數(shù)控直流增益放大器畢業(yè)論文.doc

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第39頁(yè) 共39頁(yè)引言寬帶放大器是音響、有線電視、無(wú)線通信等系統(tǒng)中必不可少的部分，現(xiàn)在對(duì)放大器的發(fā)展做一個(gè)簡(jiǎn)要介紹： 工作頻率上限與下限之比遠(yuǎn)大于1的放大電路。習(xí)慣上也常把相對(duì)頻帶寬度大于2030的放大器列入此類。這類電路主要用于對(duì)視頻信號(hào)、脈沖信號(hào)或射頻信號(hào)的放大。用于電視圖像信號(hào)放大的視頻放大器是一種典型的基帶型寬帶放大器，所放大的信號(hào)的頻率范圍可以從幾赫或幾十赫的低頻直到幾兆赫或幾十兆赫的高頻。這類放大器通常以電阻器為放大器的負(fù)載，以電容器作級(jí)間耦合。為了擴(kuò)展帶寬，除了使其增益較低以外，通常還需要采用高頻和低頻補(bǔ)償措施，以使放大器的增益-頻率特性曲線的平坦部分向兩端延展?？梢詺w入寬帶放大器的還有用于時(shí)分多路通信、示波器、數(shù)字電路等方面的基帶放大器或脈沖放大器（帶寬從幾赫到幾十或幾百兆赫），用于測(cè)量?jī)x器的直流放大器（帶寬從直流到幾千赫或更高），以及音響設(shè)備中的高保真度音頻放大器（帶寬從幾十赫到幾十千赫）等。用于射頻信號(hào)放大的寬帶放大器（大多屬于帶通型），如雷達(dá)或通信接收機(jī)中的中頻放大器，其中心頻率為幾十兆赫或幾百兆赫，通帶寬度可達(dá)中心頻率的百分之幾十。隨著射流技術(shù)的推廣，液動(dòng)或氣動(dòng)放大器的應(yīng)用也逐漸增多。電子放大器又按所用有源器件分為真空管放大器、晶體管放大器、固體放大器和磁放大器，其中又以晶體管放大器應(yīng)用最廣。在自動(dòng)化儀表中晶體管放大器常用于信號(hào)的電壓放大和電流放大，主要形式有單端放大和推挽放大。此外，還常用于阻抗匹配、隔離、電流-電壓轉(zhuǎn)換、電荷-電壓轉(zhuǎn)換（如電荷放大器）以及利用放大器實(shí)現(xiàn)輸出與輸入之間的一定函數(shù)關(guān)系。 1 課題的研究背景與前景 50年代末，美國(guó)在電子器件技術(shù)領(lǐng)域率先跨出一步，推出了時(shí)代驕子集成電路。到了60年代末70年代初，集成電路以其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、多功能的特點(diǎn)開(kāi)始在音頻功率放大器上廣泛應(yīng)用。1977年，日立公司生產(chǎn)出了世界上第一只VMOS（Vertical Metal Oxide Semiconductor）功率管。 60年代，晶體管開(kāi)始問(wèn)世，從此揭開(kāi)了現(xiàn)代放大器的序幕。19701973年，是級(jí)間全部直耦OCL（Output Capacitorless）方式的普及期；19741976年是DC（Digital Circuit）放大器全盛時(shí)期。70年代末至今，晶體管功率放大器得到了淋漓盡致的發(fā)揮，設(shè)計(jì)形式已相當(dāng)多，這一切都為集成電路功放技術(shù)設(shè)計(jì)鋪平了道路。 70年代到現(xiàn)在, 增加信號(hào)幅度或功率的裝置。它是自動(dòng)化技術(shù)工具中處理信號(hào)的重要元件。放大器的放大作用是用輸入信號(hào)控制能源來(lái)實(shí)現(xiàn)的，放大所需功耗由能源提供。對(duì)于線性放大器，輸出就是輸入信號(hào)的復(fù)現(xiàn)和增強(qiáng)。對(duì)于非線性放大器，輸出則與輸入信號(hào)成一定函數(shù)關(guān)系。放大器按所處理信號(hào)物理量分為機(jī)械放大器、機(jī)電放大器、電子放大器、液動(dòng)放大器和氣動(dòng)放大器等，其中用得最廣泛的是電子放大器。隨著電子計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的發(fā)展，具有時(shí)時(shí)顯示增益值功能和程控可調(diào)的功能的放大器應(yīng)運(yùn)而生，新一代的寬帶放大器不僅控制精度高，響應(yīng)速度快，而且很容易與計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)通信，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程在線控制，所以應(yīng)用范圍更廣，生產(chǎn)成本更低。2 方案設(shè)計(jì)2.1 方案論證與比較方案一 簡(jiǎn)單的放大電路可以由三極管搭接的放大電路實(shí)現(xiàn),圖2.1.1為分立元件放大器電路圖。為了滿足增益60dB的要求，可以采用多級(jí)放大電路實(shí)現(xiàn)。對(duì)電路輸出用二極管檢波產(chǎn)生反饋電壓調(diào)節(jié)前級(jí)電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益的調(diào)節(jié)。本方案由于大量采用分立元件，如三極管等，電路比較復(fù)雜，工作點(diǎn)難于調(diào)整，尤其增益的定量調(diào)節(jié)非常困難。此外，由于采用多級(jí)放大，電路穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生自激現(xiàn)象。圖2.1.1分立元件放大電路 方案二 為了易于實(shí)現(xiàn)最大60dB增益的調(diào)節(jié)，可以采用D/A芯片AD7520的電阻權(quán)網(wǎng)絡(luò)改變反饋電壓進(jìn)而控制電路增益。又考慮到AD7520是一種廉價(jià)型的10位DA轉(zhuǎn)換芯片，其輸出Vout=DnVref/210，其中Dn為10位數(shù)字量輸入的二進(jìn)制值，可滿足210=1024擋增益調(diào)節(jié)，滿足題目的精度要求。它由CMOS電流開(kāi)關(guān)和梯形電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確度高、體積小、控制方便、外圍布線簡(jiǎn)化等特點(diǎn)，故可以采用AD7520來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的程控衰減。但由于AD7520對(duì)輸入?yún)⒖茧妷篤ref有一定幅度要求，為使輸入信號(hào)在mVV每一數(shù)量級(jí)都有較精確的增益，最好使信號(hào)在到達(dá)AD7520前經(jīng)過(guò)一個(gè)適應(yīng)性的幅度放大調(diào)整，再通過(guò)AD7520衰減后進(jìn)行相應(yīng)的后級(jí)放大，并使前后級(jí)增益積為1024，與AD7520的衰減分母抵消，即可實(shí)現(xiàn)程控放大。