程控多路放大器的设计

I摘要程控放大器是一种放大倍数由程序控制的放大器，也称作是可编程放大器。在这个数据信息的时代里，数据和信息的快速采集与分析很重要，而程控放大器正好可以实现自动控制增益或量程自动切换，所以程控放大器得到广泛的应用。这就涉及了如何通过程序去实现放大倍数的倍数，也需要用到数字控制放大器，并针对仪器的要解决的具体问题要求放大器的放大倍数在一定范围内变化，且放大倍数如何达到精细。本设计采用与之相关的AT89C51单片机，TL061AMN放大器，DAC0832D\A转换器的概况及应用。本文介绍了目前程控放大器的各项技术特征，并且阐述了其工作过程和要求，硬件系统设计以及软件系统设计，简单地对可编程控制器(PLC)系统结构、工作原理及控制原理进行了分析，详细阐述了程控放大器的外观设计、放大过程、硬件设计、软件程序设计的实现过程。关键词：AT89C51单片机；DAC0832；数模转换器；运算放大器II目录摘要..................................................................................错误!未定义书签。目录.................................................................................................................II第1章绪论....................................................................................................11.1课题介绍.................................................................................................11.2设计思路.................................................................................................1第2章方案设计..............................................................................................22.1核心模块的方案设计.............................................................................22.1.1控制模块......................................................................................22.1.2显示模块......................................................................................22.2系统设计要求.........................................................................................22.3系统设计思路.........................................................................................2第3章系统硬件设计......................................................................................33.1芯片简介.................................................................................................33.1.1AT89C51性能简介......................................................................33.1.2AT89C51的主要特性..................................................................33.1.3AT89C51管脚功能......................................................................33.2控制显示电路.........................................................................................53.3键盘电路.................................................................................................63.4D/A转换电路..........................................................................................63.4.1管脚功能......................................................................................73.4.2D/A转换电路...............................................................................83.5放大电路.................................................................................................93.6整机电路..................................................................................................9第4章软件设计及仿真..............................................................................104.1程序代码...............................................................................................104.2仿真设计...............................................................................................104.2.1KEILUVISION4简介及仿真..................................................104.2.2PROTUES简介及仿真..............................................................10总结................................................................................................................12参考文献..............................................................................................................13附录A程序........................................................................................................141第1章绪论1.1课题简介程控放大器，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。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。2第2章方案设计2.1核心模块的方案设计2.1.1控制模块：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：LCDLM016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LCDLM016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。3第3章系统硬件设计3.1芯片简介3.1.1AT89C51性能简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.2AT89C51的主要特性⑴8031CPU与MCS-51兼容⑵4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)⑶全静态工作：0Hz-24KHz⑷三级程序存储器保密锁定⑸128*8位内部RAM⑹32条可编程I/O线⑺两个16位定时器/计数器⑻5个中断源⑼可编程串行通道⑽低功耗的闲置和掉电模式⑾片内振荡器和时钟电路3.1.3AT89C51管脚功能MCS-51系列单片机的40个引脚中有2个专用于主电源的引脚，2个外接晶体的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。VCC：供电电压，GND：接地；①P0口(P0.0~P0.7)为双向8位三态I／O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是地址总线低8位及数据总线分时复用口，可驱动8个TTL负载。一般作为扩展时地址/数据总线口使用。②P1口(P1.0~P1.7)为8位准双向I／O口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线(作为输入时，口锁存器必须置1)，可