3 软件设计
3.1 软件流程设计
软件流程图如图3.1所示
图3.1 软件流程图
4测试结果与数据分析
4.1测试仪器
为了确定系统与题目要求的符合程度，对系统中的关键部分进行了实际测试。使用仪器设备见表4—1。
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表4—1 测试使用的仪器设备
序号 1 2 3
名称、型号、规格 数字万用表 UT71B 数字示波器DS5102M 可调直流稳压电源KHM-1 1 30V/3A 1 带宽100M 1 精度4位半 数量 备注 4.2各部分电路测试结果
1）锁定放大器的设定要求与测试结果如下：
（1）外接信号源提供频率为1kHz的正弦波信号，幅度自定，输入至参考信号R(t)端。R(t)通过自制电阻分压网络降压接至被测信号S(t)端，S(t)端幅度有效值为 10μV~1mV。
结果：外接信号源的频率为1kHz的正弦波信号，幅度0.25v，通过分压网络470倍，S(t)端幅度有效值为 0.5mV，满足设计要求。
（2）参考通道的输出r(t)为方波信号，r(t)的相位相对参考信号R(t)可连续或步进移相180度，步进间距小于10度。
结果：参考通道输出r(t)为方波信号，r(t)的相位相对参考信号R(t)可实现连续或步进移相180度，步进间距小于10度，满足设计要求。
（3）信号通道的3dB频带范围为900Hz~1100Hz。误差小于20%。 结果：带通滤波器的中心频率为1000 Hz，信号通道的3dB频带范围为900Hz~1100Hz，满足设计要求。
（4）在锁定放大器输出端，设计一个能测量并显示被测信号S(t)幅度有效值的电路。所测量的显示值与S(t)有效值的误差小于10%。
结果：所设计的锁定放大器的输出端能测量被测信号S(t)幅度的有效值，所测量的显示值与S(t)有效值的误差为9%，满足设计要求。
（5）在锁定放大器信号S(t)输入端增加一个运放构成的加法器电路，实现S(t)与干扰信号n(t)的1:1叠加。
结果：锁定放大器信号S(t)输入端的加法器电路可以实现S(t)与干扰信号n(t)的1:1叠加，满足设计要求。
（6）用另一信号源产生一个频率为1050~2100Hz的正弦波信号作为n(t)，
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将其叠加在锁定放大器的输入端，信号幅度等于S(t)。n(t)亦可由与获得S(t)同样结构的电阻分压网络得到。锁定放大器应尽量降低n(t)对S(t)信号有效值测量的影响，测量误差小于10%。
结果：测量误差在15%。未能达到设计要求。
（7）增加n(t)幅度，使之等于10S(t)，锁定放大器对S(t)信号有效值的测量误差小于10%。
结果：测量误差在22%。未能达到设计要求。 2）测试结果分析
未能完全满足设计要求（6）和（7）。主要原因之一是，参考方波信号和带通滤波器输出信号的相位存在一定误差；主要原因之二是，由于整体电路没有采用屏蔽线，再加上所使用的仪器精度不够不可避免地引入噪声。
5 总结
本设计对于检测微弱信号的锁存放大器进行论述，锁定放大器主要包括交流放大器、带通滤波器、相敏检波器、低通滤波器、直流放大器及液晶显示等几个部分。锁定放大器在实际应用中用途广泛，尤其对于微弱信号检测方向站着主导地位，随着科技的发展已渐渐的融入人类的生活之中，拥有很好的发展前景。
在本次设计的过程中，遇到了许多困难，开始设计进度比较慢，但通过仔细的分析和进行多方面的调整后解决了问题，从中我们对电子专业知识与技能得到了更多的理解与提高。比赛中三个人分工明确，积极配合，最终完成了设计，这使我们深刻地体会到了共同协作和团队精神的重要性。总之，这次比赛对我们每个人都影响非常深刻。
参考文献：
[1] 高晋占主编.《微弱信号检测》.清华大学出版社,2004
[2] 王兆安主编.《电力电子技术》.第五版.北京：机械工业出版社,2009 [3] 邱关源编著《电路（第五版）》，高等教育出版社，2006 [4] 康光华编著《电子技术基础》，高等教育出版社，2006
[5] 阎石主编.《数字电子技术基础》.第五版.北京：高等教育出版社,2006. [6] 梅丽凤等编著《单片机原理及接口技术》清华大学出版社2009.
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附录：
附录1：主要元器件清单
1、单片机MSP430 G2553 2、16位A/D转换器ADS1115 3、液晶QC12864B 4、高精度运算放大器OP07 5、DNC头、DNC座 6、加法器NE5534 7、乘法器MPY634 8、滤波芯片UAF42 9、移向、比较芯片LM324
10、稳压芯片LM317、7805、7905、7815、7915
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附2：程序清单
#include
typedef unsigned char uchar; typedef unsigned int uint;
#define Channal_A 1 //通道A #define Channal_B 2 //通道B #define Channal_AB 3 //通道A&B
//**************************TLV5618引脚接线******************** #define DIN_L P1OUT&=~BIT0 //数据输入端 #define DIN_H P1OUT|= BIT0 #define SCLK_L P1OUT&=~BIT4 #define SCLK_H P1OUT|= BIT4 #define CS_L P1OUT&=~BIT5 #define CS_H P1OUT|= BIT5 //ADS1115引脚定义
#define SCL_H P1OUT |= BIT0 #define SCL_L P1OUT &= ~BIT0 #define SDA_H P1OUT |= BIT1 #define SDA_L P1OUT &= ~BIT1
#define SDA_in P1DIR &= ~BIT1 //SDA改成输入模式 #define SDA_out P1DIR |= BIT1 //SDA变回输出模式 #define SDA_val P1IN&BIT1 //SDA的位值 #define TRUE 1 #define FALSE 0
#define CPU_F ((double)8000000)
#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0)) //延时uS #define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0)) //延时mS #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define address 0x90 #define config 0x01 #define conversion 0x00 #define Lsiwei 0xE3
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