但AD7520對(duì)輸入范圍有要求，具體實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，而且轉(zhuǎn)化非線性誤差大，帶寬只有幾kHz，不能滿足頻帶要求。方案三 根據(jù)題目對(duì)放大電路的增益可控的要求，考慮直接選取可調(diào)增益的運(yùn)放實(shí)現(xiàn)，如運(yùn)放AD603。其內(nèi)部由R-2R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)和固定增益放大器構(gòu)成，加在其梯型網(wǎng)絡(luò)輸入端的信號(hào)經(jīng)衰減后，由固定增益放大器輸出，衰減量是由加在增益控制接口的參考電壓決定；而這個(gè)參考電壓可通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算并控制D/A芯片輸出控制電壓得來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)較精確的數(shù)控。此外AD603能提供由直流到30MHz以上的工作帶寬，單級(jí)實(shí)際工作時(shí)可提供超過(guò)40dB的增益，兩級(jí)級(jí)聯(lián)后即可得到口80dB以上的增益，通過(guò)后級(jí)放大器放大輸出，在高頻時(shí)也可提供超過(guò)60dB的增益。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是電路集成度高、條理較清晰、控制方便、易于數(shù)字化用單片機(jī)處理。2.2 運(yùn)放介紹2.2 .1運(yùn)放發(fā)展史第三種設(shè)計(jì)運(yùn)用到兩類運(yùn)算放大器，下面對(duì)運(yùn)算放大器作一下簡(jiǎn)單的介紹圖2.2.1運(yùn)放的電氣圖運(yùn)算放大器（常簡(jiǎn)稱為“運(yùn)放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，故得名“運(yùn)算放大器”，此名稱一直延續(xù)至今。運(yùn)放是一個(gè)從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，如今絕大部分的運(yùn)放是以單片的形式存在?，F(xiàn)今運(yùn)放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的行業(yè)當(dāng)中。 歷史：第一個(gè)使用真空管設(shè)計(jì)的放大器大約在1930年前后完成，這個(gè)放大器可以執(zhí)行加與減的工作。 運(yùn)算放大器最早被設(shè)計(jì)出來(lái)的目的是將電壓類比成數(shù)字，用來(lái)進(jìn)行加、減、乘、除的運(yùn)算，同時(shí)也成為實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算機(jī)（analog computer）的基本建構(gòu)方塊。然而，理想運(yùn)算放大器的在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的用途卻遠(yuǎn)超過(guò)加減乘除的計(jì)算。今日的運(yùn)算放大器，無(wú)論是使用晶體管（transistor）或真空管（vacuum tube）、分立式（discrete）元件或集成電路（integrated circuits）元件，運(yùn)算放大器的效能都已經(jīng)逐漸接近理想運(yùn)算放大器的要求。早期的運(yùn)算放大器是使用真空管設(shè)計(jì)，現(xiàn)在則多半是集成電路式的元件。但是如果系統(tǒng)對(duì)于放大器的需求超出集成電路放大器的需求時(shí)，常常會(huì)利用分立式元件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些特殊規(guī)格的運(yùn)算放大器。1960年代晚期，仙童半導(dǎo)體（Fairchild Semiconductor）推出了第一個(gè)被廣泛使用的集成電路運(yùn)算放大器，型號(hào)為A709，設(shè)計(jì)者則是鮑伯韋勒（Bob Widlar）。但是709很快地被隨后而來(lái)的新產(chǎn)品A741取代，741有著更好的性能，更為穩(wěn)定，也更容易使用。741運(yùn)算放大器成了微電子工業(yè)發(fā)展歷史上一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的象征，歷經(jīng)了數(shù)十年的演進(jìn)仍然沒(méi)有被取代，很多集成電路的制造商至今仍然在生產(chǎn)741。直到今天A741仍然是各大學(xué)電子工程系中講解運(yùn)放原理的典型教材。 2.2 .2運(yùn)放原理運(yùn)放如下圖有兩個(gè)輸入端a（反相輸入端）,b(同相輸入端)和一個(gè)輸出端o.也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端.當(dāng)電壓加U-加在a端和公共端(公共端是電壓為零的點(diǎn),它相當(dāng)于電路中的參考結(jié)點(diǎn).)之間,且其實(shí)際方向從a 端高于公共端時(shí),輸出電壓U實(shí)際方向則自公共端指向o端,即兩者的方向正好相反.當(dāng)輸入電壓U+加在b端和公共端之間,U與U+兩者的實(shí)際方向相對(duì)公共端恰好相同.為了區(qū)別起見(jiàn),a端和b 端分別用-和+號(hào)標(biāo)出,但不要將它們誤認(rèn)為電壓參考方向的正負(fù)極性.電壓的正負(fù)極性應(yīng)另外標(biāo)出或用箭頭表示.反轉(zhuǎn)放大器和非反轉(zhuǎn)放大器如下圖： （a）正相 （b）反相圖2.2.2運(yùn)放的正反相一般可將運(yùn)放簡(jiǎn)單地視為：具有一個(gè)信號(hào)輸出端口（Out）和同相、反相兩個(gè)高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可采用運(yùn)放制作同相、反相及差分放大器。 運(yùn)放的供電方式分雙電源供電與單電源供電兩種。對(duì)于雙電源供電運(yùn)放，其輸出可在零電壓兩側(cè)變化，在差動(dòng)輸入電壓為零時(shí)輸出也可置零。采用單電源供電的運(yùn)放，輸出在電源與地之間的某一范圍變化。 運(yùn)放的輸入電位通常要求高于負(fù)電源某一數(shù)值，而低于正電源某一數(shù)值。經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的運(yùn)放可以允許輸入電位在從負(fù)電源到正電源的整個(gè)區(qū)間變化，甚至稍微高于正電源或稍微低于負(fù)電源也被允許。這種運(yùn)放稱為軌到軌（rail-to-rail）輸入運(yùn)算放大器。 