1、家電工電子實驗教學中心 電子系統課程設計設計報告設計題目：模擬機車信號系統學 院：電子信息工程學院 專 業：自動化 學生姓名：學 號：任課教師：王睿2016 年 5 月 18 日目錄1設計任務要求2設計方案及論證2.1任務分析（分模塊方案分析）2.1.1 信號發生2.1.2調制電路與解調電路.2.1.3功放電路2.1.4耦合通信2. 1.5前置放大電路2.1.6正弦波轉換電路2.1.7 顯示電路2.2 方案比較2.2.1發射部分2.2.2 接收部分2.3系統結構設計2.3.1發射部分2.3.2 接收部分2.4具體電路設計2.4.1發射部分2.4.2 接收部分2.5單片機軟件算法流程2.5.1發

2、射部分2.5.2接收部分3制作及調試過程3.1制作與調試流程3.1.1資料查閱3.1.2設計電路，確定方案.3.1.3 電路焊接3.1.4分模塊調試3.1.5各模塊組合調試3.2遇到的問題與解決辦法3.2. 1方案確定問題3.2.2電路調試問題3.2.3其他問題9 0 1 11 1122244444566711 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 117 7 11 11118 88 9 9 011 11 11112214. 1測試方法（含接線圖）214.2 測試數據（表格）224. 3數據分析和結論225系統使用說明225.1系統外觀及接口說明（含實物照片）225.2系

3、統操作使用說明236 m236. 1本人所做工作236. 1. 1方案確定及電路設計236. 1.2電路焊接236. 1.3系統調試236.2 收獲與體會246. 2. 1能力方面246.2.2 思想方面246.3 對本課程的建議257參考文獻251設計任務要求設計并制作一個如圖所示的模擬機車信號系統，系統能夠模擬車載接收設備（以下簡稱 接收機）通過無線方式從軌道屮提収地面信號發射機（以下簡稱發射機）注入到軌道屮的信 號并進行顯示的功能。圖1-1模擬機車信號系統示意圖2設計方案及論證2.1任務分析（分模塊方案分析）2.1.1信號發生a.頻率可調555方波發生器由555定時器構成的多諧振蕩器可以

4、產生頻率可調的方波，且由于其內部的比較器靈敏 度較高，而且采用差分電路形式，利用555定時器產生的頻率受電源電壓和溫度變化的影響 很小。振蕩頻率為：1.43電路輸岀波形占空比為：電路圖如下:圖2-1頻率可調555方波發生電路b.利用單片機實現利用單片機可產生頻率可調的方波。通過改變編程即可改變方波頻率，且編程較為容易 實現。2.1.2調制電路與解調電路概念：調制就是用調制信號去控制載波信號，讓后者的某一特征參數按前者變化。常見 調制方法有調幅(am)、調頻(fm)、調相(pm)等。常見的調制電路有乘法器、開關電路調制、 信號相加調制等。原因：信號調制的原因主要有三方面。一是將基帶信號的低通頻譜

5、搬移到較高的載波頻 率上，可以使發送信號的信號頻譜符合傳輸信道的頻譜特征。簡單理解，就是信號調制以后 可以傳得更遠，提高無線通信時的天線輻射效率；二是可以把多個基帶信號分別搬移到不同 的載頻處，以實現信號的多路復用，提島信道利用率；三是可以擴展信號帶寬，提商系統抗 干擾、抗袞弱能力。本實驗中使用調制電路，主要考慮到可以增加傳輸距離，增強抗干擾能 力。方式：調制的方式是由載波信號的可變參數決定的，以下是一個簡單的載波信號：c(t)=c coa(2ji/ot這里的/fl是載波信號的中心頻率，1,是振幅，是相位。載波信號的可變參數只有振幅、 頻率和相位，所以調制方式也就有三種。基本的數字調制解調有a

