基于單片機(jī)控制的測量放大器

.PAGE....西安郵電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文題目：放大器的測量與設(shè)計(jì)系別：電子與信息工程專業(yè)：電子信息工程班級：電子0603學(xué)生__劉洋導(dǎo)師__王靜職稱：助教起止時間：2009年03..西安郵電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)<論文>任務(wù)書學(xué)生姓名劉洋指導(dǎo)教師王靜職稱助教系別電子與信息工程專業(yè)電子信息工程題目放大器的測量與設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.熟悉MCS51單片機(jī)的工作過程及仿真過程；2．熟練使用protel進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)；3.掌握電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的方法,提高實(shí)踐能力;4.采用匯編語言進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)及軟件調(diào)試能力.5．掌握印制電路板〔PCB的設(shè)計(jì)技術(shù)；開始日期200完成日期200系主任<簽字>2009年月日西安郵電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)<論文>工作計(jì)劃學(xué)生姓名_劉洋_指導(dǎo)教師_王靜_系別__電子與信息工程系______專業(yè)電子信息工程題目______放大器的測量與設(shè)計(jì)_______工作進(jìn)程起止時間工作內(nèi)容起止時間工作內(nèi)容3月23日―3月30日―4月12日鞏固專業(yè)知識并根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)方案,有了初步的思路4月13日―5月10日學(xué)習(xí)MCS51的工作與仿真過程,并鞏固熟悉了protel的使用5月11日―5月24日進(jìn)行程序的編寫與調(diào)試。5月25日―5月31日繼續(xù)完善整體程序的編寫與調(diào)試,使系統(tǒng)功能更加優(yōu)良,同時完成論文初稿的撰寫。6月1日―6月2主要參考書目<資料>主要參考書目<資料>[1]許開君模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[Ｍ]北京:高等教育出版社, [2]黃金平《測量放大器電路的設(shè)計(jì)》江漢石油學(xué)院,XX荊州[3]王建?！?1系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)》科學(xué)出版社[4]薛均義武自芳《微機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》XX交大出版社主要儀器設(shè)備及材料主要儀器設(shè)備及材料電腦一臺論文<設(shè)計(jì)>過程中教師的指導(dǎo)安排論文<設(shè)計(jì)>過程中教師的指導(dǎo)安排每周三下午指導(dǎo)一次,解答學(xué)生在設(shè)計(jì)中的疑惑。對計(jì)劃的說明對計(jì)劃的說明本計(jì)劃為開題之初所定,后續(xù)會根據(jù)具體情況隨時調(diào)整。最終一定按照規(guī)定結(jié)束日期完成畢業(yè)設(shè)計(jì)注：本計(jì)劃一式兩份,一份交系,一份自己保存。指導(dǎo)教師簽字：年月日XX郵電學(xué)院課題名稱：放大器的測量與設(shè)計(jì)電子與信息工程系電子信息工程專業(yè)2006級03班學(xué)生__劉洋__05061101指導(dǎo)王靜報告日期：200本課題所涉及的問題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述測量放大器<instrumentationamplifier>也稱為儀表放大器或數(shù)據(jù)放大器,它是一種可以用來放大微弱差值信號的高精度放大器。由于這種放大器具有很高的共模抑制比<CMRR,com-mon-moderejectionratio,通常達(dá)100dB以上>和極高的輸入阻抗<109Ω以上>,且電壓增益可以在很寬的范圍內(nèi)<幾~幾千>連續(xù)可調(diào),因而在測控或測量系統(tǒng)中常用作微弱差值信號放大。雖然這類放大器本身具有良好的共模抑制性能,但在實(shí)際應(yīng)用中有時發(fā)現(xiàn),用這類放大器組成測量電路后,整個電路的共模抑制性能并不好。根據(jù)所提方案的要求,調(diào)試過程共分三部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。硬件調(diào)試又分為兩部分：數(shù)字部分和模擬部分?！?硬件調(diào)試模擬部分模擬部分是整個系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器R12使前級放大電路滿足固定放大倍數(shù)為15。