運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)與兩個(gè)輸入端的信號(hào)電壓差成正比，在音頻段有：輸出電壓=A0（E1-E2），其中，A0 是運(yùn)放的低頻開(kāi)環(huán)增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的輸入信號(hào)電壓，E2 是反相端的輸入信號(hào)電壓。2.2.3運(yùn)放種類按照集成運(yùn)算放大器的參數(shù)來(lái)分,集成運(yùn)算放大器可分為如下幾類。 （1）通用型運(yùn)算放大器 通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例A741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場(chǎng)效應(yīng)管為輸入級(jí)的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。 （2）高阻型運(yùn)算放大器 這類集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid1G1T,IB為幾皮安到幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn),用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。用FET作輸入級(jí),不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn),但輸入失調(diào)電壓較大。常見(jiàn)的集成器件有LF355、LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。 （3）低溫漂型運(yùn)算放大器 在精密儀器、弱信號(hào)檢測(cè)等自動(dòng)控制儀表中,總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。目前常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。 （4）高速型運(yùn)算放大器 在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中,要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。常見(jiàn)的運(yùn)放有LM318、A715等,其SR=5070V/us,BWG20MHz。 （5）低功耗型運(yùn)算放大器 由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便,所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。常用的運(yùn)算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為2V18V,消耗電流為50250A。目前有的產(chǎn)品功耗已達(dá)W級(jí),例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節(jié)電池供電。 （6）高壓大功率型運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運(yùn)放的電源電壓可達(dá)150V,A791集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá)1A。 （7）可編程控制運(yùn)算放大器 在儀器儀表得使用過(guò)程中都會(huì)涉及到量程得問(wèn)題.為了得到固定電壓得輸出,就必須改變運(yùn)算放大器得放大倍數(shù).例如:有一運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)為10倍,輸入信號(hào)為1mv時(shí),輸出電壓為10mv,當(dāng)輸入電壓為0.1mv時(shí),輸出就只有1mv,為了得到10mv就必須改變放大倍數(shù)為100.程控運(yùn)放就是為了解決這一問(wèn)題而產(chǎn)生得.例如PGA103A,AD603通過(guò)控制1,2腳的電平來(lái)改變放大的倍數(shù).本設(shè)計(jì)中就用到此類放大器。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)與總體流程圖2.3.1系統(tǒng)總體流程圖根據(jù)題目的要求，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，充分考慮各種因素，制定了整體的設(shè)計(jì)方案：以單片機(jī)89C51為核心，完成四個(gè)方面的功能：處理鍵盤數(shù)據(jù)，DA轉(zhuǎn)化，控制放大器的增益，控制LCD顯示。首先由鍵盤輸入控制數(shù)據(jù)；控制數(shù)據(jù)進(jìn)入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算，單片機(jī)做出相應(yīng)的反應(yīng)。單片機(jī)外圍與DAC0832相連，實(shí)現(xiàn)將CPU輸送的預(yù)置數(shù)字大小轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制電壓然后經(jīng)過(guò)Tl074運(yùn)放進(jìn)行調(diào)整；使其能夠達(dá)到我們的需求。增益控制電壓輸出到放大電路并且調(diào)節(jié)放大電路，使放大電路產(chǎn)生相應(yīng)的變化，改變放大增益；從而達(dá)到步進(jìn)增益的控制。2.4 理論分析與計(jì)算及運(yùn)大的選擇2.4.1帶寬增益積運(yùn)放的帶寬BW通常為截止頻率fc，既Av*BW=常數(shù)。題目要求最大電壓增益為60dB，且要求3dB通頻帶010MHZ，故我們選擇的運(yùn)放帶寬應(yīng)該超過(guò)10MHZ，這樣才能滿足題目要求。2.4 .2通頻帶寬內(nèi)增益起伏控制輸入信號(hào)源穩(wěn)定，硬件性能參數(shù)穩(wěn)定，電路抗干擾能力，輸出帶負(fù)載能力強(qiáng)就可較好的保證通頻帶寬內(nèi)增益起伏不超過(guò)1dB。2.4 .3線性相位線性相位的特點(diǎn)：一個(gè)單一頻率的正弦信號(hào)通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)，假設(shè)它通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間需要t，則這個(gè)信號(hào)的輸出相位落后原來(lái)信號(hào)wt的相位。