【正文】 益電路電壓比較電路；檢波電路 單片機(jī)小系統(tǒng)描述 功能描述（1）讀取按鍵信號(hào)和電路信號(hào)（2）根據(jù)程序處理信號(hào)（3）在相應(yīng)的管腳上輸出信號(hào)（4）在七段晶體管上顯示當(dāng)前狀態(tài) 接口定義VCC：電源端，+5VGND：接地端通用I/O端口：~；~；、。在實(shí)現(xiàn)任何功能時(shí)，都需用到底板與增益可控放大電路模塊。3. 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 硬件總體結(jié)構(gòu) 硬件總體結(jié)構(gòu)圖硬件總體大致分為四個(gè)部分：增益可控放大電路、紅外遙控電路與自動(dòng)增益電路三大模塊以及實(shí)驗(yàn)底板。紅外遙控：通過(guò)紅外遙控器上的兩個(gè)按鍵，控制增益的上調(diào)與下調(diào)。 系統(tǒng)的功能增益可控放大電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制信號(hào)控制系統(tǒng)增益增益共有15個(gè)等級(jí)，效果是將輸入信號(hào)放大，誤差均在1%之內(nèi)鍵盤與顯示：通過(guò)單片機(jī)上的8個(gè)鍵以及紅外遙控器上的兩個(gè)按鍵對(duì)所有的功能進(jìn)行控制，在七段顯示管顯示當(dāng)前模式與相關(guān)信息。自動(dòng)增益電路[3]： 本項(xiàng)目自動(dòng)增益控制電路模塊設(shè)置了雙門限電壓。至此，基礎(chǔ)部分的增益倍數(shù)可通過(guò)音量的高低來(lái)反映。方波的頻率由音樂(lè)的曲調(diào)決定。單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)傳到CD4066內(nèi)的四個(gè)模擬數(shù)字開(kāi)關(guān)，模擬數(shù)字開(kāi)關(guān)分別與四路并聯(lián)電阻相連以控制該路的導(dǎo)通狀態(tài)，從而達(dá)到控制增益的效果?？刂菩盘?hào)由單片機(jī)發(fā)出，通過(guò)電平轉(zhuǎn)換電路，控制著信號(hào)通過(guò)（xxxxx）運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)放大的功能。 紅外遙控：項(xiàng)目包括了紅外信號(hào)的發(fā)射端與接收端，利用兩節(jié)干電池給發(fā)射電路供電，可通過(guò)發(fā)射電路上的兩個(gè)按鍵，分別控制增益的上調(diào)與下調(diào)，遙控距離在150cm以上并且靈敏度較高。增益的控制可通過(guò)單片機(jī)上的按鍵進(jìn)行控制，增益大小顯示在七位數(shù)碼管上。設(shè)計(jì)指標(biāo)：（1） 音量能夠調(diào)整（2） 音調(diào)能夠調(diào)整（3） 播放速度可調(diào)（4） 可播放多首歌曲（5） 能否用多種方案實(shí)現(xiàn) 紅外控制增益調(diào)節(jié)：制作紅外遙控發(fā)送與接收電路，使用紅外遙控來(lái)控制增益設(shè)計(jì)指標(biāo)：（1） 可否雙向控制增益（增加和減少）（2） 控制距離大于50cm（3） 保證足夠的靈敏度 自動(dòng)增益調(diào)節(jié) [3]：人為設(shè)置峰值上下限，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)輸出信號(hào)幅值，若峰值超出該峰值區(qū)間，則系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使輸出信號(hào)達(dá)到規(guī)定范圍以內(nèi)。]運(yùn)放：運(yùn)算放大器音樂(lè)發(fā)生：電子音樂(lè)合成與播放增益： 運(yùn)算放大電路輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值紅外控制：紅外控制增益模塊2. 系統(tǒng)總體說(shuō)明 課題任務(wù)規(guī)定的設(shè)計(jì)要求 增益程序可控放大器電路 [3] ：設(shè)計(jì)制作增益可鍵控的線性放大器電路，通過(guò)單片機(jī)控制增益等級(jí)的切換，單片機(jī)提供人機(jī)操作界面，數(shù)碼管顯示增益，用戶通過(guò)按鍵設(shè)置增益。 縮略語(yǔ)[列出在本文檔中縮略語(yǔ)的英語(yǔ)全稱及中文說(shuō)明。電平轉(zhuǎn)換電路：通過(guò)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路。設(shè)定輸出信號(hào)的上下限，當(dāng)輸出信號(hào)峰值超出最高值或低于最低值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)增益值以控制輸出信號(hào)峰值。