基于单片机控制的测量放大器.doc

西西 安安 邮邮 电电 学学 院院 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 文 题 目 放大器的测量与设计 系 别 电子与信息工程 专 业 电子信息工程 班 级 电子 0603 学生姓名 刘洋 导师姓名 王静职称 助教 起止时间 2009 年 03 月 23 日 至 2009 年 06 月 26 日 西西 安安 邮邮 电电 学学 院院 毕业设计毕业设计 论文论文 任务书任务书 学生姓名学生姓名刘洋刘洋指导教师指导教师王静王静职称职称助教助教 系系 别别电子与信息工程专专 业业 电子信息工程电子信息工程 题题 目目放大器的测量与设计 任务与要求任务与要求 1 熟悉 MCS51 单片机的工作过程及仿真过程 2 熟练使用 protel 进行原理图设计 3 掌握电子系统的设计的方法 提高实践能力 4 采用汇编语言进行功能实现及软件调试能力 5 掌握印制电路板 PCB 的设计技术 开始日期开始日期2009 3 23完成日期完成日期2009 6 26 系主任系主任 签字签字 2009年年月月日日 西西 安安 邮邮 电电 学学 院院 毕毕 业业 设设 计计 论文论文 工工 作作 计计 划划 学生姓名 刘洋 指导教师 王静 系别 电子与信息工程系 专业 电子信息工程 题目 放大器的测量与设计 工作进程工作进程 3 月 23 日 3 月 29 日 查阅资料 根据对题目的理解 资料 的搜集和知识的掌握写开题报告 3 月 30 日 4 月 12 日 巩固专业知识并根据题目要求设计 方案 有了初步的思路 4 月 13 日 5 月 10 日学习 MCS51 的工作与仿真过程 并巩固熟悉了 protel 的使用 5 月 11 日 5 月 24 日 进行程序的编写与调试 5 月 25 日 5 月 31 日 继续完善整体程序的编写与调试 使系统功能更加优良 同时完成论 文初稿的撰写 6 月 1 日 6 月 26 日 修改完善论文 完成论文的撰写 准备答辩 起 止 时 间工 作 内 容 1 许开君 模拟电子技术基础 北京 高等教育出版社 2 黄金平 测量放大器电路的设计 江汉石油学院 湖北 荆州 3 王建校 51 系列单片机及 C51 程序设计 科学出版社 4 薛均义 武自芳 微机原理及应用技术 西安交大出版社 电脑一台 每周三下午指导一次 解答学生在设计中的疑惑 本计划为开题之初所定 后续会根据具体情况随时调整 最终一定按照规 定结束日期完成毕业设计 注 本计划一式两份 一份交系 一份自己保存 指导教师签字 年 月 日 主要参考书目 资料 主要仪器设备及材料 论文 设计 过程中教师的指导安排 对计划的说明 西安邮电学院 毕业设计 论文 开题报告 课题名称 放大器的测量与设计 电子与信息工程 系 电子信息工程 专业 2006 级 03 班 学生姓名 刘洋 学号 05061101 指导教师 王静 报告日期 2009 年 03 月 25 日 1 本课题所涉及的问题及应用现状综述 测量放大器 instrumentation amplifier 也称为仪表放大器或数据放大器 它是一种可以用来放大微 弱差值信号的高精度放大器 由于这种放大器具有很高的共模抑制比 CMRR com mon mode rejection ratio 通常达 100dB 以上 和极高的输入阻抗 109 以上 且电压增益可以在很宽的范围内 几 几千 连续可调 因而在测控或测量系统中常用作微弱差值信号放大 虽然这类放大器本身具 有良好的共模抑制性能 但在实际应用中有时发现 用这类放大器组成测量电路后 整个电路的共模 抑制性能并不好 根据所提方案的要求 调试过程共分三部分 硬件调试 软件调试和软硬件联调 硬件调 试又分为两部分 数字部分和模拟部分 1 硬件调试 模拟部分 模拟部分是整个系统中最重要的环节 调节电位器 R12 使前级放大电路 满足固定放大倍数为 15 数字部分 数字部分包括单片机 89c52 7289 键盘 显示模块 AD0809 和 DAC0832 分块进行调试 分别调试 DA AD 和 7289 键盘 显示模块 调试程序见附表一 2 软件静态调试 主要是检查语法错误以及程序的逻辑结构错误 3 软硬件联调 在分块调试都成功的条件下 进行软硬件联调 即整体调试 调试重点为 D A 在单片机控 制下对模拟输出的影响是否满足要求 2 本课题需要重点研究的关键问题 解决的思路及实现预期目标的可 行性分析 本系统测量放大器由三个模块电路构成 前级高共模抑制比仪器放大器 程控增益放大电路和单 片机键盘显示处理模块组成 前级高共模抑制比仪器放大器由差动放大电路 共模抑制电路 双端单端转换电路组成 给出了各电路的电路图及设计方法 该测量放大器电路是一种连续程 控调节电路 可以实现增益步距为 1 的 1 1000 倍的程控调节 1 1 前级高共模抑制比仪器放大器 前级放大电路 前级高共模抑制比仪器放大器 前级放大电路 前级高共模抑制比仪器放大器由差动放大电路 共模抑制电路 双端单端转换电路组成 1 1 差动放大电路 差动放大电路 2 2 共模抑制电路 共模抑制电路 3 3 双单转换电路 双单转换电路 2 2 程控增益放大电路 程控增益放大电路 程控增益放大电路 见图 2 由模拟开关 CD4053 8 位 DAC 转换器 DAC0832 和运算放大器 