從這邊可以看出，一個(gè)正弦信號(hào)通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)落后的相位等于它的w*t；反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)頻率為w的正弦信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)后，它的相位落后delta，則該信號(hào)被延遲了delta/w的時(shí)間。在實(shí)際系統(tǒng)中，一個(gè)輸入信號(hào)可以分解為多個(gè)正弦信號(hào)的疊加，為了使得輸出信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生相位失真，必須要求它所包含的這些正弦信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的時(shí)間是一樣的。因此每一個(gè)正弦信號(hào)的相位分別落后，w1*t，w2*t，w3*t。因此，落后的相位正比于頻率w，如果超前，超前相位的大小也是正比于頻率w。從系統(tǒng)的頻率響應(yīng)來(lái)看，就是要求它的相頻特性是一條直線。在FIR濾波器的設(shè)計(jì)中，為了得到線性相位的性質(zhì)，通常利用實(shí)偶對(duì)稱序列的相頻特性為常數(shù)0和實(shí)奇對(duì)稱序列為相頻特性為常數(shù)90度的特點(diǎn)。因此得到的是對(duì)稱序列，不是因果序列，是不可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，為了稱為物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，需要將它向右移動(dòng)半個(gè)周期，這就造成了相移特性隨時(shí)間的變化，同時(shí)也是線性變化。線性相位條件：即如果單位脈沖響應(yīng)h(n)（為實(shí)數(shù)）具有偶對(duì)稱或奇對(duì)稱性，則FIR數(shù)字濾波器具有嚴(yán)格的線性相位特性。 2.4 .4抑制直流零點(diǎn)漂移理論上抑制零點(diǎn)漂移的方法有：在電路中引入直流負(fù)反饋；采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ脽崦粼?lái)抵消放大管的變化；采用“差動(dòng)放大電路”。我們?cè)诒鞠到y(tǒng)中通過(guò)選擇的AD603，其內(nèi)部帶有直流負(fù)反饋和差動(dòng)放大電路可較好的解決零點(diǎn)漂移的產(chǎn)生。2.4 .5放大器穩(wěn)定性由于運(yùn)算放大器及其電路中元器件本身會(huì)產(chǎn)生噪聲，而且外界干擾或無(wú)用信號(hào)并且在放大器的某一端產(chǎn)生的電壓或電流噪聲或其相關(guān)電路也會(huì)產(chǎn)生噪聲。干擾可以表現(xiàn)為尖峰、階躍、正弦波或隨機(jī)噪聲而且干擾源到處都存在：機(jī)械、靠近電源線、射頻發(fā)送器與接收器、計(jì)算機(jī)及同一設(shè)備的內(nèi)部電路(例如，數(shù)字電路或開(kāi)關(guān)電源)。減小其反向傳輸導(dǎo)納yre的值可提高電路的抗干擾性，或者在電路上設(shè)法消除晶體管的反向作用，使它單向化，2.4 .6 運(yùn)放的選擇（1）AD603的相關(guān)資料AD603是美國(guó)模擬器件（Analog Device公司的一高性能、低噪聲、90MHz、增益可調(diào)的集成運(yùn)放。常用于RF/IF的AGC控制、視頻增益控制、A/D輸入調(diào)整、信號(hào)測(cè)量等領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)如圖2.4.1所示。圖2.4.1 AD603的管腳圖以下是它的一些具體參數(shù)：電源電壓Vs：7.5V；輸入信號(hào)幅度VINP：+2V；增益控制端電壓GNEG和GPOS：Vs；功耗：400mW；工作溫度范圍； AD603A：-4085； AD603S：-55+125； 存儲(chǔ)溫度：-65150 可見(jiàn)AD603由固定增益放大器、精確的無(wú)源R-2R梯形衰減網(wǎng)絡(luò)、增益控制接口三部分組成。由上圖可知衰減網(wǎng)絡(luò)的衰減范圍，即增益可調(diào)范圍為042.14dB，輸入信號(hào)并不直接加到放大器輸入端，而是加到梯形衰減網(wǎng)絡(luò)的輸入端，這樣就保證了固定增益放大器的輸入為一弱信號(hào)，使信號(hào)的失真將很??；帶寬的設(shè)置與增益的調(diào)節(jié)相對(duì)獨(dú)立。 圖2.4.2 AD603功能框圖增益控制接口通過(guò)控制電壓VG=GPOS-GNEG來(lái)控制片內(nèi)的精確調(diào)節(jié)器來(lái)控制輸入信號(hào)的衰減量GA，增益控制接口的電壓增益轉(zhuǎn)換率為42.14dB/V，即23.73mV/dB，其線性轉(zhuǎn)換曲線如圖2.4.3所示。其中對(duì)GPOS與GNEG只要求不超過(guò)電源電壓，增益的調(diào)整與其自身電壓值無(wú)關(guān)，而僅與其差值VG有關(guān)，并且控制電壓GPOS/GNEG端的輸入電阻高達(dá)50M，即輸入電流很小，則片內(nèi)控制電路對(duì)提供增益控制電壓的外電路影響很小。以上特點(diǎn)適合構(gòu)成程控增益放大器。圖2.4.3增益控制轉(zhuǎn)換曲線固定增益放大器通過(guò)在圖4中FDBK與VOUT之間外加電阻實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的增益與帶寬設(shè)置，當(dāng)減小外部電阻時(shí)加大負(fù)反饋時(shí)，使增益減小而擴(kuò)展帶寬，反之則增大增益而減小帶寬。其增益可由下式?jīng)Q定： 式2.4.1式中R外加電阻；GF固定增益放大器的增益。當(dāng)R為短路時(shí)，固定增益放大器的增益/帶寬值為31.07dB/90MHg,當(dāng)R為開(kāi)路時(shí),則為51.07dB/9MHg，考慮到梯形網(wǎng)絡(luò)的衰減量,則AD603的整體增益可計(jì)算為：G=GA+GF=42.14R(VG)-0.5+GF式2.4.2可見(jiàn)單級(jí)AD603可提供高達(dá)42.14dB的動(dòng)態(tài)范圍，且增益可調(diào)易于程控，所以在本設(shè)計(jì)中選用其作為主放級(jí)。從芯片廠商給的資料來(lái)看，AD603給出了三種典型的應(yīng)用方法。（1）單級(jí)-10db+30db,帶寬90MHz接法電路如圖2.4.4：圖2.4.4 -10db30db,帶寬90MHz接法2單級(jí)+10db+50db,帶寬9MHz接法電路如圖2.4.5：圖2.4.5 10db50db,帶寬9MHz接法3單級(jí)0db +40db,帶寬30MHz接法電路如圖2.4.5：圖2.4.6 0db40db,帶寬30MHz接法此電路的優(yōu)點(diǎn)是增益、帶寬都是適中，經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，不僅可以滿足題目要求，而且高出許多，所以是一個(gè)比較合適我們的電路，故我們采用這種接法作為放大電路部分。