北交大電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(最終版)-文庫(kù)吧資料
2024-08-18 03:32本頁(yè)面
【正文】 的正弦信號(hào)變?yōu)榉讲ㄐ盘?hào)。若輸出為穩(wěn)定的正弦波且頻率正確，則該部分正常。耦合部分調(diào)試完成后，可繼續(xù)接入運(yùn)算放大部分。分別將導(dǎo)軌放在不同距離的位置，觀察示波器是否能顯示頻率穩(wěn)定的正弦波。若能感應(yīng)發(fā)射端信號(hào)，則繼續(xù)測(cè)量能感應(yīng)的距離。將調(diào)試完成的發(fā)射端用作信號(hào)發(fā)生裝置，并聯(lián)的電容電阻做耦合裝置，輸出信號(hào)接入示波器中。若方波穩(wěn)定，頻率正確，且電壓有部分放大，則發(fā)射部分工作正常，將輸出加入導(dǎo)軌后即可進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。將單片機(jī)的輸出信號(hào)作為功率放大電路的輸入信號(hào)。用信號(hào)源輸入不同頻率的方波，（，因此用信號(hào)發(fā)生器輸入信號(hào)與其匹配），通過(guò)功率放大電路，輸出接入示波器中，觀察示波器中是否為與輸入頻率相同且穩(wěn)定的方波（由于電路主要功能為功率放大，因此對(duì)于電壓的放大不用太多關(guān)注，只需輸出相對(duì)應(yīng)頻率方波即可）。按照電路整體設(shè)計(jì)的模塊順序分別連接進(jìn)行調(diào)試?？紤]電路的前后級(jí)匹配，前一級(jí)用示波器輸出的電壓值等參數(shù)應(yīng)作為后一級(jí)的輸入?yún)?shù)，這樣才能保證電路在組合連接時(shí)前后匹配，便于調(diào)試。若指示燈及數(shù)碼管顯示均正常，則用于顯示的單片機(jī)能夠正常工作。若按鍵后均能保證頻率正確且方波穩(wěn)定，則單片機(jī)輸出方波正確，可以使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)。利用信號(hào)發(fā)生源作輸入，輸出接入示波器中顯示。同時(shí)在焊接過(guò)程中及時(shí)用萬(wàn)用表對(duì)焊接情況進(jìn)行檢查，保證焊接質(zhì)量。焊接首先分模塊進(jìn)行，將不同部分的電路分別焊接，留出輸入輸出接口，便于后續(xù)的分模塊調(diào)試與電路的修改完善。在確定各模塊的設(shè)計(jì)方案后，將電路連成整體，再通過(guò)軟件進(jìn)行仿真，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，使仿真結(jié)果滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。參考其發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)的整體思路，學(xué)習(xí)其電路中運(yùn)用的功率放大、運(yùn)算放大等模塊，并運(yùn)用到我們的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中來(lái)。3 制作及調(diào)試過(guò)程 制作與調(diào)試流程 資料查閱在明確設(shè)計(jì)任務(wù)后，進(jìn)行了大量的資料查閱，通過(guò)借閱全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的相關(guān)書(shū)籍，初步了解電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程與思路方法。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 發(fā)射部分 接收部分 具體電路設(shè)計(jì) 發(fā)射部分圖220 發(fā)射部分電路圖221 發(fā)射部分仿真結(jié)果 接收部分圖222 接收部分電路圖223 接收部分仿真結(jié)果 單片機(jī)軟件算法流程 發(fā)射部分 接收部分以上為發(fā)射部分和接收部分算法流程圖，具體程序見(jiàn)附錄。顯示電路采用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，雖然stm32精度更高，但小組成員對(duì)于stm32應(yīng)用都不太了解，因此編程難度較大。電路如下：圖218 LM324放大電路采用兩級(jí)放大后，設(shè)定放大倍數(shù)共100倍，仿真結(jié)果如下：圖219 LM324放大電路仿真結(jié)果由仿真結(jié)果可知，電路存在部分失真，焊接電路完成后，通過(guò)示波器測(cè)量發(fā)生了嚴(yán)重的半波失真，導(dǎo)致電路無(wú)法使用，因此放棄了LM324，應(yīng)用LM358作為前置放大電路。前置放大部分運(yùn)用LM358，其適用于單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。功率放大部分，采用LM386作為功率放大，因其電路較為簡(jiǎn)單，且放大倍數(shù)可調(diào)，便于電路調(diào)試。