【正文】 的帶寬 在 100Hz 左右 ，所以 Q 值很高，需要在每一級濾波中間加入阻抗匹配網絡，控制增益，保證放大器不出 現(xiàn)飽和情況。 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 12 濾波器時鐘源 產生及控制 濾波器時鐘源產生及控制電路如 所示。輸出的信號經過 74HC04 整形，給 MAX260 提供振蕩信號。 123VSS16RESET44041424344578910111213XTAL214VDD38XTAL115171819202122232425PSEN26ALE/PROG2728EA293031323334353637396*1STC89C54RD+1 23 45 67 89 10P3Header 5X2DGNDTXDP485RXDDGNDDGNDTXDP485RXDDGNDDOUTSG5VSG5VRST2KR1322nFC25RSTSG5VRXDTXDSERCONDGNDD31D22D13D04V+6WLCK7FQ_UD8CLKIN9GND10V+11RSET12QOUT13QOUTB14IN15IN+16DACBL17V+18IOUTB20IOUT21RST22V+23GND5D7 /LOAD25D626D527D428GND19GND24U6AD9850BRSR21200R16100R15100R14WLCKFQ_UQRST1LOAD102C461 2U5ASN7404NDGND1DGND2OSC3+5VD4OSC1OSC40MHzDGNDD5VCLKIN1KR2010KR19D5VDGNDDGNDDGNDD5V10mHL9CP11Cap1uFCP10DGNDCLKWLCKFQ_UQRST1LOAD D00D01D10 D11122130PC47DGND122130PC48XTAL1XTAL2XTAL2 XTAL1PRE_SDATAPRE_SCLK12Y1XTALDGND164DATA164CLK100R28WR260DGND1Tp7Test 11Tp8Test 11Tp9Test 1 圖 單片機控制和 DDS 電路 阻容衰減 匹配網絡 為了達到很窄的帶寬需要很高的 Q 值 ，需要兩片 MAX260 級聯(lián)，可能出現(xiàn)放大器飽和 現(xiàn)象 ，為了防止飽和的出現(xiàn)，在每級濾波器的輸出加入了衰減網絡來提供一定的衰減，同時提供一定的濾波作用，濾除開關電容濾波器產生的內部噪聲。衰減網絡的仿真?zhèn)鬏斕匦匀鐖D 所示。 改變中心頻率開關電容濾 波器傳輸特性網絡分析儀測試結果： （ a） 0f =1000Hz （ b） 0f =1750Hz （ c） 0f =2326Hz （ d） 0f =3000Hz 圖 改變中心頻率開關電容濾波器傳輸特性網絡分析儀測試結果 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 15 從測試結果 得出，當 濾波器 中心頻率 設置 增大時，帶寬也在相應的增大，但是在一定范圍內，符合整個設計要求。改變程控增益放大器設置傳輸特性測試（包括開關電容濾波器）如圖 。 （ a） G = 1 （ b） G = 2 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 16 （ c） G = 6 （ d） G = 9 圖 改變程控增益放大器設置時傳輸特性測試 跟隨器和直流偏置 、峰值檢波 給經過放大、濾波的信號加一 的直流偏置， 使輸出信號為正值，再經過跟隨器， 降低 輸出阻抗，以減少對后續(xù)電路的影響。 采用平均值檢波器對通過跟隨器后的電壓 檢波， 本文采用半波檢波，檢波電路輸出的直流電壓正比于輸入交流電壓絕對值的平均值 ， 如 圖 （ a） 為 簡單的二極管阻容檢波電路， 電路 仿真 結果 如圖 （ b） 。包括 控制器 及其外圍電路和各種接口。 12RST3456XTAL27XTAL189101112131415GND16171819202122232425262728293031VCC32U1STC12C5408ADRxDTxDINT012345678P2keyboard12Y112MXTAL2XTAL1GNDXTAL1XTAL2RSTGNDVCC10uFC310KR1VCCRSTGND1 23 45 67 89 10P7DOWNLOADGND GNDGNDGNDTxD TxDRxD RxD1KR21KR31KR41KR512345678910111213141516P3LCDGNDVCC10KR1512P5channel 1limit currentVCC VCC12P4RS23233pFC133pFC2TxDRxD12P1Header 2VCCGNDGND 圖 單片機硬件電路設計圖 控制單元 采用宏晶科技推出的 STC12C5410AD 系列單片機 STC12C5408AD 作為數(shù) 據采集模塊的主芯片， STC12C5408AD 是宏晶科技生產的單時鐘 /機器周期（ 1T）的 單片機，是高速 /低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812 倍，內部集成 MAX810 專用復位電路。 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 19 鍵盤單元 典型的單片機系統(tǒng)中，都有人機對話的功能。人機對話配置水平、規(guī)模與應用系統(tǒng)的規(guī)模、特點有關。由于單片機系統(tǒng)的專用性，因此對不同類型的系統(tǒng)，輸入設備也會有很大不同，在設計系統(tǒng)時必須根據系統(tǒng)的特點設計出適合需要的輸入設備類型。