UA741 组成 为了实现 1 1000 倍的程控增益 将增益分配为如下 4 档 一档为 1 255 倍连 续可调 其余 3 档为 256 512 和 1024 倍 模拟开关 CD4053 的 3 路电子开关控制增益分别为 256 512 和 1024 倍 3 个档 由单片机的 P1 4 P1 5 和 P1 6 控制 DAC 转换器 DAC0832 则由数据 总线控制 实现 1 255 的连续程控增益 3 3 键盘显示处理电路 键盘显示处理电路 单片机键盘显示处理模块选用键盘 显示控制器 7289A 7289A 是采用串行方式与单片 机通信 可同时驱动 8 位共阴式数码管 同时可连接多达 64 键的键盘矩阵 单片即可完成 LED 显示 键盘接口的全部功能 在电路图中 片选信号 CS 由单片机 P1 0 控制 同步时钟输入端 CLK 由 P1 1 控制 串行数据输入 输出端 DIO 由 P1 2 控制 按键有效输出端 KEY 由单片机 P1 3 控制 3 完成本课题的工作方案 测量放大器可由以下几部分组成 根据题目的要求 充分利用了模拟和数字系统各自的优点 发挥其优势 采用单片机控制放大器 增益的方法 大大提高了系统的精度 采用仪用放大器输入 大大提高了放大器的品质 由 4 片 运放构成的前级高共模抑制比放大电路对输入信号 即桥路的输出信号 进行固定倍数 15 倍 的放大 再经后级程控增益放大电路 通过模拟开关和 DAC 转换器的组合 得到要求放大倍数的 输出信号 4 指导教师审阅意见 指导教师指导教师 签字 年 月 日 西西安安邮邮电电学学院院毕毕业业设设计计 论论文文 成成绩绩评评定定表表 学生姓名刘洋性别男学号05061101 专 业 班 级 电子 0603 班 课题名称放大器的测量与设计 课题 类型 应用难 度 较 难 毕业设计 论文 时 间 2009 年年 3 月月 23 日日 6 月月 26 日日 指导教师 赵林森 毛永毅 职称 助教 教授 课题任务 完成情况 论 文 20 千字 设计 计算说 明书 千字 图纸 张 其它 含附 件 指导教师意见 分项得分 开题调研论证 分 课题质量 论文内容 分 创新 分 论文撰写 规范 分 学习态度 分 外文翻译 分 指导教师审阅成绩 指导教师 签字 年 月 日 评 阅 教 师 意 见 分项得分 选题 分 开题调研论证 分 课题质量 论文内容 分 创新 分 论文撰写 规范 分 外文翻译 分 评阅成绩 评阅教师 签字 年 月 日 验 收 小 组 意 见 分项得分 准备情况 分 毕业设计 论文 质量 分 操作 回答问题 分 验收成绩 验收教师 组长 签字 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 分项得分 准备情况 分 陈述情况 分 回答问题 分 仪表 分 答辩成绩 答辩小组组长 签字 年 月 日 成绩计算方法 填写本系实用比例 指导教师成绩指导教师成绩 20 评阅成绩评阅成绩 30 验收成绩验收成绩 20 答辩成绩答辩成绩 30 学生实得成绩 百分制 指导教师成绩指导教师成绩 评阅成绩评阅成绩 验收成绩验收成绩 答辩成绩答辩成绩 总评总评 答 辩 委 员 会 意 见 毕业论文 设计 总评成绩 等级 系答辩委员会主任 签字 系 签章 年 月 日 备 注 西安邮电学院毕业论文 设计 成绩评定表 续表 目录目录 摘要摘要 I ABSTRACT II 1 1 任务 任务 1 2 2 方案讨论 方案讨论 1 2 2 1 1 前级高共模抑制比仪器放大器 前级放大电路 前级高共模抑制比仪器放大器 前级放大电路 1 2 1 12 1 1 差动放大电路差动放大电路 1 2 1 22 1 2 共模抑制电路共模抑制电路 见图 1 所示 1 2 1 32 1 3 双单转换电路双单转换电路 2 2 22 2 程控增益放大电路程控增益放大电路 2 2 32 3 键盘显示处理电路键盘显示处理电路 3 3 3 系统设计系统设计 3 3 13 1 总体设计思路总体设计思路 3 3 23 2 原理分析和说明原理分析和说明 4 4 4 软件编程及系统调试软件编程及系统调试 5 4 14 1 软件设计软件设计 5 4 24 2 系统调试系统调试 6 5 5 测试数据及误差分析测试数据及误差分析 6 5 15 1 测试数据测试数据 7 5 25 2 误差分析误差分析 8 6 6 进一步提高系统性能的方法进一步提高系统性能的方法 8 7 7 收获体会收获体会 8 参考文参考文献献 9 I 摘要摘要 本设计由三个模块电路构成 前级高共模抑制比仪器放大器 AD7520 衰减器和单片机键盘 显示处理模块 为提高共模抑制比 在前级高共模抑制比仪器放大器中还将输出共模电压反馈 到正负电源的公共端 使运放电源电压随共模输入电压浮动 各极偏置电压都跟踪共模输入电 压 从而提高了共模抑制比 反馈的方式是把所取电压通过一反相过零比较器后 使稳压二极 管控制在 5V 或 5V 利用电容充放电回路 使电源公共端随所取电压而变动 AD7520 衰 减器利用电阻网络的可编程性 实现衰减器衰减率的数字编程 可预制放大倍数 单片机进行 数字处理 通过对继电器和 AD7520 的控制自动选择通道进行放大 同时增加了串口通信 可 在电脑上特定的软件上预制放大倍数 显示部分为液晶显示 该设计给出了各电路的电路图及 设计方法 该放大器电路是一种连续程控调节电路 