【正文】 第三個(gè)鍵位到 0 倍，第四個(gè)鍵為到 倍。 對(duì)于拓展任務(wù)，我們的想法是。 系統(tǒng)的功能 倍率增益時(shí)，第一個(gè)鍵為 + 倍，第二個(gè)鍵位 ，第三個(gè)鍵位到 0倍，第四個(gè)鍵為到 通過按鍵使得放大器能將輸入為 1v 的信號(hào)按 的每隔 的倍率輸出。函數(shù) 信號(hào)列表為：方波，三角，鋸齒，正弦波。1,。........共有 64 組 第 9頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 第 10頁 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 3— 硬件模塊主要是由單片機(jī)，基礎(chǔ)任務(wù)模塊，和拓展任務(wù)模塊（音樂播放器） 3 部分組成，圖 3— 為我們小組成品的 3 部分整體圖， 3 塊模塊的分式圖將在 。圖 。 技術(shù)要求 在基本任務(wù)中，我們的 15 個(gè)增益值誤差均小于 1%，誤差較小。 第 12頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 （ 1） 方波 圖 （ 2） 三角波 圖 （ 3） 正弦波 其次對(duì)于電路在板上的排布，我也做了考慮， CD4066 和運(yùn)算放大器分別是數(shù)字原件和模擬原件，所以在板上，我要把他們排開，同時(shí)又要考慮到電阻的排布情況，考慮到美觀，我們將線拍在了板的反邊。 基礎(chǔ)模塊實(shí)現(xiàn)電路的增益可控，共設(shè)立了 15 個(gè)控制點(diǎn)，（從輸出電壓 ，間隔 ）設(shè)計(jì)思想是通過一片 CD4066芯片控制 4條電路中電阻的通斷來實(shí)現(xiàn) 4*41=15 種電阻狀態(tài)量，這些量就構(gòu)成了我們所要做的對(duì)應(yīng) 15 個(gè)電壓狀態(tài)，對(duì)于 CD4066芯片的控制，我們是通過對(duì)于接口 — 的單片機(jī)編程來控 制（在軟件部分詳細(xì)分析），對(duì)于 4 個(gè)電阻的選取時(shí)根據(jù)他們分別對(duì)基準(zhǔn)電阻的比率來設(shè)計(jì)的，在我們的設(shè)計(jì)中，將這 4個(gè)電阻定為 10k， 20k， 40k， 80k；基準(zhǔn)電阻為 8k。 根據(jù)運(yùn)算放大器的放大公式： 第 14頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 i=Rf/Rs。 8/x=………… (1) 8/y=………… (2) +，以此為例可得所有處在楊輝三角的值全部可有前邊的值得到 所 以： 8/w=…… (3) 可推出，所有 5（ 1+4=5）和 7（ 1+2+4=7）和 9（ 4+5=9）的倍數(shù)全部不考慮 所以： 8/w=。 圖 331 .1 protel 電路圖（原理圖） 此外，再放大器的接法上，我們采用的是反向放大器接法，這樣對(duì)于放大倍率的計(jì)算會(huì)比正向計(jì)算要簡便一些。 實(shí)現(xiàn)方式 在拓展模塊中我們將原來的 4 通路增加到 6 通路，這樣可以實(shí)現(xiàn)的增益電壓值可以多 4 倍，達(dá)到 16*41=63 組，通過再引入接口 ， ，修改單片機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)電壓值的各種波形的輸出，我們小組做了正弦波，方波和三角波并且利用程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)每一種波形 3 種可控頻率變化。這也是我們小組從實(shí)踐中得出的。這是我在電路設(shè)計(jì)前考慮的問題。 圖 拓展部分電路圖 第 18頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 4. 系統(tǒng) 的軟件結(jié)構(gòu) 軟件總體結(jié)構(gòu) 和功能 本次完成作品的軟件部分共分為兩部分，分別對(duì)應(yīng)著作為信號(hào)放大增益的基礎(chǔ)部分及音樂播放器和函數(shù)發(fā)生器的拓展部分。 基礎(chǔ)程序的重要分塊為 ： main（）函數(shù)，用于對(duì)個(gè)全局變量初始化并接收 、 、 四個(gè)按鍵的輸入并改變四個(gè)七段數(shù)碼管的輸出值，在單片機(jī)運(yùn)行過程中， main（）將處于一個(gè)while的無限循環(huán)中。 而拓展任務(wù)的目的為通過不斷調(diào)整 、 、 、 、 、 六個(gè)輸出的 電壓大小來控制務(wù)的主要分塊為 main（）函數(shù)，用于對(duì)個(gè)全局變量初始化并接收 、 兩個(gè)按鍵的輸入并改變 form 和 fre 兩個(gè)全局變量的值并不斷重置 P1 和 P3 的值，在單片機(jī)運(yùn)行過程中， main（）將處于一個(gè) while的無限循環(huán)中。 第 19頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 timer1() interrupt 3 using 0 ，為定時(shí)器 T1 的中斷程序，其執(zhí)行的頻率再在中斷程 序中進(jìn)行設(shè)置，該程序的執(zhí)行頻率直接影響函數(shù)信號(hào)的輸出頻率。 重要的 全局變量 1. 基礎(chǔ)部分 1. test_counter，變量類型 unsigned int 儲(chǔ)存類型 xdata 該變量用于儲(chǔ)存及顯示該時(shí)刻電壓增益的大小，即當(dāng) P1的四個(gè)按鍵 、 、 、 ， test_counter能夠相應(yīng)的增大或減少，它的取值范圍是從 0到 15十六個(gè)整數(shù)，代表增益從 0到 16個(gè)增益大小。 