北交大电子系统课程设计报告（最终版） - 图文(3)

图2-13 LM324典型应用电路

b.LM358

LM358是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 2.1.6 正弦波转换电路

该部分电路需将接收端收到的正弦信号变化为脉冲信号，并输入后级电路进行频率测量。

a.施密特触发器

由555定时器构成施密特触发器，

图2-14 施密特触发电路

b.迟滞比较器

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图2-15迟滞比较器电路

c.LM393电压比较器

LM393 是双电压比较器集成电路。

输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。

图2-16 LM393应用电路

2.1.7 显示电路

a. 使用STC89C52单片机测量方波频率

STC89C52系列单片机具有体积小、功能强、性能价格比较高等特点，因此被广泛应用与工业控制和智能化仪器，仪表等领域。此频率计以STC89C52单片机为核心，具有性能优良，精度高，可靠性好等特点。

以STC89C52单片机为控制器件的频率测量方法，采用单片机语言进行设计，采用单片机智能控制，结合外围电子电路。最终实现数字频率计的设计方案，根据频率计的特点，广泛应用于各种测试场所。

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用单片机设计频率计的基本思想：使用单片机自带的定时器定时1秒，在一秒内计数器对输入脉冲进行计数，定时完成后读取计数器的值，并输出到数码管予以显示。 b.stm32测量方波频率

利用stm32测量方波程序与51单片机基本相同，但stm32精度更高，速度更快。

2.2 方案比较

2.2.1 发射部分

信号发生在上面给出555定时器和利用单片机产生两种方式，本设计中采用单片机产生频率不同的方波，由于之前的课程设计中单片机已经焊接完成，烧入程序后即可直接使用，若利用555定时器，可能在电路焊接与调试部分出现问题，所以采用51单片机作为信号发生装置。

调制部分由于本设计功能较为简单，外部环境干扰较小，因此采用ASK方式。

图2-17 ASK调制仿真电路

以上电路参考了全国大学生电子设计竞赛“无线环境监测模拟装置”中的调制电路的设计，由于其采用的有源正弦波晶振无法直接利用proteus进行仿真，因此将其内部原理画在电路中。但经过仿真，该电路没有出现相应的调制波形，因此决定去掉调制解调部分，将经过功率放大的信号直接发射。

功率放大部分，采用LM386作为功率放大，因其电路较为简单，且放大倍数可调，便于电路调试。 2.2.2 接收部分

耦合通信部分采用并联谐振，不会产生危害设备安全的谐振过电压，通过LC振荡电路接收信号，并传给后级电路。

前置放大部分运用LM358，其适用于单电源供电的使用运算放大器的场合。LM324也符

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合电路要求，但由于放大倍数过大后失真严重，因此需采用两级放大。电路如下：

图2-18 LM324放大电路

采用两级放大后，设定放大倍数共100倍，仿真结果如下：

图2-19 LM324放大电路仿真结果

由仿真结果可知，电路存在部分失真，焊接电路完成后，通过示波器测量发生了严重的半波失真，导致电路无法使用，因此放弃了LM324，应用LM358作为前置放大电路。

(注：在后期实验过程中，我们发现虽然放大电路产生失真，但后级LM393电路输出电压并不受放大电压影响，因此即使出现失真也可能不会影响最终结果，但由于初次实验未完全弄清原理，因此放弃了该种方案，选用了LM358)

正弦波转方波电路，由参考方案可以看出，LM393电路简单，易于实现，因此采用lm393将正弦波转化为方波。

显示电路采用51单片机实现，虽然stm32精度更高，但小组成员对于stm32应用都不太了解，因此编程难度较大。故仍采用51单片机结合数码管进行数字的显示。

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2.3 系统结构设计

2.3.1 发射部分

2.3.2 接收部分

2.4 具体电路设计

2.4.1 发射部分

图2-20 发射部分电路

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