6、sk、fsk、psk三種。a. ask調制與解調調制：載波幅度是隨著調制信號而變化的。其最簡單的形式是，載波在二進制調制信號控制下通 斷。2ask是利用代表數字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續的載波，使載波時斷時續地輸出。有載波輸出時表示發送“1”，無載波輸出時表示發送“0”。其信號的產生方法通常有兩種：模擬相乘法：通過相乘器直接將載波和數字信號相乘得到輸出信號，這種直接利用二進制 數字信號的振幅來調制正弦載波的a式稱力模擬相乘法，在該電路中載波信號和二進制數字 信號同時輸入到相乘器屮完成調制。電路圖如下：5(,) e2ask (廣)乘法器2 ask 1cos丨圖2-2 ask模

7、擬相乘法調制電路數字鍵控法：用開關電路控制輸出調制信號，當開關接載波就有信號輸出，當開關接地就 沒信號輸出，其電路如下圖所示：閣2-2 ask模擬相乘法調制電路解調：2ask有兩種基本的解調方式：非相干解調（包絡檢波法）和相干解調（同步檢測法）。脈沖圖2-3 ask t相t解調電路圖2-4 ask相t解調電路ask調制解調方式電路簡單，易于實現，但抗干擾能力較差。b. fsk調制與解調調制：rsk的信號調制有兩種77法：直接調頻法和頻移鍵控法。直接調頻法，就是將輸入的基帶脈沖去控制一個振蕩器的某種參數，而達到改變振蕩頻 率的目的。扭然方法簡單，但頻率穩定度不高，同時轉移速度不能太高。a(t)

8、-凋頻器2fsk圖2-5 fsk直接調頻法電路頻移鍵控法就是利用矩形脈沖序列控制的開關電路，對兩個不同的獨立頻率源進行選 通。一般來說，鍵控法采用兩個獨立的振蕩器，得到的是相位不連續的2fsk信號；而且直接 調頻法fl, f2由同一個諧振電路產生，則得到相位連續的2fsk信號。圖2-6 fsk移頻鍵控法調制電路解調：2fsk信號的解調方法有：非相干解調法、相干解調法、鑒頻法、過零檢測法等。鎖相環路的輸出信號頻率可以精確地跟蹤輸入參考信號頻率的變化，環路鎖定后輸入參 考信號和輸岀參考信號之間的穩態相位誤差可以通過增加環路增益被控制在所需數值范圍 內。這種輸出信號頻率隨輸入參考信號頻率變化的特性稱

9、為鎖相環的跟蹤特性.利用此特性 可以做載波跟蹤型鎖相環及調制跟蹤型鎖相環。為了實現信息的遠距離傳輸，收信端接收到 信號后必須進行解調才能恢復出原信號。所謂的解調就足用攜帶信息的輸出信號，來還原載 波信號的參數，載波信號的參數有幅度、頻率和位相。調頻波（經過放大器放大后）與壓控振蕩器的輸出被送入鑒相器，經鑒相器獲得變化的 相位誤差的電壓，該誤差電壓通過低通濾波器被濾出高頻成份，從而獲得隨調制信號頻率變 化而變化的解調信號，從而實現了解調（鑒頻）過程。其原理框圖如下（鎖相環解調）：圖2-7鎖相環解調電路fsk的優缺點介于ask與psk中間，電路復雜程度與抗干擾能力均處于另外兩種調制方 式中間。c.

10、 psk調制解調相移鍵控是利用載波的不同相位來傳遞數字信息，而振幅和頻率保持不變。在2psk中, 通常用初始相位0和n分別表示二進制“0”和“1”。調制a法科模擬調制和鍵控法：雙極性不歸c2psk (t)零圖2-8 psk模擬調制電路圖2-9 psk鍵控法調制電路解調:輸出圖2-10 psk相干法解調電路psk的主要優點是抗干擾能力非常強，但電路頗為復雜。2.1.3功放電路功放電路是以輸出較大功率為0的的放大電路，一般直接驅動負載，帶載能力要強。該 電路的主要考慮因素有輸出功率要大，效率要非線性失真要小。功放電路按照輸出級與后級電路的連接方式可分為：otl、ocl、btl等；按功率管的偏 置又

