吕彦吉 0906040214 毕业实习报告

辽宁工程技术大学

本科生实习报告书

教学单位 辽宁工程技术大学 专 业 电子科学与技术 班 级 电子09-2班 学生姓名 吕 彦 吉 学 号 0906040214 指导教师 任 晓 奎

从2013年2月25日返校后，在开学的这三周的实习时间里，我通过网络和学校的图书馆查阅了大量关于基于单片机和多周期测频技术的设计课题的资料。通过资料的分析整理加深了对毕设题目的理解，为进一步开展设计工作奠定了良好的基础。 通过对相关资料的查询和阅读，对基于多周期测频技术的电子定音笛研究与实现这个毕业设计的选题，所要求掌握的知识有了全新的认识。以下是我在这三周的实习内容以及学习和工作的相关情况。 本次实习主要内容即是根据自己毕业设计的题目，开展相关信息的查询和学习工作。实习的第一周主要针对多周期测频技术的电子定音笛研究与实现这个毕业设计的选题进行资料的查询，充分利用网络和校园图书馆进行大量资源的收集工作。自己在这一周里收集的相关资料如下： 【1】 尹克荣.智能仪表中的频率测量方法[J].长沙电力学院学报,2002； 【2】章军,张平,于刚.多周期同步测频测量精度的提高[J].电测与仪表,2003； 【3】 王连符.测频系统测量误差分析及其应用[J].中国科技信息,2005； 【4】 李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：高等教育出版社，2001； 【5】 李群芳，黄建.单片微型计算机与接口技术[M].北京：电子工业出版社,2002； 【6】 孙传友,孙晓斌,汉泽西等，测控系统原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002； 【7】 李雷等编.《集成电路应用实验》.国防工业出版社2003； 【8】 李雷等编.《电子技术应用实验教程》.电子科技大学出版社,2006； 【9】 朱红等编.《电子技术综合实验》.电子科技大学出版社,2005； 【10】 冯熙昌编.《电子电话机集成电路手册》.人民邮电出版社,1996； 【11】 李华等编.《MCS-51 系列单片机实用接口技术》.北京航空航天大学出版社，1993； 【12】 徐惠民，《安德宁等编.单片微型计算机原理接口及应用》.北京邮电大学出版社,2000 . 当然，在这三周的实习时间里，我不仅仅只搜集了以上的这些资料，在这里只是列举了其中的一部分。不仅有图书馆里的藏书，也有很多网上类似题目的相关设计报告，和相关知识的详细解读。 实习的第一周时间很快就完了，通过这一周对于资料的搜集和查询。让自己也明白了一些道理，看似简单的事情未必做起来就很顺利。尤其是在现在网络这么发达的时期，查资料本应该很简单，可当自己真的面对无数的资料时，却显得有点无从下手。不知道怎么去从无数资料中挑选出自己所需要的和对自己重要的知识。通过本次实习，让自己开始学会资料的检索，相信在以后的学习和生活中，自己能更顺畅的运用发达的网络资源快速搜集到自己需要的东西。 在实习的第二、三周，自己对于所搜集的资料进行了整理和筛选，确定下了自己在完成毕业设计的过程中将会运用到的相关信息，并开始学习相关知识为毕业设计做准备。对于自己“基于多周期测频技术的电子定音笛研究与实现”的题目，根据自己对于题目的理解，以及从搜集的资料中得到的信息，觉得自己要想很好的完成毕业设计，首先需要解决以下的一些问题： 1、测频技术的相关知识与运用； 2、什么是测频技术以及其原理和运用； 3、滤波器器的原理和功能，以及实现过程； 4、如何运用Altium designer实现本次设计的电路原理图设计； 5、综合各知识点确定多种设计方案； 6、学会搜集和搜索资料、整理文献、综合撰写报告的能力； 7、单片机原理与实际应用； 8、音乐知识的了解； 9、声学知识的了解； 10、电子测量学相关知识与运用。 带着对于毕业设计题目的思考以及在第一周实习过程中遇到的问题，自己开始运用所搜集的资料去完成相关知识的学习。首先对于本设计题目中最核心的多周期测频技术和单片机的原理进行了认真和仔细的学习。在这之前，自己对于多周期测频技术的研究和单片机的知识了解的很少，但通过这三周的实习，让我开始慢慢了解测量学、频率和单片机的相关知识，为毕业设计顺利开展创造最优的条件。 下面是我在开学的这三周实习期里了解到的关于“基于多周期测频技术的电子定音笛研究与实现”课题的一些基本知识，更多的更详细的资料在本学期做毕业设计的过程中会很好的去学习和掌握。 频率测量是电子测量领域的最基本测量，通常频率测量有两种方法: (1) 计数法。