基于DAC0832程控放大器的設(shè)計(jì)

1、測控系統(tǒng)綜合訓(xùn)練報(bào) 告題 目： 程控放大器的設(shè)計(jì) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 目 錄摘 要2第1章 緒 論31.1 課題研究背景31.2 設(shè)計(jì)思路3第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)42.1 方案選擇42.1.1程控部分方案選擇42.1.2顯示部分方案選擇52.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求62.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與總體設(shè)計(jì)6第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1單片機(jī)的應(yīng)用與選擇73.2芯片簡介73.2.1 stc89c51性能簡介73.2.2 stc89c51的主要特性73.2.3 stc89c51管腳功能73.3 控制顯示電路93.4按鍵輸入電路103.5 d/a轉(zhuǎn)換電路113.5.1 管腳功能113.5.2

2、 d/a轉(zhuǎn)換電路模塊133.6 轉(zhuǎn)換電路13第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1軟件開發(fā)環(huán)境簡介154.2 c語言簡介154.3軟件總體設(shè)計(jì)154.4部分程序段代碼164.4.1 dac0832程序段164.4.2 lcd液晶顯示代碼17第5章 系統(tǒng)仿真調(diào)試195.1 系統(tǒng)仿真結(jié)果19第6章 整機(jī)實(shí)物調(diào)試與分析206.1 增益測試206.2 帶寬測試21 6.3 誤差分析24第7章 學(xué)習(xí)總結(jié)247.1 心得體會247.2 參考文獻(xiàn)24附錄：25附錄一 總程序代碼25附錄二 實(shí)物圖30附錄三 整機(jī)電路31摘 要在電子信息技術(shù)中，常常需要對輸入信號進(jìn)行放大。特別是對于一些輸入信號幅度變化較大的系統(tǒng)，常常

3、需要實(shí)時(shí)改變其放大倍數(shù)，以保證其輸出信號能滿足系統(tǒng)的要求。為了滿足該需求市面上出現(xiàn)了多種程控放大器。但該類放大器多采用價(jià)格昂貴的專用芯片實(shí)現(xiàn)，從而性價(jià)比不高。針對以上問題，本文設(shè)計(jì)出一種可通過程序?qū)崿F(xiàn)改變信號增益的高增益高精度信號放大器。該放大器利用電流型dac內(nèi)部的倒梯形網(wǎng)絡(luò)配合運(yùn)算放大器組成反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)程控放大的功能。本設(shè)計(jì)采用與之相關(guān)的stc89c51單片機(jī)，tl084放大器，dac0832da轉(zhuǎn)換器的概況及應(yīng)用。本文介紹了目前程控放大器的各項(xiàng)技術(shù)特征，并且闡述了其工作過程和要求，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，簡單地對可編程控制器(plc)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理及控制原理進(jìn)行了分析，詳細(xì)闡述

4、了程控放大器的外觀設(shè)計(jì)、放大過程、硬件設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過程。關(guān)鍵詞：stc89c51單片機(jī)、dac0832、運(yùn)算放大器第1章 緒 論1.1 課題研究背景程控放大器，又名可編程放大器，是一種放大倍數(shù)由程序控制的放大器。程控放大器可以通過軟件改變增益，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以自動(dòng)適應(yīng)大范圍變化的模擬信號電平，因此越來越多地應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)、智能化儀器儀表中。本課題適用于科學(xué)教研、生產(chǎn)實(shí)踐和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。它是用stc89c51單片機(jī)、dac0832、tl084等通過按鍵來實(shí)現(xiàn)增益的產(chǎn)生與切換。1.2 設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)的主控制模塊是由單片機(jī)最小系統(tǒng)，四個(gè)獨(dú)立按鍵構(gòu)成的，每一個(gè)按鍵對應(yīng)一種調(diào)整模式，

5、分別為設(shè)置、增加、減小、移位。按下按鍵后，會執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能，松開后停止。程控放大器的輸出電壓u0與dac0832的rf端口的輸入信號的關(guān)系式：u0=-(vrefrf)/2nd(dn-12n-1+dn-22n-2+.+d020)。vref為系統(tǒng)的反饋信號輸入線電阻，d為dac0832的數(shù)字輸出量，就相當(dāng)于改變系統(tǒng)的增益。具體實(shí)現(xiàn)過程：系統(tǒng)上電后先對dac0832和lcd1602液晶初始化，再對按鍵進(jìn)行掃描。當(dāng)按鍵有按下時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而改變系統(tǒng)的增益，使得輸出電壓發(fā)生相應(yīng)的變化。系統(tǒng)的放大倍數(shù)和輸出電壓通過液晶實(shí)時(shí)顯示。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 方案選擇2.1.1程控部分方案選擇

