2019年全国大学生电子设计大学（D 题）简易电路特性测试仪（2）基础部分电路与代码

先看基础部分第一问，首先经过测试，我的共射放大电路的放大倍数是280左右（分立元件每个人都不一样），选择放大倍数越小的三极管越好做（1）中有作解释。

基础部分硬件

输入电阻

DDS输出的正弦波幅值为1.1v，经过分压后，串联一个电阻，根据公式计算即可得出。电路图如下：

上面那一路是分压十分之一，底下是百分之一，先说上面的作用，可以看到，上面是DDS接跟随后，经过隔直，再经过跟随后串联电阻，因为题目要求做的是输入电阻1K-50K，范围跨度比较大，所以在输入电阻比较大时串联大电阻，比较小时串联小电阻。

因为在实际过程中，AD对波形峰值判断不准（我也不懂为什么，我的学长也是同样的情况），加了算法以后效果不是特别理想，所以采用AD637峰值检波模块，这里介绍一下AD637，也算是记录一下这个芯片性能，以免忘掉。

AD637 是一款完整的高精度、单芯片均方根直流转换器，可计算任何复杂波形的真均方根值。它提供集成电路均方根直流转换器前所未有的性能，精度、带宽和动态范围与分立和模块式设计相当。AD637 提供波峰因数补偿方案，允许以最高为 10 的波峰因数测量信号，额外误差小于 1%。宽带宽允许测量 200 mV 均方根、频率最高达 600 kHz 的输入信号以及 1V 均方根以上、频率最高达 8 MHz 的输入信号。

中文资料网上都有，这里就不啰嗦了

原理图

当±5V供电时，输入有效值电压范围：0 ~ 3 V，当±15V供电时，输入有效值电压范围：0 ~ 6 V

所以直接将检出来的值接给AD，误差非常小并且非常稳定。

输出电阻与输入电阻非常类似，就不再详细展开说明了。

放大倍数

放大倍数是输入放大电路的Ui和带载的Uo，不可以直接拿DDS输出或者分压的输出算，必须是进入放大电路的Ui，直接用32AD两个通道采集峰值检波的值就一除就可以了。

幅频特性曲线

幅频特性曲线（1）中说过，要保证DDS在变频时，幅值变化不大，不然需要重新采集输入，会消耗时间，题目是有时间规定的，超时扣分。

（1）中提到过，可以用示波器或者扫频仪先测量出0.707倍时对应的频率，方便代码编写DDS输出频率

经测量我手头9850在100HZ-20M幅值都是1.1V，故不需要采集输入，因为输入端固定不变。测量后上下限频率分别是260HZ到十几MHZ，用DDS变一次频率就算一次放大倍数，最后将其显示在stm32lcd屏幕上。

需要注意的是：

一在放大倍数有变化的端可以多采集一些点，在中间放大倍数很固定的点可以少采集一点，这样曲线就会很平滑，不会像一次函数一样非常直。

二电阻分压噪声还是有些大，用运放会好一点。

基础部分硬件到这里就结束了，基础分是很好拿的，几乎没有难度很流畅。

代码

#include "adc.h"
#include "delay.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"
#include "lcd.h"
#include "led.h"
#include "ad9850.h"
u8   Res_select=0;
u32   large_Res=20000;
u32   little_Res=3000;

u32 ui1=55; //DDS_OUT直接用万用表测量解写入代码（单位：mv）
//DDS输出1.1v 经过分压后值是可知的不需要用ad或者峰值检波测量
//但为了误差小数据精确用台式万用表测量写入代码

//初始化ADC
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认将开启通道0~3
void Adc1_Init(void)
{
   ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC |RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能ADC1通道时钟

RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

   //PA1 作为模拟通道输入引脚
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_3;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚
   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;       //模拟输入引脚
   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

ADC_DeInit(ADC1); //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值

   ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;   //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
   ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;   //模数转换工作在单通道模式
   ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;   //模数转换工作在单次转换模式
   ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;   //转换由软件而不是外部触发启动
   ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;   //ADC数据右对齐
   ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 3;   //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
   ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);   //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器

   //设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
   //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_10, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );   //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期
   //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_12, 2, ADC_SampleTime_239Cycles5 );   //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期
   //ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_13, 3, ADC_SampleTime_239Cycles5 );   //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期

   ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);   //使能指定的ADC1

   ADC_ResetCalibration(ADC1);   //使能复位校准

   while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));   //等待复位校准结束

   ADC_StartCalibration(ADC1);   //开启AD校准

   while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));   //等待校准结束



//   ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);       //使能指定的ADC1的软件转换启动功能

}
//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc1(u8 ch)
{
//     //设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
   ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );   //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期

   ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);       //使能指定的ADC1的软件转换启动功能

   while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束

return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}

u16 Get_Adc_Average1(u8 ch,u8 times)
{
   u32 temp_val=0;
   u8 t;
   for(t=0;t<times;t++)
   {
       temp_val+=Get_Adc1(ch);
       delay_ms(5);
   }
   return temp_val/times;
}

/*
//可以采用此函数计算波形峰值但ad采不准   故我采用的方案为峰值检波
//用ad直接采集峰值检波口的波形幅值比较精确
#define N 50
u16 filter(u8 ch,u8 times)
{
   char count,i,j;
   u32 Value_buf[N];
   u32 temp;
   u32 sum=0;
   for(count=0;count<N;count++)
       Value_buf[count]= 0;
   for(count=0;count<N;count++)
       Value_buf[count]= Get_Adc1(ch);
   for(j=0;j<(N-1);j++)
       for(i=0;i<(N-j);i++)
           if(Value_buf[i]>Value_buf[i+1])
           {
               temp = Value_buf[i];
               Value_buf[i]= Value_buf[i+1];
               Value_buf[i+1]=temp;
           }
           for(count =1;count<N-1;count++)
               sum += Value_buf[count];
           return (u16)(sum/(N-2));
}

void   adc_ch_data(u8 Channel)
{
   u32   adcx[128];
   u16 i;
   for(i=0;i<128;i++)
   {
       adcx[i] = Get_Adc_Average1(Channel,10);   // 检测通道1的电压
       printf("%d\r\n",adcx[i]);
   }
}
*/

void   get_resin(void)
{
   float   res_in=0;
   float   adc_ch10=0;

   float   adc_ch10_v=0;
   jidianqi7=0;
   delay_ms(200);
   adc_ch10 = Get_Adc_Average1(ADC_Channel_10,10);   //采集通道1 的adc数值

   //Y1=0.6715X-1.2403
   //adc_ch10_v=((((adc_ch10+1.2403)/0.6715)*2)/80);
   adc_ch10_v=((((adc_ch10+1.2403)/0.6715)*2)/110);
           //将其转换为电压
   //将其反算回去以后乘2的目的是使用峰峰值
   //除100的目的是因为这个值比较小实际测量中只有4mv
   //所以我在4mv输出后加了一级放大倍数为80倍的同相比例放大
   //故要在代码中除100    若不加放大则不需要除这100
   //不加放大测量结果正确   但是因为幅值比较小采集不稳定值跳变的厉害但有正确的结果


   delay_ms(200);

   if(Res_select==1)
   {

       res_in=(adc_ch10_v*large_Res)/(ui1-adc_ch10_v);
   //输入电阻计算公式：    (Ui2*R)/(Ui1-Ui2)

   }
   else
   {
       res_in=(adc_ch10_v*little_Res)/(ui1-adc_ch10_v);
   }

   printf("%f\r\n",res_in);
   //res_in=res_in/1000;
   LCD_ShowxNum(100,0, res_in,5,24,0);//显示ADC的值
   LCD_ShowxNum(100,120, adc_ch10_v,5,24,0);//显示ADC的值
   //printf("%f\r\n",res_in);
}

void   get_resout(void)
{

   float   res_out=0;
   float   adc_ch11=0;
   float   adc_ch11_1=0;
   float   adc_ch11_v1=0;
   float   adc_ch11_v2=0;
   jidianqi6=1; //空载
   //Y1=0.6715X-1.2403
   adc_ch11 = Get_Adc_Average1(ADC_Channel_12,10);   //采集通道11 的adc数值
   //adc_ch11_v1=(((adc_ch11+1.2403)/0.6715)*2)+1.1;   //将其转换为电压

   //adc_ch11_v1=adc_ch11*3.3/4096;

   //jidianqi闭合低电平
   jidianqi6=0;       //带载
   LCD_ShowxNum(100,150, adc_ch11_v1,5,24,0);//显示ADC的值

   delay_ms(500);
   adc_ch11_1 = Get_Adc_Average1(ADC_Channel_12,10);   //采集通道11 的adc数值
   //adc_ch11_v2=adc_ch11_1*3.3/4096;

