程控放大器系统设计设计.doc

毕业设计 程控放大器系统设计 系 电子信息工程系 专业 电子信息工程技术 摘要 目 录 摘 要 I 目 录 II 第1章 绪 论 1 1.1 课题来源 1 1.2 设计思路 1 第2章 方案设计 2 2.1 核心模块的方案论证与比较 2 2.1.1 控制模块 2 2.1.2 显示模块 2 2.2 系统设计要求 2 2.3 系统设计思路 2 2.4 系统硬件框图 3 第3章 系统硬件设计 4 3.1 单片机的应用与选择 4 3.2 芯片简介 4 3.2.1 AT89C51性能简介 4 3.2.2 AT89C51的主要特性 4 2.2.3 AT89C51管脚功能 5 3.2 控制显示电路 6 3.3 键盘电路 8 3.4 D/A转换电路 8 3.4.1 管脚功能 9 3.4.2 D/A转换电路 10 3.5 放大电路 11 3.6整机电路 11 第 4 章 软件设计及仿真 12 4.1 软件流程图 12 4.2 程序代码 12 4.3 仿真设计 12 4.3.1 VW简介 13 4.3.2 PROTUES仿真 14 总 结 17 参考文献 18 致 谢 19 附录A 程序 20 附录B 系统原理图 25 第1章 绪 论 1.1 课题来源 程控放大器，又名可编程放大器，是一种放大倍数由程序控制的放大器。程控放大器可以通过软件改变增益，利用模数转换器可以自动适应大范围变化的模拟信号电平，因此越来越多地应用在自动控制系统丶智能化仪器仪表中。本课题适用于科学教研、生产实践和教学实验等领域。它是有AT89C51单片机、DAC0832。通过按键来实现放大的产生。 1.2 设计思路 本系统的主控制模块是由单片机最小系统，两个独立按键构成的，每一个按键对应一种调整模式。按下按键后，会执行相应的按键功能，松开后停止。 具体实现过程：系统上电后先对DAC0832和LCD1602液晶初始化，再对按键进行扫描。当按键有按下时，系统的数字输入量发生改变，从而改变系统的增益，使得输出电压发生相应的变化。系统的放大倍数和输出电压通过液晶实时显示。 第2章 方案设计 2.1 核心模块的方案论证与比较 2.1.1 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，以此来达到放大倍数的调节，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。 2.1.2 显示模块 方案一：数码管显示 此方案中利用共阴极数码管并对0~9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，以达到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达到要求，但程序设计相对繁琐，故本设计不采用这种方案实现。 方案二：1602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，比如放大倍数和单位等，故为本系统所采用。 2.2 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： (1)可以通过按键输入来控制输出的电压大小。 (2)输出的值可通过LCD1602液晶显示。 (3)可以通过按键输入改变放大器的放大倍数。 2.3 系统设计思路 本系统的主控制模块由单片机最小系统，两个独立按键构成的，每一个按键对应一种调整模式。按下键后，会执行相应的按键功能，松开后停止。 程控放大器的输出电压V0与DAC0832的输入电压Vref的关系式：V0=-[(Vref·Rf)]/2nR(Dn-1·2n-1+Dn-2·2n-2+...+D0·20)。Rf为系统的反馈信号输入线电阻，R为DAC0832的数字输出量，就相当于改变系统的增益。 具体实现过程：系统的数字输入量发生改变，从而改变系统的增益，使得输出电压发生相应的变化。系统的放大倍数和输出电压通过液晶实时显示。 2.4 系统硬件框图 图2.1 系统硬件框图 第3章 系统硬件设计 3.1 单片机的应用与选择 8051是MCS-51系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、64kB的程序存储器 、256B字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。 由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的