6、方案一： 采用壓控放大器(如ad603)實(shí)現(xiàn)高增益程控放大。將可程控的電壓源加到壓控放大器的控制端，通過調(diào)整電壓的幅值即可調(diào)整輸入信號的放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)程控放大。但這種方法所能實(shí)現(xiàn)的程控增益有限，很難滿足題目中的高增益要求，并且在高增益時(shí)所加電壓有小的紋波都會引起增益的較大變化，所以需要配合一個(gè)高精度的dac以及一個(gè)高精度的參考電源,所需成本較高。故不采用此方案。方案二：采用分級pga芯片配合分壓電阻網(wǎng)絡(luò)和多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)程控放大器。此方案的多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)程控放大的原理如圖2-1所示，可實(shí)現(xiàn)高增益程控放大。程控放大器利用選通開關(guān)，控制放大器的反饋電阻阻值，實(shí)現(xiàn)改變放大倍數(shù)的原理工作。圖2-1 多路開關(guān)

7、實(shí)現(xiàn)程控放大的原理圖利用數(shù)模開關(guān)選通不同的開關(guān)通道，通過反饋電阻的搭配可以實(shí)現(xiàn)多種數(shù)值的放大，但要小步進(jìn)的增益控制，則需要很復(fù)雜的電阻網(wǎng)絡(luò)和通道選擇，控制難度大，成本也相應(yīng)的增加，只能進(jìn)行較為簡單的放大倍數(shù)控制。方案三：利用數(shù)字電位器作為放大器的反饋電阻，實(shí)現(xiàn)放大器的放大倍數(shù)改變。此方案和方案二原理基本相同，都是通過調(diào)節(jié)反饋電阻來實(shí)現(xiàn)對增益的控制，不同的是選用數(shù)字電位器來實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是數(shù)字電位器為了擴(kuò)大使用電壓范圍，內(nèi)部附加了由振蕩器組成的充電泵，因而會產(chǎn)生有害的高頻噪聲。方案四：采用固定增益放大器與利用d/a芯片的倒梯形權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)的程控放大器級實(shí)現(xiàn)。可利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器內(nèi)部所具有的電阻網(wǎng)絡(luò)作為反饋

8、電阻。電流輸出型d/a芯片的參考電壓引腳和電流輸出引腳之間等效于一個(gè)數(shù)控的電阻網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)較為精準(zhǔn)和易于控制。采用該種方案的程控放大器，增益的細(xì)分程度取決于d/a轉(zhuǎn)換器的精度（即位數(shù)）。固定增益部分由兩級放大電路實(shí)現(xiàn)，程控放大部分由dac和低噪聲運(yùn)放程控放大，在信號經(jīng)過選頻網(wǎng)絡(luò)之后經(jīng)過后期固定增益檔位的可控放大使輸出結(jié)果更為理想。該方案的優(yōu)點(diǎn)是靈活性相當(dāng)大，增益調(diào)節(jié)范圍很寬，容易實(shí)現(xiàn)高精度、高分辨率的高增益程控放大。故綜合考慮選擇方案四。2.1.2顯示部分方案選擇為便于系統(tǒng)簡化和滿足人機(jī)交互基本功能，顯示部分方案選擇比較：方案一：用led數(shù)碼管作顯示。采用七段碼顯示時(shí)，數(shù)據(jù)管中的每一段相當(dāng)于一

9、個(gè)發(fā)光二極管。對于共陽極數(shù)碼管，內(nèi)部每個(gè)發(fā)光二極管的陽極被連在一起，成為該各段的公共選通線，發(fā)光二極管的陰極則成為段選線。對于共陰極數(shù)碼管，則正好相反，內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極接在一起，陽極成為段選線。這兩種數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式是不同的。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陽極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接高電平，該段的段選選線接低電平。從而該段被點(diǎn)亮。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陰極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接低電平，該段的段選接高電平，該段被點(diǎn)亮。led數(shù)碼管顯示清晰明亮，適合用于白天等強(qiáng)光條件下顯示，能使用時(shí)間長久，價(jià)格低廉，但led數(shù)碼管顯示單一，且顯示電路處理麻煩，很占控制器的資源。方案二：用液晶lcd1602作顯示。lcd1602可以