因此1腳與2腳之間電壓差與增益的關(guān)系式為Gain=40VG+20 式2.4.3放大部分電路圖如圖2.4.8所示：圖2.4.7放大部分的總電路圖2.5 顯示電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的顯示器件種類很多，但最常用的主要有兩種：數(shù)碼管顯示即LED顯示器；液晶顯示即LCD顯示器。從結(jié)構(gòu)上，兩種顯示器又可分為段碼顯示和點(diǎn)陣顯示。LCD顯示器是近年來(lái)上市的一種被動(dòng)發(fā)光式顯示器，具有重量輕、功耗低、體積小、顯示內(nèi)容豐富、使用方便等特點(diǎn)，在通訊、儀器儀表、電子設(shè)備、家用電器等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，使這些電子設(shè)備的人機(jī)界面變得越來(lái)越直觀形象，目前已廣泛應(yīng)用于電子表、計(jì)算器、液晶電視、復(fù)印機(jī)等許多方面?；谖覀冸娐沸枰@示字符，故選用TC1602液晶模塊。2.5.1 TC1602液晶模塊字符型液晶是一種使用57點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等，我們選用的則是最常用的2行16個(gè)字的1602液晶模塊。TC1602液晶模塊的引腳圖如下所示：圖2.5.1 1602液晶模塊引腳圖各引腳功能分別如下：第1腳：VSS為電源地，接GND。第2腳：VDD接5V電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整.第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)獻(xiàn)，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：BLA背光電源正極（5V）輸入引腳。第16腳：BLK背光電源負(fù)極，接GND。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制令，如表2.5.1所示。它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）表2.5.1 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條指令指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符發(fā)生存貯器地址1置數(shù)據(jù)存貯器地址1讀忙標(biāo)志或地址1寫(xiě)數(shù)到CGRAM或DDRAM1從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11602液晶模塊內(nèi)帶標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）存儲(chǔ)了192個(gè)57點(diǎn)陣字符，32個(gè)510點(diǎn)陣字符。另外還有字符生成RAM（CGRAM）512字節(jié)，供用戶自定義字符。如表1所示，這些字符由：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如小寫(xiě)英文字母“a”的代碼是01100001（61H）,顯示時(shí)模塊把地址61H的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“a”。指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D: 光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移；S: 屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平則無(wú)效指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制 D: 控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示； C: 控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)；B: 控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C: 高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)指令6：功能設(shè)置命令 DL: 高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線；N: 低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；F: 低電平時(shí)顯示57的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示510的點(diǎn)陣字符 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置指令8：DDRAM地址設(shè)置指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地 BF: 為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)指令11：讀數(shù)據(jù) 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一點(diǎn)要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符的地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表2.5.2是TC1602液晶模塊的內(nèi)部顯示地址。表2.5.2 1602液晶內(nèi)部顯示地址1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16000102030405060708090A0B0C0D0E0F404142434445464748494A4B4C4D4E4F例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，要將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置，則實(shí)際應(yīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B(40H)10000000B(80H)11000000B(0C0H)，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1。