如圖 中， P2 口為鍵盤接口，R R R R5 為限流電阻，防止按鍵按下時電流過大損壞單片機 I/O口。 鍵盤程序的功能是準確讀入被按下鍵的鍵值。在實際應用中，有兩種方法可以用來去除抖動的影響。另一種是采用軟件的方法，規(guī)避抖動對讀取鍵值的影響，即采取延時的方法，在抖動過后再讀取鍵值。 液晶顯示單元 在數(shù)據采集模塊控制系統(tǒng)中，由于有比較少的內容顯示。 SMC1602 顯示容量為 16X2 個字符，字符尺寸為 （ WXH） mm。 SMC1602 的基本操作分為 4 步：讀狀態(tài)、寫指令、讀數(shù)據、寫數(shù)據?？刂破骺梢怨芾?80B 的顯示 RAM。 SMC1602 有 11 條指令，多數(shù)指令帶有參數(shù)，參數(shù)值由用戶根據所控制的液晶顯示模塊的特征和顯示的需求來設置。 圖片上的開始顯示的是當前的中心頻率，后面是測得的數(shù)值顯示。 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 21 5 測量裝置軟件設計 放大器模塊軟件設計 系統(tǒng)選用 MCS51 系列單片機作為控制中心，主要控制 DDS 產生MAX260 時鐘信號源、對 MAX260 的控制字編程、改變可控增益放大器LTC1564 的放大倍數(shù)。 LTC1564 默認設置為 1 倍。 程序上電后對 各模塊進行初始化設置，然后掃描鍵盤，根據鍵盤的輸入值執(zhí)行不同的功能。兩節(jié) 12V 的電池串聯(lián)供電，金屬盒中的為弱信號放大器，黑色盒中的為數(shù)據采集模塊， 周圍放置的是 50 匝 1m X 1m 環(huán)形天線。 （ a） 示波器測試波形 （ b）液晶顯示結果 圖 0f =1000 Hz， G=6 時室內測試結果 （ a）示波器測試波形 （ b）液晶顯示結果 圖 0f =2326 Hz， G=1 時室內測試結果 （ a）示波器測試波形 （ b）液晶顯示結果 圖 0f =3000 Hz， G=6 時室內測試結果 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 26 根據裝置的總體設計方案，輸入端電壓信號的有效值計算公式為33 sPr m s UUUU G a in G a in?????,其中 PU 為峰值， U 為測得的直流電壓值， Us為直流偏置 ,為 1503mV， Gain 為總體增益， rmsU 為輸入端信號的有效值。 由此可知，在室內， 1000 Hz 頻率的信號小于 2326 Hz 和 3000 Hz 頻率的信號。 （ a）示波表 測試波形 （ b）液晶顯示結果 圖 0f =1000 Hz， G=8 時野外測試結果 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 27 （ a）示波表 測試波形 （ b）液晶顯示結果 圖 0f =2326 Hz， G=4 時野外測試結 果 （ a）示波表 測試波形 （ b）液晶顯示結果 圖 0f =3000 Hz， G=1 時野外測試結果 根據附錄 1 中的增益，將結果值推算到放大器輸入端，查表得：G=1,G=4， G=8 時，前方低增益總增益分別為 169604， 644095 和 1320718, f0 =1000 Hz， f0 =2326 Hz， f0 =3000 Hz 時 的放大器輸入端噪聲信號強度分別為 33nv， 1310nv， 2029nv。 對比室內 和野外實驗， 相同頻率相比， 室內噪聲強度是野外的 100 多倍。 而且，由測量結果知 ，室內是不可以 開展找水實驗的，這與實際相符。然而 1kHz~3kHz 的環(huán)境電磁噪聲對根據此方法研制的核磁共振找水儀影響很大。本測量裝置主要由接收 天線 ，弱信號放大器，數(shù)據采集模塊等部分構成。為核磁共振找水儀野外實驗確定測點提供依據。 由單片機計算處理得到放大器輸入端的電壓信號有效值。 吉林大學本科畢業(yè)論文 (設計 ) 29 參 考 文 獻 [1]康華光 .電子技術基礎 — 模擬部分 .北京：高等教育出版社， Kang Huaguang. Electronic technology foundationsome simulated,Beijing: Higher Education Press, [2]馬中梅 .單片機的 C 語言應用程序設計 .北京 航空航天大學出版社， Ma Zhongmei. SCM Clanguage application design. Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press， [3]何橋，段清明，邱春玲 .單片機原理及應用 .中國鐵道出版社， 2021 He Qiao,Duan Qingming,Qiu Chunling. Theory and Application of SCM 。在本論文課題進行過程中，段老師不但 給予了我全面的技術指導，還幫我們買材料，尋找緊缺電子元器件，花費 了很 多心血。在此，謹向段老師表示最真摯的敬意和感謝！ 在課題進行過程中，得到了各位老師、師兄、師姐的幫助，在此我要感謝王應吉老師、孫淑琴老師對我課題研究的幫助和支持；感謝 榮 亮亮師兄、易曉峰師兄、吳海燕師姐、王中興師兄、尚新磊師兄在項目開發(fā)中的給予的幫助；感謝實驗室的劉漢北師兄、田瑜娟師姐、李曉明師兄、賈曉晨師兄、對我的關心與支持，是他們的幫助使我順利而愉快的完成了畢業(yè)設計。最后感謝所有幫助和理解我的