10、顯示字母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。提供三種控制接口，分別是8位微處理器接口，4位微處理器接口及串行接口。所有的功能，包含顯示ram，字型產(chǎn)生器，都包含在一個(gè)芯片里，只要一個(gè)最小的微處理系統(tǒng)，就可以方便操作模塊。lcd1602液晶極其省電，且能顯示26個(gè)英文字母和一些簡單的圖標(biāo)，在人機(jī)交互，可以有更多的選擇，靈活多變，且價(jià)格低廉，占用控制器的資源少。綜合以上幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案二，用液晶lcd1602作顯示。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程控放大器可以實(shí)現(xiàn)如下功能：(1)輸出的值可通過lcd1602液晶顯示；(2)可以通過按鍵輸入改變放大器的放大倍數(shù)

11、。2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與總體設(shè)計(jì) 從總體結(jié)構(gòu)上來看，整體結(jié)構(gòu)可以分為兩塊。增益程控模塊和信號輸出模塊，其中增益信號模塊主要利用按鍵來給芯片的信號輸入來調(diào)節(jié)增益，繼而用lcd顯示。而信號輸出模塊主要利用用dac0832芯片的r-2r電阻網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行對輸入信號進(jìn)行增益，在通過單極型差動(dòng)運(yùn)放和方向比例運(yùn)放來形成輸出信號。圖2-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)的應(yīng)用與選擇8051是mcs-51系列單片機(jī)中的代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能強(qiáng)大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、21個(gè)專用控制寄存器、64kb的程序存儲器 、256b字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器、4組8位的并行口、兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一

12、個(gè)全雙工的串行口以及布爾處理器。由于mcs-51集成了幾乎完善的8位中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機(jī)及各種邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移指令，這給應(yīng)用提供了極大的便利。3.2芯片簡介3.2.1 stc89c51性能簡介stc89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將

13、多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，atmel的stc89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3.2.2 stc89c51的主要特性（1）4k字節(jié)可編程flash存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))；（2）全靜態(tài)工作：0hz-24khz；（3）三級程序存儲器保密鎖定；（4）128*8位內(nèi)部ram；（5）32條可編程i/o線；（6）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（7）5個(gè)中斷源；（8）可編程串行通道。3.2.3 stc89c51管腳功能mcs-51系列單片機(jī)芯片均為40個(gè)引腳，hmos工藝制造的芯片采用雙列直插（dip）方式封裝，其引腳示意及功能分類

14、如圖3-1:圖3-1 stc89c51引腳圖mcs-51系列單片機(jī)的40個(gè)引腳中有2個(gè)專用于主電源的引腳，2個(gè)外接晶體的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出i/o引腳。vcc：供電電壓。 gnd：接地。（1）p0口(p0.0p0.7) 為雙向8位三態(tài)io口，當(dāng)作為i/o口使用時(shí)，可直接連接外部i/o設(shè)備。它是地址總線低8位及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl負(fù)載。一般作為擴(kuò)展時(shí)地址/數(shù)據(jù)總線口使用。（2） p1口(p1.0p1.7) 為8位準(zhǔn)雙向io口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線(作為輸入時(shí)，口鎖存器必須置1)，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl負(fù)載。（3） p2口(p2.0

15、p2.7) 為8位準(zhǔn)雙向io口，當(dāng)作為i/o口使用時(shí)，可直接連接外部i/o設(shè)備。它是與地址總線高8位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl負(fù)載。一般作為擴(kuò)展時(shí)地址總線的高8位使用。（4）p3口(p3.0p3.7) 為8位準(zhǔn)雙向io口，是雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl負(fù)載。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：

16、每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。綜上所述，mcs-51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)：（1）單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第2功能；（2）單片機(jī)對外呈3總線形式，由p2、p0口組成16位地址總線；由p0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線；由ale、psen/、ea/與p3口中的int0/、int1/、

