【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。文章詳細介紹了max262工作模式、截止頻率和Q值的設(shè)置操作過程，以及。濾波器的設(shè)計要求、軟件和硬件設(shè)計思路，實現(xiàn)方案。系統(tǒng)經(jīng)過測試，效果良

　　

【正文】 18 頁 共 30 頁 息的傳輸 過程中， I2C 總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能。 CPU 發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分，地址碼用來選址，即接通需要控制的電路，確定控制的種類；控制量決定該調(diào)整的類別（如閃爍時間）及需要調(diào)整的量。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨立，互不相關(guān)。 主要顯示部分 顯示相關(guān)編程主要是 12864LCD 的底層驅(qū)動，和 GUI 界面的設(shè)計。 液晶與單片機的數(shù)據(jù)傳輸有兩種方式，并行和串行。系統(tǒng)通過命令指令將液晶設(shè)置在并行模式下。 經(jīng)過 液晶初始化液晶的工作狀態(tài)為： 整體顯示打開，無光標狀態(tài)，采用 基本指令操作 ， 設(shè)定 DDRAM 地址（顯示位址）第一行： 80H－ 87H 第二行： 90H－ 97H，脫離睡眠模式， 繪圖開關(guān)關(guān)閉。 底層驅(qū)動函數(shù)主要有： void check_busy()。 //檢驗忙位是否忙 void write_lcd(unsigned char dat,bit rs)。 //向 lcd 寫數(shù)據(jù) 或命令 void lcd_on(void) 。 //開 lcd 顯示不含游標 void lcd_off(void)。 //關(guān) lcd 顯示 void lcd_coursorOn(void)。 //游標開啟函數(shù) void lcd_coursorOff(void)。 //游標關(guān)閉函數(shù) void lcd_gotoXY(unsigned char x,unsigned char y) 。 //確定顯示位置 void lcd_clear(void)。 //清除顯示 void write_hz(unsigned char *p)。 //顯示漢字或字符串 void write_number(unsigned char *p)。 //寫 1 個數(shù)字 void lcd_clearDraw(void)。 //lcd 清屏 void lcd_init(void)。 //lcd 初始化 以上函數(shù)是底層的驅(qū)動函數(shù)，通過對這些函數(shù)的靈活運用即可產(chǎn)生很好的顯示效果，實現(xiàn)顯示任務(wù)。 GUI 界面設(shè)計，本系統(tǒng)的 GUI 界面設(shè)計如圖 21 所示，開機后顯示歡迎界面，之后通過判斷界面標志位覺得進入的界面，共有 3 個界面分別是，主界面、設(shè)置界面和運行狀態(tài)界面。 第 19 頁 共 30 頁 初 始 化開 始主 界 面設(shè) 置 界面界 面 標志 判 斷運 行 狀態(tài) 界 面鍵 值 判斷 處 理歡 迎 界面 圖 21 顯示界面結(jié)構(gòu) 主界面有兩個選項：設(shè)置界面，運行狀態(tài)界面，選擇界面后點確定鍵即可進入。 設(shè)置界面：設(shè)置界面是 用于設(shè)置濾波器各類參數(shù) ，主要有 3 個參數(shù)的設(shè)置操作分別是：高低通、截止頻率、前級放大倍數(shù)。 參數(shù)設(shè)置操作是選擇好參數(shù)后點確定然會點你要設(shè)置的數(shù)據(jù)比如 要設(shè)置 Fc 為 35000hz 對應(yīng)的操作如下：選擇參數(shù) fc 即箭頭指向它 ，然后點確定，這是箭頭消失，分別點下數(shù)字鍵 3,5,0,0,0，顯示上會相應(yīng)的出 現(xiàn)這些值，輸入最后一個值后箭頭自動重新出現(xiàn)并閃爍這時說明設(shè)置好這個參數(shù)。 界面共有 2 頁，操作簡單，返 回其他界面是即可將設(shè)置好的參數(shù)賦值到濾波芯片 MAX262 去。 運行界面：運行界面用于觀察濾波器運行狀態(tài)，和當前設(shè)置的參數(shù)。 4. 4 主控模塊與顯示模塊 的通信 串口通信方式 串口通信在數(shù)據(jù)格式上分為異步通信和同步通信 兩者對比如 表 7。 同步傳輸方式比異步傳輸方式速度快，這是它的優(yōu)勢。