數(shù)字部分?jǐn)?shù)字部分包括單片機(jī)89c52、7289鍵盤/顯示模塊、AD0809和DAC0832,分塊進(jìn)行調(diào)試,分別調(diào)試DA,AD和7289鍵盤/顯示模塊。調(diào)試程序見附表一?！?軟件靜態(tài)調(diào)試主要是檢查語法錯誤以及程序的邏輯結(jié)構(gòu)錯誤?！?軟硬件聯(lián)調(diào)在分塊調(diào)試都成功的條件下,進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào),即整體調(diào)試。調(diào)試重點(diǎn)為D/A在單片機(jī)控制下對模擬輸出的影響是否滿足要求。。2．本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析本系統(tǒng)測量放大器由三個模塊電路構(gòu)成:前級高共模抑制比儀器放大器、程控增益放大電路和單片機(jī)鍵盤顯示處理模塊組成。前級高共模抑制比儀器放大器由差動放大電路、共模抑制電路、雙端單端轉(zhuǎn)換電路組成。給出了各電路的電路圖及設(shè)計(jì)方法。該測量放大器電路是一種連續(xù)程控調(diào)節(jié)電路?？梢詫?shí)現(xiàn)增益步距為1的1～1000倍的程控調(diào)節(jié)。1、前級高共模抑制比儀器放大器〔前級放大電路前級高共模抑制比儀器放大器由差動放大電路、共模抑制電路、雙端單端轉(zhuǎn)換電路組成。1差動放大電路2共模抑制電路3雙單轉(zhuǎn)換電路2、程控增益放大電路程控增益放大電路〔見圖2由模擬開關(guān)CD4053、8位DAC轉(zhuǎn)換器DAC0832和運(yùn)算放大器Ⅴ<UA741>組成。為了實(shí)現(xiàn)1～1000倍的程控增益,將增益分配為如下4檔:一檔為1～255倍連續(xù)可調(diào),其余3檔為256、512和1024倍。模擬開關(guān)CD4053的3路電子開關(guān)控制增益分別為:256,512和1024倍3個檔,由單片機(jī)的P1.4,P1.5和P1.6控制。DAC轉(zhuǎn)換器DAC0832則由數(shù)據(jù)總線控制,實(shí)現(xiàn)1～255的連續(xù)程控增益3、鍵盤顯示處理電路單片機(jī)鍵盤顯示處理模塊選用鍵盤/顯示控制器7289A,7289A是采用串行方式與單片機(jī)通信,可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管,同時可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣,單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。在電路圖中,片選信號CS由單片機(jī)P1.0控制,同步時鐘輸入端CLK由P1.1控制,串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端DIO由P1.2控制,按鍵有效輸出端KEY由單片機(jī)P1.3控制3．完成本課題的工作方案測量放大器可由以下幾部分組成：根據(jù)題目的要求,充分利用了模擬和數(shù)字系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn),發(fā)揮其優(yōu)勢,采用單片機(jī)控制放大器增益的方法,大大提高了系統(tǒng)的精度；采用儀用放大器輸入,大大提高了放大器的品質(zhì)。由4片運(yùn)放構(gòu)成的前級高共模抑制比放大電路對輸入信號,即橋路的輸出信號,進(jìn)行固定倍數(shù)〔15倍的放大,再經(jīng)后級程控增益放大電路〔通過模擬開關(guān)和DAC轉(zhuǎn)換器的組合得到要求放大倍數(shù)的輸出信號4．指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師<簽字>：年月日學(xué)生姓名劉洋性別男學(xué)號05061101電子0603班課題名稱放大器的測量與設(shè)計(jì)課題類型應(yīng)用難度較難2009年3月趙林森/毛永毅<職稱：助教/教授>課題任務(wù)完成情況20<千字>；<千字>；<張>；：指導(dǎo)教師意見分項(xiàng)得分：開題調(diào)研論證分；課題質(zhì)量〔論文內(nèi)容分；創(chuàng)新分；論文撰寫〔規(guī)范分；學(xué)習(xí)態(tài)度分；外文翻譯分指導(dǎo)教師審閱成績：指導(dǎo)教師<簽字>：年月日評閱教師意見分項(xiàng)得分：選題分；開題調(diào)研論證分；課題質(zhì)量〔論文內(nèi)容分；創(chuàng)新分；論文撰寫〔規(guī)范分；外文翻譯分評閱成績：評閱教師<簽字>：年月日驗(yàn)收小組意見分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況分；畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文質(zhì)量分；〔操作回答問題分驗(yàn)收成績：驗(yàn)收教師<組長><簽字>：年月日答辯小組意見分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況分；陳述情況分；回答問題分；儀表分答辯成績：答辯小組組長<簽字>：年月日成績計(jì)算方法指導(dǎo)教師成績20<％>評閱成績30<％>驗(yàn)收成績20<％>答辯成績30<％>學(xué)生實(shí)得成績<百分制>指導(dǎo)教師成績評閱成績驗(yàn)收成績答辯成績總評答辯委員會意見畢業(yè)論文<設(shè)計(jì)>總評成績<等級>：系答辯委員會主任<簽字>：系<簽章>年月日備注XX郵電學(xué)院畢業(yè)論文<設(shè)計(jì)>成績評定表<續(xù)表>..