17、t0、t1、wr/、rd/共10個(gè)引腳組成控制總線。3.3 控制顯示電路本設(shè)計(jì)用stc89c51單片機(jī)最小控制系統(tǒng)，顯示部分采用lcd1602液晶顯示器lcd引腳圖如圖3-2所示。圖3-2 lcd1602引腳圖此液晶屬于工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義cgram，顯示效果也不

18、好）。 1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 本設(shè)計(jì)中液晶主要用于顯示放大器的倍數(shù)和方便設(shè)置放大器的倍數(shù)。由于液晶顯示以及程序設(shè)計(jì)靈活，可以省去數(shù)碼管顯示的繁瑣操作。同時(shí)液晶顯示更加人性化，且現(xiàn)在液晶成本低廉，在本設(shè)計(jì)中是一個(gè)很好的選擇。圖中單片機(jī)的p0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口。由于51單片機(jī)設(shè)計(jì)者為了滿足多電平的兼容性。在設(shè)計(jì)時(shí)p0口作輸出時(shí)，設(shè)計(jì)為集電極開路輸出，因此本設(shè)計(jì)作為液晶的數(shù)據(jù)端口，p0口輸出增加上拉電r2將p0口輸出上拉至vcc。以保證單片機(jī)輸出1時(shí)，液晶數(shù)據(jù)口接收到的信號為高電平。3.4按鍵輸入電路按鍵輸入電路如圖

19、3-4所示，通過按鍵控制放大倍數(shù)。p1.0接放大設(shè)置按鈕，p1.1接放大倍數(shù)增加按鈕，p1.2接放大倍數(shù)減小按鈕，p1.3接移位按鈕。圖3-4 按鍵輸入電路3.5 d/a轉(zhuǎn)換電路d/a轉(zhuǎn)換電路采用dac0832來實(shí)現(xiàn)，首先來介紹下dac0832芯片。3.5.1 管腳功能dac0832管腳功能如圖3-5所示。圖3-5 dac0832引腳圖dac0832的主要特性參數(shù)如下：（1）分辨率為8位；（2）輸出為電流信號，電流的建立時(shí)間為1us；（3）可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；（4）只需在滿量程下調(diào)整其線性度；（5）單一電源供電（+5v+15v），低功耗，20mw；（6）參考電壓可以達(dá)到10v；（7

20、）直接的數(shù)字接口可以與任何一款單片機(jī)相連。dac0832的引腳功能： （1）d0d7：8位數(shù)據(jù)輸入線，ttl電平，通常與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，用于輸入cup送來的待轉(zhuǎn)換數(shù)字量。有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯(cuò))；（2）ile：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；（3）：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；（4）：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ile、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；（5）：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；（

21、6）：dac寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由、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寄存器并開始d/a轉(zhuǎn)換。（7）iout1：電流輸出端1，其值隨dac寄存器的內(nèi)容線性變化；（8）iout2：電流輸出端2，其值與iout1值之和為一常數(shù)； 當(dāng)dac寄存器內(nèi)容全為1時(shí)，iout1為最大，iout2=0；當(dāng)dac寄存器內(nèi)容全為0時(shí)，iout1=0，iout2為最大；為了保證輸出電流的線性，應(yīng)將iout1 及iout2接到外部運(yùn)算放大器的輸入端上。（9）rfb：反饋信號輸入線，改變r(jià)fb端

22、外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；（11）vcc：芯片工作電源，范圍為+5v+15v；（12）vref：基準(zhǔn)電壓輸入線，vref的范圍為-10v+10v；（13）agnd：模擬信號地，為模擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地；（14）dgnd：數(shù)字信號地，為工作電源地和數(shù)字邏輯地3.5.2 d/a轉(zhuǎn)換電路模塊d/a轉(zhuǎn)換電路如圖3-6所示，單片機(jī)的p2口輸出信號給0832的8位并口數(shù)據(jù)輸入，控制端口接地。輸出信號至運(yùn)算放大器。圖3-6 d/a轉(zhuǎn)換電路3.6 轉(zhuǎn)換電路運(yùn)放與dac0832連接的運(yùn)放電路如圖3-6所示。dac0832輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果為電流信號，在本設(shè)計(jì)中利用tl084運(yùn)算放大器將其轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號

