2012年ti杯电子设计大赛a题

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1、2012年TI杯电子设计大赛（A题）——微弱信号检测装置的设计本系统选用了MSP430G2553单片机，OPA2134双音频运放，INA2134差分运放，OPA2227低噪声高精度运放，OP07运算放大器，TL431稳压器件等6个TI器件。摘要：本系统为一套微弱信号检测装置，用以检测在强噪声背景下已知频率的微弱正弦波信号的幅度值，并数字显示出该幅度值。正弦波信号源可以由函数信号发生器来代替。噪声源采用给定的标准噪声（wav文件）来产生，通过PC机的音频播放器或MP3播放噪声文件，从音频输出端口获得噪声源，噪声幅度通过调节播放器的音量来进行控制。当输入正弦波信号VS的频率为1k

2、Hz、幅度峰峰值在200mV~2V范围内时，，要求误差不超过5%。采用以TI公司超低功耗单片机MSP430G2553为核心的Launchpad开发板来处理数据和驱动1602液晶屏显示正弦波信号的幅度值。关键字：噪声，微弱信号检测，MSP430G2553.Abstract:WeakSignalDetectionsystemisusedtotestthemagnitudeofaSinewithknownfrequency,inthecontextofheavynoise,anddisplaythemagnitudewithSMC1602.Thenoiseisproducedbyt

3、he.wavfile,andSDG1025providetheSinewave.Changingthevolumecancontrolthemagnitudeofthenoise.Theerrorshouldbeunder5%whentheVpprangingfrom200mVto2Vwiththefrequencyof1KHz.ThesystemisbasedontheLaunchpad,withthecoreofultra-lowpowerMSP430G2553(MCU).ThendealwiththedataanddisplaythemagnitudewithSMC16

4、02.Keyword:noise,WeakSignalDetectionsystem,MSP430G2553.1.方案设计1.1理论分析（1）加法器电路分析：在加法器电路的前端，用OPA2134做两个缓冲器，对输入加法器的正弦信号和噪声信号进行一级缓冲，隔离信号源和加法电路。OPA2134是双音频运算放大器，噪声信号是音频，所以它完全符合要求，可以对噪声进行缓冲。加法器电路采用INA2134对正弦信号和噪声信号进行相加，INA2134是双音频差分运算放大器，按照加法电路连接即可很好实现两信号的叠加，并且其带宽完全符合题目要求。（2）纯电阻分压网络的分析：题目要求纯电阻分压网络

5、的衰减系数不低于100。所以该部分电路采用精密电阻对叠加的信号进行100倍的衰减。（3）微弱信号检测电路的分析：由于信号本身就比较小，又经过衰减网络衰减了100倍，因此在进行信号检测之前先采用OPA2227对微小信号进行了前置放大，OPA2227是双路低噪声高精密的运放，可以精确的对信号进行放大。该前置放大网络将小信号又放大了100倍，以方便后续电路的测量。微弱信号检测电路采用了一个六阶的带通滤波器，中心频率是1KHZ，以滤掉除正弦信号以外的各种噪声信号。为后续电路的测量做准备。带通滤波器主要采用了OP07运算放大器做为主芯片。只要外围模拟软件选择合适，误差不会超出2%。（4

6、）显示电路的分析：交流电压信号不能直接测量，在显示正弦信号的大小之前需要先对交流电压信号进行处理，本设计让正弦信号通过AD637（真有效值转换芯片）转换成直流电压信号后测量，AD637转换精度高，失真小，最大失真误庆功为0.02%+2个字要求。测量采用双积分型ADCMC14433完成，MC14433是三位半模数转换芯片，精度为0.05%+1个字，完全符合电路精度的要求。1.2选用TI器件的依据与理由本系统选用了MSP430G2553单片机，OPA2134双音频运放，INA2134差分运放，OPA2227低噪声高精度运放，OP07运算放大器，TL431稳压器件等6个TI器件。（

7、1）MSP430G2551单片机：MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器（MixedSignalProcessor）。它将许多模拟电路外设（如ADC、DAC、模拟比较器等）和各常用数字模块（如SCI、SPI、I2C、看门狗、PWM、CAP、定时/计数器）集成在芯片内部。由于它具有处理能力强、运算速度快、集成度高、外部设备丰富、超低功耗等优点，而且有很高的性价比，因此在许多领域内得到了广泛的应用。MSP430单片机可以采用汇编语言或C语言进行