目錄摘要IABSTRACTII1．任務(wù)12．方案討論12．1前級高共模抑制比儀器放大器〔前級放大電路1差動放大電路1共模抑制電路<見圖1所示>1雙單轉(zhuǎn)換電路22.2程控增益放大電路22.3鍵盤顯示處理電路33.系統(tǒng)設(shè)計(jì)33.1總體設(shè)計(jì)思路33.2原理分析和說明44.軟件編程及系統(tǒng)調(diào)試54.1軟件設(shè)計(jì)54.2系統(tǒng)調(diào)試65.測試數(shù)據(jù)及誤差分析65.1測試數(shù)據(jù)75.2誤差分析86.進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能的方法87.收獲體會8[參考文獻(xiàn)]9..摘要本設(shè)計(jì)由三個模塊電路構(gòu)成：前級高共模抑制比儀器放大器、AD7520衰減器和單片機(jī)鍵盤顯示處理模塊。為提高共模抑制比,在前級高共模抑制比儀器放大器中還將輸出共模電壓反饋到正負(fù)電源的公共端,使運(yùn)放電源電壓隨共模輸入電壓浮動,各極偏置電壓都跟蹤共模輸入電壓,從而提高了共模抑制比。反饋的方式是把所取電壓通過一反相過零比較器后,使穩(wěn)壓二極管控制在+5V或-5V,利用電容充放電回路,使電源公共端隨所取電壓而變動。AD7520衰減器利用電阻網(wǎng)絡(luò)的可編程性,實(shí)現(xiàn)衰減器衰減率的數(shù)字編程?？深A(yù)制放大倍數(shù),單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理,通過對繼電器和AD7520的控制自動選擇通道進(jìn)行放大,同時增加了串口通信,可在電腦上特定的軟件上預(yù)制放大倍數(shù)。顯示部分為液晶顯示。該設(shè)計(jì)給出了各電路的電路圖及設(shè)計(jì)方法.該放大器電路是一種連續(xù)程控調(diào)節(jié)電路.討論了提高儀器放大器共模抑制比、實(shí)現(xiàn)增益步距為0.5倍程控調(diào)節(jié)的方法.

關(guān)鍵詞：單片機(jī)

放大器

共模抑制

通頻帶ABSTRACTOriginallydesignandformbythreepiecesofmodulecircuit:Gradehighmouldinhibitfrom,revealthaninstrumentamplifier,AD7520attenuatorandone-chipcomputerkeyboardthatdealwiththemodulealtogetherago.Forimprovealtogethermouldinhibitthan,inbeforethehighaltogethermouldinhibitoutputaltogethermouldvoltagefeedbacktoshoulderingbyendspublicofpoweralsoamongtheamplifiersthaninstrumentingrade,makeitputpowervoltageuntilmouldinputvoltagefloat,setovervoltagefollowmouldinputsthevoltageintotogetherverymucheachaltogethernottotransport,thusimprovedtogethermouldinhibitto.Waythatfeedbackfetchvoltageadoptfirstbehindaoveracomparatorinstead,makesteadyvoltagediodecontrolin5Vor-5V,utilizeelectriccapacitychargeanddischargereturncircuit,makethepublicendofthepowerchangewithvoltagefetched.AD7520attenuatorutilizeresistanceprogrammableofnetwork,realizeattenuatordigitalprogrammingofpersonwhodecay.Canprefabricatethemultipleofenlarging,theone-chipcomputercarriesondigitalprocessing,choosesthepasswaytoenlargeautomaticallythroughthecontrolonrelayandAD7520,increasebunchesofcommunicationatthesametime,canprefabricatethemultipleofenlargingonthecomputerontheparticularsoftware.Revealsomerevealfortheliquidcrystal.