23、。運(yùn)放的反饋接到運(yùn)放的vref端口。圖中所示運(yùn)算放大器u3的作用是反向器，是輸出的電壓與d/a轉(zhuǎn)換的電壓相同。運(yùn)放與dac0832連接的運(yùn)放電路如圖3-7所示。圖3-7 運(yùn)放與dac0832連接電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件開發(fā)環(huán)境簡介 本設(shè)計(jì)中選用德國keil公司推出的uvision4集成開發(fā)環(huán)境作為主機(jī)程序設(shè)計(jì)的編譯器。該軟件集成了業(yè)內(nèi)最領(lǐng)先的技術(shù)。keil software的8051開發(fā)工具提供以下程序，可以用它們來編譯c程序代碼，匯編源程序，連接和重定位目標(biāo)文件和庫文件，創(chuàng)建hex文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。4.2 c語言簡介c語言是一種結(jié)構(gòu)化的語言，它層次清晰，便于按模塊化的方式組織程

24、序，易于調(diào)試和維護(hù)，語言簡潔，緊湊，使用方便靈活。其次，它豐富的運(yùn)算和數(shù)據(jù)類型，便于實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)解耦。第三，可以直接訪問內(nèi)存地址，能進(jìn)行位操作的特點(diǎn)，使其能夠勝任開發(fā)炒作系統(tǒng)的工作。第四，由于c語言可以對硬件進(jìn)行編程操作，因此，它既有高級語言的功能，同時(shí)也有低級語言的優(yōu)勢。不僅可用于系統(tǒng)軟件的開發(fā)，同時(shí)也適用于應(yīng)用軟件的開發(fā)。另外，c語言還有效率高的，可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)。例如，原來使用的匯編語言編寫的程序，由于別人編寫的程序不易被讀懂，在一段時(shí)間后再去做升級和維護(hù)就會感覺非常的不方便。但在使用和維護(hù)c語言編寫的程序時(shí)，就不會遇到這樣的困擾，這時(shí)候c語言的優(yōu)勢就大大的體現(xiàn)出來了。4.3軟件總

25、體設(shè)計(jì)如圖4-1所示為系統(tǒng)的軟件流程圖。主程序中，首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化所完成的是對系統(tǒng)中所用到的資源的控制寄存器等賦初值（如按鍵端口、液晶端口i/o方向進(jìn)行初始化、液晶lcd1602顯示初始化、放大器控制初始化等），默認(rèn)放大倍數(shù)為1。各程序段，主要包括dac0832程序段和lcd1602液晶顯示程序段。首先，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括液晶初始化和和各端口的初始化，并設(shè)定默認(rèn)倍數(shù)為1，根據(jù)相應(yīng)的放大倍數(shù)和d/a值關(guān)系，輸出d/a控制命令，然后，程序進(jìn)行入按鍵掃描段，如果“選擇/確定”鍵按下，則進(jìn)入放大倍數(shù)修改段。根據(jù)掃描的鍵值，進(jìn)行相應(yīng)的修改，如，若“加”鍵被按下，相應(yīng)位上加1；若“減”鍵被按

26、下，相應(yīng)位減1；若”移位”鍵被按下，光標(biāo)移位。最后，程序根據(jù)修改的放大倍數(shù)值，根據(jù)相應(yīng)的放大倍數(shù)和d/a值關(guān)系，輸出d/a控制命令。圖4-1 系統(tǒng)軟件流程序4.4部分程序段代碼4.4.1 dac0832程序段首先，dac0832輸出一個(gè)默認(rèn)的放大倍數(shù)1，然后根據(jù)鍵值做出相應(yīng)的改變，根據(jù)鍵值和放大倍數(shù)的對應(yīng)數(shù)學(xué)關(guān)系，計(jì)算出dac0832應(yīng)輸出的控制命令。如下為dac0832程序段：/* 對第一片dac0832進(jìn)行賦值設(shè)置*/void dac0832_set(uint16 data) uint8 i; uint16 buffer; buffer=data+0x1000; sync=0; for(i

