《2020年(创新管理）工程实践与科技创新[2A]_》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年(创新管理）工程实践与科技创新[2A]_（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 姓名班级学号具体负责的工作联系方式戴逸飞F14030025140309033代码18121181323代勇泽F1403002焊电路林森F14030285140219168焊电路18721156108摘 要：本次项目利用单片机MSP430实现按键可控增益放大电路，同时完成了音乐播放、红外遥控、自动增益可控增益放大器三个拓展模块。此报告旨在介绍所实现的系统功能、系统框图、系统硬件以及软件的设计和实现方法，系统的技术指标、调试分析、针对用户操作的说明等等。并对模块设计、实现过程中的部分问题进行了深刻的思考和探究。关键词：单片机；增益可控；自动控制、函数发生、红外遥控、电子音乐ABSTRACT Ou
2、r project includes the basic modules implemented by the MSP430the controlled gain zoom device and three extra modules the music player, the gain-automatical-available device and the volume remote controlled by the infrared ray. In this report，We describe their main function, system block diagram, sy
3、stem 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 a
4、nd thinking .KEYWORDS SCM, controllable gain, automatic gain, function occurs, infrared remote control ，electronic music上海交通大学 电子信息与电气工程学院地 址：东川路800号邮 编：200240目录1. 概述11.1 编写说明11.2 名词定义11.3 缩略语12. 系统总体说明32.1 课题任务规定的设计要求32.1.1 增益程序可控放大器电路 3 ：32.1.2 音乐发生3：32.1.3 红外控制增益调节：32.1.4 自动增益调节 3：32.2 实际完成后的功能42
5、.2.1 增益程序可控放大器电路：42.2.2 音乐发生：42.2.3 红外遥控：42.2.4 自动增益控制：42.3 系统的设计原理与分析42.3.1 系统的设计原理和总体结构42.3.2 系统的功能53. 系统的硬件结构73.1 硬件总体结构73.2 描述83.2.1 功能描述83.2.2 接口定义83.2.3 实现方式93.3 描述93.3.1 功能描述93.3.2 接口定义93.3.3 技术要求93.3.4 实现方式93.4 描述103.4.1 功能描述2103.4.2 接口定义103.4.3 技术要求113.4.4 实现方式113.5 描述113.5.1 功能描述2113.5.2 接
6、口定义113.5.3 技术要求113.5.4 实现方式113.6 描述123.6.1 功能描述123.6.2 接口定义123.6.3 技术要求123.6.4 实现方式124. 系统的软件结构144.1 软件总体结构和功能154.2 重要的全局变量154.3 描述164.3.1 功能描述164.3.2 输入输出项描述164.3.3 数据结构174.3.4 算法174.4 描述174.4.1 功能描述174.4.2 输入输出项描述174.4.3 数据结构184.4.4 调用函数说明184.4.5 算法184.5 描述194.5.1 功能描述194.5.2 输入输出项描述194.5.3 数据结构20
7、4.5.4 调用函数说明204.5.5 算法204.6 描述204.6.1 功能描述204.6.2 输入输出项描述204.6.3 数据结构214.6.4 算法215. 系统功能及技术指标测试215.1 测试项目3225.1.1 基础放大电路：225.1.2 音乐发生器：225.1.3 红外遥控：225.1.4 自动增益：225.2 测试的资源225.3 测试方法3235.3.1 基础部分：增益可控制放大器电路235.3.2 拓展部分一：音乐发生235.3.3 拓展部分二：红外遥控235.3.4 拓展部分三：自动增益235.4 测试结果及分析235.4.1 基础部分：增益可控制放大器电路235.
