【正文】 10mV，如果電源的紋波有1 mV，在增益為60dB時即放大1000倍，會造成1V的失調(diào)電壓，從而導(dǎo)致信號的失真。在經(jīng)過三端集成穩(wěn)壓器(7805，7905，7815，7915)整出穩(wěn)定177。15V直流電壓。在數(shù)字電源端口和模擬電源端口之間經(jīng)過電感隔離后，還經(jīng)過電容隔離，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定。為了保護(hù)電源由于輸出電流過高而被燒壞，在變壓器和整流電路的中間加上規(guī)格為3A的保險絲。圖416 系統(tǒng)供電穩(wěn)壓電源電路第5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)本課題采用MSP430F169作為系統(tǒng)微處理器，系統(tǒng)軟件功能框圖如圖51所示。單片機(jī)先根據(jù)鍵盤的按鍵判斷是選擇是設(shè)定增益還是帶寬鍵，然后根據(jù)輸入的數(shù)字顯示在液晶顯示屏上，同時確定設(shè)定值后給出相應(yīng)的控制信號，軟件流程圖如圖52所示。512*8 bits RAM中某個存儲單元的地址由頁地址（Xpage，0~7）和列地址（Yaddress，0~63）確定。顯示時通過向指定顯示位置對應(yīng)的DDRAM中寫數(shù)據(jù)來顯示字符。圖53 液晶顯示地址為了使液晶點(diǎn)位置信息與存儲地址的對應(yīng)關(guān)系更直觀關(guān)，將64*64液晶屏從上至下8等分為8個顯示塊，每塊包括8行*64列個點(diǎn)陣。（需要注意：二進(jìn)制的高低有效位順序與行號對應(yīng)關(guān)系因不同商家而不同）存放一個顯示塊的RAM區(qū)稱為存儲頁。因此存儲單元地址包括頁地址（Xpage，0~7）和列地址（Yaddress，0~63）。當(dāng)然程序的編寫與硬件是分不開的。則當(dāng)向12864的左半屏（CS1=1,CS2=0）寫（R/W=0）數(shù)據(jù)（RS=1）時，總線地址為0x1111010111111111。C文件中定義如下：define WD1 XBYTE[0xF5FF]，定義了總線地址后，對外部地址的操作變得非常簡單。讀左半屏數(shù)據(jù)：data=RD1（data存儲讀取到的數(shù)據(jù)）。寫數(shù)據(jù)a，WD1=a 或者 WD2=a。注意：無論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)一定要先查忙（對左右半屏讀命令），只有在BF=0時才能對LCD進(jìn)行操作（3）LCD初始化包含開顯示（0x3F），起始行（0xC0)，設(shè)置起始頁地址（0xB8）和Y地址（0x40），即分別向LCD的左右半屏寫命令。具體可查閱12864的PDF資料。（5）指定位置顯示一個ASCII碼① 首先將起始頁地址和起始Y地址設(shè)置好，寫入ASCII碼的上半部分（8個字節(jié)數(shù)據(jù)）② 重新設(shè)置起始頁地址和起始Y地址，寫入ASCII碼的下半部分（另8個字節(jié)數(shù)據(jù)）（6）指定位置顯示漢字同顯示ASCII碼基本相似，只是上下部分分別有16個字節(jié)數(shù)據(jù)需要寫入DDRAM。圖54 顯示漢字所占的DDRAM（7）顯示一張圖片對于圖片，必然從第0頁第0列開始，可以一頁一頁（不分左右屏）顯示，也可以先寫左半屏后寫右半屏。12864點(diǎn)陣型液晶對應(yīng)的DDRAM有1024個地址，無論是顯示字符還是圖片，靈活設(shè)置起始頁地址和Y地址，可以達(dá)到想要的結(jié)果。 I2C總線軟件設(shè)計(jì)I2C總線支持任何IC生產(chǎn)過程(NMOS、CMOSC、雙極性)兩線――串行數(shù)據(jù)SDA和串行時鐘SCL線在連接到總線的器件間傳遞信息。而且都可以作為一個發(fā)送器或接收器，由器件的功能決定很明顯LCD驅(qū)動器只是一個接收器。主機(jī)是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r鐘信號的器件此時任何被尋址的器件都被認(rèn)為是從機(jī)。 直接式I2C總線是指被控集成電路直接或通過電阻掛在I2C總線上，其電路工作原理圖如圖55所示。圖中的電阻R為隔離電阻，C為抗干擾電容，主要是為了提高I2C總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，防止誤動作進(jìn)人維修狀態(tài)和防止由于外部干擾信號改變I2C總線數(shù)據(jù)。圖55 直接式I2C總線原理圖在I2C總線中，唯一出現(xiàn)的是被定義為起始S和停止P條件見圖56的情況。當(dāng) SCL是高電平時SDA線由低電平向高電平切換表示停止條件起始和停止條件一般由主機(jī)產(chǎn)生。如果產(chǎn)生重復(fù)起始Sr條件而不產(chǎn)生停止條件，總線會一直處于忙的狀態(tài)。符號S將作為一個通用的術(shù)語既表示起始條件又表示重復(fù)起始條件。但是沒有這種接口的微控制器在每個時鐘周期至少要采樣 SDA 線兩次來判別有沒有發(fā)生電平切換。