27、=0;i16;i+) sclk=1; if(buffer&0x8000)sdin=1; else sdin=0; sclk=0; buffer=1; sync=1; 4.4.2 lcd液晶顯示代碼 液晶的顯示部分采用帶一款字符型液晶1602，此模塊的程序結(jié)構(gòu)較簡單，難點(diǎn)也只是液晶讀寫的時(shí)序，本程序中只需要時(shí)時(shí)對液晶寫入數(shù)據(jù)，便于人機(jī)交互，只要對液晶驅(qū)動(dòng)了后寫數(shù)據(jù)也就相應(yīng)的簡單了，通過查看液晶的時(shí)序圖4-2，然后再模擬時(shí)序編程別能驅(qū)動(dòng)液晶了。液晶操作的命令碼可以查詢lcd1602官方給出的命令碼表。首先對液晶進(jìn)行初始化，然后，根據(jù)相應(yīng)的鍵值，作出相應(yīng)的變化，如若“加”鍵被按下，相應(yīng)位上加1，輸出

28、對應(yīng)的ascii值；若“減”鍵被按下，相應(yīng)位減1，輸出對應(yīng)的ascii值；若“移位”鍵被按下，光標(biāo)移位等。圖4-2 讀操作時(shí)序圖1602液晶驅(qū)動(dòng)程序：void lcd_init(void) lcd_write_com(0x38); /*顯示模式設(shè)置*/ delay_ms(5); lcd_write_com(0x38); delay_ms(5); lcd_write_com(0x38); delay_ms(5); lcd_write_com(0x38); lcd_write_com(0x08); /*顯示關(guān)閉*/ lcd_write_com(0x01); /*顯示清屏*/ lcd_write_c

29、om(0x06); /*顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置*/ delay_ms(5); lcd_write_com(0x0c); /*顯示開及光標(biāo)設(shè)置*/void lcd_write_com(uint8 com) rs_clr; rw_clr; en_set; p0 = com; delay_us(5); en_clr;/* 寫入數(shù)據(jù)函數(shù) */*/ void lcd_write_data(uint8 data) rs_set; rw_clr; en_set; p0 = data; delay_us(5); en_clr;/* 清屏函數(shù) */*/ void lcd_clear(void) lcd_write_c

30、om(0x01); delay_ms(5);第5章 系統(tǒng)仿真調(diào)試5.1 系統(tǒng)仿真結(jié)果當(dāng)輸入信號為正弦信號，且幅度為10mv，頻率為100hz時(shí)，信號從a通道輸入，從d通道輸出，仿真輸出結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1 仿真結(jié)果如圖5-1所示，初始放大倍數(shù)為1，a通道輸入的原始信號與d通道輸出的信號一致，實(shí)現(xiàn)了原始信號的正確輸出；通過按鍵改變放大倍數(shù)為5，d通道旋轉(zhuǎn)按鈕顯示為50mv，經(jīng)過簡單計(jì)算，可得輸出信號被放大了5倍，由此得出，仿真結(jié)果如預(yù)期所想。第6章 整機(jī)實(shí)物調(diào)試與分析6.1 增益測試當(dāng)輸入信號為正弦，峰-峰值為400mvpp,頻率為1khz，則各增益如表6-1所示。a0表示理論增益（db

31、),uo表示輸出電壓（v），a1表示實(shí)際增益（db）。表6-1 不同增益下測試結(jié)果a01234615162027uo0.501.001.552.02.857.447.849.6813.7a11.02.03.145.714.915.619.327.4誤差（%）0%0%3.3%0%5%0.7%2.5%3.5%1.5%如表所示，輸入信號乘以增益與輸出信號的關(guān)系基本表明此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了程控放大，且在不同增益下誤差基本穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，除個(gè)別測試數(shù)據(jù)誤差較大外，可剔除（如表6-1中增益為10時(shí)）。測試波形如圖6-1所示，分別對應(yīng)表6-1中的不同增益。圖6-1 不同增益下測試波形6.2 帶寬測試當(dāng)輸入信號為正

32、弦，峰-峰值為500mvpp，頻率為1khz，增益為5時(shí)測試頻率與輸出信號的關(guān)系如表6-2所示,fo表示頻率（khz），uo表示輸出電壓，a表示放大增益（db）。fo1251012141516172040uo2.52.52.352.031.91.771.741.71.621.50.9a554.74.063.83.543483.43.2431.8表6-2 增益為5時(shí)的測試數(shù)據(jù)其幅頻特性曲線如圖6-3所示。圖6-2 增益為5的幅頻特性曲線當(dāng)輸入信號為正弦，峰-峰值為500mvpp，頻率為1khz，增益為6時(shí)測試頻率與輸出信號的關(guān)系如表6-3所示,fo表示頻率（khz），uo表示輸出電壓（v），a表

