基于51单片机的程控放大器设计
基于单片机的程控放大器设计
基于单片机的程控放大器设计单片机是一种集成电路，它可以通过编程实现各种功能。
在现代电子技术中，单片机被广泛应用于各种电子设备中，包括程控放大器。
程控放大器是一种电子设备，它可以通过编程实现各种放大器功能，例如音频放大器、视频放大器等。
本文将介绍基于单片机的程控放大器设计。
1. 程控放大器的基本原理程控放大器是一种电子设备，它可以通过编程实现各种放大器功能。
它的基本原理是利用单片机控制放大器的各种参数，例如增益、频率响应等。
通过编程，可以实现各种放大器功能，例如音频放大器、视频放大器等。
2. 单片机的基本原理单片机是一种集成电路，它可以通过编程实现各种功能。
它的基本原理是利用微处理器、存储器、输入输出接口等组成一个完整的系统。
通过编程，可以实现各种功能，例如控制电机、控制灯光等。
3. 基于单片机的程控放大器设计基于单片机的程控放大器设计需要考虑以下几个方面：（1）单片机的选择：选择适合的单片机是设计的第一步。
需要考虑单片机的性能、存储器容量、输入输出接口等因素。
（2）放大器电路的设计：放大器电路是设计的核心部分。
需要考虑放大器的增益、频率响应等参数。
（3）单片机程序的设计：单片机程序是设计的关键部分。
需要编写程序实现放大器的各种功能。
（4）测试与调试：测试与调试是设计的最后一步。
需要对设计的程控放大器进行测试与调试，确保其正常工作。
4. 程控放大器的应用程控放大器可以应用于各种电子设备中，例如音频放大器、视频放大器等。
它的优点是可以通过编程实现各种功能，具有灵活性和可扩展性。
5. 总结基于单片机的程控放大器设计是一种先进的电子技术，它可以通过编程实现各种放大器功能。
设计时需要考虑单片机的选择、放大器电路的设计、单片机程序的设计、测试与调试等方面。
程控放大器可以应用于各种电子设备中，具有灵活性和可扩展性。
基于单片机的程控放大器的设计与应用
352010年7月刊人工智能与识别技术信息与电脑China Computer&Communication1. 引言随着电子技术的飞速发展，对信号处理要求的提升，信号可控放大显示出其重要性。
当输入信号为弱信号的时候，信号处理电路需要具有放大功能。
程控放大器能能够针对输入信号的强弱，选择相应的增益的大小。
在工业设计中非常重要。
2. 系统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1：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，以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。
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2：在方案1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D/A 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D/A 转换器的精度（即位数）。
该方案虽简化了电路的实现，提高了放大器的精度，但仍旧为增益非连续的放大器，对于对增益精度较高的应用仍不适合。
方案3：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，温度稳定性高，适合于本作品的制作。
单片AD603的增益变化范围被限制在40dB ，若想增大该范围只需级联多片该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，本作品采用该方案实现程控放大。
3. 电路设计如图1[1]所示，该电路构成了0-40dB 增益可变的放大电路，带宽为30MHz 。
程控放大器的设计与实现
程控放大器的设计与实现摘要本文介绍了一种可通过程序改变增益的放大器。
它与ADC相配合，可以自动适应大范围变化的模拟信号电平。
系统以89S51单片机作微处理器，运用NE5532芯片组成运放电路，采用CD4052芯片担任增益切换开关，通过软件控制开关的闭合或断开来达到改变电路的增益。
文章首先对系统方案进行论证，然后对硬件电路和软件设计进行了说明，最后重点阐述了系统的调试过程，并且对调试过程中遇到的问题以及解决方案进行了详细说明。
该系统设计达到了预期要求，实现了最大放大60db的目的。
关键词程控放大器；运算器放大器；单片机；增益The Design and Realization of Program-Controll AmplifierAbstractThis article introduces a amplifier which changes the gain through the software. It coordinates with ADC and adapts the simulated signal level with wide range change automatically. The system uses the 89s51 SCM as the core. The NE5532 chip composes the operational circuit and the CD4052 chip composes the gain switch. The gain of the circuit is changed by software which can control switch closed or disconnect.The article first demonstrates the system plan, then introduces the hardware and the software, finally explains the debugging process of the system with emphasis. It also especially analogizes the problem in the debugging process and the resolutions. This system design has achieved anticipative request and realized enlarged 60db most greatly the goal.Key wordsProgram-controlled amplifier; operational Amplifier; SCM; gain前言在计算机数控系统中,模拟信号在送入计算机进行处理前,必须进行量化,即进行A/D 转换[ 1 ]。
基于STC89C51单片机的宽带数控放大器的设计
