【正文】 益及其相應(yīng)控制信號(hào)對(duì)應(yīng)表 拓展部分函數(shù)信號(hào)發(fā)生暨電子音樂(lè)合成與播放模塊描述 功能描述通過(guò)按鍵選擇函數(shù)發(fā)生和音樂(lè)發(fā)聲，并實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)音量、頻率、切換歌曲和切換波形等功能。與單信道開(kāi)關(guān)相比，其優(yōu)勢(shì)包括輸入信號(hào)峰值擺幅等于整個(gè)電源電壓加上輸入信號(hào)范圍內(nèi)導(dǎo)通阻抗常量。一秒無(wú)操作后將顯示實(shí)際增益值，第一位為符號(hào)位，后三位可顯示并精確到兩位小數(shù)。操作者能通過(guò)按鍵操作，設(shè)置放大器的增益等級(jí)，相應(yīng)的增益在數(shù)碼管顯示，在無(wú)操作1秒后，將顯示實(shí)際增益倍數(shù)。具體功能是通過(guò)單片機(jī)小系統(tǒng)板上提供人機(jī)操作界面，使操作者能通過(guò)按鍵輸入，控制輸入信號(hào)增益值的等級(jí)并輸出信號(hào)，同時(shí)在數(shù)碼管上顯示出相應(yīng)的增益倍數(shù)。l LM741：LM741是一種應(yīng)用非常廣泛的通用型運(yùn)算放大器，采用了有源負(fù)載，只要兩級(jí)放大就可以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。 姓名班級(jí)學(xué)號(hào)具體負(fù)責(zé)的工作聯(lián)系方式鄒佳桐F10030255100309750程序設(shè)計(jì)、端口設(shè)計(jì)、協(xié)助焊接13764651637魏如君F10030255100309743程序設(shè)計(jì)、端口設(shè)計(jì)、協(xié)助焊接18221556658溫雪嬌F10030255100309740報(bào)告撰寫(xiě)、電阻選擇、協(xié)助焊接15900916018摘 要：本報(bào)告是科技創(chuàng)新[2]實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)報(bào)告，以課程相關(guān)資料為背景，詳述運(yùn)算放大器增益程序控制系統(tǒng)以及函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)合成和播放的原理及使用情況，其中包括主要功能、系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)硬件以及軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法，系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，調(diào)試分析等內(nèi)容。模擬開(kāi)關(guān)：本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)集成模塊CD4066實(shí)現(xiàn)，有四個(gè)輸入端和四個(gè)輸出端，另外還有四個(gè)控制端，通過(guò)單片機(jī)控制四個(gè)控制端的電平高低，從而控制相應(yīng)輸入與輸出端口間的導(dǎo)通與否，類(lèi)似于一般意義上的開(kāi)關(guān)，導(dǎo)通時(shí)模擬開(kāi)關(guān)存在一定的內(nèi)阻。2. 系統(tǒng)總體說(shuō)明 課題任務(wù)規(guī)定的設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)部分任務(wù)：設(shè)計(jì)制作一個(gè)增益可鍵控的線性放大器電路，并通過(guò)單片機(jī)小系統(tǒng)控制其直流增益等級(jí)的變化。在增益放大模式下，KEYKEYKEY3為增益增減鍵，KEY4為重置鍵（返回主菜單鍵）。用后2位的數(shù)碼管顯示增益放大倍數(shù)，包括一位整數(shù)，小數(shù)點(diǎn)和一位小數(shù)，交互性好。這種結(jié)構(gòu)消除了帶輸入信號(hào)的開(kāi)關(guān)晶體管門(mén)限電壓的變化，因此，在整個(gè)作業(yè)信號(hào)范圍內(nèi),要保持導(dǎo)通電阻為低。因此，可以取R1＝80KΩ，R2=40KΩ，R3=20KΩ，R4=10KΩ。根據(jù)公式。音樂(lè)播放聲響控制unsigned int volume=10。1變化反饋，用于啟動(dòng)主程序循環(huán)內(nèi)的部分bit change=0。 if(key_1 30) { 確認(rèn)按鍵有效并執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作 } } else key_1=0。 switch (mode) { case 21: setSWs(sin_data[pace*SIN_T/2000])。2. 波形顯示與切換：切換至函數(shù)信號(hào)發(fā)生器時(shí)，用示波器觀察輸出的四種基本波形，要求波形完整清晰不失真?？梢圆シ诺诙滓魳?lè)。 // 10千歐sbit SW2=P1^5。unsigned int volume=10。/* 按鍵標(biāo)志 */bit key=0。 /* 1 */ case 2: AA=0xa4。 /* 9 */ case 10: AA=0x40。 /* 7. */ case 18: AA=0x00。 /* */ case 39。 case 24: AA=0xa3。}/* 數(shù)碼管函數(shù)驅(qū)動(dòng) */light(){// output_sel = 0xf0。 switch(music) { case 1: x=music_data_1[a][b]。 EA=0。 ++key_3。 EA=1。 key=1。 } } else key_4=0。 setSWs(volume*4)。 if(key_3 30) { key_3=0。 /*開(kāi)中斷*/ break。 ++key_2。 mode_tmp=10。 digi[1]=mode%10。 if(KEY3==0) { led_3=0。 mode_tmp=10。 key=1。 /*關(guān)中斷*/ BZZ=0。 ++key_4。 if(key_120) { key_1=0。 39。 } } else key_2=0。 BZZ=1。 key=1。 if((mode_tmp++)==24) mode_tmp=21。 digi[2]=39。 if(key_2 30) { key_2=0。 if(clock1s==V_T1s) { clock1s_flag=1。 ADDR_8SEG = NUMTOSEG7(digi[3])。 SW3=x%16/8。 case 22: AA=0xe7。 /* _ */ case 39。 /* 5. */ case 16: AA=0x02。 /* 7 */ case 8: AA=0x80。 switch (DATA) { case 0: AA=0xc0。/* 按鍵時(shí)長(zhǎng) */unsigned int key_1=0。//unsigned int code music_data_2[][2]={ {880,400},{831,200},{740,400},{698,600},{622,200}, {698,400},{740,2000},{370,400},{440,800},{494,400}, {554,600},{622,200},{554,400},{494,800},{415,400}, {330,600},{370,200},{415,400},{440,800},{370,400}, {370,600},{330,200},{370,400},{415,800},{349,400}, {277,800},{370,400},{440,800},{494,400},{554,600}, {622,200},{554,400},{494,800},{415,400},{330,600}, {370,200},{415,400},{440,600},{415,200},{370,400}, {349,600},{311,200},{349,400},{370,800},{370,400}, {370,800},{0,400},{659,800},{659,200},{659,200},{659,600},{622,200}, {554,400},{494,800},{415,400},{330,600},{370,200}, {415,400},{440,800},{370,400},{370,600},{349,200}, {370,400},{415,800},{349,400},{277,1200},{659,800},{659,200},{659,200}, {659,600},{622,200},{554,400},{494,800},{415,400}, {330,600},{370,200},{415,400},{440,600},{415,200}, {370,400},{349,600},{311,200},{349,400},{370,2400},{0,0}}。sbit KEY2=P1^1。根據(jù)測(cè)出的輸入電壓和輸出電壓,計(jì)算實(shí)際增益和相對(duì)誤差,從而分析試驗(yàn)的準(zhǔn)確性.從表3中可以看出:所有的數(shù)據(jù)基本符合要求,但是也存在部分?jǐn)?shù)據(jù)稍微偏大的情況,例如:，相對(duì)誤差較大，%、%、%、%，產(chǎn)生誤差的可能原因分析如下：1：2：由于電路的焊接對(duì)電路的電阻產(chǎn)生了影響。5. 系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)測(cè)試 測(cè)試項(xiàng)目基本部分的測(cè)試1．顯示功能：測(cè)試運(yùn)用微動(dòng)開(kāi)關(guān)改變放大倍數(shù)時(shí)，數(shù)碼管是否能正確顯示倍數(shù)。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生模塊描述 功能描述波形發(fā)生時(shí),程序每隔五毫秒進(jìn)行一次開(kāi)關(guān)中斷，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，通過(guò)將計(jì)算得到的各采樣點(diǎn)數(shù)值量輸出，產(chǎn)生頻率可控的波形。 調(diào)用函數(shù)說(shuō)明數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)程序light()功能：驅(qū)動(dòng)并顯示參數(shù)：無(wú)返回值：無(wú)7段數(shù)碼顯示譯碼unsigned char NUMTOSEG7(unsigned char DATA)功能：將輸入?yún)?shù)DATA轉(zhuǎn)化為7段譯碼參數(shù)：DATA:需要顯示的數(shù)字或符號(hào)返回值：7段譯碼結(jié)果 算法按鍵2控制變量增減，按鍵3返回上級(jí)，按鍵4系統(tǒng)重置。unsigned int key_2=0。模式1為可控增益放大電路；模式2為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，21為正弦波，22為三角波，23為方波，24為鋸齒波；模式3為音樂(lè)播放模式。焊接良好，線路清晰，沒(méi)有太多交叉，盡量簡(jiǎn)潔 實(shí)現(xiàn)方式音樂(lè)發(fā)聲：通過(guò)軟件控制單片機(jī)產(chǎn)生頻率按曲調(diào)變化的方波信號(hào)（原因是方波的傅立葉展開(kāi)中包含較多的頻率分量，可以使聲音更加清晰悅耳）通過(guò)共射放大電路及分壓后送入放大器，在輸出端輸出驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。