【正文】 7 號(hào)引腳需接輸出端，此引腳對(duì)地電壓即為反向放大電路的輸出電壓。 6 號(hào)引腳接 ，用以抬升輸出波形。 TLV2372 運(yùn)算放大器 TLV2372 共八個(gè)引腳，其中兩個(gè)引腳接 外接電源，另外六個(gè)引腳組成 2 個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器。 10， 11， 12 號(hào)管腳： 控制開(kāi)關(guān) D，在本電路中控制電阻 R4=20KΩ。 6， 8， 9 號(hào)管腳：控制開(kāi)關(guān) C，在本電路中控制電阻 R3=10KΩ。 3， 4， 5 號(hào)管腳：控制開(kāi)關(guān) B，在本電路中控制電阻 R2=40KΩ。 1， 2， 13 號(hào)管腳：控制開(kāi)關(guān) A，在本電路中控制電阻 R1=80KΩ。如圖 7 所示。 接口定義 CD4066 數(shù)字多路開(kāi)關(guān) CD4066 共 14 個(gè)管腳。 （ 2） TLV2372 運(yùn)算放大器：通過(guò)利用其“虛短”，“虛斷”的性質(zhì)，構(gòu)造反向放大電路實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的交流電壓的放大。 增益可控放大電路模塊 描述 功能描述 由 CD4066 數(shù)字模擬多路開(kāi)關(guān)控制， TLV2372 運(yùn)算放 大電路控制，線性放大輸入的交流電壓。 技術(shù)要求 由程序控制，準(zhǔn)確無(wú)誤地輸出對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制信號(hào)。使用的接口： ， ， ， ， ， ， ， 。 [注 1]： I/O 口：四個(gè) 8 位并行 I/O 口，既可用作輸入，也可用作輸出； 接口定義 1．單片機(jī)和 4066 開(kāi)關(guān)的通訊，高低電平的變化，經(jīng)過(guò)十芯插座來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第 9 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 由 I/O 接口 [注 1]接收增益控制信號(hào) ，并將正確的響應(yīng)再經(jīng) I /O 接口輸出至外電路。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生和音樂(lè)播放模塊 基礎(chǔ)部分，以及額外的 CD4066，兩個(gè)不同阻值的電阻和一個(gè)蜂鳴器構(gòu)成 自動(dòng)增益模塊 由二極管、電阻和電容構(gòu)成，取正弦波峰值輸入單片機(jī) 單片機(jī)小系統(tǒng)模塊 描述 功能描述 可由系統(tǒng)本身的按鍵產(chǎn)生增益控制信號(hào)。主要由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。用 2 位的數(shù)碼管顯示增益放大倍數(shù)，包括一位整數(shù)，一位小數(shù)和小數(shù)點(diǎn)。按鍵 4 為清零，即回到放大倍數(shù) 檔。按鍵 2 為增加一檔（一檔為 倍），按鍵 3 為減小一擋。 鍵盤與顯示：按鍵 1 選擇模式， 2 表示自動(dòng)增益調(diào)節(jié)放大器。按鍵 2 選擇曲目，分別為《喀秋莎》、《 you》、《菊次郎的夏天》、《荷塘月色》、《天空之城》，按鍵 3 為節(jié)拍與 音量遞減鍵 ， 按鍵 4 為節(jié)拍與音量遞增鍵。 拓展部分二：電子音樂(lè)播放 數(shù)字音樂(lè)播放部分通過(guò)按鍵可選擇所播放音樂(lè)的曲目（ 5 首），并實(shí)現(xiàn)控制音量和歌曲節(jié)拍。按鍵 2 選擇波形，有正弦波，三角波，鋸齒波和方波。 拓展部分一： 調(diào)頻調(diào)幅函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器部分通過(guò)單片機(jī)按鍵控制，可輸出正弦波、方波、鋸齒波、三角波四種波形，通過(guò)控制單片機(jī)相關(guān)中斷程序的中斷周期和控制運(yùn)放電 路輸入端電阻值，實(shí)現(xiàn)控制輸出波形的頻率及幅度 (1Hz10Hz 共 5 檔的頻率調(diào)整； 共 2 檔的幅度輸出 )。 增益控制：通過(guò)鍵盤按鍵的鍵入調(diào)節(jié)放大的倍數(shù)。超過(guò)此范圍的數(shù)將被視為非法并將不予讀入數(shù)據(jù)。最小為 0，最大為 。用按鍵 2 和按鍵 3 控制增益的倍數(shù)。 第 6 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 單 片 機(jī)數(shù) 字 開(kāi) 關(guān)檢 波 電 路運(yùn) 算 放 大 器控 制 信 號(hào)控 制 參 數(shù)交 流 信 號(hào)直 流 信 號(hào) 圖 24 自動(dòng)增益部分結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)的功能 基本部分：增益可數(shù)字化控制的線性放大器 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，使電壓增益從 ~ 之間改變。 總體結(jié)構(gòu)圖如圖 23。原理如圖 22 所示，在一個(gè)周期里以等時(shí)間間隔取 128 個(gè)點(diǎn)，單片機(jī)輸出的只是這點(diǎn)上的相對(duì)應(yīng)的增益倍數(shù)，如果取的點(diǎn)足夠密，則示波器上顯示的波形可以相當(dāng)光滑?