11、可分為甲類、乙類、甲乙類及丙類四種。考慮到電路的難易程度，一下討論otl功率放 大、a.otl功率放大otl電路力單端推挽式無輸出變壓器功率放大電路。通常采用電源供電，從兩組串聯的 輸出屮點通過電容耦合輸出信號。otl (output transformerless )電路是一種沒有輸出變壓器的功率放大電路，不再用輸 出變壓器，而采用輸出電容與負載連接的互補對稱功率放大電路，使電路輕便、適于電路的 集成化，只要輸出電容的容量足夠大，電路的頻率特性也能保證，是h前常見的一種功率放 大電路。圖2-11 otl功率放人電路它的特點是：采用互補對稱電路(npn、pnp參數一致，互補對稱，均為射隨組態，

12、串 聯，中間兩管子的射極作為輸出)，有輸出電容，單電源供電，電路輕便可靠。“兩組串聯的輸出小點”可理解為采用互補對稱電路(npn、pnp參數一致，互補對稱， 均為射隨組態，串聯，屮間兩管子的射極作為輸出)。otl電路的優點是只需要一組電源供電。缺點是需要能把一組電源變成了兩組對稱正、 負電源的大電容；低頻特性差。 b. im386功率放大lm386是集成otl型功放電路的常見類型，與通用型集成運放的特性相似，是一個三級 放大電路：第一級為差分放大電路；第二級為共射放大電路；第三級為準互補輸出級功放電 路。lm386靜態功耗低，約為4ma，可用于電池供電；工作電壓范圍寬，4-12v or 5-1

13、8v;夕卜|韋| 元件少；電壓增益可調(20-200);具有低失真度。因其具有自身功耗低、增益可調整、電源電壓范圍人、外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機和收音機之屮2.1.4耦合通信本系統中己確定發射端通過導軌（線圈）進行信號的發射，接收端巾耦合線圈（繞制線 圈或電感元件）接收，利川lc振蕩電路，進行耦合通信。a. 串聯諧振因為感抗等于容抗，所以阻抗達到最小值，具有純電阻特性；在電壓不變的情況下，電 路屮的電流達到最人值即為諧振電流；由于諧振時容抗等于感抗，所以電感上的電壓等于電 容上的電壓，而電感和電容上的電壓與電阻有關，如果感抗和容抗遠人于電阻時，則電感和 電容上的電壓可能遠

14、大于電源電壓，因而串聯諧振又稱電壓諧振，具有破壞性。b. 并聯諧振并聯諧振時電路的總電流最小，與電壓同相，即電路的總阻抗達到最大值，電路呈電阻 性；支路電流占總電流的倍數就是諧振電路的品質因數q，所以并聯諧振又稱力電流諧振。 因而，并聯諧振不會產生危害設備安全的諧振過電壓，且功率因數達到最大值，可以被應用。2.1.5前置放大電路a. lm324lm324是四運放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內部包 含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。由于lm324四運放 電路具有電源電壓范圍寬，靜態功耗小，可單電源使用，價格低廉等優點，因此被廣泛應用在

15、各種電路中。lm324作同相交流放大器，同相交流放大器的特點是輸入阻抗高。其巾的rl、r2組成 1/2v+分壓電路，通過r3對運放進行偏置。電路的電壓放大倍數av也僅由外接電阻決定： av=l+rf/r4,電路輸入電阻為r3。r4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。圖2-13 lm324典型應用電路b. lm358lm358是雙運算放大器。i部包括有兩個獨立的、髙增益、p、j部頻率補償的雙運算放人 器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件 k,電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可 川單電源供電的使川運算放大器的場合。