增益可控放大電路：通過(guò)控制信號(hào)（本項(xiàng)目中由單片機(jī)產(chǎn)生）與控制電路（本項(xiàng)目中主要由CD4066與電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成）控制輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)放大倍數(shù)的電路。UA741CP： 本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中用到的一種運(yùn)算放大器芯片。LM358【7】： 本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中用到的一種運(yùn)算放大器芯片。CD4066：四雙向模擬開(kāi)關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號(hào)的多路傳輸。本文供老師批閱和審查，同時(shí)也為其他致力于研究此產(chǎn)品的高校學(xué)生們參考。至第十二周為止，我們完成了基礎(chǔ)部分的增益可程序控制放大電路，并完成了三項(xiàng)拓展任務(wù)，包括音樂(lè)發(fā)生模塊、紅外遙控模塊和自動(dòng)增益控制模塊。并對(duì)模塊設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的部分問(wèn)題進(jìn)行了深刻的思考和探究。 姓名班級(jí)學(xué)號(hào)具體負(fù)責(zé)的工作聯(lián)系方式戴逸飛F14030025140309033代碼18121181323代勇澤F1403002焊電路林森F14030285140219168焊電路18721156108摘 要：本次項(xiàng)目利用單片機(jī)MSP430實(shí)現(xiàn)按鍵可控增益放大電路，同時(shí)完成了音樂(lè)播放、紅外遙控、自動(dòng)增益可控增益放大器三個(gè)拓展模塊。此報(bào)告旨在介紹所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)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、針對(duì)用戶操作的說(shuō)明等等。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；增益可控；自動(dòng)控制、函數(shù)發(fā)生、紅外遙控、電子音樂(lè)ABSTRACT Our project includes the basic modules implemented by the MSP430—the controlled gain zoom device and three extra modules — the music player, the gainautomaticalavailable device and the volume remote controlled by the infrared ray. In this report，We describe their main function, system block diagram, system hardware, design and implementation method of software, technical index of system , debugging analysis, detailed operations for the users and so on. In addition , research in other parts of the system shown in this report is about operating experience gained in experiment ,problem discovering and thinking .KEYWORDS SCM, controllable gain, automatic gain, function occurs, infrared remote control ，electronic music52 / 59目 錄1. 概述 1 編寫說(shuō)明 1 名詞定義 1 縮略語(yǔ) 12. 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 增益程序可控放大器電路 [3] ： 3 音樂(lè)發(fā)生[3]： 3 紅外控制增益調(diào)節(jié)： 3 自動(dòng)增益調(diào)節(jié) [3]： 3 實(shí)際完成后的功能 4 增益程序可控放大器電路： 4 音樂(lè)發(fā)生： 4 紅外遙控： 4 自動(dòng)增益控制： 4 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 53. 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 7 硬件總體結(jié)構(gòu) 7 單片機(jī)小系統(tǒng)描述 8 功能描述 8 接口定義 8 實(shí)現(xiàn)方式 9 增益可控放大電路描述 9 功能描述 9 接口定義 9 技術(shù)要求 9 實(shí)現(xiàn)方式 9 音樂(lè)發(fā)生模塊描述 10 功能描述[2] 10 接口定義 10 技術(shù)要求 11 實(shí)現(xiàn)方式 11 自動(dòng)增益電路模塊描述 11 功能描述[2] 11 接口定義 11 技術(shù)要求 11 實(shí)現(xiàn)方式 11 紅外遙控模塊描述 12 功能描述 12 接口定義 12 技術(shù)要求 12 實(shí)現(xiàn)方式 124. 