【正文】 圖 檢波部分與基礎(chǔ)部分連接圖 圖 自動(dòng)增益 控制電路 實(shí)際自動(dòng)增益 電路如圖 314 所示 ， 檢波 部分接口定義如下： 輸入 ： 基礎(chǔ)部分 輸出 電容 C，電阻 R： GND 輸出 ： 實(shí)現(xiàn)方式 該部分主要流程為，首先正弦信號(hào)源通過(guò)基礎(chǔ)部分與拓展的檢波電路之間的電容，電容起到隔直流通交流的作用，然后進(jìn)入檢波電路， 檢波電路進(jìn)行峰值檢波后將幅度值送入引腳 P1^1，然后在單片機(jī)內(nèi)完成 A/D 轉(zhuǎn)換，與程序中預(yù)先設(shè)定的電壓閾值比較確定是否限制輸出信號(hào)峰值。如圖 。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的 PN 結(jié)，組成一個(gè) PNP（或 NPN）結(jié)構(gòu)。 第 11 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 音樂(lè)播放只要在原來(lái)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。 音樂(lè)播放器原理 圖 音樂(lè)播放器原理圖 （ 注：資料來(lái)源于 ppt） 通過(guò)編 程從單片機(jī) 口輸出音樂(lè)信號(hào)（既頻率變化的方波信號(hào)）作為實(shí)驗(yàn)板的輸入信號(hào)，通過(guò)放大電路后，蜂鳴器接在輸出端，即可播放音樂(lè)。通過(guò)按鍵可以實(shí)現(xiàn)頻率和幅度的改變。 第 10 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 實(shí)現(xiàn)方式 信號(hào)發(fā)生器原理 圖 拓展項(xiàng)目 1 幅頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生 原理圖（ 注：資料來(lái)源于 ppt） 幅頻調(diào)制信號(hào)發(fā)生器的原理圖如圖 所示。 (6)音樂(lè)信號(hào)從單片機(jī) 口輸出。 (4) 4 根導(dǎo)線與基礎(chǔ)板連接，從而增加 2 個(gè)電阻。 (2) 信號(hào)輸入口。 (3) 按鍵切換信號(hào)發(fā)生和音樂(lè)播放兩種模式。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生暨音樂(lè)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(guò)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)。每個(gè)開(kāi)關(guān)有一個(gè)輸人端和一個(gè)輸出端，它們可以互換使用，還有一個(gè)選通端（又稱控制端），當(dāng)選通端為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)選通端為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)截止。 考慮到運(yùn)放無(wú)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 。 元件選值： 設(shè)計(jì)電路時(shí)理論值為 R1=10KΩ， R2=20KΩ， R3=40KΩ， R4=80KΩ， Rf=8 KΩ。上圖為用運(yùn)放作為反向比例放大器的基礎(chǔ)電路圖，由公式 Vo = (Rf/Ri ) Vi（其中 Rf 為輸出端與反相輸入端之間的 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。在雙方的約束下，我們?cè)谶x取 Ω、 25kΩ、 50kΩ、 100kΩ 失敗的情況下，再次分析嘗試了 10kΩ、 20kΩ、 40kΩ、 80kΩ，得到了相對(duì)較小的均小于 3%誤差。 技術(shù)要求 (1) 最 小增益須小于 倍（建議取 ），最大增益須大于 倍（建議取 ） (2) 至少 15 個(gè)增益等級(jí)：建議按等差排列，比如 ， ， ，?， (3) 所有級(jí)別的增益相對(duì)誤差 3% (4) 輸出電壓增益要求 :由于實(shí)驗(yàn)要求電壓增益的誤差不大于 3%，而實(shí)驗(yàn)所選取的各器件 卻 均非理想原件。 第 6 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 (3) 信號(hào)輸出口。 幅度調(diào)制信號(hào)發(fā)生暨電子音樂(lè)播放 （拓展 1） 增加一個(gè)模擬開(kāi)關(guān)，揚(yáng)聲器作為音樂(lè)輸出 自動(dòng)增益調(diào)節(jié)（拓展 2） 2AP9 檢波二極管 紅外發(fā)射端（拓展 3） 由 74HC123 和電阻電容等元件以及紅外發(fā)射二級(jí)管組成 紅外接收端（拓展 3） 由紅外接收二極管和運(yùn)放 UA741 等組成 增益可程序控制的放大器描述 功能描述 (1) 將輸入正弦交流信號(hào)進(jìn)行增益后輸出 (2) 按鍵控制共 15 個(gè)增益倍數(shù)，誤差小于 3% (3) 數(shù)碼管顯示當(dāng)前增益倍數(shù) 接口定義 (1) 十針腳通信電纜：與單片機(jī)小程序板相連。 第 5 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 3. 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 硬件總體結(jié)構(gòu) 圖 硬件整體結(jié)構(gòu) 整體由五塊小電路板組成，如表 所示 表 單片機(jī)模塊 由各種芯片及一些外部電路組成。 （ 3）自動(dòng)增益： 通過(guò)反饋回來(lái)的輸出信號(hào)與上下限電壓的比較結(jié)果，經(jīng)過(guò)單片機(jī)分析后再次控制 CD4066 開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉，不斷改變?cè)?益值，直到輸出電壓峰值在參考范圍內(nèi)為止。 拓展部分： (1) 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器： 通過(guò)按鍵控制輸出正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波，也可通過(guò)按鍵改變幅度和周期。 (2) 增益控制： 增益控制 通過(guò)單片機(jī)和 CD4066 芯片，通過(guò)不同的信號(hào)狀態(tài)和連接電阻可以產(chǎn)生 15 種組合，以得到 15 種不同的放大倍數(shù)。 拓展 3： 當(dāng)操作者按下音量放大按鍵，紅外發(fā)射電路發(fā)射一定時(shí)間常數(shù)的電信號(hào)，由二極管轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)，紅外 接收電路接收到以后傳給單片機(jī)，單片機(jī)控制 CD4066 開(kāi)關(guān)使放大倍數(shù)改變，從而放大音量；當(dāng)操作者按下音量減小按鍵，紅外發(fā)射電路發(fā)射不同于前者時(shí)間常數(shù)的電信號(hào)，同樣經(jīng)由紅外接收電路傳給單片機(jī)，單片機(jī)系統(tǒng)判斷后控制 CD4066 控制放大倍數(shù)改變，從而減小音量。 本小組將上下限輸出電平設(shè)定為 和 。音樂(lè)播放是由蜂鳴器將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)播放，音量 15 級(jí)可調(diào)。 拓展 1： :新增一片 4066，將 R1 增加到 6 個(gè)電阻并聯(lián)，這樣就可以輸出 63 種不同阻值的 R1，選擇合適的 R1， Rf，就可以將輸出的電壓 Vout 調(diào)整到 Vin 的 ， ， ，??， 倍率。設(shè)計(jì)原理為：利用單片機(jī)的程序調(diào)整輸出端口輸出高或低電平，再利用 4066 高電平導(dǎo)通，低電平斷開(kāi)的性質(zhì)，就可以控制與 4066 相連的四個(gè)電阻的導(dǎo)通或斷開(kāi)狀態(tài)，從而 Ri 可以有 15 種不同阻值（全部斷開(kāi)除外），那么選擇一定的 Rf，利用 TLV2372 的放大特性，就可 以有 15 種放大率。 拓展部分 3：可最大 5cm 距離紅外遙控調(diào)節(jié)音量， 15 級(jí)可調(diào)。 拓展部分 2：自動(dòng)增益調(diào)節(jié)放大電路 ： 能將增益后交流信號(hào)峰值控制在一定范圍之內(nèi)（ ~），當(dāng)增益后信號(hào)峰值超過(guò)上限將自動(dòng)降低增益倍數(shù) ，但通過(guò)顯示器無(wú)法確定降低的倍數(shù) ，當(dāng)增益后信號(hào)峰值低于下 限則可自動(dòng)升高增益倍數(shù)。波形比較令人滿意，沒(méi)有明顯失真情況， 幅度 一共 63 級(jí)可調(diào)。 15 個(gè)增益誤差在 3%之內(nèi)，達(dá)到了課程要求標(biāo)準(zhǔn)。 拓展部分 3： 紅外遙控音量放大電路 ： 用紅外方式，遙控對(duì)音頻輸入信號(hào)的放大倍數(shù)，輸出至耳機(jī)和拓展 1 中的音樂(lè)播放器。 拓展部分要求 ： 拓展部分 1：幅度調(diào)制信號(hào)發(fā)生暨電子音樂(lè)合成和播放 ： 電路模擬實(shí)現(xiàn)周期性動(dòng)態(tài)連續(xù)地改變放大器增益，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)可輸出正弦、三角、鋸齒、方波等四種數(shù)學(xué)函數(shù)波形；可播放兩首音樂(lè)。在給定的單片機(jī)小系統(tǒng)板上提供人機(jī)操作界面，使操作者能通過(guò)按鍵操作，設(shè)置放大器的增益等級(jí)，相應(yīng)的增益值在數(shù)碼管上顯示。 縮略語(yǔ) 運(yùn)放 ：集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)稱 4066： CD4066BC Quad Bilateral Switch。它和 CD4016 的引腳相兼容，但是擁有一個(gè)更低的導(dǎo)通電阻。 紅外遙控 ：通過(guò)紅外發(fā)生與接收裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的遙控操作。 電子音樂(lè)播放器 ：通過(guò)調(diào)節(jié)蜂鳴器路端電壓頻率和有效值來(lái)發(fā)出 特定音頻的音樂(lè)的器件。放大器的增益包括 15 個(gè)等級(jí)：從 倍至 倍，以 為間隔共 15 種。 運(yùn)算放大器 ：能夠放大電子信號(hào)的強(qiáng)度（電壓、電流或者功率）的一種電子儀器。適讀對(duì)象為有一定電路和單片機(jī)知識(shí) 基礎(chǔ)，對(duì)科技創(chuàng)新 [2A]或該系統(tǒng)感興趣的讀者。即 設(shè)計(jì)制作一個(gè)增益可控的線性放大器電路，并通過(guò)單片機(jī)小系統(tǒng)控制它的交流信號(hào)增益值的改變； 任務(wù)，本小組選擇的是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)播放器 ，自動(dòng)增益調(diào)節(jié)和紅外遙控這三 個(gè)拓展部分。 autocontrollable 第 1 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 目 錄 1. 概述 .............................................................................................................................1 編寫說(shuō)明 ..............................................................................................................1 名詞定義 ..............................................................................................................1 縮略語(yǔ) ..................................................................................................................1 2. 系統(tǒng)總體說(shuō)明 .............................................................................................................2 課題任務(wù)規(guī)定的設(shè)計(jì)要求 ..................................................................................2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與分析 ......................................................................................2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和總體結(jié)構(gòu) .....................................................................2 系統(tǒng)的功能 .................................................................................................4 3. 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) .........................................................................................................5 硬件總體結(jié)構(gòu) ......................................................................................................5 增益可程序控制的放 大器描述 ..........................................................................5 功能描述 .....................................................................................................5 接口定義 .....................................................................................................5 技術(shù)要求 .....................................................................................................6 實(shí)現(xiàn)方式 .....................................................................................................6 函數(shù)信號(hào)發(fā)生暨音樂(lè)播放器 描述 ......................................................................9 功能描述 .....................................................................................................9 接口定義 .....................................................................................................9 技術(shù)要求 .....................................................................................................9 實(shí)現(xiàn)方式 ...................................................................................................10 自動(dòng)增益調(diào)節(jié)描述 ................................