16、2.1.6正弦波轉換電路該部分電路耑將接收端收到的正弦信號變化為脈沖信號，并輸入后級電路進行頻率測 量。a.施密特觸發器由555定時器構成施密特觸發器，閿2-14施密特觸發電路b.遲滯比較器veec. lm393電壓比較器lm393是雙電壓比較器集成電路。輸fli負載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內的任何電源電壓上，不受vcc端電壓伉 的限制.此輸出能作為一個簡單的對地sps開路（當不用負載電阻沒被運用），輸出部分的陷 電流被可能得到的驅動和器件的p值所限制.當達到極限電流（16ma）時，輸出晶體管將退出 而且輸出電壓將很快上升。2.1.7顯示電路a.使用stc89c52單片機測量方波頻率st

17、c89c52系列單片機具有體積小、功能強、性能價格比較髙等特點，因此被廣泛應用 與工業控制和智能化儀器，儀表等領域。此頻率計以stc89c52單片機為核心，具有性能優 良，精度高，可靠性好等特點。以stc89c52單片機為控制器件的頻率測量方法，采川單片機語言進行設計，采川單片 機智能控制，結合外圍電子電路。最終實現數字頻率計的設計方案，根據頻率計的特點，廣 泛應用于各種測試場所。用單片機設計頻率計的基本思想：使用單片機自帶的定時器定時1秒，在一秒內計數器 對輸入脈沖進行計數，定時完成后讀取計數器的值，并輸出到數碼管予以顯示。b. stm32測量方波頻率利用stm32測量方波程序與51單八機基

18、本相同，但stm32精度更高，速度更快。2.2方案比較2.2.1發射部分信號發生在上面給出555定時器和利用單片機產生兩種方式，本設計中采用單片機產生 頻率不同的方波，由于之前的課程設計中單片機已經焊接完成，燒入程序后即可直接使用， 若利用555定吋器，可能在電路焊接與調試部分出現問題，所以采用51單片機作為信號發 生裝罝。調制部分由于本設計功能較為簡單，外部環境干擾較小，因此采用ask方式。*cc圖2-17 ask調制仿真電路以上電路參考了全國大學生電子沒計競賽“無線環境監測模擬裝置”中的調制電路的沒 計，由于其采用的有源正弦波晶振無法直接利用proteus進行仿真，因此將其內部原理畫在 電

19、路中。但經過仿真，該電路沒有出現相應的調制波形，因此決定去掉調制解調部分，將經 過功率放大的信號直接發射。功率放大部分，采用lm386作為功率放大，因其電路較為簡單，且放大倍數可調，便于電路調試。2.2.2接收部分耦合通信部分采用并聯諧振，不會產生危害設備安全的諧振過電壓，通過lc振蕩電路 接收信號，并傳給后級電路。前置放大部分運用lm358,萁迠用于單電源供電的使用運算放大器的場合。lm324也符合電路要求，但由于放人倍數過人后失真嚴重，因此需采用兩級放人。電路如下.digital oscilloscope圖2-19 lm324放大電路仿真結果由仿真結果可知，電路存在部分失真，焊接電路完成后

20、，通過示波器測量發生了嚴重的 半波失真，導致電路無法使川，因此放棄了 lm324,應用lm358作力前置放大電路。（注：在后期實驗過程屮，我們發現蛍然放大電路產生失真，但后級lm393電路輸出電 壓并不受放大電壓影響，因此即使出現失真也可能不會影響最終結果，但由于初次實驗未完 全弄清原理，因此放棄了該種方案，選用了 lm358）正弦波轉方波電路，由參考方案可以看出，lm393電路簡單，易于實現，因此采用lm393 將正弦波轉化為方波。顯示電路采用51單片機實現，雖然stm32精度更高，但小組成員對于stm32應用都不太了解，因此編程難度較大。故仍采用51單八機結合數碼管進行數字的顯示。2.3系