ThisdesignhasproducedvariouselectriccircuitscircuitdiagramandthedesignmethodThisrepeatercircuitisonekindofcontinualprogramcontroladjustmentelectriccircuit.Discussedenhancedtheinstrumentamplifieraltogethermoldrejectionratio,realizesincreasesastepofdistanceis0.5timeofprogramcontroladjustmentmethod.

Keyword:

One-chipcomputer

Amplifier

Themouldisinhibitedaltogether

Openfrequencyband1．任務(wù)設(shè)計(jì)一個測量橋路輸出信號的測量放大器,測量電路與放大器之間有2m長的連接線,具體要求如下：最大輸出電壓為±10V,非線性誤差<0.5%；差模放大倍數(shù)＝1~1000,可程控,步長為1；在輸入共模電壓7.5V的范圍內(nèi),共模抑制比；通頻帶0～10Hz,輸出端噪聲電壓峰值小于1V；直流電壓放大器的差模輸入電阻。2．方案討論本系統(tǒng)測量放大器由三個模塊電路構(gòu)成:前級高共模抑制比儀器放大器、程控增益放大電路和單片機(jī)鍵盤顯示處理模塊組成。前級高共模抑制比儀器放大器由差動放大電路、共模抑制電路、雙端單端轉(zhuǎn)換電路組成。給出了各電路的電路圖及設(shè)計(jì)方法。該測量放大器電路是一種連續(xù)程控調(diào)節(jié)電路。可以實(shí)現(xiàn)增益步距為1的1～1000倍的程控調(diào)節(jié)。2．1前級高共模抑制比儀器放大器〔前級放大電路前級高共模抑制比儀器放大器由差動放大電路、共模抑制電路、雙端單端轉(zhuǎn)換電路組成。差動放大電路前級儀器放大器電路〔見圖1所示,差動放大電路由兩個運(yùn)算放大器Ⅰ、Ⅱ〔UA741組成,輸入電壓接在兩個運(yùn)放的同相端,輸入阻抗高,共模抑制比大,由電路的對稱性可知共模信號被有效地抑制,而差模信號放大了15倍,差模電壓增益；共模電壓增益Avc=1。共模抑制電路<見圖1所示>為了進(jìn)一步提高共模抑制能力,在差動放大電路和雙單轉(zhuǎn)換電路之間增加了共模抑制電路,以運(yùn)算放大器Ⅲ〔UA741為核心構(gòu)成。在有差模信號時,電阻R31,R32成為輸出級的負(fù)載;由于電阻值較大,對信號沒有影響。Ｄ點(diǎn)電位為"0"時,運(yùn)算放大器Ⅲ輸出端Ｅ點(diǎn)電位為"0"。當(dāng)有共模信號輸入時,B和B’的電位相同,有電流流入運(yùn)算放大器Ⅲ的反相端,使Ｅ端電位下降。運(yùn)算放大器Ⅲ使得Ｅ端的電位為:。如果不考慮Ｒ23,Ｒ24的影響,則有,使得運(yùn)算放大器Ⅳ的同相端和反相端電位仍保持為"0",從而大大提高共模抑制比。由于加入了這一級電路,基本消除了共模信號,而在下一級雙單轉(zhuǎn)換電路零點(diǎn)漂移的校正也不影響共模抑制比。雙單轉(zhuǎn)換電路雙單轉(zhuǎn)換電路由運(yùn)算放大器Ⅳ〔UA741組成,它將差動放大部分的運(yùn)算放大器Ⅰ,Ⅱ輸出的差動信號轉(zhuǎn)換成單端輸出信號,提供較高的共模抑制能力。當(dāng)電阻,時<圖1中為串聯(lián),為、串聯(lián)>,電路電壓增益是:反相差模增益：；同相差模增益：。由于,則差模電壓增益為；共模電壓增益為?？梢?電路本身具有很強(qiáng)的共模抑制能力,即使電路不完全對稱,當(dāng)輸入共模電壓較大時,也會有較小的輸出電壓。注意,該電路中電阻的選擇直接影響著電路的共模抑制能力,并且在進(jìn)行零漂校正時若破壞電路的對稱性,可能導(dǎo)致共模抑制能力的急劇下降。圖12.2程控增益放大電路程控增益放大電路〔見圖2由模擬開關(guān)CD4053、8位DAC轉(zhuǎn)換器DAC0832和運(yùn)算放大器Ⅴ<UA741>組成。為了實(shí)現(xiàn)1～1000倍的程控增益,將增益分配為如下4檔:一檔為1～255倍連續(xù)可調(diào),其余3檔為256、512和1024倍。模擬開關(guān)CD4053的3路電子開關(guān)控制增益分別為:256,512和1024倍3個檔,由單片機(jī)的P1.4,P1.5和P1.6控制。DAC轉(zhuǎn)換器DAC0832則由數(shù)據(jù)總線控制,實(shí)現(xiàn)1～255的連續(xù)程控增益。