《毕业设计-基于单片机的程控放大器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计-基于单片机的程控放大器设计（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、可编程放大器设计摘 要本设计主要以DAC0832内部的电阻网络作为核心，利用AT89S52单片机控制所选D/A的电阻网络状态，同时利用两个独立键盘来控制正弦波的放大倍数，并利用四位数码管将其显示出来。经过实际测量，本系统可以实现通频为20Hz20KHz，Vpp为20mV20V，放大0.4100倍，且步进为0.4可调的无失真的波形放大器。关键词:AT89S52单片机 数码管 放大器 AbstractThe design mainly base on DAC0832s inside resistors regarding as the kernel,it is used on the AT89S5
2、2 MCU controlling the resistors condition.At the same time,it utilizes double Individual Keys to control sinusoidal waves amplify,additionally,four digital tube to display the concrete value.After measured,the system could make the function come true. In detail,the wave amplifiers parameter:pass ban
3、d:20Hz20KHz,Vpp:20mV20V,amplify:0.4100,step:0.4(adjusted no distortion).Key words: AT89S52 Micro Controller Unit digital tube amplifier目 录摘要 -2一核心模块的方案论证与比拟-3 1.1 滤波模块 - 3 1.2 控制模块-3 1.3 显示模块- 3 1.4 自动增益模块-41.5 波形放大模块-4 二方案设计与总体论证-4 三单元电路分析与实现 -5 3.1 滤波模块 -5 3.2显示模块 - 6 3.3 波形放大模块-7 3.4 自动增益模块-8四单片机
4、软件设计-9 4.1 软件功能-9 4.2 流程图-9五测试结果及分析-9六设计总结-10七附录 -11 7.1 主要元器件清单-11 7.2 程序清单-11第一章 绪 论1.1目前研究的概况和开展趋势 输入端的信号在一定幅度内，从而保证整个仪表的测量精度。但是人工档位调节增加了仪表操作的复杂性、影响了数据测量的实时性，同时档位调节通常采用机械转扭，增加了仪器的不可靠性和接触电阻对测量精度的影响。而且传统的方法是采用可软件设置增益的放大器，如AD8321芯片，并且该类放大器价格较高如AD8321，选择档位也较少如TI的PGA103，206等仅3-4档。还有一种可满足核仪器中所要求的线性度与增益
5、稳定性以及自动稳谱的增益要求的数控放大器。系统在保证放大器的增益稳定性和线性指标的同时却降低了放大器的输入阻抗，必然对前级电路输出阻抗提出更高的要求。在实际应用中可通过增大反响电阻提高输入阻抗，另外必要时还可以增加一级电压跟随电路，电压跟随器的输入阻抗极高，这样可以忽略电路中的导通电阻对增益的影响，各级增益完全取决于所选电阻。 目前通常由于各类测量仪表设备中的传感器在不同测试中，其输出信号的幅度可能相差很多，传统的处理方法是对放大器增加手动档位调节以保证后端的A/D采集采用单片机来自动选择量程档位，采用非易失性数字电位器和仪表放大器组成的高精度、多档位、低本钱的程控放大器。以单片机或个人计算机
6、为根底的仪器测量系统的出现，是电子电工测量的一项重大变革，具有广阔的应用前景。1.2核心模块的方案论证与比拟1.2.1滤波模块 方案一：采用CF412或者LF412芯片此方案采用CF412或是LF412芯片，因为此芯片的带宽增益积可以到达8MHz， 理论上来说，其上限截至频率可以到达100KHz，但是考虑到此芯片需要18V供电，这会给电源供电模块带来难度而且价格较贵，故不采用这种方案。方案二：采用LM324N芯片此方案是采用LM324N芯片，其带宽增益积为1MHz，经过实际测量，可以实现上限截止频率为20KHz，甚至可以到达30KHz，足以实现根本要求局部，而且此芯片廉价，只需12V供电，会给