21、統結構設計2.3.1發射部分頻率產生電路功率放大電路信號發射（51單片機）（l.vi386）（導軌）2.3.2接收部分信號接收放大電路整形電路顯示電路（并聯耦合）（lm358）（lm393）（51單片機）2.4具體電路設計2.4.1發射部分圖2-20發射部分電路clianiiel cacocgnooffnij圖2-21發射部分仿真結果2.4.2接收部分圖2-22接收部分電路digital oscilloscope圖2-23接收部分仿亢結果2.5單片機軟件算法流程2.5.1發射部分2.5.2接收部分以上為發射部分和接收部分算法流程閣，具體程序見附錄。由于在本次課程設計屮我不 負貴軟件程序部分，因

22、此不對程序具體沒計與調試情況作詳細說明。3制作及調試過程3.1制作與調試流程3.1.1資料查閱在明確設計任務后，進行了大量的資料查閱，通過借閱全國大學生電子設計競賽的相關 書籍，初步了解電子系統的設計流程與思路方法。在眾多的競賽作品屮篩選與本次課程設計任務要求類似的作品，例如“單工無線呼叫系 統設計”、“無線識別裝置”和“無線環境監測模擬裝置”等。參考其發射與接收電路設計的 整體思路，學習其電路中運川的功率放大、運算放大等模塊，并運川到我們的電子系統設計 屮來。3.1.2設計電路，確定方案在查閱相關資料后，了解了各模塊的備選方案，進行了各模塊電路的設計和仿真。在確 定各模塊的設方案后，將電路連

23、成整體，再通過軟件進行仿真，調整相應參數，使仿真結糶滿足實驗要求。3.1.3電路焊接整體電路設計完成并通過仿真后，開始進行電路的焊接工作。焊接首先分模塊進行，將 不同部分的電路分別焊接，留出輸入輸出接口，便于后續的分模塊調試與電路的修改完善。焊接時充分考慮電路整體性，合理安排和設計，盡量使用拖焊，避免飛線的使用對電路 穩定性造成影響。同時在焊接過程中及時川萬川表對焊接情況進行檢查，保證焊接質量。3.1.4分模塊調試將焊接好的不同模塊電路進行分別的調試。利用信號發生源作輸入，輸出接入示波器中 顯示。將發射用單片機做信號發生裝置，通過不同按鍵產生不同頻率的方波，將輸出直接連入 示波器中，首先觀察單

24、片機是否能產生頻率在5. 5±0. 5khz的穩定方波。根據程序設h，常 態頻率為5. 4khz。保證常態頻率正確后，按下按鍵1,頻率應為5.1khz;按下按鍵2,頻率 應為5. 3khz;按下按鍵3,頻率應為5. 6khz。若按鍵后均能保證頻率正確且方波穩定，則 單片機輸出方波正確，可以使用。將接收用單片機做信號顯示裝置，用信號發生源產生不同頻率的方波并輸入單片機中， 若保證方波頻率力常態頻率5. 76khz時，單片機指示燈亮（本設計屮為單片機屮的第四個二 極管，且數碼管顯示6）;方波頻率為5.1khz吋，數碼管顯示1;方波頻率為5. 3khz吋， 數碼管顯示2;方波頻率為5. 6

25、khz時，數碼管顯示3。若指示燈及數碼管顯示均正常，則 用于s示的單片機能夠正常工作。根據示波器的顯示情況了解電路的性能，對于電路檢查無誤但始終無法出現正確結果的 電路，可能是使用的元器件出現m題，對于此種情況進行重新焊接；對于能夠出現電路要求 的結果，但實現效果不理想的電路進行參數的調整，直到滿足條件為止。考慮電路的前后級匹配，前一級用示波器輸出的電壓值等參數應作力后一級的輸入參 數，這樣才能保證電路在組合連接時前后匹配，便于調試。3.1.5各模塊組合調試將單獨調試沒有w題的各模塊進行組合連接。按照電路整體設計的模塊順序分別連接進 行調試。先對電路部分進行調試，s后加入單片機進行整體調試。a