；A(chǔ)部分結(jié)構(gòu)圖由圖 21 表示。 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 設(shè)計(jì)原理： 由單片機(jī)控制增益的變化，信號(hào)源的輸入信號(hào)是交流信號(hào)源（ Freq： 400Hz； Ampl： 850mVpp ；正弦波），如圖 21 中所示，由單片機(jī) MSP430 輸出控制信號(hào)控制數(shù)字開(kāi)關(guān) CD4066，控制 4 個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷，形成運(yùn)放 電路的輸入電阻的十六種不同組態(tài)，從而使運(yùn)放電路的增益分別達(dá)到 ，?? 倍。并且在按鍵可調(diào)增益使輸出電壓小于 時(shí)，單片機(jī)識(shí)別檢波后的信號(hào)控制增益增加，直至輸出電壓上升至 以上。 第 4 頁(yè) 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 數(shù)字音樂(lè)播放部分通過(guò)按鍵可選擇所播放音樂(lè)的曲目，可播放《喀秋莎》、 《 you》、《天空之城》、《菊次郎的秋天》、《荷塘月色》 五首歌曲，并通過(guò)單片機(jī)按鍵 實(shí)現(xiàn)音量控制 。測(cè)試時(shí)在輸出端測(cè)量放大后的信號(hào)，所有等級(jí)均符合誤差要求 拓展任務(wù)一：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)合成播放器 調(diào)頻調(diào)幅函數(shù)信號(hào)發(fā)生器部分通過(guò)單片機(jī)按鍵控制，可輸出正弦波、方波、鋸齒波、三角波四種波形，可通過(guò)按鍵循環(huán)選擇波形種類，控制輸出波形的頻率及幅度 (1Hz10Hz 共 5 檔的頻率調(diào)整； 共 2 檔的幅度輸出 )，具體操作規(guī)范請(qǐng)見(jiàn)后文詳述。 拓展任務(wù)二：自動(dòng)增益調(diào)節(jié) 通過(guò) 隨輸入波幅度變化 自動(dòng)更改增益等級(jí)，限制輸出的幅度，使其保持在一定的范圍內(nèi)。 具體指標(biāo)如下： （ 1）最低增益小于 倍；最高增益大于 倍； （ 2）放大器的增益至少包括 15 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值等級(jí)：從 倍至 倍，以 為間隔共 15 種； （ 3）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。 D/A轉(zhuǎn)換： 數(shù)模轉(zhuǎn)換，既將一個(gè)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)模擬信號(hào)。 電子音樂(lè)播放器：通過(guò)調(diào)節(jié)蜂鳴器路端電壓波形的頻率、持續(xù)時(shí)間和有效值來(lái)發(fā)出特定音量的音頻音樂(lè)的器件。 七段顯示數(shù)碼管： abcdefg 七段，通過(guò)給某些段加上驅(qū)動(dòng)電壓或電流來(lái)使這些段發(fā)光，形成各種需要的字符顯示。 可變?cè)鲆娣?大器電路： 既放大器增益可以調(diào)節(jié)的放大器電路。 名詞 定義 單片機(jī)小系統(tǒng)：以單片機(jī)為核心及其它外部電路構(gòu)成，以通過(guò)單片 機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)一定控制功能的系統(tǒng)。這樣可以使用戶對(duì)本系統(tǒng)有更加深刻的了解以及對(duì)本系統(tǒng)操作更加熟練，同時(shí)為我們以后學(xué)習(xí)后繼課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)， 也為以后設(shè)計(jì)類似項(xiàng)目的同學(xué)提供參考 。拓展部分包括 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)合成和播放、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)兩個(gè)部分。基礎(chǔ)部分 實(shí)現(xiàn)了通過(guò)單片機(jī)控制增益的線性放大器電路。 關(guān)鍵詞： MSP430 單片機(jī)；運(yùn)算放大器； 增益可控； 調(diào)頻調(diào)幅 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ； 電子音樂(lè)合成播放器 ABSTRACT The report mainly elaborates how to design and implement the benefitcontrollable amplifier circuit (the basic part) and AM FM Function Signal Generator amp。 