高频功率放大器任务书.docx

高频功率放大器任务书.docx

《高频功率放大器任务书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高频功率放大器任务书.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高频功率放大器任务书

实

训

任

务

书

项目：

单片机应用技术

班级：

姓名：

学号：

实训时间：

工程实训中心电工电子实训教研室制

2014年3月

一、课程性质

必修，学时：

30

二、教学目的

单片机课程目的是让学生获得系统设计、程序编写、调试等基础技能。

三、教学形式与要求

教学形式：

课堂教学采用多媒体课件、黑板讲授、现场讲解、实训操作、讨论等多种形式。

教学要求：

严格按学校学籍管理制度，不得无故迟到、旷课，严格考勤，按时完成作业。

教师任务：

讲解基础理论知识、提出要点、组织讨论、指导操作、评阅作业、评价考核。

学生任务：

掌握教学内容要求、查阅资料、调研、按期完成作业。

实践教学：

根据教学任务书内容选择元件安装调试电路。

学时分配：

1/3学时为教师课堂教学和巡回指导，2/3学时学生实训操作、分组讨论、讲解、课堂练习。

作业形式：

依据本课特点，作业形式为实测数据记录与分析、实训报告、思考题等。

考核方式：

考勤（30%）＋平时成绩（40%）＋报告（考试）（30%）。

过程评价：

平时作业：

资料参阅、表达条理、数据记录、按时完成等。

不做0分，雷同0分。

回答问题：

表达清晰，论述有条理。

不回答0分。

综合表现：

平时投入程度，个人能力等。

考勤评价：

旷课1天及以上本周考勤分为0分，迟到、早退1次各扣0.5分，请假1天扣2分，请假两天本周考勤分为0分，请假需假条。

四、参考资料

１．《单片机原理与应用》张洪润主编，清华大学出版社。

2.《新概念51单片机C语言教程：

入门、提高、开发、拓展全攻略》郭天祥主编，电子工业出版社。

五、教学内容、进度

时间

教学内容

学生操作内容

考核内容

周一

实训场地管理制度及实训注意事项讲解

单片机实训箱讲解

Keil软件讲解

仿真器的使用

数码管显示的数字电压表

液晶显示的数字电压表

Keil软件的使用

仿真器的使用

数码管显示的数字电压表

液晶显示的数字电压表

数码管显示的数字电压表

液晶显示的数字电压表

周二

温度传感器DS18b20的使用

数码管显示的温度计

液晶显示的温度计

数码管显示的温度计

液晶显示的温度计

数码管显示的温度计

液晶显示的温度计

周三

4X4键盘的使用

电子琴原理讲解

电子琴程序编写

电子琴调试

电子琴程序编写与调试

电子琴程序编写与调试

周四

步进电机原理讲解

步进电机控制方法

单片机控制步进电机原理

步进电机控制程序编写与调试

步进电机控制程序编写与调试

步进电机控制程序编写与调试

周五

课题总结

实训报告撰写

课题总结

实训报告撰写

课题总结

实训报告撰写

六、实训任务

任务一、电压表

1.制作一个数字电压表，完成以下技术指标：

（1）能够较准确地测量0—5V之间的直流电压值，其测量最小分辨率为0.1V；

（2）利用三位数码管显示电压值，小数点后保留一位有效数字。

（3）当电压低于0.5V时，蜂鸣器报警提示；当电压高于于4.5V时，LED点亮提示，其他情况蜂鸣器和LED关闭。

（4）画出接线图和流程图，并根据流程图编写代码，仿真实现功能。

接线图例图流程图例图

2.制作一个数字电压表，完成以下技术指标：

（1）能够较准确地测量0—5V之间的直流电压值，其测量最小分辨率为0.1V；

（2）利用LCD显示电压值，界面如下图所示，作者为考生姓名。

（3）当电压低于0.5V时，液晶第四行显示“状态”为“超限”；当电压高于于4.5V时，液晶第四行显示“状态”为“超限”，其他情况液晶显示“状态”为“正常”。

（4）画出接线图和流程图，并根据流程图编写代码，仿真实现功能。

数字电压表

作者：

张小

电压：

2.4V

状态：

超限/正常

图1电压表显示界面

任务二、温度计

1.制作一个温度计，完成以下技术指标：

（1）测量范围-554—125℃，误差在±0.5℃；

（2）利用三位数码管显示温度值，小数点后保留一位有效数字。

（3）当温度高于于27℃时，蜂鸣器报警提示，其他情况蜂鸣器关闭。

（4）画出接线图和流程图，并根据流程图编写代码，仿真实现功能。

2.制作一个数字温度计，完成以下技术指标：

（1）能够较准确地测量0—5V之间的直流电压值，其测量最小分辨率为0.1度；

（2）利用LCD显示温度值，界面下图所示，作者为考生姓名。

（3）当温度高于25度时，液晶第四行显示“状态”为“超限”；否则液晶显示“状态”为“正常”。

（4）画出接线图和流程图，并根据流程图编写代码，仿真实现功能。

数字温度计

作者：

张小

温度：

24.8度

状态：

超限/正常

任务三、多音阶电子琴

