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正文內(nèi)容

基于at89s52單片機的程控放大器設(shè)計-文庫吧

2025-01-03 14:34 本頁面


【正文】 提出了一種基于AT89C51單片機控制的簡易程控放大器系統(tǒng)。單片機通過DAC0832將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量經(jīng)放大器放大輸出最后通過液晶顯示。本系統(tǒng)的設(shè)計基于AT89C51單片機和運算放大器,通過調(diào)節(jié)外部獨立按鍵來實現(xiàn)控制電壓的大小。 本文的主要內(nèi)容(1) DAC0832的工作原理(2) 放大器工作原理(3) LCD1602液晶的驅(qū)動本系統(tǒng)設(shè)計的程控放大器可以實現(xiàn)如下功能: 設(shè)計一個簡易的程控放大器系統(tǒng),它可以通過按鍵輸入來控制輸出的電壓大小。 輸出的值可通過LCD1602液晶顯示。 能夠自己改變放大器的放大倍數(shù)。第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 該方案是以單片機AT89S52控制為核心,兩個獨立按鍵和D/A芯片與單片機結(jié)合參與工作,實現(xiàn)波形放大以及放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。系統(tǒng)框圖如圖21所示。該方案的優(yōu)點是實現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方式,設(shè)置參數(shù)較為方便,可以實現(xiàn)倍數(shù)的快速調(diào)節(jié),誤差也較小,并且通過數(shù)碼管將其顯示出來。再加上峰值檢測電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換,可以實現(xiàn)增益的自動調(diào)節(jié)。圖21 系統(tǒng)整體設(shè)計框圖 AT89S52 單片機AT89S52為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲器。(一)、AT89S52主要功能列舉如下:擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器(傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz)內(nèi)部程序存儲器(ROM)為 8KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)為 256字節(jié)32 個可編程I/O 口線8 個中斷向量源三個 16 位定時器/計數(shù)器三級加密程序存儲器全雙工UART串行通道(二)、AT89S52各引腳功能介紹,如圖22:圖22 AT89S52 引腳圖VCC:AT89S52電源正端輸入,接+5V。VSS:電源地端。XTAL1:單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2:系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端,一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了,此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容,可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定,避免噪聲干擾而死機。RESET:AT89S52的重置引腳,高電平動作,當要對晶片重置時,只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間,AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作,使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài),并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp:EA為英文External Access的縮寫,表示存取外部程序代碼之意,低電平動作,也就是說當此引腳接低電平后,系統(tǒng)會取用外部的程序代碼(存于外部EPROM中)來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中,EA引腳必須接低電平,因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時,此引腳要接成高電平。此外,在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時,可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓(Vpp)。ALE/PROG:ALE是英文Address Latch Enable的縮寫,表示地址鎖存器啟用信號。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器(如74LS373),將端口0的地址總線(A0~A7)鎖進鎖存器中,因為AT89S52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6,因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時,此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN:此為Program Store Enable的縮寫,其意為程序儲存啟用,當8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(EA=0),會送出此信號以便取得程序代碼,通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM,使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0(~):端口0是一個8位寬的開路汲極(Open Drain)雙向輸出入端口,共有8個位,,依此類推。其他三個I/O端口(PPP3)則不具有此電路組態(tài),而是內(nèi)部有一提升電路,P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時(即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器),P0就以多工方式提供地址總線(A0~A7)及數(shù)據(jù)總線(D0~D7)。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0~A7,再配合端口2所送出的A8~A15合成一完整的16位地址總線,而定址到64K的外部存儲器空間。PORT2(~):端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載,若將端口2的輸出設(shè)為高電平時,此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外,若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,也提供地址總線的高字節(jié)A8~A15,這個時候P2便不能當做I/O來使用了。PORT1(~):端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載,同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平,便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話,,可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3(~):端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載,同時還多工具有其他的額外特殊功能,包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下::RXD,串行通信輸入。:TXD,串行通信輸出。:INT0,外部中斷0輸入。:INT1,外部中斷1輸入。:T0,計時計數(shù)器0輸入。:T1,計時計數(shù)器1輸入。:WR:外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。:RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號?! ST:復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間?! LE/PROG:當訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時, ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效?! ?PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。  /EA/VPP:當/EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器(0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時,/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當/EA端保持高電平時,此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)?! TAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。該部分由一片LM324N,若干合適的電容和電阻組成。系統(tǒng)框圖如圖23所示。其原理是:輸入信號VI 通過R1, R3進行衰減,考慮到AVF1=,同時盡量要使運放同相輸入端和反向輸入端對地的直流電阻基本相等,可選取R5=82 kΩ,R4=(AVF11)R5=48 kΩ,由于沒有買到48 kΩ的電阻,故采用接近其阻值大小的47 kΩ來代替,效果也不錯。其中U1A部分是低通濾波器,根據(jù)公式,可以得到其上限截至頻率為30KHz,U1B部分是高通濾波器,根據(jù)公式,可以得到其下限截至頻率為19Hz,由于LM324N帶寬增益積的限制,經(jīng)過實際測量,其上限截至頻率為20KHz,完全可以實現(xiàn)通帶為20Hz~20KHz的基本要求。仿真結(jié)果如圖24, 圖25所示。圖23 帶通濾波器圖24 上限截至頻率圖25 下限截至頻率本系統(tǒng)采用AT89C51單片機最小控制系統(tǒng),顯示部分采用LCD1602液晶顯示。本節(jié)重點介紹LCD1602的基本用法。LCD1602液晶簡介及系統(tǒng)的硬件原理圖1602采用標準的16腳接口,各引腳功能圖如表21所示。表21 1602液晶引腳功能圖引腳號引腳名稱功能說明1VSS地電源2VDD5V正電源3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”,使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度4RS寄存器選擇,高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器5RW讀寫信號線,高電平時進行讀操作,低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號,當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)6E使能端,當E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執(zhí)行命令7~14D0~D78位雙向數(shù)據(jù)線15~16
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