但同步傳輸方式也有其缺點，即它必須要用一個時鐘來協(xié)調(diào)收發(fā)器的工作，所以它的設(shè)備也較復(fù)雜。 異步通信具有更高的可靠性 ]2[ 。 第 20 頁 共 30 頁 表 7 串口通信方式 傳輸單位 時鐘源 速度 可靠性，復(fù)雜度 同步通信 數(shù)據(jù)塊 同一個時鐘 快 相對低，復(fù)雜 異步通信 字節(jié) 各自的時鐘 相對慢 相對高，簡單 本系統(tǒng) 對速度要求不高，且為了簡化硬件設(shè)備最終決定兩個模塊間的通信采用的異步串口通信方式。 串口配置初始化 該系統(tǒng)中的單片機工作在串口方式 1，無多機通信，允許接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，那么， SCON 的值被設(shè)定為 0x50。 在異步通信中，兩個通信器之間必須具有相同的波特率。 波特率（ band rate）是異步通信中每秒鐘傳送的二進制數(shù)碼的位數(shù)（比特數(shù)），單位是位 /秒 （ bps） 。波特率越大，傳輸速度越快。 方式 1 的波特率計算公式為： B=(2SMOD/32) T1 溢出率。 式中的 SMOD 是電源管理寄存器 PCON 的最高位。 默認情況下是 0，本系統(tǒng)對 PCON 不作操作，采用默認配置。 T1 用作串口波特率發(fā)生器時，工作在八位自動重裝方式下。那么， T1 溢出率 =(fosc/12)/(256TL1)。 該系統(tǒng)中 SMOD 為 0， 則定時器 的高位，低位值 TH1=( fosc /384)/B 。 fosc 為系統(tǒng)晶振頻率， B 為要設(shè)的波特率， 該系統(tǒng)中的 fosc 為 11052900Hz。 定波特率為 9600，代入知道 TH1 = 0Xfd。 單片機的串口初始化程序為： void UART_init(void) { EA=1。 TMOD |= 0x21。 //T1 定時方式 TH1 = 0xfd。 //設(shè)定波特率 9600 TL1 = 0xfd。 TR1 = 1。 //啟動 T1 ES=1。 SCON = 0x50。 //串口方式 1 } 通信的實現(xiàn) 上位機的設(shè)置數(shù)據(jù)要發(fā)送到下 位機。這個發(fā)送采用查詢的方式， 只需將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入 SBUF 寄存器即可。串口發(fā)送數(shù)據(jù)的程序?qū)崿F(xiàn) : void SendChar(uchar send_char) { SBUF=send_char。 while(!TI)。//等待數(shù)據(jù)發(fā)送完 第 21 頁 共 30 頁 TI=0。 } 下位機接受數(shù)據(jù)是通過 中斷的方式 ， 接收的數(shù)據(jù)是在中斷服務(wù)函數(shù)中實現(xiàn)的。 根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 標 號將 數(shù) 據(jù) 賦 入 相應(yīng) 的 數(shù) 組c h a n g _ f l a g = 1b e g i n _ f l a g = 1b e g i n _ f l a g = 0數(shù) 據(jù) 傳 入 觸 發(fā) 串口 中 斷不 是 開 始位 ， 并 且b e g i n _ f l a g = 0？是 數(shù) 據(jù) 開 始位 ？b e g i n _ f l a g = 1？是 否 是 結(jié)束 位 ？NNN返 回YYYYN串 口 中 斷 服 務(wù)函 數(shù) 圖 22 串口中斷服務(wù)程序 相關(guān)函數(shù)如下 //定義標志位 define ready 0xaa //地址位 數(shù)據(jù)開始位 define end 0xcc //結(jié)束位 define di_gao_flag 0x22 //濾波器模式 define fc_flag 0x33 //截止頻率 //下位機接受數(shù)據(jù)， void receive(void) interrupt 4 { unsigned char data re。 if(RI==1) { RI=0。 re=SBUF。 if(re!=readyamp。amp。begin_flag==0) return 。 if(re==ready) 第 22 頁 共 30 頁 { begin_flag=1。 return。 } if(begin_flag==1) { switch(re) { case di_gao_flag : q=di_gao_tong。break。 case fc_flag : q=fc。break。 case end : begin_flag = 0。 