33、示放大增益（db）。fo1234567891011uo2.902.852.812.742.702.612.502.422.332.242.18a5.85.75.625.485.45.225.004.844.664.484.36表6-3增益為6時(shí)的測試數(shù)據(jù)其幅頻特性曲線如圖6-3所示。圖6-3 增益為6的幅頻特性曲線當(dāng)輸入信號為正弦，峰-峰值為500mvpp，頻率為1khz，增益為7時(shí)測試頻率與輸出信號的關(guān)系如表6-4所示,fo表示頻率（khz），uo表示輸出電壓（v），a表示放大增益（db）。表6-4 增益為7時(shí)的測試數(shù)據(jù)fo1234567891011uo3.593.553.483.403.3

34、13.163.073.002.832.752.64a7.187.16.966.86.626.326.146.005.665.55.28其幅頻特性曲線如圖6-4所示。圖6-4 增益為7的幅頻特性曲線 由上三張幅頻特性曲線分析可得，增益分別5、6、7對應(yīng)的-3db截止頻率分別約為15.2khz,15.4khz,15.8khz，則其帶寬分別為15.2khz,15.4khz,15.8khz。由圖6-5可得系統(tǒng)截止頻率為 =15.923khz，實(shí)測值都小于理論值，且都接近一定值，符合數(shù)字式程控放大器設(shè)計(jì)原理。圖6-5 電壓跟隨器電路6.3 誤差分析誤差來源主要分以下幾個(gè)方面：1） 信號源輸出的信號在幅值

35、很小時(shí)，其幅值不夠精確。在放大倍數(shù)比較小時(shí)，放大精度高很多，例如，放大100倍時(shí)，誤差為4%，而放大2倍時(shí)，誤差只有1%，這是因?yàn)闇y試放大2倍的被測信號的峰峰值為1vpp，而測試放大100倍的被測信號的峰峰值為10mvpp，10mvpp的信號源輸出則相對1pp的信號來說，其精確度不夠；2） 系統(tǒng)使用的8位d/a數(shù)字程控放大，其中d/a在放大倍數(shù)比較小時(shí)，其連續(xù)性更好，即放大倍數(shù)會更精確，在放大倍數(shù)比較大時(shí)，其放大倍數(shù)精確度相對來說要差很多，所以要想在放大倍數(shù)比較大時(shí)取得理想的精確度，則需要使用位數(shù)更多的d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換器；3） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮濾波，成生的雜波沒有很好的經(jīng)過濾波部分，對系統(tǒng)結(jié)果

36、有一定的影響。第7章 學(xué)習(xí)總結(jié)7.1 心得體會本次試驗(yàn)我們通過仿真和實(shí)物同步進(jìn)行的方法，相互映證，使得解決問題的效率有所提高。同時(shí)鍛煉我們對于仿真和實(shí)物的綜合運(yùn)用的能力。同時(shí)對于組員之間的相互配合和分工合作進(jìn)一步加強(qiáng)。而且在本實(shí)驗(yàn)的關(guān)于程控放大器工作原理分析及其設(shè)計(jì)安裝與調(diào)試，加深了我對程控放大器工作原理的理解，同時(shí)對線性電子線路的理論與實(shí)踐應(yīng)用知識有了新的認(rèn)識，并且提高基本的實(shí)驗(yàn)技能與試驗(yàn)分析技巧，提高運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，通過選取元件、確定電路形式、以及計(jì)算等等，提高我的實(shí)踐動(dòng)手操作能力，同時(shí)通過調(diào)試來發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤并分析及排除這些故障。7.2 參考文獻(xiàn)1王煒.程控

37、放大器及其典型應(yīng)用的實(shí)例j.中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所.19982周春光.程控放大器在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用j.電子技術(shù)應(yīng)用.19873傅越千.程控放大器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用j.寧波高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),20024房慧龍.程控放大器的實(shí)現(xiàn)方法j.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系.20045邵雄凱,張文燦,黃文斌.一種程控放大器的分析與實(shí)現(xiàn)j.湖北工學(xué)院學(xué)報(bào),19976吳建平,李建強(qiáng).數(shù)字程控放大器設(shè)計(jì)與應(yīng)用j.成都理工學(xué)院報(bào),20027余錫存,曹國華編著.單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,20008彭楚武主編.微機(jī)原理與接口技術(shù)m.長沙:湖南大學(xué)出版社,20049童詩白,華成英主

