北交大电子系统课程设计报告（最终版） - 图文(4)

图2-21 发射部分仿真结果

2.4.2 接收部分

图2-22 接收部分电路

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图2-23 接收部分仿真结果

2.5 单片机软件算法流程

2.5.1 发射部分

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2.5.2 接收部分

以上为发射部分和接收部分算法流程图，具体程序见附录。由于在本次课程设计中我不负责软件程序部分，因此不对程序具体设计与调试情况作详细说明。

3 制作及调试过程

3.1 制作与调试流程

3.1.1 资料查阅

在明确设计任务后，进行了大量的资料查阅，通过借阅全国大学生电子设计竞赛的相关书籍，初步了解电子系统的设计流程与思路方法。

在众多的竞赛作品中筛选与本次课程设计任务要求类似的作品，例如“单工无线呼叫系统设计”、“无线识别装置”和“无线环境监测模拟装置”等。参考其发射与接收电路设计的整体思路，学习其电路中运用的功率放大、运算放大等模块，并运用到我们的电子系统设计中来。

3.1.2 设计电路，确定方案

在查阅相关资料后，了解了各模块的备选方案，进行了各模块电路的设计和仿真。在确定各模块的设计方案后，将电路连成整体，再通过软件进行仿真，调整相应参数，使仿真结

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果满足实验要求。 3.1.3 电路焊接

整体电路设计完成并通过仿真后，开始进行电路的焊接工作。焊接首先分模块进行，将不同部分的电路分别焊接，留出输入输出接口，便于后续的分模块调试与电路的修改完善。

焊接时充分考虑电路整体性，合理安排和设计，尽量使用拖焊，避免飞线的使用对电路稳定性造成影响。同时在焊接过程中及时用万用表对焊接情况进行检查，保证焊接质量。 3.1.4 分模块调试

将焊接好的不同模块电路进行分别的调试。利用信号发生源作输入，输出接入示波器中显示。

将发射用单片机做信号发生装置，通过不同按键产生不同频率的方波，将输出直接连入示波器中，首先观察单片机是否能产生频率在5.5±0.5kHz的稳定方波。根据程序设计，常态频率为5.4kHz。保证常态频率正确后，按下按键1，频率应为5.1kHz；按下按键2，频率应为5.3kHz；按下按键3，频率应为5.6kHz。若按键后均能保证频率正确且方波稳定，则单片机输出方波正确，可以使用。

将接收用单片机做信号显示装置，用信号发生源产生不同频率的方波并输入单片机中，若保证方波频率为常态频率5.76kHz时，单片机指示灯亮（本设计中为单片机中的第四个二极管，且数码管显示6）；方波频率为 5.1kHz时，数码管显示1；方波频率为 5.3kHz时，数码管显示2；方波频率为 5.6kHz时，数码管显示3。若指示灯及数码管显示均正常，则用于显示的单片机能够正常工作。

根据示波器的显示情况了解电路的性能，对于电路检查无误但始终无法出现正确结果的电路，可能是使用的元器件出现问题，对于此种情况进行重新焊接；对于能够出现电路要求的结果，但实现效果不理想的电路进行参数的调整，直到满足条件为止。

考虑电路的前后级匹配，前一级用示波器输出的电压值等参数应作为后一级的输入参数，这样才能保证电路在组合连接时前后匹配，便于调试。 3.1.5 各模块组合调试

将单独调试没有问题的各模块进行组合连接。按照电路整体设计的模块顺序分别连接进行调试。先对电路部分进行调试，最后加入单片机进行整体调试。 a.发射部分

用信号源输入不同频率的方波，峰峰值为2.6V（经分模块调试测得单片机输出方波峰峰值为2.6V，因此用信号发生器输入信号与其匹配），通过功率放大电路，输出接入示波器

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中，观察示波器中是否为与输入频率相同且稳定的方波（由于电路主要功能为功率放大，因此对于电压的放大不用太多关注，只需输出相对应频率方波即可）。

利用单片机做信号发生装置，通过不同按键产生不同频率的方波。将单片机的输出信号作为功率放大电路的输入信号。检测经过功率放大电路的信号是否仍为频率正确的方波。若方波稳定，频率正确，且电压有部分放大，则发射部分工作正常，将输出加入导轨后即可进行后续测试。 b.接收部分

接收部分先进行耦合测试。将调试完成的发射端用作信号发生装置，并联的电容电阻做耦合装置，输出信号接入示波器中。观察导轨接近耦合装置时示波器是否能检测到感应信号。若能感应发射端信号，则继续测量能感应的距离。将导轨由近及远，每厘米测试一次。分别将导轨放在不同距离的位置，观察示波器是否能显示频率稳定的正弦波。以此确定感应的最大距离与能稳定感应的范围。

耦合部分调试完成后，可继续接入运算放大部分。经测定，耦合接收的正弦波峰峰值为60mV，接入运算放大部分后，输出接入示波器中，观察正弦信号电压是否得到放大，同时观察其失真情况及放大倍数。若输出为稳定的正弦波且频率正确，则该部分正常。实际测量中发现，由于耦合得到的正弦信号电压较小，经放大后存在微弱的失真现象，考虑到可能对后级影响不大，暂时通过该部分测试。

将经过放大的正弦信号接入整形电路中，利用LM393将输入的正弦信号变为方波信号。输出接入到示波器中，观察能否输出稳定的方波，若能，继续观察其频率是否正确。分别按下三个按键，观察其对应频率是否正确。

将LM393输出的方波输入到显示用的单片机中，常态频率下观察表示的感应的指示灯是否正常发光。然后分别按下按键，观察数码管是否正确显示相应数字。

3.2 遇到的问题与解决办法

3.2.1 方案确定问题

在方案确定过程中，由于参考资料较多，不同方式各具优缺点，因此选择最适合本次系统设计的方案并不容易。因此在方案选择的过程中，小组成员首先认真比对了相似类型电子设计中使用的不同方案，从整体方案到模块设计均进行了相应的参考，选择其中较为简单且适合本系统的部分进行仿真，若仿真成功，则考虑用在系统中，若仿真有问题，先分析问题原因，尝试解决，若无法解决，则考虑其他方案。

最终在通过仿真的模块电路中进行筛选，进行电路整体设计，确定最终的设计方案。

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