5.1 测试方案与测试结果 ........................................24
5.1.1 测试方法 ........................................................... 24 5.1.2 测试结果与分析 ..................................................... 24 5.1.3 误差产生原因 ....................................................... 26
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3.5 后级功率放大电路的设计 ....................................16 3.6 各级增益控制的设计 ........................................17 3.7 通频带选择网络的设计 .......................................18 3.8 程控放大电路的设计 ........................................18 3.9 电源模块的设计 ............................................19 第 4 章 软件系统设计 ...................................................................................................20 4.1 STC89C51 系列单片机简介 ....................................20 4.2 STC89C52 的定时/计数器编程的相关寄存器介绍 .................20
基于单片机的宽带程控放大器
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计题目：基于单片机的宽带程控放大器专业：班级：姓名：学号：指导老师：成绩：( 2008.6 )目录第1节引言 (3)1.1宽带放大器简介及发展史 (3)1.2 基本任务 (4)第2节方案论证与比较 (5)2.1 交流放大器方案 (5)2.2 增益控制方案 (5)2.3 单片机键盘显示处理模块方案 (5)第3节系统设计 (6)3.1 交流放大器 (6)3.2 增益控制 (7)3.3 单片机键盘显示处理模块 (7)第4节各模块设计与计算 (9)4.1 截止频率 (9)4.2 放大倍数的计算 (9)第5节硬件电路设计 (10)5.1 PCB板制作 (10)5.2 电路组装焊接和检测 (10)第6节软件设计 (11)6.1 设置液晶的初始画面 (11)6.2 主控制模块单片机的软件控制（程序流程图） (11)第7节实验数据 (12)第8节总系统原理图 (13)第9节源程序 (14)第10节结束语 (20)参考文献 (21)基于单片机的宽带程控放大器数理与信息工程学院 07计算机专升本李娜指导教师：余水宝第1节引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。
于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。
而宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。
本设计根据增益控制的原理，在完成增益指标和自制稳压电源的同时，也考虑了实际使用效果，来提高放大器带负载的能力。
本设计介绍的是基于单片机的程控放大器，其由三个模块电路构成：交流放大器、增益控制和单片机键盘显示处理模块。
51C程控放大的简易数字显示示波器
基于51单片机C 语言编写程控放大的简易数字显示示波器摘要 基于STC89C52单片机设计的具有微小信号峰峰值和频率测量及显示功能的简易数字显示示波器。
（附protel 设计图和C 语言程序）程序控制自动换挡功能的峰峰值测量范围为0到5V （由于AD 芯片最高输入信号为5V 的限制），频率测量范围为0到5K ；所有模块包括程控放大电路，AD 采样模块，基于LM324过零比较器信号整形模块，单片机程序设计模块。
此说明说给出了硬件与软件的设计方案与内容。
关键字 单片机 简易显示示波器 程控放大系统设计原理及方案显示微处理器键盘信号放大ADC信号整形被测信号系统原理框图被测信号的峰峰值与频率被分开独立的测量和同时显示。
第一条通道：通过程控放大后的信号接到AD 输入端转换完成峰峰值测量。
第二条通道：通过LM324过零比较将信号整形成方波脉冲完成频率测量。
最后通过单片机程序控制，键盘扫描与LCD 显示，同时将峰峰值与频率显示出来。
电路设计部分：包括过零比较器整形模块与程控放大模块。
电压比较器原理简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+” 端) 及反相输入端(“-”端)，有一个输出端V out(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压V A ，反相端输入VB 。
V A 和VB 的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，V A>VB ；在t1～t2时，VB>V A ；在t2～t3时，V A>VB 。
在这种情况下，V out 的输出如图1(c)所示：V A>VB 时，V out 输出高电平(饱和输出)；VB>V A 时，V out 输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把V A输入到反相端，VB输入到同相端，V A及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则V out输出如图1(d)所示。
基于单片机的程控放大器设计
基于单片机的程控放大器设计引言：程控放大器是一种能够通过控制电子元件的放大倍数的放大器。
它可以根据输入信号的大小来自动调整放大倍数，以便在不同场景下提供最佳音频输出。
本文将介绍基于单片机的程控放大器的设计原理和实现方法。
一、设计原理基于单片机的程控放大器的设计原理基于负反馈原理。
在放大器电路中，通过将一部分输出信号反馈到输入端，可以有效地控制放大倍数。
单片机作为控制核心，通过对输入信号进行采样和处理，然后控制反馈电路中的放大倍数，以达到自动调节的目的。
二、设计步骤1. 硬件设计：a. 选择合适的单片机：根据需求选择具备足够计算能力和IO口数量的单片机。