在響應(yīng)的時鐘脈沖期間，接收器必須將SDA線拉低，使它在這個時鐘脈沖的高電平期間保持穩(wěn)定的低。當(dāng)從機(jī)不能響應(yīng)從機(jī)地址時（例如它正在執(zhí)行一些實(shí)時函數(shù)不能接收或發(fā)送）從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線保持高電平。如果從機(jī)接收器響應(yīng)了從機(jī)地址但是在傳輸了一段時間后不能接收更多數(shù)據(jù)字節(jié)，主機(jī)必須再一次終止傳輸。圖57 I2C總線響應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸遵循圖58所示的格式。這個地址共有 7 位緊接著的第8位是數(shù)據(jù)方向位R/W。但是如果主機(jī)仍希望在總線上通訊，它可以產(chǎn)生重復(fù)起始條件 Sr和尋址另一個從機(jī)，而不是首先產(chǎn)生一個停止條件。圖58 I2C總線完整數(shù)據(jù)傳輸時序圖 ZLG7290軟件設(shè)計(jì)ZLG7290的I2C接口傳輸速率可達(dá)32kbit/s容易與處理器接口，并提供鍵盤中斷信號 提高主處理器時間效率。系統(tǒng)寄存器(StemReg)地址為00H，位值11110000B。功能分位描述如下：KeyAvi ()置1時表示有效的按鍵動作(通鍵的單擊，連擊和功能鍵狀態(tài)變化)，/INT引腳信號有效(變?yōu)榈碗娖?；清0表示無按鍵動作 /INT引腳信號無效(變?yōu)楦咦钁B(tài))。鍵值寄存器(Key)地址：01H，復(fù)位值00H。當(dāng)Key=0時，表示沒有鍵被壓按下。RepeatCnt=0時，表示單擊鍵RepeatCnt 大于0時，表示鍵的連擊次數(shù)。功能鍵寄存器(FunctionKey)地址03H，復(fù)位值0FFH。命令緩沖區(qū)(CmdBuf0 ~CmdBuf1)地址 07H~ 08H。用于傳輸指令。命令解釋控制是指通過解釋命令緩沖區(qū)(CmdBuf0~CmdBuf1)中的指令，間接訪問底層寄存器實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展控制功能。一個有效的指令由一字節(jié)操作碼和數(shù)個操作數(shù)組成，只有操作碼的指令稱為純指令，帶操作數(shù)的指令稱為復(fù)合指令。 設(shè)計(jì)用到的指令如下：(1) 左移指令如圖59所示。 例：DpRamB~DpRam0=“87654321”其中“4”閃爍 ScanNum= 5（“87”不顯示）?！?”閃爍，高兩位和低兩位無顯示 (2) 右移指令如圖510所示。例：DpRamB~DpRam0=“87654321”其中“3”閃爍，ScanNum =5（“87”不顯示）?！?”閃爍，高四位無顯示。圖511 循環(huán)左移指令與左移指令類似，不同的是在每移動一位后 原最左位的顯示數(shù)據(jù)和屬性轉(zhuǎn)移到最右位。執(zhí)行指令00110001B后，DpRamB~DpRam0=“432165” 。(4) 循環(huán)右移指令如圖512所示。圖512 循環(huán)右移指令例：DpRamB~DpRam0= “87654321”其中“3”閃爍，ScanNum=5（“87”不顯示）。 (5) SystemReg 寄存器位尋址指令如圖513所示。(6) 按位下載數(shù)據(jù)且譯碼指令如圖514所示。 單片機(jī)控制DA產(chǎn)生電壓模塊軟件設(shè)計(jì)由于MAX539的最高串行時鐘頻率為14MHz， (877kHz)， DAC的12位建立時間為25μs ， 因此全碼轉(zhuǎn)換的頻率只能限制在40kHz。MAX539進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換需要輸入2個8位字 (共 16位) 。圖515為MAX539的時序圖 。首先進(jìn)入的四位是偽數(shù)據(jù)位(這4位偽數(shù)據(jù)位在通常情況下是無效的， 僅在多個 DACs鏈形連接時有效)。在CS的上升沿，移位寄存器將待轉(zhuǎn)換數(shù)字量(共12位)送入DAC寄存器并交DAC開始轉(zhuǎn)換。而在CS為高電平時 ，串行數(shù)據(jù)不能輸入MAX539。注意 ，在單片機(jī)編程時，要將待轉(zhuǎn)換數(shù)字量的高低位進(jìn)行左右交換，例如待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量為03FFH，即0000001111111111B(在0000001111111111B中的前四位是偽數(shù)據(jù)位，不進(jìn)入DAC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以為 0，也可以為1，對轉(zhuǎn)換結(jié)果沒有影響)，經(jīng)左右交換后即成為1111111111000000B，即 FFC0H。