   //adc_ch11_v2=(((adc_ch11_1+1.2403)/0.6715)*2);
   //输出电阻测量       Ro=（Uo1-Uo2）*R/Uo2   R:带载阻值

   LCD_ShowxNum(100,180, adc_ch11_v2,5,24,0);//显示ADC的值

   //res_out=((adc_ch11_v1-adc_ch11_v2)*2000)/adc_ch11_v2;
   res_out=((adc_ch11-adc_ch11_1)*2000)/adc_ch11_1;
   //res_out=((adc_ch11-adc_ch11_1)*2000)/adc_ch11_1;

   delay_ms(2);
   //res_out=res_out/1000;
   //printf("%f\r\n",res_out);
   LCD_ShowxNum(100,30, res_out,5,24,0);//显示ADC的值

}

void    get_Au(void)//增益
{

   u16   Au=0;
   float   Uo=0;//经过放大电路以后并未通过继电器的波形峰值
   //输出的波形峰值需要将直流量减掉   再进行峰值检波
   float   Ui_v=0;
   float   Uo_v=0;
   float   Ui=0;//输入放大电路的波形峰值
   Ui= Get_Adc_Average1(ADC_Channel_10,10);
   Ui_v=((((Ui+1.2403)/0.6715)*2)/100);
   delay_ms(200);
   Uo= Get_Adc_Average1(ADC_Channel_12,10);

   Uo_v=(((Uo+0.12)*4)-6.35)*2;
   //Uo_v=(((Uo+1.2403)/0.6715)*2);
   delay_ms(10);
   Au=Uo_v/Ui_v;
   //printf("%d\r\n",Au);
   LCD_ShowxNum(100,60, Au,5,24,0);//显示ADC的值

}

输入电阻、输出电阻、放大倍数都封装成了函数，在主函数中直接调就可以了。

幅频特性曲线坐标显示：

void zuobiao(void)
{
       POINT_COLOR = RED;
LCD_Display_Dir(0);
LCD_ShowString(30,0,210,24,24,"Ri = ");
       LCD_ShowString(30,30,210,24,24,"R0 = ");
//       LCD_ShowString(30,60,210,24,24,"fL = ");
//       LCD_ShowString(30,90,210,24,24,"fH = ");
   LCD_ShowString(30,60,210,24,24,"Au = ");
LCD_DrawLine(0,305,240,305);
LCD_DrawLine(15,140,15,320); //x轴y轴

LCD_DrawLine(240,305,230,315);
LCD_DrawLine(240,305,230,295); //箭头

LCD_DrawLine(15,140,5,150);
LCD_DrawLine(15,140,25,150); //箭头

LCD_DrawLine(40,305,40,300);
LCD_DrawLine(65,305,65,300);
LCD_DrawLine(90,305,90,300);
LCD_DrawLine(115,305,115,300);
LCD_DrawLine(140,305,140,300);
LCD_DrawLine(165,305,165,300);
LCD_DrawLine(195,305,195,300);

LCD_DrawLine(15,275,20,275);
LCD_DrawLine(15,245,20,245);
LCD_DrawLine(15,215,20,215);
LCD_DrawLine(15,185,20,185);

LCD_ShowString(220,307,200,12,12,"Hz");
LCD_ShowString(20,307,200,12,12,"100");
LCD_ShowString(40,307,200,12,12,"200");
LCD_ShowString(60,307,200,12,12,"1K");
LCD_ShowString(80,307,200,12,12,"1.5K");
LCD_ShowString(100,307,200,12,12,"10K");
LCD_ShowString(120,307,200,12,12,"50K");
LCD_ShowString(140,307,200,12,12,"100K");
       LCD_ShowString(160,307,200,12,12,"150K");
       LCD_ShowString(180,307,200,12,12,"170K");
LCD_ShowString(2,270,200,12,12,"80");
LCD_ShowString(2,240,200,12,12,"10O");
LCD_ShowString(2,210,200,12,12,"12O");
LCD_ShowString(2,180,200,12,12,"14O");
LCD_ShowString(7,307,200,12,12,"O");
LCD_Display_Dir(1);
LCD_ShowString(145,0,200,12,12,"Gain");
LCD_Display_Dir(0);
}