運(yùn)算放大器Ⅴ的輸出電壓為:式中,;Ｒ為運(yùn)算放大器Ⅴ內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)的權(quán)電阻。因此該測量放大器的電壓增益為:?？梢娫摲糯笃魇且粋€增益受Ｄ值控制的放大器,通過單片機(jī)程序修改Ｄ值就可以達(dá)到修改增益的目的。選取合適的Ｒ44和Ｒ,若Ｒ44/<Ｒ×28>為1,可實(shí)現(xiàn)增益的變化范圍是1～1024倍,步距為1。2.3鍵盤顯示處理電路單片機(jī)鍵盤顯示處理模塊選用鍵盤/顯示控制器7289A,7289A是采用串行方式與單片機(jī)通信,可同時驅(qū)動8位共陰式數(shù)碼管,同時可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣,單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。在電路圖中,片選信號CS由單片機(jī)P1.0控制,同步時鐘輸入端CLK由P1.1控制,串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端DIO由P1.2控制,按鍵有效輸出端KEY由單片機(jī)P1.3控制。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)題目的要求,充分利用了模擬和數(shù)字系統(tǒng)各自的優(yōu)點(diǎn),發(fā)揮其優(yōu)勢,采用單片機(jī)控制放大器增益的方法,大大提高了系統(tǒng)的精度；采用儀用放大器輸入,大大提高了放大器的品質(zhì)。由4片運(yùn)放構(gòu)成的前級高共模抑制比放大電路對輸入信號,即橋路的輸出信號,進(jìn)行固定倍數(shù)〔15倍的放大,再經(jīng)后級程控增益放大電路〔通過模擬開關(guān)和DAC轉(zhuǎn)換器的組合得到要求放大倍數(shù)的輸出信號。本系統(tǒng)的原理框圖如下：圖33.2原理分析和說明〔1測量放大器基本原理在工業(yè)自動控制等領(lǐng)域中,常需要對遠(yuǎn)離運(yùn)放的多路信號進(jìn)行測量,由于信號遠(yuǎn)離運(yùn)放,兩者地電位不統(tǒng)一,不可避免地存在長線干擾和傳輸網(wǎng)絡(luò)阻抗不對程引入的誤差。為了抑制干擾,運(yùn)放通常采用差動輸入方式。對測量電路的基本要求是：高輸入阻抗,以抑制信號源與傳輸網(wǎng)絡(luò)電阻不對稱引入的誤差。高共模抑制比,以抑制各種共模干擾引入的誤差。高增益及寬的增益調(diào)節(jié)范圍,以適應(yīng)信號源電平的寬范圍。以上這些要求通常采用多運(yùn)放組合的電路來滿足,典型的組合方式有以下幾種：同相串聯(lián)式高阻測量放大器、同相并聯(lián)式高阻測量放大器、高共模抑制比測量放大器。本系統(tǒng)采用了高共模抑制比儀用放大器,該放大電路又有三部分組成：差動放大電路、共模抑制電路、雙單轉(zhuǎn)換電路。差動放大電路的主要作用是對輸入的信號進(jìn)行固定倍數(shù)的放大〔15倍,同時利用系統(tǒng)的對稱性提高其共模抑制比；考慮到設(shè)計(jì)要求高的共模抑制比,在輸入共模電壓7.5V的范圍內(nèi),共模抑制比,采用了共模抑制電路,基本消除了共模信號,達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；由于模擬開關(guān)及DAC轉(zhuǎn)換器的參考電壓輸入都是單端輸入,所以在共模抑制電路后連接了雙單轉(zhuǎn)換電路,完成雙端輸入到單端輸出的轉(zhuǎn)換,其差模電壓增益為Avd=1,共模電壓增益為Avc=0,不影響前級放大電路的增益。<2>控制原理設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的控制由單片機(jī)完成,任一輸入信號都將在前級放大電路固定倍數(shù)放大的基礎(chǔ)上,再通過程控增益放大電路得到最終要求的放大倍數(shù)。首先是前級放大電路的控制,在仔細(xì)考慮題目要求的基礎(chǔ)上,前級放大電路對輸入信號進(jìn)行了固定倍數(shù)〔15倍的放大,〔見圖1,程控增益放大電路由模擬開關(guān)和DAC轉(zhuǎn)換器組合構(gòu)成,〔見圖2,通過單片機(jī)進(jìn)行分檔控制,DAC轉(zhuǎn)換器完成1～256倍的連續(xù)調(diào)節(jié),模擬開關(guān)的三個通道分別進(jìn)行256、512和1024倍的控制。