7、整个系统的设计带来很大的方便，故采用此方案。1.2.2控制模块 方案一：4*4矩阵键盘控制 此方案可以直接输入所需要的波形放大倍数，方便快捷，但是程序操作复杂，故不采用这种方案。方案二：独立按键控制此方案利用两个独立按键共同控制放大倍数，其中一个按键用来控制倍数的放大，另外一个控制倍数的衰减，以此来到达放大倍数的调节，由于本系统元件较少，而且51单片机正好有两个外部中断口可以利用，程序设计简单，故采用此方案。 1.2.3 显示模块 方案一：1602液晶显示 此方案中液晶显示器可以由ASCll码控制，控制简单，可以显示更多的信息，比方放大倍数和单位等，但是价格相对昂贵，故不为本系统所采用。 方案
8、二：数码管显示 此方案中利用共阴极数码管并对09这10数字进行编码，并利用数码管的动态扫描形式来显示不同的数字，以到达显示放大倍数的目的。由于本系统仅需对放大倍数进行显示，利用四段数码管已经足以到达要求，程序设计也相对容易，产品价格低廉，故本设计采用这种方案实现。1.2.4自动增益模块 方案一：采用MOSFET实现 此方案通过输入信号控制MOS管的Rds 来实现增益的自动调节，由于Rds不好调节，尤其是信号较小时，Rds 变化不明显，需要找到非常适宜的电阻，才可以将信号幅度控制在2V3V的范围内，虽然电路简单，但准确度不高，参数的选择较为麻烦，故不采用这种方案。方案二：采用ADC0809实现此
9、方案首先通过峰值检测电路，检测出输入信号的峰值，然后将峰值电压输入ADC0809，由A/D与单片机结合，再通过单片机控制D/A来实现增益的自动调节，该方案简单，容易调节，故采用这种方案。1.2.5波形放大模块 方案一：采用模拟开关CD4051 此方案中采用具有八路模拟开关的电子芯片CD4051，这样可以实现八种不同的放大倍数，假设采用两片，就可以实现十六种不同的放大倍数，以此类推。但是显然，这不可以实现步进调节，且其内部的开关导通阻值较大，也会给波形放大带来较大的误差，故不采用这种方案。方案二：采用DAC0832此方案是利用51单片机来控制D/A内部电阻网络的状态，以此来控制其内部电阻的变化，
10、从而控制放大倍数。由于DAC0832输出的是电流信号，所以需要利用LM324N运算放大器来将其转换成电压形式，以此来输出放大后的正弦波，故采用这种方案。1.3 本文的设计思路本章提出了一种基于AT89C51单片机控制的简易程控放大器系统。单片机通过DAC0832将数字量转化为模拟量经放大器放大输出最后通过液晶显示。本系统的设计基于AT89C51单片机和运算放大器，通过调节外部独立按键来实现控制电压的大小。1.4 本文的主要内容（1） DAC0832的工作原理（2） 放大器工作原理（3） LCD1602液晶的驱动1.5系统设计要求本系统设计的程控放大器可以实现如下功能： 设计一个简易的程控放大器
11、系统，它可以通过按键输入来控制输出的电压大小。 输出的值可通过LCD1602液晶显示。 能够自己改变放大器的放大倍数。第二章 系统的硬件设计 该方案是以单片机AT89S52控制为核心，两个独立按键和D/A芯片与单片机结合参与工作，实现波形放大以及放大倍数的调节。系统框图如图2-1所示。该方案的优点是实现了软件与硬件相结合的控制方式，设置参数较为方便，可以实现倍数的快速调节，误差也较小，并且通过数码管将其显示出来。再加上峰值检测电路和模数转换，可以实现增益的自动调节。图2-1 系统整体设计框图2.1 AT89S52 单片机AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。一、AT89S52主要功能列举如下：1、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash2、晶片内部具时钟振荡器传统最高工作频率可至 12MHz3、内部程序存储器ROM为 8KB4、内部数据存储器RAM为 256字节5、32 个可编程I/O 口线6、8 个中断向量源7、三个 16 位定时器/计数器8、三级加密程序存储器9、全双工UART串行通道二、AT89S52各引脚功能介绍,如图2-2：图2-2 AT89S52 引脚图VCC：AT89S52电源正端输