在本設(shè)計(jì)電路中，采用P1口作為1602液晶顯示模塊的I/O口，P0作為控控制口，由于P0口本身是不帶上拉電阻，所以本電路中使用一個(gè)10k排阻作為P0口的上拉電阻。顯示電路接線如下圖2.5.2。圖2.5.2顯示電路接線圖3 電路設(shè)計(jì)本控制核心是AT89S51單片機(jī)，所以首先必須對(duì)單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)有所了解。下面就關(guān)于單片機(jī)的一些基礎(chǔ)知識(shí)3.1 AT89S51系列單片機(jī)介紹及其應(yīng)用3.1.1 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)單片機(jī)，其全稱為單片微型計(jì)算機(jī)(Single-Chip Microcomputer),亦稱為微控制器(Micro-controller)，就是將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口電路都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。因此，一塊芯片就構(gòu)成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，故在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。如在家用電器、玩具、聲像設(shè)備等產(chǎn)品中引入單片機(jī)，不僅使產(chǎn)品的功能大大增強(qiáng)，而且獲得了良好的使用效果。（1）單片機(jī)的發(fā)展歷史及趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展歷史可劃分為三個(gè)階段：第一階段(1974年1976年)：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段。因工藝限制，單片機(jī)采用雙片形式，而且功能比較簡(jiǎn)單。例如仙童公司生產(chǎn)的F8單片機(jī)。第二階段(1976年1978年)：低性能單片機(jī)階段。以Intel公司的MCS48系列單片機(jī)為代表。這種單片機(jī)片內(nèi)集成有8位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、RAM及ROM等。不足之處是無(wú)串行口，中斷簡(jiǎn)單。第三階段(1978年至今)：隨著芯片制作工藝、技術(shù)水平的不斷提高和單片機(jī)需求量的不斷加大，單片機(jī)的性能價(jià)格比不斷攀升，呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的景象。單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)放性、生產(chǎn)商的競(jìng)爭(zhēng)激烈性和廣泛的市場(chǎng)需求等因素，無(wú)疑為單片機(jī)的飛速發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)力。因此，單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)成為當(dāng)今電子工程技術(shù)人員急需掌握的技術(shù)。單片機(jī)逐漸向著微型化、低功耗、高速化、集成資源更多、性能更加優(yōu)異、通信及網(wǎng)絡(luò)功能加強(qiáng)、專用型單片機(jī)發(fā)展加快等方面發(fā)展。（2）單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域普通認(rèn)為單片機(jī)是將CPU、ROM、定時(shí)器以及輸入輸出(I/0)接口電路等計(jì)算機(jī)主要部件集成在一塊芯片上，這樣所組成的芯片級(jí)微型計(jì)算機(jī)稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱為單片微機(jī)或單片機(jī)。由于單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)都是據(jù)工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，常用于工業(yè)的檢測(cè)、控制裝置中，因而也稱為微控制器(Micro-Controller)或嵌入式控制器(Embedded-controller)。單片機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)控制功能而設(shè)計(jì)的一種微型計(jì)算機(jī)。它的應(yīng)用首先是控制功能，即在于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。其實(shí)現(xiàn)手段采用嵌入方式，即嵌入到對(duì)象環(huán)境中作為一個(gè)智能化控制單元。由于被控對(duì)象種類繁多，其應(yīng)用也非常廣泛。（3）AT89S51芯片的引腳圖圖3.1.1 AT89S51引腳圖（4）AT89S51芯片的引腳功能 VCC：電源 GND：地 P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。表3.1.1 P1口引腳第二功能引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用） P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S51特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。表3.1.2 P3口引腳第二功能引腳號(hào)第二功能引腳號(hào)第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.4T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.5T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.2INT0(外部中斷0)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.3INT1(外部中斷1)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通) RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S51從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。 