對DAC0832實(shí)現(xiàn)1～256倍連續(xù)控制,其原理為反相加法運(yùn)算電路,〔見圖4當(dāng)模擬開關(guān)的三路串聯(lián)電阻都斷路時,即為反相比例運(yùn)算電路,就是DAC0832工作原理圖,式中：圖4為保證最終輸出電壓增益為1～255,所以最大電壓放大倍數(shù)為A＝255/15,此時將D/A轉(zhuǎn)換器中的數(shù)值置為255,通過調(diào)節(jié)反饋電阻Rfb來實(shí)現(xiàn)實(shí)際Av=255,以后不需要再次調(diào)整Rfb,其值約為255k,實(shí)際制作中采用200k電阻與100k的電位器串聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)。反饋電阻Rfb確定后,模擬開關(guān)分檔控制原理為反相加法運(yùn)算電路,應(yīng)用疊加原理得：R41、R42、R43分別控制三檔增益256、512、1024倍,由Rfb可求得R41=15k,R42=7.5k,R43=3.75k,通過此電路即可實(shí)現(xiàn)程控增益1～1000的連續(xù)控制。4.軟件編程及系統(tǒng)調(diào)試4.1軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)總體分五個模塊：主程序模塊、按鍵處理模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)碼管顯示模塊。程序見附表。程序流程圖如下：圖54.2系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)前面所提方案的要求,調(diào)試過程共分三部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。硬件調(diào)試又分為兩部分：數(shù)字部分和模擬部分?！?硬件調(diào)試模擬部分模擬部分是整個系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器R12使前級放大電路滿足固定放大倍數(shù)為15。數(shù)字部分?jǐn)?shù)字部分包括單片機(jī)89c52、7289鍵盤/顯示模塊、AD0809和DAC0832,分塊進(jìn)行調(diào)試,分別調(diào)試DA,AD和7289鍵盤/顯示模塊。調(diào)試程序見附表一?！?軟件靜態(tài)調(diào)試主要是檢查語法錯誤以及程序的邏輯結(jié)構(gòu)錯誤。〔3軟硬件聯(lián)調(diào)在分塊調(diào)試都成功的條件下,進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào),即整體調(diào)試。調(diào)試重點(diǎn)為D/A在單片機(jī)控制下對模擬輸出的影響是否滿足要求。5.測試數(shù)據(jù)及誤差分析5.1測試數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)電位器R2,把橋路的輸出作為系統(tǒng)的輸入,通過7289鍵盤輸入不同的放大倍數(shù),由數(shù)碼管顯示記錄系統(tǒng)最后的輸出電壓。記錄兩組數(shù)據(jù)如下：輸入放大倍數(shù)輸入信號〔V輸出信號〔V實(shí)際放大倍數(shù)10.2500.25130.2500.773.0860.2501.606.480.2502.158.6100.2502.6110.44120.2503.1412.56140.2503.6114.44170.2504.4417.76250.2506.3225.28360.2509.0036650.25013.855.2輸入放大倍數(shù)輸入信號〔V輸出信號〔V實(shí)際放大倍數(shù)10.1010.100.9930.1010.363.5660.1010.605.9480.1010.817.36100.1011.0110120.1011.2111.98140.1011.4214.06170.1011.7817.62250.1012.5625.35360.1013.5435.05650.1016.1660.995.2誤差分析由上面實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出結(jié)果存在一定的誤差,沒有完全達(dá)到題目設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾個方面：〔1模擬部分模擬部分是系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)。