26、. 發射部分用信號源輸入不同頻率的方波，峰峰值為2.6v （經分模塊調試測得單片機輸出方波峰 峰值為2.6v,因此用信號發生器輸入信號與其匹配），通過功率放大電路，輸出接入示波器 屮，觀察示波器屮是否為與輸入頻率相同ii穩定的方波（由于電路主要功能為功率放人，因 此對于電壓的放大不用太多關注，只需輸出相對應頻率方波即可）。利用單片機做信號發生裝置，通過不同按鍵產生不同頻率的方波。將單片機的輸出信號 作為功率放大電路的輸入信號。檢測經過功率放大電路的信號是否仍為頻率正確的方波。若 方波穩定，頻率正確，且電壓有部分放大，則發射部分工作正常，將輸出加入導軌后即可進 行后續測試。b. 接收部分接收部分

27、先進行耦合測試。將調試完成的發射端用作信號發生裝貫，并聯的電容電阻做 耦合裝置，輸岀信號接入示波器中。觀察導軌接近耦合裝置時示波器是否能檢測到感應信號。 若能感應發射端信號，則繼續測量能感應的距離。將導軌由近及遠，每厘米測試一次。分別 將導軌放在不同距離的位置，觀察示波器是否能敁示頻率穩定的正弦波。以此確定感應的最 大距離與能穩定感應的范圍。耦合部分調試完成后，可繼續接入運算放大部分。經測定，耦合接收的正弦波峰峰值為 60mv,接入運算放大部分后，輸出接入示波器中，觀察正弦信號電壓是否得到放大，同時觀 察其失真情況及放大倍數。若輸出為穩定的正弦波且頻率正確，則該部分正常。實際測量屮 發現，由于

28、耦合得到的正弦信號電壓較小，經放大后存在微弱的失真現象，考慮到可能對后 級影響不大，暫時通過該部分測試。將經過放大的正弦信號接入整形電路中，利用lm393將輸入的正弦信號變為方波信號。 輸出接入到示波器中，觀察能否輸岀穩定的方波，若能，繼續觀察其頻率是否正確。分別按 下三個按鍵，觀察其對應頻率是否正確。將lm393輸出的方波輸入到品示用的單片機屮，常態頻率下觀察表示的感應的指示燈是 否正常發光。然后分別按下按鍵，觀察數碼管是否正確顯示相應數字。3.2遇到的問題與解決辦法3.2.1方案確定問題在方案確定過程中，由于參考資料較多，不同方式各具優缺點，因此選擇最適合本次系 統沒計的方案并不容易。因此

29、在方案選擇的過程中，小組成員首先認真比對了相似類型電子 設計中使用的不同方案，從整體方案到模塊設計均進行了相應的參考，選擇其中較為簡單且 適合本系統的部分進行仿真，若仿真成功，則考慮用在系統屮，若仿真有問題，先分析fu題 原因，嘗試解決，若無法解決，則考慮其他方案。s終在通過仿真的模塊電路中進行篩選，進行電路整體設訃，確定s終的設方案。3.2.2電路調試問題在電路調試過程中出現諸多問題，以下是部分典型問題的整理。a. 沒有深入了解電路原理由于在進行電路設計過程屮，只對各模塊方案進行了認真細致的選擇和確定，沒有對電 路及其中使用的芯片原理進行深入的學習，導致無法預先想到電路w能出現的問題，也就無

30、 法提早對電路nj能存在的問題進行有效的避免，導致電路在實際測試過程中出現失真、工作 不穩定、性能差等m題，且耑要在m題出現后再尋找解決辦法，而此時電路焊接已經完成， 再對電路進行修改難度較大，且會影響電路焊接和性能。因此在今后的電子系統設計過程屮，還應該先對電路原理進行深入的學習，并對其可能 出現的問題進行相應的改進設計，以減少實際測試過程屮出現的問題。b. 電路仿真與實際不相符在本次電子系統設計過程中，我們對所有電路都進行了相應的仿真，且仿真結果正確后 再進行電路的焊接，但實際焊接完成的電路與仿真差別較大。由于實際情況復雜，干擾較多，且元件及電路穩定性都不可能像仿真環境下那樣完美， 因此即