这是指在一定的时间间隔T内，对输人的周期信号脉冲计数为:N，则信号的频率为F= N /1。测量的相对误差为I/N x100 。这种方法适合于高频测量，信号的频率越高，则相对误差越小。 (2) 测周法。这种方法是计量在被测信号一个周期内频率为Fo的标准信号的脉冲数N来间接测量频率，F=F/N。被测信号的周期越长(频率越低)，则测得的标准信号的脉冲数N越大，则相对误差越小。 用模拟的示波器的话，读出周期，然后算倒数；数字式的就简单了，一般屏幕上都显示有频率，如果没显可以调节为显示。 直接数字式频率合成技术是近年来随着数字集成电路和微电子技术的发展而迅速发展起来的一种新的频率合成技术。其基本原理就是将波形数据先存储起来，然后在频率控制字的作用下，通过相位累加器从存储器中读出波形数据，最后经过数/模转换和低通滤波后输出频率合成。这种频率合成方法可以获得高精度频率和相位分辨率、快速频率转换时间和低相位噪声的频率信号，而且结构简单集成度高。DDS技术常用于产生频率快、转换速度快、分辨率高、相位可控的信号，也广泛应用于电子测量、调频通信、电子对抗等领域。 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。该AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位微控制器，可在4K字节的系统内编程的闪存存储器。该设备是采用Atmel的高密度非易失性存储器技术和符合工业标准的80C51指令集合引脚。芯片上的Flash程序存储器课重新编程的系统或常规非易失性内存编程。通过结合通用8位中央处理器的系统内课编程闪存的单芯片，AT89S51是一个功能强大的微控制器提供了高度灵活的和具有成本效益的解决办法，可在许多嵌入式控制中应用。 在AT89S51提供以下标准功能：4K字节的Flash闪存，128字节的RAM,32个I/O线，看门狗定时器，两个数据指针，两个16位定时器/计数器，5向量两级中断结构，全双工串行端口，片上振荡器和时钟电路。此外，AT89S51设计的静态逻辑操作到零频率和支持两种软件可选电模式。 空闲模式停止的CPU，同时允许的RAM，定时器/计数器，串行接口和中断系统继续运作。在掉电模式保存RAM内容，可停止振荡器，停止振荡器，停止所有其他芯片的功能，直到下一个外部中断或硬件复位。 引脚功能说明： VCC：电源电压 GND：接地点 P0口：p0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“I”可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接指令字节，而在程序效验时，要求外接上拉电阻。 P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“I”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 声学基本常识： 一、声音常识 （一）声音产生 物体振动——介质传递——人耳感知 （二）声音的性质与影响因素 1.四种性质 高低 长短 强弱 音色 2.影响因素 高低 频率 长短 时间 强弱 振幅 音色 材料 形状等 （三）传播方式 纵波 声波前进的过程是相邻空气粒子之间的接力赛，它们把波动形式向前传递，它们自己仍 旧在原地振荡，也就是说空气粒子并不跟着声波前进。 二、声学常用名词 1.分贝：表示两种电或声功率之比的一种单位,它等于功率比的常用对数的 10 倍——缩写为 dB。 （参看论文《分贝的由来》 ） 2.电平：是一种表示电量（电压、电流、功率）相对大小的量，常用单位为分贝。通常指 定某一电量的数值为标准值，以其他数值和标准值的比值表示电平值。例如取标准功率 1 毫瓦为零电平，当所给功率为 10 毫瓦时，电平值为 10 分贝。如果电平值为负的，就表示低 于零电平，由此电平可用来表示任意两个电量间的相对大小。 3.信噪比：信号平均功率与噪音平均功率的比值 4.相位：我们知道声音是通过空气的压缩和扩张来传播的，对空间的某一点来说，当直达声 压缩该点的空气，而反射声反射到该点时有两种情况：一、同样地在压缩该点的空气，我们 称反射声和直达声在该点的相位相同，则该点空气压缩的程度变强，音强得到增加，声压得 到了提高；二、相反地在扩张该点的空气，我们称反射声和直达声在该点的相位相反，则该 点空气压缩的程度变弱，音强得到减弱，声压得到了降低。一句话：相位相同声音变大，相 位相反声音变小。 