b. 连接放大器电路：将单片机的IO口与放大器电路进行连接，以实现对反馈电路的控制。
c. 添加输入和输出接口：将音频输入和输出接口与放大器电路相连接，以实现信号的输入和输出功能。
2. 软件设计：a. 初始化设置：在单片机上进行初始化设置，包括IO口的配置、时钟的设置等。
b. 采样输入信号：使用单片机的ADC模块对输入信号进行采样，获取输入信号的大小。
c. 处理输入信号：对采样到的输入信号进行处理，如滤波、放大等操作。
d. 计算放大倍数：根据处理后的输入信号大小，计算出对应的放大倍数。
e. 控制反馈电路：通过单片机的IO口控制反馈电路中的放大倍数，实现自动调节功能。
f. 输出信号：将经过放大后的信号输出到音频输出接口，以供外部设备使用。
三、实现方法1. 硬件实现：a. 选择合适的单片机：根据需求选择性能稳定、易于编程的单片机。
b. 连接放大器电路：根据放大器电路的设计原理，将单片机的IO 口与反馈电路进行连接。
c. 添加输入和输出接口：根据需求添加音频输入和输出接口，以实现信号的输入和输出功能。
2. 软件实现：a. 编写初始化代码：根据单片机的型号和规格，编写初始化代码，进行IO口和时钟的配置。
b. 编写采样代码：使用单片机的ADC模块进行输入信号的采样，获取输入信号的大小。
基于单片机的程控放大器设计
基于单片机的程控放大器设计
程控放大器是一种能够通过数字信号控制放大器增益的电路，它可以实现对信号的精确控制，广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。
本文将介绍一种基于单片机的程控放大器设计方案。
设计方案
本设计方案采用单片机AT89C51作为控制核心，通过数字信号控制放大器的增益，实现对信号的精确控制。
具体实现步骤如下：
1. 信号输入：将音频信号输入到放大器的输入端口。
2. 放大器控制：将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，通过运放实现对放大器的控制。
3. 增益控制：通过单片机控制放大器的增益，实现对信号的精确控制。
4. 输出信号：将控制后的信号输出到扬声器或其他设备。
设计要点
1. 单片机选择：本设计方案采用AT89C51单片机，具有较高的性能和稳定性，能够满足程控放大器的控制要求。
2. 放大器选择：本设计方案采用TL071运放作为放大器，具有高
增益、低噪声、低失真等优点，能够满足音频放大器的要求。
3. 增益控制：本设计方案采用数字信号控制放大器的增益，通过单片机控制放大器的反馈电阻，实现对信号的精确控制。
4. 输出保护：为了保护扬声器或其他设备，本设计方案采用输出保护电路，能够有效避免输出过载和短路等问题。
总结
基于单片机的程控放大器设计方案，能够实现对信号的精确控制，具有较高的性能和稳定性，广泛应用于音频放大器、电视机、电脑音响等领域。
本文介绍了一种基于单片机的程控放大器设计方案，希望能够对读者有所帮助。
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电气学科大类2009 级《单片机》课程设计报告姓名蔡玲珑学号专业班号电气提高班指导教师杨风开日期2012年3月实验成绩评阅人摘要本设计主要以CD4051模拟开关以及所连的电阻网络作为核心，利用SST89C51单片机控制所选A/D的电阻网络状态，同时编写峰值检测软件对输入信号进行峰值检测并以此为依据来控制正弦波的放大倍数，最后利用液晶显示器将其显示出来。
经过实际测量，本系统可以实现通频为0Hz~1.5KHz，放大倍数为0.96~5的无失真的自动波形放大器。
关键词: SST89C51单片机液晶显示器放大器TLC549目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------2一．设计要求---------------------------------------------------------------------------------------41.1程控放大器的作用---------------------------------------------------------------------------4 1.2程控放大器的原理----------------------------------------------41.3课题要求------------------------------------------------------5二．实验方案及论证-----------------------------------------------------------------------------5三．单元电路分析与实现--------------------------------------------------------------------- -6 3.1引脚特性说明---------------------------------------------------------------------------------63.2 A/D转换电路---------------------------------------------------------------------------------73.3控制显示电路---------------------------------------------------------------------------------83.4峰值检测电路设计----------------------------------------------------------------- --------11 3.5实验硬件图-----------------------------------------------------------------------------------11四．