幅频特性曲线的显示：

//因为我手头的AD9850在变频率的时候不会变幅值
//9854在变频率的时候会改变幅值
//测量幅频特性曲线的时候需要测量增益若是DDS输出不变则不需要每次变频率采输入幅值
//同理若是变频率扫频时幅值会变则每变一次频率就应该采集一次输入代码工作量比较大
//幅频特性曲线显示
float   signal[11]={100,200,500,1000,10000,50000,100000,150000,170000};//DDS输出频率
void boxin(void)
{
   u32   Ui1=55; //DDS_OUT直接用万用表测量解写入代码（单位：mv）
//DDS输出1.1v 经过分压后值是可知的不需要用ad或者峰值检波测量
//但为了误差小数据精确用台式万用表测量写入代码
u8 Au[9]={0,0,0,0,0,0,0,0,0};
   u8 i;

   float   adc_ch11_1=0;
   float   adc_ch11_v2=0;
   for(i=0;i<11;i++)
   {
       ad9850_wr_serial(0x00,(double)signal[i]);//DDS输出信号
       adc_ch11_1 = Get_Adc_Average1(ADC_Channel_12,10);   //采集通道11 的adc数值
       adc_ch11_v2=(((adc_ch11_1+1.2403)/0.6715)*2)+1.1;           //将其转换为电压
       Au[i]=adc_ch11_v2/Ui1;
   }
//   for(i=0;i<8;i++)
//   {
//       au[i]=Au[i];
//   }
//   au[5]=au[4]-30;
//   au[6]=au[4]-60;
//   au[7]=au[4]-100;

LCD_DrawPoint(20,305-Au[0]/20*30);
LCD_DrawPoint(40,305-Au[1]/20*30);
LCD_DrawPoint(60,305-Au[2]/20*30);
LCD_DrawPoint(80,305-Au[3]/20*30);
LCD_DrawPoint(100,305-Au[4]/20*30);
LCD_DrawPoint(120,305-Au[5]/20*30);
LCD_DrawPoint(140,305-Au[6]/20*30);
       LCD_DrawPoint(160,305-Au[7]/20*30);
LCD_DrawPoint(180,305-Au[8]/20*30);

LCD_DrawLine(20,305-Au[0]/20*30,40,305-Au[1]/20*30);
LCD_DrawLine(40,305-Au[1]/20*30,60,305-Au[2]/20*30);
LCD_DrawLine(60,305-Au[2]/20*30,80,305-Au[3]/20*30);
LCD_DrawLine(80,305-Au[3]/20*30,100,305-Au[4]/20*30);
   LCD_DrawLine(100,305-Au[4]/20*30,120,305-Au[5]/20*30);
LCD_DrawLine(120,305-Au[5]/20*30,140,305-Au[6]/20*30);
   LCD_DrawLine(140,305-Au[6]/20*30,160,305-Au[7]/20*30);
   LCD_DrawLine(160,305-Au[7]/20*30,180,305-Au[8]/20*30);
// LCD_DrawLine(65,305-Au[1]*t,70,305-Au[1]*t+k2*5-4);
// LCD_DrawLine(70,305-Au[1]*t+k2*5-4,75,305-Au[1]*t+k2*10-5);
// LCD_DrawLine(75,305-Au[1]*t-5+k2*10,80,305-Au[1]*t+k2*15-4);
// LCD_DrawLine(80,305-Au[1]*t-4+k2*15,85,305-Au[1]*t+k2*20-3);
// LCD_DrawLine(85,305-Au[1]*t-3+k2*20,90,305-Au[2]*t);

// LCD_DrawLine(40,305-Au[0]*t,65,305-Au[1]*t);
// LCD_DrawLine(65,305-Au[1]*t,90,305-Au[2]*t);
// LCD_DrawLine(90,305-Au[2]*t,115,305-Au[3]*t);
// LCD_DrawLine(115,305-Au[3]*t,140,305-Au[4]*t);
// LCD_DrawLine(140,305-Au[4]*t,148,305-Au[5]*t);
// LCD_DrawLine(148,305-Au[5]*t,156,305-Au[6]*t);
//   LCD_DrawLine(156,305-Au[6]*t,165,305-Au[7]*t);
//   LCD_DrawLine(165,305-Au[7]*t,195,305-Au[8]*t);
}
上面就是基础部分的全部了，都是已经测试完毕了的，没有问题。