38、編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京:高等教育出版社，200110胡斌,蔡月紅.放大器電路識圖與故障分析輕松入門m.北京:人民郵電出版社,2003附錄：附錄一 總程序代碼#include regx52.h#include typedef.h#include delay.h#include lcd.h#include key_scan.h#include dac7811.hint8 cursor_pos,key_value,gain4;uint16 gain_set,gain_set1;void sysytem_init(void) lcd_init();void main()sysytem_init(

39、);lcd_write_str(0,0,set gain:11000);lcd_write_str(0,1,now:0001);gain0=1;gain1=0;gain2=0;gain3=0;gain_set=gain0+gain1*10+gain2*100+gain3*1000;/p2=256/gain_set-1;while(1) while(key_value=key_scan()=1)/按鍵掃描，確認(rèn)按鍵是否按下，按下，則進(jìn)入設(shè)定程序 cursor_off_flash_on();/打開光標(biāo)閃爍 cursor_move_left(1);/光標(biāo)左移一位cursor_pos=0; while

40、(key_value=key_scan()!=1)/按鍵掃描，確認(rèn)按鍵是否按下 switch(key_value)/判斷鍵值case 2:/加1gaincursor_pos+;if(gaincursor_pos=10) /當(dāng)加到10時(shí)，變成0 gaincursor_pos=0;dis_uint(7-cursor_pos),1,gaincursor_pos);/顯示加1后的值cursor_move_left(1);/光標(biāo)左移一位 break;case 3:/減1gaincursor_pos-;if(gaincursor_pos100) gain_set=100;if(gain_set=0) ga

41、in_set=1;gain3=gain_set/1000;gain2=(gain_set%1000)/100; gain1=(gain_set%100)/10;gain0=(gain_set%10);dis_uint(4,1,gain3);dis_uint(5,1,gain2);dis_uint(6,1,gain1);dis_uint(7,1,gain0); p2=256/gain_set-1;cursor_off_flash_off(); void lcd_write_com(uint8 com) rs_clr; rw_clr; en_set; p0 = com; delay_us(5);

42、en_clr; void lcd_write_data(uint8 data) rs_set; rw_clr; en_set; p0 = data; delay_us(5); en_clr;void lcd_clear(void) lcd_write_com(0x01); delay_ms(5);void lcd_write_str(uint8 x,uint8 y,uint8 *s) if (y = 0) lcd_write_com(0x80 + x); else lcd_write_com(0xc0 + x); while (*s) lcd_write_data( *s); s +; voi

43、d lcd_write_char(uint8 x,uint8 y,uint8 data) if (y = 0) lcd_write_com(0x80 + x); else lcd_write_com(0xc0 + x); lcd_write_data( data); void lcd_init(void) lcd_write_com(0x38); /*顯示模式設(shè)置*/ delay_ms(5); lcd_write_com(0x38); delay_ms(5); lcd_write_com(0x38); delay_ms(5); lcd_write_com(0x38); lcd_write_co

44、m(0x08); /*顯示關(guān)閉*/ lcd_write_com(0x01); /*顯示清屏*/ lcd_write_com(0x06); /*顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置*/ delay_ms(5); lcd_write_com(0x0c); /*顯示開及光標(biāo)設(shè)置*/ void dis_n_char(uint8 dis_addr,uint8*n,uint8*n_char_addr) uint8 i; lcd_write_com(dis_addr); for(i=0;i=0)&(x= 2 & radix = 36 ) / 限制radix必須在2到36之間 if ( value 0 ); / 轉(zhuǎn)換結(jié)束后字符串是翻的 nindex = ( ncount + 1 ) / 2; / 計(jì)算出一半的長度 while( nindex- 0 ) / 將字符串的字符序翻轉(zhuǎn) ntemp = pstr nindex ; pstr nindex = pstr ncount - nindex ; pstr ncount - nindex = ntemp; pstr ncount + 1 = 0;/ 置結(jié)束符 return str; void cursor_off_flash_on(void) lcd_write_com(0x0d); /*顯示開及光標(biāo)不打開，但閃爍*/void cursor_on_flash_on