5V總體：1 各等級(jí)的實(shí)際增益值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，誤差應(yīng)小于3%，且越精確越好2 按鍵消抖：附加電容法 實(shí)現(xiàn)方式[2]根據(jù)理想放大器的原理，可以得知U＋＝U－ ；i+ = i_ = 0所以，增益放大倍數(shù)為G＝，其中反相輸入端接可變電阻Rx，反向輸入端與輸出端之間皆負(fù)反饋電阻R5。它和CD4016B的引腳相兼容，但是擁有一個(gè)更低的導(dǎo)通電阻。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨音樂(lè)播放器結(jié)構(gòu)圖[2] 系統(tǒng)的功能可變?cè)鲆娣糯笃鳎河蓡纹瑱C(jī)和放大電路組成，通過(guò)按鍵控制單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)輸出，并由該信號(hào)控制放大電路的參數(shù)變化，~。波形形狀良好，不失真，可調(diào)節(jié)波的頻率變化。單片機(jī)：Singlechip Microcontroller 單片機(jī)小系統(tǒng)Vi：輸入電壓。適度對(duì)象：本文檔適于有一定電路分析和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并對(duì)單片機(jī)技術(shù)感興趣的讀者。ABSTRACT This report is a experiment designing report of the course the Tech Innovation 2 . In this report, we specifies the principals and the using status of the operational amplifier gain control system, which based on the interrelated materials, including the SCM system and its designing circuits as the fundamental part and the LCD display moduleas the development part. The report also involves the figures, flow chart, source code, debugging and hardware testing process, user manual, etc. Another important content is what we have learned in this experiment.KEYWORDS operational amplifier circuits, gain controlled by keys, sevensegment nixie light ,CD4066,LM741, Single Chip MicroComputer/MicroController(MCU),function generator, digital /anolog conversion. 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院地 址：東川路800號(hào)郵 編：200240目 錄1. 概述 1 編寫(xiě)說(shuō)明 1 名詞定義 1 縮略語(yǔ) 22. 系統(tǒng)總體說(shuō)明 3 課題任務(wù)規(guī)定的設(shè)計(jì)要求 3 實(shí)際完成后的功能 3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與分析 4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和總體結(jié)構(gòu) 4 系統(tǒng)的功能 73. 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 8 硬件總體結(jié)構(gòu) 8 基礎(chǔ)部分增益可數(shù)字化控制的線性放大器描述 8 功能描述 8 接口定義 9 技術(shù)要求 10 實(shí)現(xiàn)方式 10 拓展部分函數(shù)信號(hào)發(fā)生暨電子音樂(lè)合成與播放模塊描述 12 功能描述 12通過(guò)按鍵選擇函數(shù)發(fā)生和音樂(lè)發(fā)聲，并實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)音量、頻率、切換歌曲和切換波形等功能。鍵控：通過(guò)“電鍵”的開(kāi)閉控制電路工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。拓展部分的設(shè)計(jì)要求：在運(yùn)算放大器的輸出端可以輸出波形完整的正弦，方波，三角，鋸齒等數(shù)學(xué)波形，而且能夠通過(guò)蜂鳴器播放電子音樂(lè)。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與分析 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和總體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分：增益可控放大器 基礎(chǔ)部分反相放大電路原理圖[1]設(shè)計(jì)制作一個(gè)可變?cè)鲆娣糯箅娐?，通過(guò)四路并聯(lián)電阻的通斷，組合出241，即15種并聯(lián)阻值，再利用運(yùn)算放大器LM741，產(chǎn)生15個(gè)檔的對(duì)應(yīng)電壓。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器：通過(guò)軟件控制六路信號(hào)通過(guò)的D/A轉(zhuǎn)換在放大器的輸出端輸出正弦，三角，方形，鋸齒等四種完整的數(shù)學(xué)波形?？捎米鞣e分器、求和放大器及普通反饋放大器。 接口定義函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是在基礎(chǔ)部分的基礎(chǔ)上在反向輸入端再并聯(lián)