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 14 軟件總體結(jié)構(gòu)和功能 15 重要的全局變量 15 鍵值處理模塊描述 16 功能描述 16 輸入輸出項(xiàng)描述 16 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 17 算法 17 音樂(lè)發(fā)生模塊描述 17 功能描述 17 輸入輸出項(xiàng)描述 17 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 18 調(diào)用函數(shù)說(shuō)明 18 算法 18 紅外遙控模塊描述 19 功能描述 19 輸入輸出項(xiàng)描述 19 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 20 調(diào)用函數(shù)說(shuō)明 20 算法 20 自動(dòng)增益模塊描述 20 功能描述 20 輸入輸出項(xiàng)描述 20 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 21 算法 215. 系統(tǒng)功能及技術(shù)指標(biāo)測(cè)試 21 測(cè)試項(xiàng)目[3] 22 基礎(chǔ)放大電路： 22 音樂(lè)發(fā)生器： 22 紅外遙控： 22 自動(dòng)增益： 22 測(cè)試的資源 22 測(cè)試方法[3] 23 基礎(chǔ)部分：增益可控制放大器電路 23 拓展部分一：音樂(lè)發(fā)生 23 拓展部分二：紅外遙控 23 拓展部分三：自動(dòng)增益 23 測(cè)試結(jié)果及分析 23 基礎(chǔ)部分：增益可控制放大器電路 23 拓展部分一：音樂(lè)發(fā)生 26 拓展部分二：紅外遙控 26 拓展部分三：自動(dòng)增益 266. 致謝 267. 參考資料 278. 附錄 28 課程學(xué)習(xí)心得和建議意見(jiàn) 29 程序清單 31 基礎(chǔ)部分 32 拓展部分 421. 概述 編寫說(shuō)明此文主要介紹了本小組成員在工程實(shí)踐與科技創(chuàng)新[2A]課程中經(jīng)過(guò)大半個(gè)學(xué)期的努力完成的作品，同時(shí)涵蓋了研成品的究過(guò)程和最終展示成果。另外，此文末附有小組成員的感悟和心得。 名詞定義單片機(jī)小系統(tǒng)[1]：包括CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、I/O設(shè)備（串行口、并行輸出口等）的一塊集成電路。TLV2372【6】：本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中用到的一種運(yùn)算放大器芯片。2AP9： 本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中用到的一種二極管。增益：輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的放大倍數(shù)。自動(dòng)增益：根據(jù)輸出信號(hào)的幅值，對(duì)增益進(jìn)行自動(dòng)控制。紅外遙控： 分別制作紅外信號(hào)的發(fā)生電路與接收電路，使得增益控制可以通過(guò)紅外遙控來(lái)實(shí)現(xiàn)電子音樂(lè)合成與播放[2]：電路輸出頻率按音樂(lè)曲調(diào)變化的方波，可通過(guò)蜂鳴器發(fā)出音樂(lè)聲。電壓比較電路: 自動(dòng)增益模塊中，將檢波電路的輸出結(jié)果與參考電壓進(jìn)行比較并返回兩個(gè)比較結(jié)果的電路。為后續(xù)方便陳述，可以自定義若干縮略語(yǔ)。設(shè)計(jì)指標(biāo)[5]：? （1）（），（）? （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% 音樂(lè)發(fā)生[3]：?jiǎn)纹瑱C(jī)利用程序控制產(chǎn)生一段音樂(lè)，音樂(lè)可以任選，可循環(huán)播放。設(shè)計(jì)指標(biāo)：（1） 電壓比較是否有效（2） 電壓比較是否有雙門限（上限、下限） 實(shí)際完成后的功能 增益程序可控放大器電路：本小組成品達(dá)到基礎(chǔ)部分任務(wù)要求，系統(tǒng)的電壓增益總分為15個(gè)等級(jí)，~。 音樂(lè)發(fā)生：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制蜂鳴器發(fā)出音樂(lè)，共設(shè)置了《小蘋果》《K歌之王》這兩首音樂(lè)，可對(duì)歌曲曲目進(jìn)行切換，同時(shí)完成了音調(diào)、音速可控功能，控制通過(guò)單片機(jī)上按鍵實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)增益控制：該成品的自動(dòng)增益控制模塊，~。 