Huaqiao university
微机测控电路课程设计
题目:采用微机的可编程增益放大器电路及程序设计——方案D58
院（系）机电及自动化学院
专业测控技术与仪器（辅助）
学号
姓名
级别 2 0 1 0
指导老师
2013年6月
单片机课程设计与总结
目录
一、可编程增益放大器芯片LM308+电子模拟开关芯片
4066电路与程序设计整体设计方案
1、设计任务
2、任务分析
3、整体设计规划
二、硬件选择
1、模拟电子开关的选择
2、运算放大器的选择
3、CPU选择
三、软件系统设计
1、核心程序流程图
2、核心程序
3、检测与调试
四、原理图
五、检测与调试
六、参考文献
七、心得体会
一、整体设计方案
1、设计任务:采用微机的可编程增益放大器电路及其程序设计—D56
2、任务分析:通过选择运算放大器的增益电阻实现放大倍数的可编程。
可采用多种方式，如利用现成的可编程运算放大器芯片（如PGA206/LMP8100/MCP6S91/AD8250等），通过微机的IO口直接控制或通信信令控制实现；利用普通运算放大器芯片（如LM358/LM741/AD308等），运用电子模拟开关芯片（如4066/4051/4052等）、DA转换器，通过微机的IO口直接控制切换选择不同的增益电阻实现放大倍数的可编程。
3、设计整体规划：可编程增益放大器的整体设计流程如下图1所示：
模拟开关4066
普通运放AD308
单片机A T89C52
放大器电路设计
核心程序及流程图
图1.整体设计流程
二、硬件选择
1、模拟电子开关选择：此可编程增益放大器选用的模拟电子开关为4066。
具体接通哪一通道，4066内部逻辑图如图2所示，4066引脚图如图3所示：
图2. 4066内部逻辑图
图3 .4066引脚图
每个封装内部有4 个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。
当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。
模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。
模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。
各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
2、运算放大器选择：运算放大器采用通用运算放大器AD308,AD308的性能特点为输入失调电压为2mV,温度漂移为6uV/,偏置电流为1.5nA,转换速率为300mV/us，消耗功率300uA,工作电压在3---18V,输入电压为15V,共模输入电流为10mA。
其引脚图如图4所示。
由于Proteus中没有AD308，因此在放大器电路中用LM308代替。
图4.AD308引脚图
3、CPU选择：CPU采用单片机AT89C52，AT89C52是一个低电压，高性能COMS8位单片
机，并且此可编程增益放大器对单片机要求不是很高，因此采用AT89C52足够。
单片机
其外部引脚图如图5所示：
左图为5.AT89C52引脚图
主要特性：
1、兼容MCS51指令系统
2、8k 可反复擦写(大于1000次）Flash ROM ；
3、32个双向I/O 口；
4、256x8bit 内部RAM ；
5、3个16位可编程定时/计数器中断；
6、时钟频率0-24MHz ；
7、2个串行中断，可编程UART 串行通道；
8、2个外部中断源，共8个中断源；
9、2个读写中断口线，3级加密位；
10、低功耗空闲和掉电模式，设置睡眠和唤醒
功能；
各电阻值的选择：R1=2.5K R2=2.5K R3=5K R4=10
R5=15K R6=20K
放大倍数 A1=1+R3/R1=3 A2=1+R4/R1=5
A3=1+R5/R1=7
若反馈电阻并联，则另外计算。
总共16种情况。
（程序可见第二或者第三种）
三、软件设计
核心程序流程图：
程序开始
延时特定时间t
延时特定时间t
延时特定时间t
图6 程序流程图
P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口分别输出'0' '0'‘0’‘1’电平 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口分别输出'0' '0' '1' '0'电平 输出0100电平 输出1000电平
返回开始程序循环
1、核心程序
汇编语言：（最简模式）
ORG 0000H
SJMP MAIN
MAIN: MOV A,#01H
MOV R0,#04H
LOOP: MOV P2,A
RL A
LCALL DELAY
DJNZ R0,LOOP
LJMP MAIN
HERE: SJMP HERE
DELAY:MOV R3,#15
D3:MOV R1,#150
D2:MOV R2,#150
D1:DJNZ R2,D1
DJNZ R1,D2
DJNZ R3,D3
RET
END
以上可实现高电平位置的左移，每次循环左移四次。
输出高电平的不同，影响开关4066的输入及输出。
从而决定放大倍数。
四、实验原理图
图7整体放大器原理图
五、检测与调试：（以最简模式来分析）
当将滑动变阻器向下移动至20%时，使得输入电压约为1V，点击仿真按钮进行仿真，此时测得的各个实际参数如下：实际输入电压为1V，实际输出电压分别为3.15V,5.15V,7.15V,9.16V.这说明四个不同的反馈电阻与模拟开关在单片机输出控制作用下产生四种不同的增益分别约等于3,5,7,9。
后面的小数产生是因为模拟开关存在内阻引起的。
由此，得知这个运算放大器至少可实现3,5,7,9四种不同的电压放大倍数。
六、参考文献：
1.《模拟电路基础》
2.《数字电路基础》
3.王瑞福，“单片机测控系统大全”，北京航空航天大学出版社
4.潘新民，“单片机实用系统设计”，人民邮电出版社
5.李华，“MCS51系列单片机实用接口技术”，北京航空航天大学出版社
6.《单片机电路设计、分析与制作》
7.《用低功耗设计---原理、器件与应用》
8.《电路》
9.《单片机原理及应用系统设计》
10.《单片机应用及C51程序设计》
11.网上相关网页及信息
七、心得体会：
作为一名测控专业的大三学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。
学习了一个学期的理论专业知识，甚至是大学以来学到各种知识，需要有个途径来巩固和加强，做类似的课程设计就为我们提供了良好的时间平台。
这个课程设计历时两个星期，虽然具体做的时间并没有这么长，但我还是学到了很多东西。
首先，做这种实践的东西，团队精神、同学之间的合作的最重要的，我们小组从一开始选课题到熟悉软件、学习硬件、系统设计，都积极讨论，集思广益，因此能以较快的时间内完成较高质量的设计。
其次，由于所要用到的硬件并不了解，必须要自己查书，上网查阅才能使用，软件也是新接触的，因此自学能力有了很大的提高。
最后，细节决定成败，在课设过程中，一根导线的错误，程序中一个字母的错误，都会导致结果出不来，课设需要谨慎、认真的态度。
单片机是很重要的一门课程，尽管我们在课堂上学到的内容很有限，但在以后的学习中单片机还需要好好的深入研究和学习。
最后，感谢老师对我们的精心指导和帮助，感谢同学们对我的帮助。
马小开1011211020。