8、4.2 拓展部分一：音乐发生265.4.3 拓展部分二：红外遥控265.4.4 拓展部分三：自动增益266. 致谢267. 参考资料278. 附录288.1 课程学习心得和建议意见298.2 程序清单318.2.1 基础部分328.2.2 拓展部分42第54页上海交通大学 电子信息与电气工程学院1. 概述1.1 编写说明此文主要介绍了本小组成员在工程实践与科技创新2A课程中经过大半个学期的努力完成的作品，同时涵盖了研成品的究过程和最终展示成果。至第十二周为止，我们完成了基础部分的增益可程序控制放大电路，并完成了三项拓展任务，包括音乐发生模块、红外遥控模块和自动增益控制模块。另外，此文末附有小组
9、成员的感悟和心得。本文供老师批阅和审查，同时也为其他致力于研究此产品的高校学生们参考。1.2 名词定义单片机小系统1：包括CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、I/O设备（串行口、并行输出口等）的一块集成电路。CD4066：四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输。TLV2372【6】：本实验项目中用到的一种运算放大器芯片。LM358【7】： 本实验项目中用到的一种运算放大器芯片。2AP9： 本实验项目中用到的一种二极管。UA741CP： 本实验项目中用到的一种运算放大器芯片。增益：输出信号对输入信号的放大倍数。增益可控放大电路：通过控制信号（本项目中由单片
10、机产生）与控制电路（本项目中主要由CD4066与电平转换电路构成）控制输出信号对输入信号放大倍数的电路。自动增益：根据输出信号的幅值，对增益进行自动控制。设定输出信号的上下限，当输出信号峰值超出最高值或低于最低值时，系统自动调节增益值以控制输出信号峰值。红外遥控： 分别制作红外信号的发生电路与接收电路，使得增益控制可以通过红外遥控来实现电子音乐合成与播放2：电路输出频率按音乐曲调变化的方波，可通过蜂鸣器发出音乐声。电平转换电路：通过运算放大器实现逻辑电平转换的电路。电压比较电路: 自动增益模块中，将检波电路的输出结果与参考电压进行比较并返回两个比较结果的电路。1.3 缩略语列出在本文档中缩略语
11、的英语全称及中文说明。为后续方便陈述，可以自定义若干缩略语。运放：运算放大器音乐发生：电子音乐合成与播放增益： 运算放大电路输出信号与输入信号的比值红外控制：红外控制增益模块2. 系统总体说明2.1 课题任务规定的设计要求2.1.1 增益程序可控放大器电路 3 ：设计制作增益可键控的线性放大器电路，通过单片机控制增益等级的切换，单片机提供人机操作界面，数码管显示增益，用户通过按键设置增益。设计指标5： （1）最小增益须小于0.15倍（建议取0.1），最大增益须大于1.45倍（建议取1.5） （2）至少15个增益等级：建议按等差排列，比如 0.1，0.2，0.3，1.5 （3）所有级别的增益相对
12、误差 3%2.1.2 音乐发生3：单片机利用程序控制产生一段音乐，音乐可以任选，可循环播放。设计指标：（1） 音量能够调整（2） 音调能够调整（3） 播放速度可调（4） 可播放多首歌曲（5） 能否用多种方案实现2.1.3 红外控制增益调节：制作红外遥控发送与接收电路，使用红外遥控来控制增益设计指标：（1） 可否双向控制增益（增加和减少）（2） 控制距离大于50cm（3） 保证足够的灵敏度2.1.4 自动增益调节 3：人为设置峰值上下限，系统自动检测输出信号幅值，若峰值超出该峰值区间，则系统自动调节，使输出信号达到规定范围以内。设计指标：（1） 电压比较是否有效（2） 电压比较是否有双门限（上限
13、、下限）2.2 实际完成后的功能2.2.1 增益程序可控放大器电路：本小组成品达到基础部分任务要求，系统的电压增益总分为15个等级，增益在0.11.5之间进行转换。增益的控制可通过单片机上的按键进行控制，增益大小显示在七位数码管上。2.2.2 音乐发生：单片机控制蜂鸣器发出音乐，共设置了小苹果K歌之王这两首音乐，可对歌曲曲目进行切换，同时完成了音调、音速可控功能，控制通过单片机上按键实现。2.2.3 红外遥控：项目包括了红外信号的发射端与接收端，利用两节干电池给发射电路供电，可通过发射电路上的两个按键，分别控制增益的上调与下调，遥控距离在150cm以上并且灵敏度较高。2.2.4 自动增益控制：
14、该成品的自动增益控制模块，将系统的增益控制在0.51.0之间。当增益低于0.5时，系统自动提高增益使增益达到0.5。当系统增益高于1.0时，系统自动减少增益使增益为1.0。2.3 系统的设计原理与分析2.3.1 系统的设计原理和总体结构增益可控放大电路 4：此部分为该项目的基础，也是项目的核心。控制信号由单片机发出，通过电平转换电路，控制着信号通过（xxxxx）运算放大器实现放大的功能。增益有十五个等级，通过十五路电阻并联耗费巨大，故放大器的输入电阻用四路相互并联，分别对应的增益是0.1、0.2、0.4、0.8，十五个等级的增益可通过四路的组合实现。单片机发出的信号传到CD4066内的四个模拟数字开关，模拟数字开关分别与四路并联电阻相连以控制该路的导通状态，从而达到控制增益的效果。电子音乐合成与播放3：利用单片机内置的定时器输出频率连续变化方波，即音乐信