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)增益可控放大電路 [4]：此部分為該項(xiàng)目的基礎(chǔ)，也是項(xiàng)目的核心。增益有十五個(gè)等級(jí)，通過(guò)十五路電阻并聯(lián)耗費(fèi)巨大，故放大器的輸入電阻用四路相互并聯(lián)，、十五個(gè)等級(jí)的增益可通過(guò)四路的組合實(shí)現(xiàn)。電子音樂(lè)合成與播放[3]：利用單片機(jī)內(nèi)置的定時(shí)器輸出頻率連續(xù)變化方波，即音樂(lè)信號(hào)源。并將音樂(lè)信號(hào)源作為放大電路初始的輸入信號(hào)，在放大電路的輸出端連接蜂鳴器，即可通過(guò)蜂鳴器播放音樂(lè)。紅外遙控：本模塊是由紅外輸出端產(chǎn)生一個(gè)小脈沖，通過(guò)接收端將脈沖傳至單片機(jī)中，單片機(jī)根據(jù)程序中的內(nèi)設(shè)值識(shí)別脈沖信號(hào)代表的是增加音量還是減小音量并做出動(dòng)作，再根據(jù)基礎(chǔ)部分原理改變音樂(lè)信號(hào)的增益來(lái)實(shí)現(xiàn)音量變化。將基本放大電路輸出的增益信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波以后，將信號(hào)返回至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，令其與規(guī)定增益（~）的參考電壓進(jìn)行比較，從而向電平轉(zhuǎn)換電路輸入自動(dòng)控制信號(hào)，控制信號(hào)接入CD4066的模擬開(kāi)關(guān)，控制四路電阻的阻值，從而達(dá)到自動(dòng)控制增益的效果。 鍵盤按鍵與功能對(duì)照表模式按鍵功能基礎(chǔ)部分1增益等級(jí)+2拓展部分1切換歌曲2是否開(kāi)啟自動(dòng)增益3速度降低4速度升高5音調(diào)降低6音調(diào)升高7增益等級(jí)+8紅外遙控器P1增益等級(jí)+紅外遙控器P2音樂(lè)發(fā)生：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制蜂鳴器發(fā)出音樂(lè)，共設(shè)置《小蘋果》《K歌之王》這兩首音樂(lè)，可對(duì)歌曲曲目進(jìn)行切換，同時(shí)完成了音調(diào)、音速可控功能，控制通過(guò)單片機(jī)上按鍵實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)增益： 人為設(shè)置峰值上下限，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)輸出信號(hào)幅值，若峰值超出該峰值區(qū)間，則系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使輸出信號(hào)達(dá)到規(guī)定范圍以內(nèi)。四個(gè)部分具體為：底板：括鍵盤與七段顯示管增益可控放大電路：包括電平轉(zhuǎn)換電路，多路電阻排，CD4066，TLV2372自動(dòng)增益電路：包括檢波電路與電壓比較電路紅外遙控電路：包括多路電阻排，紅外發(fā)射管，紅外接收管，三極管以及74HC123?；A(chǔ)功能與音樂(lè)發(fā)生功能只需要用這兩個(gè)部分就可以實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)方式主要通過(guò)編寫程序?qū)崿F(xiàn)模塊控制，在第四節(jié)會(huì)有對(duì)這部分內(nèi)容的詳細(xì)講述。 接口定義外部接口定義：電路輸入接信號(hào)源，~。 技術(shù)要求(1) ；(2) ；(3) 增益等級(jí)不少于15級(jí)；(4) 所有級(jí)別的增益相對(duì)誤差 3%且盡可能小。電路中的可CD4066控制的、通過(guò)不同的組合方式并聯(lián)得到。 音樂(lè)發(fā)生模塊描述 功能描述[2]音樂(lè)發(fā)生模塊可通過(guò)單片機(jī)輸出不同頻率的方波，使蜂鳴器改變音調(diào)高低，達(dá)到發(fā)出音樂(lè)聲的效果。 接口定義音樂(lè)發(fā)生模塊與增益可控放大電路模塊使用同一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)。 技術(shù)要求1）額外增加曲目；2）增加曲速等拓展功能。 自動(dòng)增益電路模塊描述 功能描述[2]自動(dòng)增益部分是將信號(hào)電壓與設(shè)定閾值比較，并在超出閾值時(shí)作出增益的改變，使得增益總在一定范圍內(nèi)。其中檢波電路用于將輸入的交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮∈瞧浞逯档闹绷餍盘?hào)。 技術(shù)要求能夠把輸入信號(hào)的峰值控制在一定