放大電路產(chǎn)生誤差的原因很多,一般有：運(yùn)放的輸入偏置電流、失調(diào)電壓和失調(diào)電流及其溫飄；電阻值的實(shí)際值與標(biāo)稱值的誤差,且隨溫度變化；另外,電源和信號源的內(nèi)阻及電壓變化、干擾和噪聲都會造成誤差。元器件的選擇是高性能放大的保證,圖1中運(yùn)放Ⅰ、Ⅱ的參數(shù)必須盡可能相同,因此選用雙運(yùn)放,其它運(yùn)放也應(yīng)選用共模抑制比高的。同時在放大電路中電阻應(yīng)該精密匹配?！?數(shù)字部分誤差主要來源于DAC轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器,主要包括：量化誤差由于D/A和A/D的有限分辨率而引起的誤差,分辨率指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量,定義為滿刻度與2n的比值。量化過程的實(shí)質(zhì)是用一個有限位數(shù)的數(shù)去無限逼近一個模擬量,無論如何都不能包含模擬量的全部信息,出現(xiàn)的誤差即為量化誤差。量化誤差是量化過程中固有的誤差,與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān),可通過增加轉(zhuǎn)換器的位數(shù)來減小量化誤差,但不能消除。偏移誤差輸入信號為零時輸出信號不為零的值,可外接電位器調(diào)至最小。滿刻度誤差滿刻度時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。線性度誤差實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換函數(shù)與理想直線的最大偏移。6.進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能的方法由于本系統(tǒng)采用的是8位DAC轉(zhuǎn)換器,為達(dá)到1～1000程控增益,必須應(yīng)用DAC轉(zhuǎn)換器與模擬開關(guān)配合進(jìn)行分檔設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)題目要求。模擬開關(guān)的應(yīng)用存在電阻網(wǎng)絡(luò)匹配難以實(shí)現(xiàn),占用體積大,速度較慢等缺點(diǎn)。因此,給調(diào)試工作帶來很大的困難。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能,可采用十位DAC轉(zhuǎn)換器,它具有集成的高精度電阻網(wǎng)絡(luò),解決了電阻網(wǎng)絡(luò)的匹配問題,通過反向利用D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電阻網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)1～1000倍的程控增益。7.收獲體會本次實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用了電子技術(shù)基礎(chǔ)、微機(jī)控制技術(shù)的知識,是對過去所學(xué)知識很好的鞏固和總結(jié),通過本次實(shí)驗(yàn)掌握了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法,掌握了單片機(jī)在實(shí)際控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,掌握了7289鍵盤/顯示模塊的應(yīng)用,掌握了示波器、信號發(fā)生器和直流穩(wěn)壓源的使用方法。了解了面包板的構(gòu)造,E51/T型仿真器及其調(diào)試軟件的應(yīng)用。作為非電類專業(yè)的學(xué)生,由于以前沒學(xué)過電子技術(shù)基礎(chǔ),在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段及最后調(diào)試過程中,遇到了很多的困難,在此再次感謝楊老師的悉心指導(dǎo),感謝王金翠同學(xué)、王靜同學(xué)的熱情幫助。