基于at89s52單片機(jī)的程控放大器設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-30 14:34 本頁(yè)面
【正文】 可編程放大器設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)主要以DAC0832內(nèi)部的電阻網(wǎng)絡(luò)作為核心，利用AT89S52單片機(jī)控制所選D/A的電阻網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，同時(shí)利用兩個(gè)獨(dú)立鍵盤來(lái)控制正弦波的放大倍數(shù)，并利用四位數(shù)碼管將其顯示出來(lái)。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)通頻為20Hz~20KHz，Vpp為20mV~20V，~100倍。關(guān)鍵詞:AT89S52單片機(jī) 數(shù)碼管 放大器 AbstractThe design mainly base on DAC083239。s inside resistors regarding as the kernel,it is used on the AT89S52 MCU controlling the resistors39。 the same time,it utilizes double Individual Keys to control sinusoidal wave39。s amplify,additionally,four digital tube to display the concrete measured,the system could make the function e true. In detail,the wave amplifier39。s parameter:pass band:20Hz~20KHz,Vpp:20mV~20V,amplify:~100,step:(adjusted no distortion).Key words: AT89S52 Micro Controller Unit digital tube amplifier目 錄摘要 2一．核心模塊的方案論證與比較3 濾波模塊 3 控制模塊3 顯示模塊 3 自動(dòng)增益模塊4 波形放大模塊4 二．方案設(shè)計(jì)與總體論證4 三．單元電路分析與實(shí)現(xiàn) 5 濾波模塊 5 6 波形放大模塊7 自動(dòng)增益模塊8四．單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)9 軟件功能9 流程圖9五．測(cè)試結(jié)果及分析9六．設(shè)計(jì)總結(jié)10七．附錄 11 主要元器件清單11 程序清單11第一章 緒 論 輸入端的信號(hào)在一定幅度內(nèi)，從而保證整個(gè)儀表的測(cè)量精度。但是人工檔位調(diào)節(jié)增加了儀表操作的復(fù)雜性、影響了數(shù)據(jù)測(cè)量的實(shí)時(shí)性，同時(shí)檔位調(diào)節(jié)通常采用機(jī)械轉(zhuǎn)扭，增加了儀器的不可靠性和接觸電阻對(duì)測(cè)量精度的影響。而且傳統(tǒng)的方法是采用可軟件設(shè)置增益的放大器，如AD8321芯片，并且該類放大器價(jià)格較高（如AD8321），選擇檔位也較少（如TI的PGA103，206等僅34檔）。還有一種可滿足核儀器中所要求的線性度與增益穩(wěn)定性以及自動(dòng)穩(wěn)譜的增益要求的數(shù)控放大器。系統(tǒng)在保證放大器的增益穩(wěn)定性和線性指標(biāo)的同時(shí)卻降低了放大器的輸入阻抗，必然對(duì)前級(jí)電路輸出阻抗提出更高的要求。在實(shí)際應(yīng)用中可通過(guò)增大反饋電阻提高輸入阻抗，另外必要時(shí)還可以增加一級(jí)電壓跟隨電路，電壓跟隨器的輸入阻抗極高，這樣可以忽略電路中的導(dǎo)通電阻對(duì)增益的影響，各級(jí)增益完全取決于所選電阻。 目前通常由于各類測(cè)量?jī)x表設(shè)備中的傳感器在不同測(cè)試中，其輸出信號(hào)的幅度可能相差很多，傳統(tǒng)的處理方法是對(duì)放大器增加手動(dòng)檔位調(diào)節(jié)以保證后端的A/D采集采用單片機(jī)來(lái)自動(dòng)選擇量程檔位，采用非易失性數(shù)字電位器和儀表放大器組成的高精度、多檔位、低成本的程控放大器。以單片機(jī)（或個(gè)人計(jì)算機(jī)）為基礎(chǔ)的儀器測(cè)量系統(tǒng)的出現(xiàn)，是電子電工測(cè)量的一項(xiàng)重大變革，具有廣闊的應(yīng)用前景。 