圖217 ASK調(diào)制仿真電路以上電路參考了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽“無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)模擬裝置”中的調(diào)制電路的設(shè)計(jì)，由于其采用的有源正弦波晶振無(wú)法直接利用proteus進(jìn)行仿真，因此將其內(nèi)部原理畫(huà)在電路中。 方案比較 發(fā)射部分信號(hào)發(fā)生在上面給出555定時(shí)器和利用單片機(jī)產(chǎn)生兩種方式，本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)產(chǎn)生頻率不同的方波，由于之前的課程設(shè)計(jì)中單片機(jī)已經(jīng)焊接完成，燒入程序后即可直接使用，若利用555定時(shí)器，可能在電路焊接與調(diào)試部分出現(xiàn)問(wèn)題，所以采用51單片機(jī)作為信號(hào)發(fā)生裝置。用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率計(jì)的基本思想：使用單片機(jī)自帶的定時(shí)器定時(shí)1秒，在一秒內(nèi)計(jì)數(shù)器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，定時(shí)完成后讀取計(jì)數(shù)器的值，并輸出到數(shù)碼管予以顯示。 以STC89C52單片機(jī)為控制器件的頻率測(cè)量方法，采用單片機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用單片機(jī)智能控制，結(jié)合外圍電子電路。圖216 LM393應(yīng)用電路 顯示電路a. 使用STC89C52單片機(jī)測(cè)量方波頻率STC89C52系列單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比較高等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用與工業(yè)控制和智能化儀器，儀表等領(lǐng)域。由555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器，圖214 施密特觸發(fā)電路圖215遲滯比較器電路LM393 是雙電壓比較器集成電路。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。圖213 LM324典型應(yīng)用電路LM358是雙運(yùn)算放大器。電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4,電路輸入電阻為R3。LM324作同相交流放大器，同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器, 除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。因而，并聯(lián)諧振不會(huì)產(chǎn)生危害設(shè)備安全的諧振過(guò)電壓，且功率因數(shù)達(dá)到最大值，可以被應(yīng)用。因?yàn)楦锌沟扔谌菘梗宰杩惯_(dá)到最小值，具有純電阻特性；在電壓不變的情況下，電路中的電流達(dá)到最大值即為諧振電流；由于諧振時(shí)容抗等于感抗，所以電感上的電壓等于電容上的電壓，而電感和電容上的電壓與電阻有關(guān)，如果感抗和容抗遠(yuǎn)大于電阻時(shí)，則電感和電容上的電壓可能遠(yuǎn)大于電源電壓，因而串聯(lián)諧振又稱(chēng)電壓諧振，具有破壞性。因其具有自身功耗低、增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。lm386是集成OTL型功放電路的常見(jiàn)類(lèi)型，與通用型集成運(yùn)放的特性相似，是一個(gè)三級(jí)放大電路：第一級(jí)為差分放大電路；第二級(jí)為共射放大電路；第三級(jí)為準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)功放電路。OTL電路的優(yōu)點(diǎn)是只需要一組電源供電。圖211 OTL功率放大電路它的特點(diǎn)是：采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路（NPN、PNP參數(shù)一致，互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)，均為射隨組態(tài)，串聯(lián)，中間兩管子的射極作為輸出)，有輸出電容，單電源供電，電路輕便可靠。通常采用電源供電，從兩組串聯(lián)的輸出中點(diǎn)通過(guò)電容耦合輸出信號(hào)?？紤]到電路的難易程度，一下討論OTL功率放大。該電路的主要考慮因素有輸出
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