[參考文獻(xiàn)][1]許開君模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[Ｍ]北京:高等教育出版社, [2]黃金平《測量放大器電路的設(shè)計(jì)》江漢石油學(xué)院,XX荊州[3]王建?！?1系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)》科學(xué)出版社[4]薛均義武自芳《微機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》XX交大出版社附表一：〔源程序清單DA調(diào)試程序：ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOVDPTR,#0000HMOVA,#00HWW:MOVXDPTR,AINCAJMPWWENDAD調(diào)試程序：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPADORG0030HMAIN:SETBIT0SETBEASETBEX0MOVDPTR,#0FEF8HMOVXDPTR,A中斷服務(wù)程序：AD:MOVDPTR,#0FEF8HMOVXA,DPTRMOV30H,AMOVDPTR,#0FEF8HMOVXDPTR,ARETI系統(tǒng)源程序BCNTEQU20HREBUFEQU21HSEBUFEQU22HKEYNUEQU23HDNUMEQU24HCSBITP1.0CLKBITP1.1DIOBITP1.2KEYBITP1.3 ORG0000H AJMPMAINORG0003H;外部0中斷,轉(zhuǎn)到INT_ADAJMPINT_ADORG0030HMAIN:MOVSP,#53HMOVDNUM,#255;;系統(tǒng)初始化及檢測數(shù)碼管?;SETBKEY;初始化SETBDIOACALLDELAYMOVSEBUF,#10100100B;清零CALLSENDSETBCSMOVSEBUF,#10111111B;測試CALLSENDSETBCSMOVSEBUF,#10100100B;清零CALLSENDSETBCS;;中斷設(shè)置及啟動A/D轉(zhuǎn)換;SETBEA;開中斷SETBIT0;設(shè)置外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式SETBEX0;外部中斷0允許MOVDPTR,#0FEF9HMOVXDPTR,A;;檢測三次按鍵;LOOP:MOV KEYNU,#03H;只能按數(shù)字鍵3次WAITKEY:KEY,WAITKEY;KEY=1繼續(xù)檢測,KEY=0說明有按鍵按下MOVR1,#27HMOVSEBUF,#00010101B;有鍵按下,發(fā)送讀鍵盤命令CALLSENDCALLRECEIVE;讀鍵盤SETBCSMOVA,REBUFCLRCSUBBA,#30H;鍵盤碼轉(zhuǎn)換為實(shí)際輸入值MOVR1,ADECR1DJNZ KEYNU,WAITKEYAJMPKEYTRANSFORM;;鍵處理程序,25H中的數(shù)值加上26H中的數(shù)值乘10加上27H;的數(shù)值乘以100,得到放大倍數(shù)。;KEYTRANSFORM: MOV A,#0AHMOVB,26H MUL AB ADD A,25H MOV 25H,A MOV A,#64HMOVB,27HMUL AB ADD A,25HJCADD1AJMP PRECDADD1: INC B AJMP PRECDPRECD: MOV 25H,A MOV 26H,B AJMP CD4053CD4053: SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 MOV A,26H ANLA,#07H RRC A MOV P1.4,C RRC A MOV P1.5,CRRCAMOVP1.6,CAJMP DA1;;DA數(shù)據(jù)輸出程序;DA1: MOVA,25H MOVDPTR,#7FFFH;給0832送數(shù)MOVXDPTR,A HERE:AJMPHERE;;A/D中斷服務(wù)子程序;INT_AD:MOVDPTR,#0FEF9HMOVXA,DPTRDJNZDNUM,NEXTMOV29H,A;;數(shù)據(jù)處理,把最后得到的BCD碼的高位放在R5,中間位放在R6,;最后一位放在R7。即以R5R6R7的形式顯示;MOVB,#05HMULABMOVR5,BMOVB,#0AHMULABMOV R6,BMOVB,#0AHM