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1、可控放大器偏向硬件的XXX摘 要本着简单、准确、可靠、稳定、通用的原那么，采用了分级设计匹配互连的思想。系统的特色在于：通过开关，改变反应电阻阻值，从而改变放大器增益，增益从10dB到60dB可调步距为10dB。用单片机AT89s52对可控放大器进行程序控制，可以同时对两路输入信号进行二阶低通、高通、带通、带阻以及全通滤波处理，滤波器的中心频率在15kHz50kHz频率范围内实现64级程控调节，其Q值在0.564范围实现128级程控调节。作品通过实验完成，并制作成实物。设计采用压控增益器件AD603，进行合理的级联和阻抗匹配，参加后级功率输出，并能进行预置和控制，稳定性好，可控范围大。整个作品
2、制作本钱低、功耗小，除个别指标未能到达设计要求外，其它全部到达设计要求。关键字：可控放大；AT89S52 ；程控增益Controlled amplifiers hardware toAbstractIn line with simple, accurate and reliable, stable and general principles, using a hierarchical design matching interconnection thoughts. System features: through switches, change the feedback resistan
3、ce value, which changes amplifier, gain from 10dB to 60dB adjustable step distance for 10dB.With monolithic integrated circuit AT89s52 for controllable amplifier for program control, can to both road input signal second-order lowpass, qualcomm, band-pass, band-stop and total pass filtering processin
4、g, filter, the center frequency in 15kHz 50kHz frequency ranges realize 64 level program-controlled adjustment, its Q value in 0.5 64 range realize 128 level program-controlled adjustment.Works through experiments completed, and made it into real. Design USES a voltage controlled gain device AD603 r
5、easonable magnitude 7.3 impedance matching, join after class, and can output power preset and control, good stability and controllable range. The whole works made low cost, low consumption, in addition to the individual indexes failed to meet the design requirements, all other outside to meet the de
6、sign requirements.Key word: controllable amplification, AT89S52 devices, Program-controlled gain目 录摘 要1目 录3第1章 可控放大器方案设计与论证41.1 测量放大局部41.2 滤波局部51.3 系统整体设计方案6第2章 可控放大器元器件选型62.1 主控制器AT89S5162.1.1 MSC-51芯片资源简介62.1.2 单片机的引脚82.1.3 AT89S51单片机的外接晶体引脚82.1.4 AT89S51单片机的控制线92.1.5 AT89S51单片机复位方式92.2 1602字符型LCD
7、显示系统10第3章 可控放大器硬件电路设计153.1 可控放大器滤波局部电路设计153.1.1 二阶无源低通滤波器183.1.2 无源RC高通滤波器193.3 单片机最小系统局部电路设计20供电电源电路设计23第4章 可控放大器软件设计254.1 软件流程图254.2 软件程序清单25结束语26参考文献27谢 辞28附件1：程序清单29绪 论设计并制作一个可控放大器，其组成框图如图1所示。放大器的增益可设置；低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器的通带、截止频率等参数可设置。图1可控放大器组成框图1根本要求1放大器输入正弦信号电压振幅为10mV，电压增益为40dB，通频带为100Hz40kHz，放
8、大器输出电压无明显失真。2滤波器可设置为低通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHz范围内可调，调节的频率步进为1kHz，2fc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB,RL=1kW。3滤波器可设置为高通滤波器，其-3dB截止频率fc在1kHz20kHzfc处放大器与滤波器的总电压增益不大于30dB, RL=1kW。4截止频率的误差不大于10%。5有设置参数显示功能。2.说明1. 正弦输入信号由信号源提供。2. 放大器输出端应留测试端子。3.设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图和主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。第1章 可控放大器
9、方案设计与论证1.1 测量放大局部1前置放大电路的设计 方案一：用LM324放大器，其电源电流很小且与电源电压无关，输入偏流电阻是温度补偿的，也不需外接频率补偿，可做到输出电平与数字电路兼容，但其带宽参数无法满足本设计要求故不采用。 方案二： 采用运算放大器F353,该芯片具有输入电阻高，输出电阻很低，负载能力强,增益带宽为4M。为了到达60DB增益采用两级放大，第一级放大倍数为2，总的放大倍数为第一级放大倍数与第二级放大倍数的乘积。图 1.1 方案二设计图2程控增益放大局部 由一增益可软件编程的放大器，将不同幅度的模拟输入信号放大到某个特定范围，便于A/D转换器进行采样；或者将给定信号放大一
10、个由软件设定的增益后输出。 方案一：集成程控增益放大器。它们具有低漂移、低非线性、高共模抑制比和宽频带等优点，但其增益有限，只能实现特定的几种增益切换。所以我们不采用此方案。方案二：运放+模拟开关+电阻网络。如图1这种方法利用模拟开关切换电阻反应网络，从而改变放大电路的闭环增益。此种方法通用性强，经济实惠，效果显著。所以我们用此方案。1.2 滤波局部在业自动化的许多领域都要使用滤波器。一般有源滤波器均由运算放大器和RC元件组成 。方案一：使用RC网络， RC电路尽管可以做到体积小和廉价，但要满足此设计要求，需多个图1.2结构并联，网络仍然过于庞大。而且其上半周内电容C中积蓄得能量到下半周就会被
11、电阻R消耗一半，因此单纯的RC电路Q值不会大于0.5，选择性差，效果同样不佳。所以我们不采用。图 1.2 RC网络方案二：使用MAX261可编程开关电容通用滤波器,它是美国MAXIM公司开发的一种通用有源滤波器，可用微处理器编程控制，方便的构成各种低通、带通、高通、陷波和全通配置，而且不需要外部元件，可靠性高，对使用环境的要求不高。综合考虑本钱，此题目我们采用方案一。 1.3 系统整体设计方案AT89S51信号输入模拟开关RC滤波信号输出液晶显示按键输入系统原理框图，见图1.3。采用模拟开关控制反应电阻调节电压增益，优点是电路简单、通用性强。AT89S51直接驱动液晶显示，滤波局部采用RC分频
12、并用模拟开关控制。 AT89S52控制总体框图第2章 可控放大器元器件选型2.1 主控制器AT89S51 MSC-51芯片资源简介 89S51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们就这一代表性的机型进行系统的讲解。89S51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：图2.1 单片机内部结构示意图A.中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完
13、成运算和控制输入输出功能等操作。B.数据存储器(RAM)89S51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用存放器单元，它们是统一编址的，专用存放器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。C.程序存储器(ROM)89S51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。 单片机结构框图 单片机的引脚89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 89S51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可分为
14、I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4局部. 89S51单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示. 89S51 引脚排列图2.1.3 AT89S51单片机的外接晶体引脚 1XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。2 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。外接晶体引脚。80C51单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，分别是80C51的19脚和18脚。在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。如图2.4所示：图2.4 振荡电路石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，使MCS-51片内的OCS电路按石英晶振相同频率自激震荡。通常，OCS的输出时钟频率foscZ16MHZ，典型值为12MHZ电容器C1和C2通常取30pF左右，对震荡频率有微调作用。调节它们可以到达微调震荡周期fosc的目的。2.1.4 AT89S51单片机的控制线1 RST：复位输入端，高电平