break。 default :*q=re。q++。 break。 } chang_flag=1。 } } } 單片機間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議幀格式如 表 8 所示。 表 8 數(shù)據(jù)傳輸幀結(jié)構(gòu) 1 個字節(jié) 1 個字節(jié) 1 個字節(jié) 1 個字節(jié) 1 個字節(jié) 1 個字節(jié) 開始位 數(shù)據(jù)標號 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 … 結(jié)束位 開始位：一幀數(shù)據(jù)開始標志，數(shù)據(jù)以 0Xaa 作為數(shù)據(jù)的開始位。 數(shù)據(jù)標號：確定后續(xù)數(shù)據(jù)是用于什么的標志。 0x22 ：濾波器模式設(shè)置。 0x33 ：頻率設(shè)置。 數(shù)據(jù) 2… ： 后續(xù)的具體數(shù)據(jù)。 結(jié)束位：一幀數(shù)據(jù)結(jié)束標志，用 0Xcc 作為結(jié)束標志位。 5 系統(tǒng) 測試 該系統(tǒng)設(shè)計制作 完成之后，通過了系統(tǒng)調(diào)試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 高通測試操作流程： 將濾波器設(shè)置為高通模式。 設(shè)置截止頻率由 15K 到 50K 變化。 將 DDS 輸出峰峰值為 2V的交流信號，頻率由 15K 到 50K 變化，觀察輸出波形在截止頻率處 是否 衰減 到 倍 。并且 觀察是否 呈現(xiàn)高通濾波器特性。 低通測試操作流程 ： 1. 將濾波器設(shè)置為低通模式。 2. 設(shè)置低通截止頻率由 15K 到 50K 變化。 3. 將 DDS 輸出峰峰值為 2V的交流信號，頻率由 15K 到 50K 變化，觀察 第 23 頁 共 30 頁 輸出波形在截止頻率處的衰減是否是 1/。并且觀察是否呈現(xiàn)低通濾波器特性。 掉電保護功能測試操作： 在設(shè)置完成后，任意時刻進行斷電操作。過段時間后開機，觀察設(shè)置參數(shù)是否變化 。 系統(tǒng)測試結(jié)果： 低通模式設(shè)置后輸出呈現(xiàn)低通特性，高通模式設(shè)置后輸出呈現(xiàn)高通特性，測試 輸入交流峰峰值為 2V 記錄的輸出值如下： 表 9 低通 測試數(shù)據(jù) 設(shè)置值 15K 20K 25K 30K 35K 40K 45K 50K 輸出 值 表 10 高通 測試數(shù)據(jù) 設(shè)置值 15K 20K 25K 30K 35K 40K 45K 50K 輸出 值 系統(tǒng)經(jīng)過測試后表明，該濾波器能設(shè)置低通，高通模式，截止頻率在15khz～ 50khz 范圍可調(diào)，步進為 1khz?？刂齐娐?，和顯示功能正常工作。 截止頻率的誤差均不大于 10%。 有掉電保護功能。很好的完成了設(shè)計要求 。 結(jié) 論 經(jīng)過不斷的調(diào)試與修改，實現(xiàn)了期望結(jié)果，達到了 規(guī)定 要求。最終的電路原理圖、 PCB 布局見附錄 。 該系統(tǒng)能夠通過按鍵控制，配置出低通、高通濾波器，濾波器的截止 頻率（ 15K 到 50K） ，可自由設(shè)置。 該 濾波器操作方便， 具有工作穩(wěn)定、安全性高、系統(tǒng)升級容易等優(yōu)點，具有良好的應(yīng)用價值。 第 24 頁 共 30 頁 參考文獻 [1] 鄭郁正 .單片機原理及應(yīng)用 [M].成都：四川大學出版社 ,2020 [2] 謝自美 .電子電路設(shè)計 [M].武漢：華中理工大學出版社， 2020 [3] 張毅坤 .單片微型計算機原理及應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學出版社 , [4] 陳國柱 .50KVA變頻調(diào)速器諧波的混合有源濾波 [J].電氣傳動 ,2020,(3):4045 [5] 徐惠民 .單片微型計算機原理接口與應(yīng)用 [M].北京 :北京郵電大學出版社 ,1996 [6] 華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京 :高等教育出版社 ,2020 第 26 頁 共 30 頁 附 錄 一、實物圖 設(shè)置界面 濾波效果 系統(tǒng)實物圖 第 27 頁 共 30 頁 二 、 pcb 圖 濾波模塊 顯示模塊 第 28 頁 共 30 頁 電源模塊 三、 原理圖 第 29 頁 共 30 頁