EA/VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。（5）存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)MCS-51器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以64K尋址。 程序存儲(chǔ)器：如果EA引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開(kāi)始。對(duì)于89S51，如果EA接VCC，程序讀寫(xiě)先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為0000H1FFFH）開(kāi)始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000HFFFFH。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89S51有256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。高128字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說(shuō)高128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開(kāi)的。當(dāng)一條指令訪問(wèn)高于7FH的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定CPU訪問(wèn)高128字節(jié)RAM還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問(wèn)特殊功能寄存器（SFR）。例如，下面的直接尋址指令訪問(wèn)0A0H（P2口）存儲(chǔ)單元MOV 0A0H , #data使用間接尋址方式訪問(wèn)高128字節(jié)RAM。例如，下面的間接尋址方式中，R0內(nèi)容為0A0H，訪問(wèn)的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口。MOV R0 , #data堆棧操作也是簡(jiǎn)介尋址方式。因此，高128字節(jié)數(shù)據(jù)RAM也可用于堆?？臻g。（6）AT89S51的中斷功能AT89S51有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（INT0和INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器0、1、2）和一個(gè)串行中斷。這些中斷如圖所示。每個(gè)中斷源都可以通過(guò)置位或清除特殊寄存器IE中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無(wú)效。IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。如表5所示，IE.6位是不可用的。對(duì)于AT89S51，IE.5位也是不能用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫(xiě)1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。表3.1.3 中斷允許控制寄存器(MSB)(LSB) EA-ET2ESET1EX1ET0EX0中斷允許控制位=1，允許中斷中斷允許控制位=0，禁止中斷符號(hào)位地址功能EAIE.7中斷總允許控制位。EA=0，中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設(shè)定-IE.6預(yù)留ET2IE.5定時(shí)器2中斷允許控制位ESIE.4串行口中斷允許控制位ET1IE.3定時(shí)器1中斷允許控制位EX1IE.2外部中斷1允許控制位ET0IE.1定時(shí)器0中斷允許控制位EX0IE.0外部中斷1允許控制位定時(shí)器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的“或”邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時(shí)器0和定時(shí)器1標(biāo)志位TF0和TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來(lái)。然而，定時(shí)器2的標(biāo)志位TF2在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來(lái)。3.2 DA轉(zhuǎn)化電路D/A轉(zhuǎn)化部分由DAC0832D/A轉(zhuǎn)換和TL074運(yùn)放組成。增益預(yù)置值通過(guò)鍵盤輸入之后，經(jīng)過(guò)單片機(jī)運(yùn)算后送至D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成0+1V的控制電壓。下面得紹一下DA轉(zhuǎn)換芯片DAC0832。3.2.1D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。如圖3.2.1所示，它由倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運(yùn)算放大器輸出的模擬量V0為：圖3.2.1 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)由上式可見(jiàn)，輸出的模擬量 與輸入的數(shù)字量（ ） 成正比，這就實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器有8個(gè)輸入端（其中每個(gè)輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位），有一個(gè)模擬輸出端。輸入可有28=256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為256個(gè)電壓之一，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個(gè)可能值。圖3.2.3是DAC0832的邏輯框圖和引腳排列。圖3.2.3 0832DAC內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及引腳圖DAC0832的主要特性參數(shù)如下：分辨率為8位； 電流穩(wěn)定時(shí)間1us； 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； 只需在滿量程下調(diào)整其線性度； 單一電源供電（+5V+15V）； 低功耗，200mW。