软件分析--------------------------------------------------------------------------------------124.1编程排序---------------------------------------------------------------------------------------124.2倍数与引脚对应-----------------------------------------------------------------------------12 4.3峰值检测---------------------------------------------------------------------------------------134.4液晶显示---------------------------------------------------------------------------------------134.5对TLC549进行操作------------------------------------------------------------------------154.6主程序流程分析-----------------------------------------------------------------------------15五．实验仿真处理及结果分析---------------------------------------------------------------16六．实验总结---------------------------------------------------------------------------- ---------21七．参考文献-------------------------------------------------------------------------- -----------22附录---------------------------------------------------------------------------------------------------23一. 设计要求.1.1程控放大器的作用在信号调理电路中，必须将输出信号调理在适当水平。
比如一个正弦交流信号，要连接到A/D转换器件进行A/D转换，当A/D转换器件的参考电压为5V时，交流信号的幅值应调节到小于并接近于2.5V的水平，以提高A/D转换器件精度的利用率。
被测交流信号一般为正负交替的电压信号，需经电压提升电路，将被测电压信号中叠加一个直流分量后，输出电压在0~5V之间，如图1.1.1所示：图1.1.1 适当的输出信号幅值如果输出信号的幅值过大，超出A/D器件的基准电压，显然不能得到正确的A/D转换结果；如果输出信号幅值过小，则不能充分发挥A/D转换器件精度，即不能充分利用A/D转换器件的位数。
因此有必要将输出信号调理到0~5V之间，并且尽可能接近边界。
当原始被测信号的幅值变化较大时，如果采用固定增益的信号调理电路，则不能自动根据原始被测信号的变化调整增益（放大倍数）。
采用程控放大器，利用DSP实现增益的智能调节，则可以根据信号幅值的变化自动调整放大倍数。
1.2程控放大器的原理程控放大器利用选通开关，控制放大器的反馈电阻阻值，实现改变放大倍数的原理工作，其基本原理如图1.2.1所示。
（a）多选一开关控制（b）一对一开关控制图1.2.1开关组合控制放大倍数利用数模开关选通不同的开关通道，通过反馈电阻的搭配可以实现多种数值的放大。
采用图1.2.1（a）所示的电路，只能进行较为简单的放大倍数控制。
采用图1.2.1（b）所示的电路，放大器的放大倍数调整更灵活，只是编程也要复杂一些。
实验中的选通电路原理如下图1.2.2所示。
图1.2.2 程控放大器实验原理图本实验的控制电路采用8选1模拟开关器件CD4051作为放大器反馈电阻选择开关。
1.3课题要求a.按照图1.2.2所示，在面包板上自行搭接放大器电路，并与实验箱上的A/D 转换器件及单片机连接；b.自行编程实现程控放大的功能；c.按照图1.2.1(b)所示的电路原理，利用两片模拟开关器件CD4051，自行搭接程控放大器实验电路，并编程实现程控放大功能。
二. 实验方案设计及论证由于本实验中已经采用8选1模拟开关器件CD4051作为放大器反馈电阻选择开关，并且也指定了相应的阻值。
所以不能用步进放大的方式来对放大器进行操作。
同时由于实验中要求采用两块CD4051，通过两两电阻并联一共可得32种放大倍数。
由于该32种放大倍数并无太多规律可循，所以弄清所有组合并对应单片机芯片的引脚变化是很重要的。
先采取合适算法先将CD4051电阻组合一一列出并与芯片引脚相对应。
具体可参考附录一。
此外，利用TLC549进行峰值检测处理时需要对TLC549有一定了解：TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。
它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。
实验过程中，通过TLC549获取输入信号的峰值，从而可以反馈给单片机一个最合适的放大倍数，使放大后峰峰值接近5V。
放大倍数通过单片机又发送给液晶屏，在液晶屏上显示放大倍数。
本次实验采用的液晶屏为字符型液晶显示模块。
具体型号为SMC1602该液晶模块采用HD44780驱动芯片，可兼容性强。
该液晶屏驱动程序于单片机课程学习中已经给出，可显示192种字符160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符，这些字符的代码均与标准ASCII码大部分兼容。
所以对于字符对应和输出相当有帮助。
实验总体方案是以单片机SST89C51控制为核心，液晶模块和A/D芯片与单片机结合参与工作，实现波形自动放大以及放大倍数的显示。
系统框图如图2-1所示。
该方案的优点是实现了软件与硬件相结合的控制方式，设置参数较为方便，可以实现倍数的快速自动调节，误差也较小，并且通过液晶显示器将其显示出来。
利用软件部分省去了峰值检测部分的繁琐设计，大大简化了实验方案。
图2.1总体方案设计三. 单元电路分析与实现。
3.1首先对实验中用到的一些芯片特性进行说明。
在实验中要用到单片机的部分引脚。
本实验选用P1.0，P1.1，P1.2来控制第一块CD4051；P2.0,P2.1,P2.2来控制第二块CD4051。
实验接线图如下图3.1.1所示：图3.1.1单片机与CD4051接线图单片机与液晶显示器接线图如下图3.1.2：图3.1.2单片机与液晶显示器接线图3.2 A/D转换电路本系统采用TLC549作为A/D转换芯片。
下面介绍其一些基本特性。
TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为3V至6V。
它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。
编辑本段二、TLC549 引脚图及各引脚功能TLC549引脚图如下图3.2.1所示：图3.2.1TLC549引脚图其各引脚说明如下：REF+：正基准电压输入2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。