2． digi_scaner，變量類型 unsigned char 儲(chǔ)存類型 xdata 該變量為 數(shù)碼管掃描驅(qū)動(dòng)指針，變量的四個(gè)取值（ 1,2,3,4）分別代表 這四個(gè)數(shù)碼管，通過 digi_scaner變量來輪流驅(qū)動(dòng)四個(gè)數(shù)碼管顯示增益。form接收來自 。 fre接收來自 。 audio_dura 變量類型 unsigned int // 輔助讀譜指針、持續(xù)時(shí)間計(jì)數(shù)變量 bit buzzer_flag。 第 21頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 流程邏輯 基礎(chǔ)部分 圖 main（）函數(shù)程序流程圖 對(duì) P1 的四個(gè)按鍵的信號(hào)的接收及對(duì) test_counter 的賦值在主函數(shù)中進(jìn)行，而具體的顯示工作將在 T0 的中斷程序中進(jìn)行。四個(gè)數(shù)碼管無法同時(shí)顯示，只能按照順序在 T0 終端服務(wù)程序每運(yùn)行一次時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)七段管，由于每秒鐘 第 23頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 T0 中斷程序運(yùn)行 200 次，每個(gè)七段管被驅(qū)動(dòng) 50 次，由于視覺暫留效果，人腦將認(rèn)為四個(gè)七段管同時(shí)亮。然后對(duì) output_sel的四個(gè)位賦值選定指 定七段管并執(zhí)行 ADDR_8SEG = NUMTOSEG7(digi[])和 ADDR_SEL = output_sel語句，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管并顯示相應(yīng)的數(shù)字。 第 26頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 程序中，整個(gè)喀秋莎的音樂是由一個(gè)二維數(shù)組儲(chǔ)存，即由一個(gè) 2*n 的矩陣儲(chǔ)存（ n 為音符的總數(shù)目），這個(gè)數(shù)組的每一行的兩個(gè)數(shù)據(jù)，反別代表著一個(gè)音符的頻率和音符持續(xù)長度。當(dāng)程序運(yùn)行到該音符時(shí)，首先對(duì)其頻率值進(jìn)行計(jì)算，利用 audio_frequency=0xffff460800/music_data[audio_ptr][0]+15 來確定定時(shí)器 T1 的初值，而以后每次執(zhí)行 T1 的中斷程序時(shí)時(shí)， 的輸出都會(huì)發(fā)生改變，由 1 變?yōu)?0 或由 0 變?yōu)?1。而 600 需用 來 保 證 該 音 符 持 續(xù) 的 時(shí) 間 。也就是這個(gè)頻率在 audio_dura 不為零的時(shí)間內(nèi)被保持，而 T0計(jì)時(shí)器工作頻率不變，又保證了 audio_dura 改變相同值時(shí)的時(shí)間間隔相同，最終實(shí)現(xiàn)，該音符被執(zhí)行的時(shí)間和 audio_dura 的初值成正比關(guān)系。 第 27頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 圖 拓展任務(wù) 定時(shí)器 T1 的中斷程序 描述 功能描述 當(dāng)作為函數(shù)發(fā)生器時(shí)，根據(jù) form 以及 fre 的值來確定定時(shí)器 T1的初值及相應(yīng)輸出 P1和 P3 的值，已完成方波、正弦波、鋸齒波的輸出。 相關(guān)算法的描述 第 28頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 本作品拓展任務(wù)所涉及的函數(shù)發(fā)生均采用逐點(diǎn)賦值法，未使用位運(yùn)算，所以并未能歸納出算法。 2. 本小組電路中只連入了 6 個(gè) CD4066 的開關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)的最小倍率為 ，相比之下精度仍顯不足，所以為避免誤差，人為為點(diǎn)賦值 。 具體實(shí)現(xiàn)過程為使程序?qū)δ硞€(gè)變量進(jìn)行空加操作，例如從 1 加到10000，此過程中按鍵的一切輸入信號(hào)都將被忽略，因此可以達(dá)到去抖效果。 第 29頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 關(guān)于 delay函 數(shù)在主函數(shù)中調(diào)用而非在中斷函數(shù)中調(diào)用的解釋：中斷函數(shù)直接關(guān)系數(shù)碼管的顯示，若中斷函數(shù)的工作頻率改變，則會(huì)使四個(gè)七段數(shù)碼管顯示處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，即如果在中斷函數(shù)中調(diào)用 delay 函數(shù)，在delay 函數(shù)執(zhí)行的較長時(shí)間中，中斷函數(shù)不執(zhí)行，七段管將會(huì)產(chǎn)生閃爍效果，直到 delay函數(shù)執(zhí)行過后，七段管才恢復(fù)正常。 