31、使仿真正確，還需要及時對電路進行實際的焊接和測試，以解決實際電路中山現的問 題，進行調試和修改。c. 前后級匹配問題在電子系統設計過程中，采用的是分模塊設計調試最后進行系統整體調試的方法。這樣 在保證各模塊吋以正常運行的同時，還要考慮前后級匹配問題。使用信號發生器做信號源時, 要根據實際的輸入信號的相應參數進行調整，以使其在各模塊連接調試時還能夠正常工作。開始在電路調試過程中，我們沒有對前后級匹配問題給予足夠的重視，只是記錄前級電 路輸出在示波器中的相應參數，再用信號發生器調整到同樣的參數作為后級輸入。在前后級 分模塊測試正確的情況下，將兩級電路聯調卻發現電路無法正常工作。經過請教同學，我們

32、在進行前后級聯調時，在前級與后級的連接處再引入示波器，充分考慮后級電路對前級造成 的影響，通過示波器觀察聯調時前級電路的輸出惜況，再對電路進行修正，進行進一步測試。d. 電路工作穩定性由于真實環境復雜，電路的穩定工作受到多方面影響。例如，在進行耦合測試的初始階 段，我們將發射端導軌接近并聯耦合的電感電容，發現里然電路能感應信號，似頻率很不穩 定，波動極大，無法滿足后級電路的工作需求。在檢査電路無誤后，我們發現是由于之前焊 接的出現問題的電容電感沒有拔除，雖然未接入電路屮，但電容電感產生的lc振蕩對電路 周圍的電磁場產生了影響，導致電路無法正常工作。去掉無用的電容電感后，耦合問題得到 解決。e.

33、 電路焊接或元器件問題電路焊接與元器件質m問題也是影響電路正常工作的重要因素之一。焊接過程中川'能存在虛焊、短路、少錫、多錫等諸多問題，而這些問題的存在都會影響 電路的性能甚至導致其無法正常工作。因此，在焊接過程中應掌握焊接要點，進行稱準規范 的電路焊接，避免出現由于電路焊接問題導致的錯誤。元器件質量問題也可能影響電路正常工作。本次實驗過程屮，我們的電感質量存在m題， 電路始終沒有辦法正確耦合，在確定不是電路其他部分的問題后，我們使用了其他小組的電 感電容，發現可以正常耦合，因此再次更換電容電感，使問題得以解決。此外，導軌的選擇也i分重要。選擇連接良好、長度適宜的導軌可增強耦合的穩定性

34、, 而接觸不良的導軌則會對耦合產生十分嚴重的影響，降低耦合性能甚至無法進行耦合。f. 接地問題接地m題也是對電路在調試過程屮耑要十分注意的。很多時候由于接地不良導致示波器 顯示不穩甚至沒有波形，此時再不斷檢查電路會浪費很多時間。因此在電路調試過程屮，一 定要保證電路的正確且穩定的連接，避免因為接觸不良影響電路工作。3.2.3其他問題設汁任務中要求發射端與接收端均使用單電源供電。在系統設汁的初始階段，我們沒有考慮單電源供電的問題，因此單片機運用了單獨的電 源供電且各芯片工作電壓不一致。為解決單電源供電的問題，首先，我們將單片機與電路的 電源引腳相連，使用單電源給電路和單片機供電。巾于單片機正常工

35、作電壓為5v，雖然要 求中允許使用+ 12v電源，但為了避免降壓芯片的使用，我們將各芯片工作電壓進行了相應 的調整，使各芯片均在+5v電壓下工作，對于放大電路，通過改變電阻彌補由于電壓減小造 成的放大倍數減小。在進行相應調整后，發射端實現了市電源供電，但接收端采用+5v供電時會導致頻率的 倍增，因此最終電路部分采用+3v供電，接收端單片機仍為+5v供電。4系統測試4.1測試方法（含接線圖）充分利用電子儀器，例如示波器、函數發生器及萬用表等對電路進行測試。測試過程屮 也要掌握科學合理的方法，達到事半功倍的效果。測試過程屮采用了先分塊調試，再系統聯凋的辦法。電路出現問題時，從最前端到末級 逐級測試