DAC0832結(jié)構(gòu)：D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR1、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換。 IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化； IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V； VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V； AGND：模擬信號(hào)地 DGND：數(shù)字信號(hào)地DAC0832的工作方式：根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。圖3.2.4DAC0832的典型接法電路圖如上圖所示,此接法是用DAC0832的直通方式,只要二進(jìn)制數(shù)據(jù)送到DAC0832的數(shù)據(jù)口,則會(huì)自動(dòng)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為相應(yīng)的電壓.但運(yùn)放是如圖的電壓則輸出一般不可能達(dá)到基準(zhǔn)電壓.要想達(dá)到基準(zhǔn)電壓則要提高運(yùn)放的電壓.當(dāng)基準(zhǔn)為負(fù)是,只要提高運(yùn)放的正電壓就可以使輸出達(dá)到基準(zhǔn)電壓了,當(dāng)基準(zhǔn)為正是,則為提高運(yùn)放的負(fù)電壓,一般的運(yùn)放提高兩伏就可以了,但不同的運(yùn)放會(huì)有些區(qū)別. 3.2.2 手動(dòng)增益預(yù)制和控制的實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)增益手動(dòng)控制的基本思路是由單片機(jī)數(shù)字程控，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生控制輸出電壓并使加到AD603的1腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于時(shí)間有限所以我們每用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制電壓。而我們利用單片機(jī)使得輸出電壓以25mv/db增加，然后控制輸出電壓的變化范圍在0-1v之間，而我們?cè)貯D603的2腳上加一個(gè)0.5v的電壓這樣就可以產(chǎn)生運(yùn)放所需要的控制電壓-0.5+0.5之間，提供給AD603。3.2.3 單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)是整個(gè)放大器控制的核心，它主要完成以下功能：接受用戶按鍵信息以控制增益；對(duì)AD603的增益控制電壓進(jìn)行控制?？刂撇糠忠訟T89C51單片機(jī)為核心，LCD顯示及鍵盤組成。D/A轉(zhuǎn)化部分由DAC0832D/A轉(zhuǎn)換和TL074運(yùn)放組成。增益預(yù)置值通過(guò)鍵盤輸入之后，經(jīng)過(guò)單片機(jī)運(yùn)算后送至D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成0+1V的控制電壓。DAC8032是8位的D/A轉(zhuǎn)換器，8位數(shù)據(jù)可以表示256種狀態(tài)，我們只取前40種。對(duì)應(yīng)40dB的增益，步進(jìn)為1db。原理圖如圖3.2.5圖3.2.5控制系統(tǒng)的原理圖3.3 軟件模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)可以用C語(yǔ)言編程序，也可以用匯編語(yǔ)言編程序，本人選擇了用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序。主要編程序來(lái)控制定時(shí)、計(jì)時(shí)中斷、和輸出等。下面介紹C語(yǔ)言編程的優(yōu)點(diǎn)。C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。C語(yǔ)言有功能豐富的庫(kù)函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，C語(yǔ)言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開(kāi)發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)主流。用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。軟件部分是用來(lái)配合硬件電路，控制后面電路的響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)定功能。其主要由幾部分功能組成：1顯示部分，主要顯示增益值的大小，調(diào)節(jié)增益時(shí)有個(gè)更直觀的了解。2鍵盤掃描部分和數(shù)值處理部分，由于控制電壓只用了一個(gè)運(yùn)放并輸出的是負(fù)電壓，所以對(duì)輸入的數(shù)據(jù)得做一個(gè)數(shù)值處理方才能進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換。軟件設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)預(yù)置和即進(jìn)調(diào)節(jié)的兩種模式，并用按鍵在兩種模式中進(jìn)行切換，在不同模式下都可以用鍵盤進(jìn)行調(diào)節(jié)，區(qū)別是在預(yù)置調(diào)節(jié)中，輸出電壓并不隨調(diào)節(jié)量改變，而即時(shí)模式是隨調(diào)節(jié)量變化而變化。主程序流程圖開(kāi)始GA GA芯片初始化LCD顯示鍵盤掃描按鍵處理控制輸出圖3.3.1軟件流程圖各個(gè)功能有不同的模塊實(shí)現(xiàn)：鍵盤檢測(cè)模塊：紀(jì)錄用戶對(duì)鍵盤的操作，將設(shè)定的增益數(shù)值記錄下來(lái)，掃描調(diào)節(jié)模式，判斷是預(yù)置還是即時(shí)調(diào)節(jié)，并由鍵盤切換?？刂齐妷荷赡K：根據(jù)用戶對(duì)增益的設(shè)置，根據(jù)相應(yīng)的算法將設(shè)定值通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值，從而進(jìn)行調(diào)節(jié)。顯示模塊：通過(guò)1602顯示可能看到兩種模式下的調(diào)節(jié)方式，和放大倍數(shù)的增減，鍵盤操作記錄等一些信息