第 30頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 5. 系統(tǒng) 功能及技術(shù)指標(biāo)測(cè)試 測(cè)試項(xiàng)目 基礎(chǔ)任務(wù)：當(dāng)按下 P1 的四個(gè)按鍵時(shí)改變 運(yùn)放輸出端的放大增益，并在七段管上顯示當(dāng)前增益大小。同時(shí)七段管上顯示相對(duì)應(yīng)的數(shù)字。 需萬用表一個(gè) 電源引線三雙 示波器探頭一個(gè) 測(cè)試時(shí)在實(shí)驗(yàn)室中，并在電腦上進(jìn)行少量的工作，例如，向單片機(jī)中 拷入程序 測(cè)試方法 基礎(chǔ)任務(wù)的調(diào)試 圖５－３．１ 第 31頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 使用的電路大板上的接線方法為：從左到右 +5V,5V,+1V 萬用表一端接地，一端接我們的測(cè)量引腳，并調(diào)至 直流電壓檔。第一個(gè)鍵為 + 倍，第二個(gè)鍵位 ，第三個(gè)鍵位到 0倍，第四個(gè)鍵為到 。 調(diào)節(jié)第二個(gè)鍵為下一個(gè)函數(shù)信號(hào)，第三個(gè)鍵位上一個(gè)函數(shù)信號(hào)，第四個(gè)鍵為切換頻率。 測(cè)試結(jié)果及分析 基礎(chǔ)部分，測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果如表 ， 由表可知，單片機(jī)基 礎(chǔ)任務(wù)完成較好，各電壓增益誤差都小于 1%，且測(cè)試數(shù)據(jù)都大于理論值。 表 基礎(chǔ)部分測(cè)試結(jié)果 序列號(hào) 輸入電壓 (V) 輸出電壓 (V) 顯示增益 實(shí)測(cè)增益 誤差 (%) 1 % 2 % 3 % 4 % 5 % 6 % 7 % 第 32頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 8 % 9 % 10 % 11 % 12 % 13 % 14 % 15 % 拓展任務(wù)的測(cè)試結(jié)果見圖 （ 1）， （ 2）， （ 3）（方波，三角波，正弦波的三種換頻輸出）。由于我們是完全的新手，之前也沒有使用單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，所以一開始全要靠老師帶領(lǐng)我們?nèi)腴T。我記得一開始時(shí)我們完全不知怎么辦，但是看到老師的電路設(shè)計(jì)圖紙后，我們對(duì)我們的任務(wù)有了感性上的認(rèn)識(shí)。老師告訴我們理解放大器時(shí)要把它想成那種 理想中的物理模型，于是我們更好的理解了虛短，虛斷，虛地的概念。 感謝檢測(cè)的老師，感謝你耐心的等待我們完成檢測(cè)，并給出指導(dǎo)意見。猶豫我們組的萬用表有些問題，檢測(cè)的過程中出現(xiàn)了故障，老師在一旁等待我們排除故障，很有耐心。在整個(gè)過程中，老師都很和藹，是我們放松了原來緊張的心情。我們認(rèn)為，如果不是檢測(cè)老師的耐心，我們可能會(huì)因?yàn)榧痹甓鲥e(cuò)事情。在整個(gè)課程中，我們更換了不少器件，每次去更換時(shí)，器材室的老師都能準(zhǔn)確地找到我們的部件。 總之，一個(gè)項(xiàng)目的完成，有很多人的幫助。沒有你們，我們的項(xiàng)目不會(huì)如此順利的做出來。在電路的設(shè)計(jì)過程中，也對(duì)一些電子元件的特性有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。 組員二： 首先在知識(shí)上，首先我對(duì)單片機(jī)有了大致的了解。經(jīng)過了這學(xué)期的摸索，逐漸知道了單片機(jī)的主要構(gòu)成。另外一個(gè)重點(diǎn)是單片機(jī)的編程。他所面對(duì)的是機(jī)器而不是對(duì)象。所以對(duì)我們而言是全新的一種編程思想。對(duì)于電路設(shè)計(jì)也是一個(gè)全新的考驗(yàn)，上學(xué)期的科創(chuàng)電路都是已經(jīng)確定下來的，今年的科創(chuàng)開放性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮到界面的美觀，更要考慮到數(shù) 字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的干擾。 程序清單 第 36頁 上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院 include include /*////////////////////////////*/ /*/ 常量定義 /*/ /*////////////////////////////*/ /* 定時(shí)器初值 */ define V_T1 0xfd /*SCOM 9600 baud, ! notice: crystal */ define V_TH0 0xee /* ~ 5ms , ! notice: crystal */ define V_TL0 0x00 /* 數(shù)碼管段驅(qū)動(dòng)寄存器地址 */ define ADDR_8SEG XBYTE[0x2020] /* 數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)和指示燈驅(qū)動(dòng)寄存器地址 */ define ADDR_SEL XBYTE[