36、，不斷縮小故障范圍，對于出現問題的模塊，切斷電路間的相互聯系，對其進行單獨測試，并與正常電路進行對比，用正常的電路代替問題電路，確定不是其模塊自身問題后 再考慮前后級電路及周圍環境的影響。4.2測試數據（表格）電路模塊功能詳述供電電壓（v）輸入參數輸出參數波形峰值（v）波形峰值（v>單片機產生不同頻率的方波+5無方波2.6功放電路增加導軌電流，增加感 應距離和穩定性+5方波2.6方波4.1耦合通信通過電磁耦合接收發射 端的信息無方波4.1正弦波60m運放電路放大感應電壓，以使后 級電路正常工作+5正弦波60m正弦波2.7整形電路將正弦波轉化為方波+5正弦波2.7方波3.2單片機測量頻率，

37、顯示數字+5方波3.2顯示數字其他通信距離5cm識別率90%4.3數據分析和結論由于電路中所有芯片均采用+5v電壓供電，雖然簡化了電路，但影響了功放電路與運放 電路的放大倍數，進而影響了數據穩定傳輸的距離，使得通信距離過近，耑采川減小負載電 阻的方式增加電流，以增加通信距離。由于發射與接收均使用單片機，發射端利用程序產生頻率不同的方波，接收端通過程序 檢測頻率并進行a示，扭然延時較為嚴重，但識別率高，系統穩定性較好。5系統使用說明5.1系統外觀及接口說明（含實物照片）圖5-1系統擠體圖5.2系統操作使用說明a. 發射部分除復位鍵外，其余三個按鍵分別發送頻率為5. 12khz、5. 24khz、

38、5. 62khz的方波,5. 36khz 為常態頻率。有三個按鍵可供操作，分別為按鍵1、按鍵2、按鍵3,按下不同按鍵可在接收部分單 片機上看到相應的數字顯示。b. 接收部分當使用者分別按下按鍵1、按鍵2、按鍵3時，接收部分單片機數碼管分別顯示1、2、 3。接收到常態頻率時顯示6,同時點亮相對應的指示燈。按下按鍵4時顯示學號。6總結6.1本人所做工作在本次電子系統設計過程屮，我主要負貴硬件部分。6.1.1方案確定及電路設計查閱相關資料，參考已有的電子系統進行本系統的設計。首先確定備選方案，再并對各 方案進行比較選擇；確定整體方案后進行系統設計，選擇不同電路和芯片實現相應模塊的功 能；將仿真通過并

39、確定使用的電路模塊進行匯總、連接，利用軟件進行仿真測試；最后對連 接完成的各模塊進行整體評估，確定最終的電路圖。6.1.2電路焊接根據設計完成的電路閣進行電路的焊接，在焊接過程屮盡量保證焊接質量，避免因焊接 w題對電路調試及整體造成影響。但在實際完成焊接工作的過程中，由于焊接技術不熟練，要領掌握不到位，我所焊接的 功率放大部分出現m題較大，由隊友進行重新焊接，最終實現功能。6.1.3系統調試完成焊接后即進行電路的調試工作。首先進行分模塊調試，此部分工作由我完成，保證了各模塊的正常工作。系統聯調由我和隊友共同完成，由于聯調過程中需要拼接不同模塊ii出現問題較多，我 與隊友合作進行了調試并一起解決了遇到的各種問題。6.2收獲與體會在本次課程設計的過程中，我收獲頗多。6.2.1 能力方面本次課程沒計，對于我的知識運用、杏閱資料、實踐能力和解決問題的