反相 ：两个相同声音信号相位相差为 180 度的情况，在同一声音的策动下音箱或话筒之间 的振动方向相反亦属 于反相。音响系统有左右声道之问反相、真实相位(即输人信号与输出 信号之间相位)反相、话筒之间相位反 相和多只音箱组成的阵列中部分音箱反相等四种情 况。 反相可导致声短路(即声音之间互相抵消， 音量减 小)、 声像失去定位和低音浑浊等现象， 对再现声音造成破坏。 5.阻抗：媒质对声波所呈现的阻抗作用，用某一面积上的声压与通过该面积的声通量的复数 比来量度。 6.采样率：定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表 示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。注意不要将 采样率与位速相混淆。 7.比特率：是指将声音由模拟格式转化成数字格式的采样率，采样率越高，还原后的音质就 越好。 8.率值与现实音频对照： 16Kbps=电话音质 24Kbps=增加电话音质、短波广播、长波广播、欧洲制式中波广播 40Kbps=美国制式中波广播 56Kbps=话音 64Kbps=增加话音（手机铃声最佳比特率设定值、手机单声道 MP3 播放器最佳设定值） 112Kbps=FM 调频立体声广播 128Kbps=磁带（手机立体声 MP3 播放器最佳设定值、低档 MP3 播放器最佳设定值） 160Kbps=HIFI 高保真（中高档 MP3 播放器最佳设定值） 192Kbps=CD（高档 MP3 播放器最佳设定值） 256Kbps=Studio 音乐工作室（音乐发烧友适用） 9.波：两列沿相反方向传播的振幅相同，频率相同的波叠加时形成的波叫做驻波。 声音原有的特性，在某些频段出现峰值，驻波使低频音听着缓慢迟钝。 只要两对立平行墙面的距离等于半波长的整倍数，就会出现共振，产生驻波,造成声染色。如果 空间内三组平行墙面分别产生的驻波有频率重叠， 就会形成更强的驻波。 正方形的听音空间就非 常容易出现。 房间里在相对的墙壁之间，由于声音的多重反射而产生驻波，当驻波发生时能产生共振，其频率 取决于墙壁间的距离，可见房间实际上就是个谐振器。 房间里产生驻波造成声染色最多的地方， 是音箱后墙的两边墙角.它会反射不干净的低音，这种效应称为房间隆隆声(room booming)。这种 低频驻波是常见的声学缺陷，造成低音清晰度下降，需要小心处理。 10. 哈斯效应 统的一个效应，两个声源中的的一个声源延时时间在 5 至 35 毫秒以内时，听音者 感觉声 音来自先到达的声源，另一个声源好象并不存在。若延时为。至 5 毫秒，则感觉声 音逐步向先到的音箱偏移； 若延时为 30 至 50 毫秒，则可感觉有一个滞后声源的存在。海 尔式杨声器以发明者美国的诲尔博士的名字而命名的扬声器，1973 年问世，将振膜折叠成 褶状，振膜不是前后振动，而是像子风琴风箱似的在声波辐射的横方向振动，是一种特殊结 构的电动式扬声器，主要用于高 频。 11. 声级：与人们对声音强弱的主观感觉相一致的物理量，单位为分贝。听闻对应的声级为0贝，但0贝并不意 味着没有声音，而是可闻声的起点，声强每增加 10 分贝，其声级就增加 10 分贝，房间的本底噪声的声级大约 为 40 分贝，正常对话为 70 分贝，交响乐高潮时为 90 分 贝，人的痛阈声级为 120 分贝。 12 声像 ：又称虚声源或感觉声源。用两个或两个以上的音箱进行立体声放音时，听音者对 声音位置的感觉印象，故 有时也称这种感觉印象为幻象，声音图像的空间分布由人的双耳 效应决定。立体声放音正是以声像的形式， 再现原来声音的空间分布，从而使人们产生一 种幻觉，诱发立体感觉。 13. 梳状滤波效应 ： 由于声音之间相互干涉而引起的频率响应曲线梳状起伏现象， 会导致声 音音色还原不良和保真 度差等问题。 14. 位速是指在一个数据流中每秒钟能通过的信息量。 您可能看到过音频文件用 “128–Kbps MP3” 或 “64–Kbps WMA” 进行描述的情形。Kbps 表示 “每秒千字节数”，因此数值越大 表示数据越多：128–Kbps MP3 音频文件包含的数据量是 64–Kbps WMA 文件的两倍，并 占用两倍的空间。 （不过在这种情况下，这两种文件听起来没什么两样。原因是什么呢？有 些文件格式比其他文件能够更有效地利用数据，64–Kbps WMA 文件的音质与 128–Kbps MP3 的音质相同。 ）需要了解的重要一点是，位速越高，信息量越大，对这些信息进行解码 的处理量就越大，文件需要占用的空间也就越多。