1.制作一个多音阶电子琴，由4X4键盘和功放模块组成，设计成16个音符，可随意弹奏想要表达的音乐，音符和按键对应关系如下图所示。

点在数字下面表示低音，点在数字上面表示高音，无点的数字表示中音。

画出接线图和流程图，并根据流程图编写代码，仿真实现功能。

2.制作一个音乐播放器，循环播放歌曲《两只老虎》。

该歌曲简谱如下图所示。

简谱知识：

无下划线的音符为四分音符；有一个下划线的音符为八分音符，如5；有两条下划线的音符为十六分音符，如6；有点的音符为附加音符，如5·，为1.5个八分音符。

一拍的时长为400ms，以四分音符为节拍，四分音符的时长就为400ms，八分音符的时长就为200ms，十六分音符的时长就为100ms。

任务四、控制步进电机

1.单片机控制步进电机的正反转，具体要求如下：

（1）开始通电时，步进电机停止转动。

（2）单片机分别接有独立按键开关K1、K2、K3、K4和K5，用来控制步进电机的转向，要求如下

•当按下K1，步进电机正转。

•当按下K2，步进电机反转。

•当按下K3，步进电机停止转动。

•当按下K4，步进电机加速。

•当按下K5，步进电机减速。

2.使用4X4矩阵键盘控制步进电机，控制方法如下图所示，控制步进电机转动的步数，正转，反转，停止，加速和减速。

使用数码管显示步进电机的转动步数。

七、相关知识

1.电压表相关知识

　TLC549是美国德州仪器公司生产的8位串行A/D转换器芯片，可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATAOUT三条口线进行串行接口。

具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC549为40000次/s。

总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。

采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号的采样。

2.工作原理

　　TLC549均有片内系统时钟，该时钟与I/OCLOCK是独立工作的，无须特殊的速度或相位匹配。

其工作时序如图所示。

　　当CS为高时，数据输出（DATAOUT）端处于高阻状态，此时I/OCLOCK不起作用。

这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC549时，共用I/OCLOCK，以减少多路（片）A/D并用时的I/O控制端口。

一组通常的控制时序为：

（1）将CS置低。

内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟（4MHZ，250ns）上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位（D7）位输出到DATAOUT端上。

2*250ns=0.5us

（2）前四个I/OCLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5个位（D6、D5、D4、D3），片上采样保持电路在第4个I/OCLOCK下降沿开始采样模拟输入。

（3）接下来的3个I/OCLOCK周期的下降沿移出第6、7、8（D2、D1、D0）个转换位，

（4）最后，片上采样保持电路在第8个I/OCLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8（D2、D1、D0）个转换位。

保持功能将持续4个内部时钟周期，然后开始进行32个内部时钟周期的A/D转换。

第8个I/OCLOCK后，CS必须为高，或I/OCLOCK保持低电平，这种状态需要维持36个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。

如果CS为低时I/OCLOCK上出现一个有效干扰脉冲，则微处理器/控制器将与器件的I/O时序失去同步；若CS为高时出现一次有效低电平，则将使引脚重新初始化，从而脱离原转换过程。

　在36个内部系统时钟周期结束之前，实施步骤

（1）－（4），可重新启动一次新的A/D转换，与此同时，正在进行的转换终止，此时的输出是前一次的转换结果而不是正在进行的转换结果。

若要在特定的时刻采样模拟信号，应使第8个I/OCLOCK时钟的下降沿与该时刻对应，因为芯片虽在第4个I/OCLOCK时钟下降沿开始采样，却在第8个I/OCLOCK的下降沿开始保存。

2.温度计相关知识

温度传感器DS18b20芯片简介

DS18b20引脚

DS18b20电路连接

2.内部寄存器

以上是内部9个字节的暂存单元（包括EEPROM）。

字节0~1是转换好的温度。

字节2~3是用户用来设置最高报警和最低报警值。

这个可以用软件来实现。

字节4是用来配置转换精度，9~12位。

字节5~8就不用看了。

DS18b20暂存器的前两个字节是温度存储寄存器，其结构如表所示。

前5位是符号位，温度大于等于0时，这5为为0，只要将测到的数值乘与0.0625，即可得到实际温度；温度小于0时，这5为为1，测到的数值需要取反加1再乘以0.0625，即可得到实际温度。