技術(shù)文件 完成時(shí)間： 2020年 12 月 3 日 工程實(shí)踐與科技創(chuàng)新 [2A] 設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 2020 春 季） 項(xiàng)目名稱：增益可程序控制的放大器電路 設(shè)計(jì)小組編號(hào)： 018 設(shè)計(jì)小組名單：曾冠銘 (組長(zhǎng) )、林小陽(yáng)、吳曉娜 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 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： 202040 姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 具體負(fù)責(zé)的工作 聯(lián)系方式 曾冠銘 F1103011 5110309383 基礎(chǔ)部分與拓展部分電路焊接與調(diào)試，協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 18817553545 林小陽(yáng) F1203009 5120309438 基礎(chǔ)部分電路焊接與調(diào)試，實(shí)驗(yàn)代碼編寫和修改 18818273816 吳曉娜 F1203011 5110309362 協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告 18817551851 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： 202040 摘 要 ： 本實(shí)驗(yàn)報(bào)告主要闡述了如何通過(guò)運(yùn)用 MSP430 單片機(jī)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)可控增益放大電路（基礎(chǔ)部分），函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)合成和播放、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)（拓展部分）。報(bào)告包含了設(shè)計(jì)原理，主 要功能，系統(tǒng)原理框圖，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，以及在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題及解決方法。 Electronic Music Synthesizer Player, automatic benefitcontrollable function (the expanded part) by using MSP430 Singlechip Microcontroller. This report includes design thinking， major functions, the basic frame of the system principle and the implementation of the hardware and software，together with technique characteristics, the debugging testing and analysis. What’s more, it contains what problem we met in practical and the method to solve them. KEYWORDS MSP430 Singlechip Microcontroller； Operation Amplifier； Gain Controled； AM FM Function Signal Generator； Electronic Music Synthesizer Player 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) ...................................................................................................................2 2. 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 基礎(chǔ)任務(wù)： 增益可鍵控線性放大器電路 .................................................3 拓展任務(wù)一：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)合成播放器 ..........................3 拓展任務(wù)二：自動(dòng)增益調(diào)節(jié) ......................................................................3 實(shí)際完成后的功能 ...............................................................................................3 基礎(chǔ)任務(wù)：增益可鍵控線性放大器電路 ..................................................3 拓展任務(wù)一：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器暨電子音樂(lè)合成播放器 ..........................3 拓展任務(wù)二：自動(dòng)增益調(diào)節(jié) ........................................................