音乐基本要素：音乐的基本要素是指构成音乐的各种元素，包括音的高低，音的长短，音的强弱和音色。由这些基本要素相互结合，形成音乐的常用的“形式要素”，例如：节奏，曲调，和声，以及力度，速度，调式，曲式，织体，音色等。构成音乐家的形式要素，就是音乐的表现手段。音乐的最基本要素是节奏和旋律。

1、节奏：音乐的节奏是指音乐运动中音的长短和强弱。音乐的节奏常被比喻为音乐的骨架。节拍是音乐中的重拍和弱拍周期性地、有规律地重复进行。我国传统音乐称节拍为“板眼”，“板”相当于强拍；“眼”相当于次强拍（中眼）或弱拍。

2、曲调：曲调也称旋律。高低起伏的乐音按一定的节奏有秩序地横向组织起来，就形成曲调。曲调是完整的音乐形式中最重要的表现手段之一。曲调的进行方向是变幻无穷的，基本的进行方向有三种：“水平进行”、“上行”和“下行”。相同音的进行方向称水平进行；由低音向高音方向进行称上行；由高音向低音方向进行称下行。曲调的常见进行方式有：“同音反复”、“级进”和“跳进”。依音阶的相邻音进行称为级进，三度的跳进称小跳，四度和四度以上的跳进称大跳。

3、和声：和声包括“和弦”及“和声进行”。和弦通常是由三个或三个以上的乐音按一定的法则纵向（同时）重叠而形成的音响组合。和弦的横向组织就是和声进行。和声有明显的浓、淡、厚、薄的色彩作用；还有构成分句、分乐段和终止乐曲的作用。

4、力度：音乐中音的强弱程度。 5、速度：音乐进行的快慢。

6、调式：音乐中使用的音按一定的关系连接起来，这些音以一个音为中心

（主音）构成一个体系，就叫调式。如大调式、小调式、我国的五声调式等。调式中的各音，从主音开始自低到高排列起来即构成音阶。

7、曲式：音乐的横向组织结构。

8、织体：多声音乐作品中各声部的组合形态（包括纵向结合和横向结合关系）。

9、音色：音色有人声音色和乐器音色之分。在人声音色中又可分童声、女声、男声等。乐器音色的区别更是多种多样。在音乐中，有时只用单一音色，有时又使用混合音色。

开关电容滤波器是由MOS开关、MOS电容和MOS运算放大器构成的一种大规模集成电路滤波器。开关电容滤波器可直接处理模拟信号，而不必像数字滤波器那样需要A/D、D/A变换，简化了电路设计，提高了系统的可靠性。此外，由于MOS器件在速度、集成度、相对精度控制和微功耗等方面都有独特的优势，为开关电容滤波器电路的迅猛发展提供了很好的条件。

基本原理：

SCF电路的实质是采样数据系统，它直接处理模拟连续信号。与数字滤波器相比，省去了A/D、D/A装置，这也是SCF能很快进入应用的原因之一。因此，SCF虽然在离散域工作，但仍属模拟滤波器之列。

各类SCF的设想主要起因于流过电阻器与开关电容的电荷相同。这一点是很自然的，有源RC滤波技术已有效地取代了电感器，开关电容技术首先的设想当然是试图用开关电容(SC)来取代电阻器。

开关电容滤波器的基本原理是，电路的两节点间接有带高速开关的电容器，其效果相当于该两节点间连接一个电阻。

由 MOS开关、电容器和运算放大器构成的一种离散时间模拟滤波器。开关电容滤波器广泛应用于通信系统的脉冲编码调制。在实际应用中它们通常做成单片集成电路或与其他电路做在同一个芯片上。通过外部端子的适当连接可获得不同的响应特性。某些单独的开关电容滤波器可作为通用滤波器应用。例如自适应滤波、跟踪滤波、振动分析以及语言和音乐合成等。但运算放大器带宽、电路的寄生参数、开关与运算放大器的非理想特性以及MOS器件的噪声等,都会直接影响这类滤波器的性能。开关电容滤波器的工作频率尚不高，其应用范围目前大多

限于音频频段。 以上内容是我在这三周的实习期间的总结，通过这三周的实习，不仅查询了大量的毕设资料和文献，也培养了自己对于毕业设计题目的浓厚兴趣。也开始对于测频技术、单片机、滤波器、Altium designer等知识有了很强烈的学习欲望。实习的时间虽然短暂，但其所起的作用对于毕业设计的完成却尤其重要。目前自己已经开始着手毕业设计各方面的准备工作，相信在未来的几个月时间里，我会很好的完成毕业设计的制作，能够顺利毕业，为自己美好的大学生活画上圆满的句号。 指 导 教 师 意 见 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日 实习单位意见 负责人签字： （单位盖章） 年 月 日 备注 注：实习结束时，由实习学生填写本表后，交指导教师和实习单位签署意见，最后交所在教学单位归档保管。