《程控报告》word版

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1、基于8031单片机的程控放大器摘要程控放大器是指可以通过软件改变增益的放大器，它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平，因此程控放大器越来越多地应用在自动控制系统、智能化仪器仪表中。本设计以8031单片机为核心，通过数模转换器DAC0832与运算放大器的配合，实现了增益可控的放大器的设计。放大器的增益可通过单片机系统的键盘输入来进行人为控制，具有电路简单、增益可调等特点。关键字：程控放大AD/DA转换8031单片机目录1.题目分析1.1功能及主要技术指标1.2直流稳压电源的设计要求2.方案论证2.1总体方案2.2方案设计2.3方案论证与比较3.硬件设

2、计3.1单元电路分析3.1.1降压电路3.1.2整流电路3.1.3滤波电路3.1.4稳压部分3.2元件电路参数计算4.数据分析及性能指标4.1安装与调试4.2、性能测试与分析4.3测试方法4.4测试数据4.5分析及结论5.参考文献5.1专著5.2国际国家标准6.附录6.1元件明细表6.2仪器设备清单6.3系统原理图6.4PCB图1.题目分析1.1设计任务及要求经过充分讨论和分析后，将原题的任务、基本要求整理如下：根据任务，要设计一个增益可调的程控放大器。根据要求，该放大器应具有如下技术指标：（1）设计一个可编程增益放大；（2）增益可调，调节范围1～100，步进为1

3、；（3）输入阻抗≥200kΩ，输入电平1～100mV；（4）输入阻抗600Ω，输出电平可调；（5）频率范围20Hz～100Hz。1.2直流稳压电源的设计要求设计指标：（1）设计一个可编程增益放大；（2）增益可调，调节范围1～100，步进为1；（3）输入阻抗≥200kΩ，输入电平1～100mV；（4）输入阻抗600Ω，输出电平可调；（5）频率范围20Hz～100Hz。2.方案论证2.1总体方案本系统由键盘、显示器及其驱动电路、控制电路和放大电路组成。可通过键盘设置增益，显示器显示当前的增益，即实现人机交互。系统的组成框图如图1所示：键盘控制电路输出信号放大电路输入信

4、号显示图1系统组成框图2.2方案设计程控放大功能可采用诸多方式完成。几种主流方案如下：方案一：基本的电压放大器基本的电压放大器可由运算放大器构成，其增益由反馈电阻与输入电阻之间的比例确定。基于此原理，可通过程控改变基本运算放大器放大电路中的反馈电阻大小来改变增益。最为直观的解决方案是由模拟开关选择多路不同阻值的电阻，使相应电阻接入反馈回路中，已达到反馈电阻的变化。单片机可控制模拟开关的选通，从而达到程控放大的目的。如图一所示。图一直接由运放构成的程控增益方案二：采用压控放大器。AD603是一款较为理想的压控放大器，具有低噪声、精密控制的可变增益放大器，外围电路简单

5、，温度稳定性高。单片AD603的增益变换范围被限制在40dB，若想增大该范围只需级联多片芯片，并配合合适的级间耦合电路即可。如图二所示。图二AD603管脚功能图方案：三在方案一的基础上进行改进，可利用数模转换器内部所具有的电阻网络作为反馈电阻。电流输出型DA芯片的参考电压引脚和电流输出引脚之间等效于一个数控的电阻网络，该网络较为精准和易于控制。采用该种方案的程控放大器，增益的细分程度取决于DA转换器的精度（即位数）。如图三所示。图三D/A0832构成的程控增益2.3方案论证与比较方案一：该方案明显的缺点是增益的变化是非连续的，若要使各级增益更为细化无疑要有庞大的电

6、阻数量和较多的模拟开关。而且模拟开关的导通电阻将会使放大器增益的精度降低，当反馈电阻较小时该影响尤为强烈。方案二：AD603是一款较为理想的压控放大器，具有低噪声、精密控制的可变增益放大器，外围电路简单，温度稳定性高。单片AD603的增益变换范围被限制在40dB，若想增大该范围只需级联多片芯片，并配合合适的级间耦合电路即可。该方案简单易行，实现效果好，但需级联，配合合适的级间耦合电路复杂。方案三：该方案简化了电路的实现，提高了放大器的精度，但为增益非连续的放大器，对于增益精度要求不高的应用也适用。综合考虑，对于本设计的要求，采用方案三来实现。3.硬件设计系统硬件（

7、一）程控放大电路程控增益放大电路可由集成运放，数／模转换器和单片机构成。本系统选用P8031单片机作为控制器。P8031单片机是一种高效微控制器，芯片中集成了一个多功能８位CPU和32Ｋ字节外扩可编程可擦除只读存储器。选用DAC0832作为数／模转换器。DAC0832是8位高分辨率电流输出型Ｄ／Ａ转换器，输入信号电平与ＴＴＬ电平兼容。ＤＡＣ0832的输入寄存器由８位和４位两个寄存器构成。ＤＡＣ0832共有8根数据线，可直接与１６位总线的ＣＰＵ相连，也可以与８位数据总线的ＣＰＵ连接。DAC0832与８位数据总线的ＣＰＵ连接方案是ＤＩ１１～ＤＩ４与数据总线相连，而ＤＩ

8、３～ＤＩ０