温度与二进制数据的对应关系如表所示。

温度数据存储格式

位7

位6

位5

位4

位3

位2

位1

位0

23

22

21

20

2-1

2-2

2-3

2-4

位15

位14

位13

位12

位11

位10

位9

位8

S

S

S

S

S

26

25

24

温度/数据对应关系

温度（℃）

二进制数据

十六进制数据

+125

0000011111010000

07D0H

+85

0000010101010000

0550H

+25.0625

0000000110010001

0191H

+10.125

0000000010100010

00A2H

+0.5

0000000000001000

0008H

0

0000000000000000

0000H

-0.5

1111111111111000

FFF8H

-10.125

1111111101011110

FF5EH

-25.0625

1111111001101111

FE6FH

-55

1111110010010000

FC90H

（1）初始化时序图

（2）写数据时序图。

（3）读数据时序图

3.电子琴相关知识

音频脉冲的产生：

音乐的产生主要是通过单片机的I/O口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂鸣器发音，要想产生音频脉冲信号，需要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。

利用单片机定时器计时这个半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O口反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相，这样就能在此I/O口上得到此频率的脉冲。

通常，利用单片机的内部定时器0，工作在方式1下，改变计数初始值THO和TLO来产生不同的率。

例如，若单片机采用12MHz晶振，要产生频率为587Hz的音频脉冲时，其音频信号的脉冲周期T=1/587=1703.5775μs，半周期的时间为852μs，因此只要令计数器计数=852μs/1μs=852，在每计数852时将I/O口反相，就可得到C调中音Re。

计数脉冲值与频率的关系如下：

符

频率Hz

周期us

简谱码（定时初值）

音符

频率Hz

周期

us

简谱码（定时初值）

低1Do

262

3816

63628

高1Do

1047

955

65058

低2Re

294

3401

63835

高2Re

1175

851

65110

低3Mi

330

3030

64021

高3Mi

1319

758

65157

低4Fa

349

2865

64103

高4Fa

1397

751

65160

低5So

392

2551

64260

高5So

1568

637

65217

低6La

440

2272

64400

高6La

1760

568

65252

低7Si

494

2024

64524

高7Si

1967

508

65282

中1Do

523

1912

64580

中2Re

587

1703

64684

中3Mi

659

1517

64777

中4Fa

698

1432

64820

中5So

784

1275

64898

中6La

880

1136

64968

中7Si

988

1012

65030

音符的节拍我们可以举例来说明。

在一张乐谱中，我们经常会看到这样的表达式，如1=C

、1=G

……等等，这里1=C,1=G表示乐谱的曲调，和我们前面所谈的音调有很大的关联，

、

就是用来表示节拍的。

以

为例加以说明，它表示乐谱中以四分音符为节拍，每一小结有三拍。

比如：

其中1、2为一拍，3、4、5为一拍，6为一拍共三拍。

1、2的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，3、4的时长为八分音符的一半，即为十六分音符长，5的时长为四分音符的一半，即为八分音符长，6的时长为四分音符长。

那么一拍到底该唱多长呢？

一般说来，如果乐曲没有特殊说明，一拍的时长大约为400—500ms。

我们以一拍的时长为400ms为例，则当以四分音符为节拍时，四分音符的时长就为400ms，八分音符的时长就为200ms，十六分音符的时长就为100ms。

可见，在单片机上控制一个音符唱多长可采用循环延时的方法来实现。

首先，我们确定一个基本时长的延时程序，比如说以十六分音符的时长为基本延时时间，那么，对于一个音符，如果它为十六分音符，则只需调用一次延时程序，如果它为八分音符，则只需调用二次延时程序，如果它为四分音符，则只需调用四次延时程序，依次类推。

4.步进电机相关知识

步进电机的工作原理：

步进电机的工作就是步进转动，其功用是将脉冲电信号变换为相应的角位移或是直线位移，就是给一个脉冲信号，电动机转动一个角度或是前进一步。

步进电机的角位移量与脉冲数成正比，它的转速与脉冲频率（f）成正比，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

如下所示的步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。

只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。

图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

图2-1 四相步进电机步进示意图

开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。

当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。

而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。

依次类推，A、B、C、D

四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2-2所示：

图2-2步进电机工作时序波形图

四拍

A

B

/A

/B

1

1

0

0

0

2

0

1

0

0

3

0

0

1

0

4

0

0

0

1

八拍

A

B

/A

/B

1

1

0

0

0

2

1

1

0

0

3

0

1

0

0

4

0

1

1

0

5

0

0

1

0

6

0

0

1

1

7

0

0

0

1

8

1

0

0

1