā)經(jīng)驗。但用于這種場合是不合適的，原因在于這一信號處理系統(tǒng)要用到除法器，而模擬除法器要達到比較高的精度，其造價是比較高的，而且調(diào)試也比較困難，穩(wěn)定性很難保證，因此本設計將不采用模擬器件作為核心的信號處理系統(tǒng)。一、題目要求和方案論證題目要求：1）制作出放大器參數(shù)測試儀1） 測試參數(shù)的種類、數(shù)量自定，電壓增益不小于1000，輸出幅度不小于10V；2） 測試參數(shù)的精度自定；3） 測試儀的功能，例如對測試的結(jié)果是否存儲、顯示、打印等自定。方案二：基于CPLD作主控單元數(shù)字測量與分析方法整機測試指標：幅頻特性、輸入阻抗、輸出阻抗、最大不失真電壓、失真度的測量；電路實現(xiàn)方法：前級信號源利用FPGA來實現(xiàn)，通過DDS技術(shù)產(chǎn)生頻率和幅度可程控的信號源，用于對放大器的測量；后級輸入阻抗，輸出阻抗，最大不失真電壓，失真度的測量，采用CPLD控制外接高速AD進行數(shù)據(jù)采集與處理，從而得到對放大器參數(shù)的測量。對于這一系統(tǒng)，由于對實時性要求不是太高，而精度是主要矛盾，因此我們決定選取基于數(shù)字器件的信號處理系統(tǒng)，來完成本設計。集成運放的共模抑制比很大，通常大于80至100dB。R1的取值應遠小于信號源的內(nèi)阻。對于下位機的操作系統(tǒng)主要包括，鍵盤部分，數(shù)碼管顯示部分，數(shù)據(jù)上傳部分，電源部分所構(gòu)成。A/D轉(zhuǎn)換器，我們采用的是TI公司的8位串行單通道AD TLC0831，它占用外界資源少，接口簡單，編程方便。具體電路如下圖所示：圖210 最大不失真電壓測試電路5） 信號源電路與A/D電路信號源采用AD公司的專用集成芯片AD9850，可以產(chǎn)生頻率可控的正弦信號。當一個時鐘的時間間隔被自動插入后，可以使多種轉(zhuǎn)換器選定的通道穩(wěn)定。表21 選擇模擬輸入通道通道號CH0CH1輸入數(shù)據(jù)流（bit）110111圖212 TLC0831時序圖6） 數(shù)據(jù)處理與主控電路由于對數(shù)據(jù)采集與處理的速度要求不太高，同時以控制和運算為主的系統(tǒng)一般選用單片機來處理數(shù)據(jù)，單片機技術(shù)是比較成熟的技術(shù)，它的特點是以程序控制的方式把比較復雜的問題化大為小逐步求精，（如：乘法可以化為若干次加法處理）這樣一來非常復雜的問題也可以處理了，缺點是實時性較差，單片機由于其使用面非常之廣因此價格極其低廉，對于本系統(tǒng)使用單片機是再合適不過了。用戶程序可以直接燒錄到芯片內(nèi)而不需要外配ROM和RAM非常方便，AT89C51內(nèi)含兩個16位定時器，一個全雙工串口，5個雙優(yōu)先級中斷源，4個8位I/O口。8） 與上位機通訊電路串口是計算機與外部設備進行數(shù)據(jù)交換的重要介質(zhì)，所以串行通信在實際工程實現(xiàn)中有著廣泛的應用。圖215 RS232C/TTL電平轉(zhuǎn)換圖電路設計與參數(shù)計算1) 待測放大器的設計為了滿足測試要求，設計的放大器應該具有放大倍數(shù)在1000倍以內(nèi)可調(diào)的特點，因此我們采用兩級運放，第一級最大放大倍數(shù)50倍，第二級最大放大倍數(shù)為20倍，從而達到設計要求。電路實現(xiàn)過程中發(fā)現(xiàn)，在放大器放大倍數(shù)超過800倍時，放大器輸出檢波器會對放大器的輸出信號造成影響，這對測量輸出阻抗和最大不失真電壓是極為不利的。（詳細程序見附錄）2）中斷程序設計中斷程序主要用于鍵盤檢測與相應功能標志位的置位，一旦有中斷申請，證明要測量放大器的某個參數(shù)，程序馬上執(zhí)行置標志位的工作，并迅速跳回主程序，主程序可以通過判斷相應的測量標志位是否置位來執(zhí)行相應的程序，這樣可以保證對鍵盤響應的測量任務每一次都能以最快的速度執(zhí)行，并且不會影響其他中斷源的工作。此部分程序由于在數(shù)碼管掃描時采用的是MAX7219專用數(shù)碼管掃描芯片，MAX7219是串行接口，能驅(qū)動8位數(shù)碼管，其讀寫時序非常簡單，根據(jù)下面的時序圖，我們很容易的編寫了AT89C51的程序，在單片機當中，我們開辟了8個字節(jié)作為顯示緩沖區(qū)，同時用MAX7219的最大優(yōu)點是，一旦單片機將數(shù)據(jù)發(fā)送給MAX7219之后，那么單片機就不用去管理數(shù)碼管了，可以由MAX7219單獨來完成掃描過程。第一節(jié) 通信協(xié)議為了實現(xiàn)更好的數(shù)據(jù)傳輸，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，我們在單片機與上位機通訊時，約定了協(xié)議，當單片機向PC機發(fā)送關(guān)鍵字時，PC機程序才執(zhí)行相應的功能。4．屏幕顯示 在OnPaint()函數(shù)中將接收到的數(shù)據(jù)按其特定的方式顯示出來。最大不失真電壓Vpp=177。4Ω表58 放大器輸出電阻測試數(shù)據(jù)（二） f=500HzU/VUo/VRo/Ω由以上數(shù)據(jù)可以計算出當信號頻率為500Hz時，放大器的輸出電阻為Ro=12177。2）解決的方法A：測量不精確的解決方法輸出穩(wěn)定的改進在不對本設計進行原則性改動時可以使用RC濾波器對噪聲進行濾除，同時單片機軟件上可以采用平均的辦法在一定程度上改善穩(wěn)定性。在開始制定方案的時候，我們以自己的想法和方案為主，同時老師們也提供了好的想法；這樣開放的比賽模式讓我們感受到了一種全新的設計電路和解決實際問題的氛圍，從大賽的題目要求就可以看到省大賽組委會的各位老師的良苦用心不僅讓學生會設計一種電路，還要讓學生設計多種思路。作者：王海濱 梅鋒 余赟。DDS共分為3各檔位 分別是：。WOED LOAD CLOCK FQ_UD EQU 。測量輸入阻抗 R_OUT BIT 。允許定時器T0中斷 SETB TR1 。電平觸發(fā)方式 SETB EA 。******************編程區(qū)************** CLR UART_AF_STARTLOOP: JB FUPIN,ME_FV 。選通道2,為了讀出放大器輸入端的電壓計算R_IN CLR HC373 SETB HC373 NOP