第6章 系統(tǒng)調(diào)試及測試結(jié)果 調(diào)試過程中若干問題的解決 系統(tǒng)防干擾措施本課題中系統(tǒng)的總增益為0～80dB，中間增益放大和末級增益放大最高能達(dá)到80dB，因此抗干擾措施必須要做得很好才能避免自激和減少噪聲。所用將輸入部分和增益控制部分裝在屏蔽盒中，避免由于電磁干擾而產(chǎn)生的級間干擾和高頻自激 ；構(gòu)建閉路環(huán)。在增益控制部分和后級功率放大部分也都采用了此方法。實(shí)踐證明,電路的抗干擾措施比較好，在0kHz～10MHz 的通頻帶范圍和 0～80dB增益范圍內(nèi)都沒有自激。而ZLG7290在5V供電時會對I2C總線造成一定的干擾，導(dǎo)致信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。AD603雙片級聯(lián)的穩(wěn)定性問題：兩片AD603的最大增益可以達(dá)到60dB，但是實(shí)際制版時的工藝和走線存在不足，若兩片 AD603直接級聯(lián)，當(dāng)增益達(dá)到50dB時會出現(xiàn)自激震蕩，在加入屏蔽和改善電源濾波后效果仍不理想，而且正常情況下可以在兩片AD603之間加上電容進(jìn)行隔離，但是本課題由于要求能放大直流所用改想法不可行。AD603的輸出失調(diào)電壓問題：由于 AD603有大約20 mV的輸出失調(diào)電壓(直流偏移電壓), 前一級 AD603 的輸出失調(diào)電壓會被后一級所放大。而且由于前級輸入電路也會帶來直流偏移電壓，因此經(jīng)兩級放大電路放大以后的直流偏移會更加嚴(yán)重?？刂齐妷旱男拚龁栴}：%，理論上可以忽略，但是AD603的輸出增益誤差為1dB，在實(shí)際中呈現(xiàn)的輸出電壓與控制字為非線性關(guān)系，需要做軟件修正。若要進(jìn)一步消除誤差，提高精度，可考慮加入AGC反饋控制。經(jīng)過查找發(fā)現(xiàn)當(dāng)電路中數(shù)字芯片和模擬芯片的地線混接在一起發(fā)現(xiàn)會引入一些未知的干擾。同時布板時盡量縮短管腳間的距離，提高系統(tǒng)的高頻特性。 輸入端接上信號，先將放大器調(diào)節(jié)到60dB 增益處時，斷開輸入信號，將輸入端對地短接，輸出端接示波器觀察到噪聲的峰峰值小于300mV，達(dá)到要求。用示波器對電源紋波進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)電源紋波在很小范圍內(nèi)。負(fù)載電阻：根據(jù)電路末級功率放大電路，電路的負(fù)載電阻達(dá)到了50W的要求電壓增益測試：加入 10MHz，有效值 1mV 的正弦波，達(dá)到60dB增益要求，且波形失真度僅為 %。電路的有效值為10mV正弦信號在60dB增益下放大信號，和~60dB幅頻特性測試數(shù)據(jù)如表61和表62所示。采用多種抗干擾措施來處理前級放大，選用集成芯片作增益控制和功率放大，因而設(shè)計(jì)很靈活也很容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)與制作中抑制零漂的自歸零程序?qū)ο到y(tǒng)的零點(diǎn)漂移有很好的抑制作用，能使小信號的偏置真實(shí)地反映在輸出信號中。但是由于用的同軸電纜屏蔽效果并不好，所以測量輸入端短路的噪聲電壓時隨輸入短接方式不同而有很大的誤差。另外，增益較小時，所使用的信號源輸出噪聲電平和信號電平處于同一個數(shù)量級，波形不是很理想。測試過程中的誤差主要來源于電磁干擾，如測試噪聲時，波形上疊加有 100kHz的開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。 展望提高系統(tǒng)的增益，和高增益時系統(tǒng)的特性。進(jìn)一步擴(kuò)大系統(tǒng)的帶寬，同時讓系統(tǒng)的幅頻特性更接近理想的曲線。但是將電路優(yōu)化，系統(tǒng)的帶寬有望在能擴(kuò)展。同時系統(tǒng)的可預(yù)置帶寬點(diǎn)由于器件的原因，只能有兩點(diǎn)，但是如果選用高頻幅頻特性好的器件，系統(tǒng)化的可預(yù)置帶寬點(diǎn)可以進(jìn)一步增加。參考文獻(xiàn)[1] （模擬）.：高等教育出版社，2005：1234。[3] 杜永、張赤斌、248(1)： 3638。[5] 王東劍、張小華、147(1)：5253。[7] 溫振霖、阮新波、25(1)：9096。[9] 陸從青、2010，33(1)：6266。[11] 杜維、張宏建、：化學(xué)工業(yè)出版社，2008，3228。[13] 連全文、馮全源. ，2008，40(3)：2931。[15] 馬忠梅、籍順心、張凱、：北京航空航天大學(xué)出版社，2007：46286。[17]潘永雄、. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007：1326。衷心感謝我的父母，是他們的鼓勵和幫助才使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中堅(jiān)持不懈的努力，最終使畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利