方案一：采用CF412或者LF412芯片此方案采用CF412或是LF412芯片，因?yàn)榇诵酒膸捲鲆娣e可以達(dá)到8MHz， 理論上來(lái)說(shuō)，其上限截至頻率可以達(dá)到100KHz，但是考慮到此芯片需要177。18V供電，這會(huì)給電源供電模塊帶來(lái)難度而且價(jià)格較貴，故不采用這種方案。方案二：采用LM324N芯片此方案是采用LM324N芯片，其帶寬增益積為1MHz，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)上限截止頻率為20KHz，甚至可以達(dá)到30KHz，足以實(shí)現(xiàn)基本要求部分，而且此芯片便宜，只需177。12V供電，會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的方便，故采用此方案。 方案一：4*4矩陣鍵盤控制 此方案可以直接輸入所需要的波形放大倍數(shù)，方便快捷，但是程序操作復(fù)雜，故不采用這種方案。方案二：獨(dú)立按鍵控制此方案利用兩個(gè)獨(dú)立按鍵共同控制放大倍數(shù)，其中一個(gè)按鍵用來(lái)控制倍數(shù)的放大，另外一個(gè)控制倍數(shù)的衰減，以此來(lái)達(dá)到放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，由于本系統(tǒng)元件較少，而且51單片機(jī)正好有兩個(gè)外部中斷口可以利用，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，故采用此方案。 顯示模塊 方案一：1602液晶顯示 此方案中液晶顯示器可以由ASCll碼控制，控制簡(jiǎn)單，可以顯示更多的信息，比如放大倍數(shù)和單位等，但是價(jià)格相對(duì)昂貴，故不為本系統(tǒng)所采用。 方案二：數(shù)碼管顯示 此方案中利用共陰極數(shù)碼管并對(duì)0~9這10數(shù)字進(jìn)行編碼，并利用數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描形式來(lái)顯示不同的數(shù)字，以達(dá)到顯示放大倍數(shù)的目的。由于本系統(tǒng)僅需對(duì)放大倍數(shù)進(jìn)行顯示，利用四段數(shù)碼管已經(jīng)足以達(dá)到要求，程序設(shè)計(jì)也相對(duì)容易，產(chǎn)品價(jià)格低廉，故本設(shè)計(jì)采用這種方案實(shí)現(xiàn)。 方案一：采用MOSFET實(shí)現(xiàn) 此方案通過(guò)輸入信號(hào)控制MOS管的Rds 來(lái)實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)節(jié)，由于Rds不好調(diào)節(jié)，尤其是信號(hào)較小時(shí)，Rds 變化不明顯，需要找到非常合適的電阻，才可以將信號(hào)幅度控制在2V~3V的范圍內(nèi)，雖然電路簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度不高，參數(shù)的選擇較為麻煩，故不采用這種方案。方案二：采用ADC0809實(shí)現(xiàn)此方案首先通過(guò)峰值檢測(cè)電路，檢測(cè)出輸入信號(hào)的峰值，然后將峰值電壓輸入ADC0809，由A/D與單片機(jī)結(jié)合，再通過(guò)單片機(jī)控制D/A來(lái)實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)節(jié)，該方案簡(jiǎn)單，容易調(diào)節(jié)，故采用這種方案。 方案一：采用模擬開關(guān)CD4051 此方案中采用具有八路模擬開關(guān)的電子芯片CD4051，這樣可以實(shí)現(xiàn)八種不同的放大倍數(shù)，若采用兩片，就可以實(shí)現(xiàn)十六種不同的放大倍數(shù)，以此類推。但是顯然，這不可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)調(diào)節(jié)，且其內(nèi)部的開關(guān)導(dǎo)通阻值較大，也會(huì)給波形放大帶來(lái)較大的誤差，故不采用這種方案。方案二：采用DAC0832此方案是利用51單片機(jī)來(lái)控制D/A內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，以此來(lái)控制其內(nèi)部電阻的變化，從而控制放大倍數(shù)。由于DAC0832輸出的是電流信號(hào)，所以需要利用LM324N運(yùn)算放大器來(lái)將其轉(zhuǎn)換成電壓形式，以此來(lái)輸出放大后的正弦波，故采用這種方案。 本文的設(shè)計(jì)思路本章
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