讨论了提高仪器放大器共模抑制比 实现增 益步距为 0 5 倍程控调节的方法 关键词 单片机 放大器 共模抑制 通频带 II ABSTRACT Originally design and form by three pieces of module circuit Grade high mould inhibit from reveal than instrument amplifier AD7520 attenuator and one chip computer keyboard that deal with the module altogether ago For improve altogether mould inhibit than in before the high altogether mould inhibit output altogether mould voltage feedback to shouldering by ends public of power also among the amplifiers than instrument in grade make it put power voltage until mould input voltage float setover voltage follow mould inputs the voltage into together very much each altogether not to transport thus improved together mould inhibit to Way that feedback fetch voltage adopt first behind a over a comparator instead make steady voltage diode control in 5V or 5V utilize electric capacity charge and discharge return circuit make the public end of the power change with voltage fetched AD7520 attenuator utilize resistance programmable of network realize attenuator digital programming of person who decay Can prefabricate the multiple of enlarging the one chip computer carries on digital processing chooses the passway to enlarge automatically through the control on relay and AD7520 increase bunches of communication at the same time can prefabricate the multiple of enlarging on the computer on the particular software Reveal some reveal for the liquid crystal This design has produced various electric circuits circuit diagram and the design methodThis repeater circuit is one kind of continual program control adjustment electric circuit Discussed enhanced the instrument amplifier altogether mold rejection ratio realizes increases a step of distance is 0 5 time of program control adjustment method Keyword One chip computer Amplifier The mould is inhibited altogether Open frequency band 测量放大器 1 1 1 任务 任务 设计一个测量桥路输出信号的测量放大器 测量电路与放大器之间有 2m 长的连接 线 具体要求如下 1 最大输出电压为 10V 非线性误差 0 5 2 差模放大倍数 1 1000 可程控 步长为 1 ud A 3 在输入共模电压7 5V 的范围内 共模抑制比 5 10 CMR K 4 通频带 0 10Hz 输出端噪声电压峰值小于 1V 5 直流电压放大器的差模输入电阻 2M 2 2 方案讨论 方案讨论 本系统测量放大器由三个模块电路构成 前级高共模抑制比仪器放大器 程控增益 放大电路和单片机键盘显示处理模块组成 前级高共模抑制比仪器放大器由差动放大 电路 共模抑制电路 双端单端转换电路组成 给出了各电路的电路图及设计方法 该测量放大器电路是一种连续程控调节电路 可以实现增益步距为 1 的 1 1000 倍的 程控调节 2 2 1 1 前级高共模抑制比仪器放大器 前级放大电路 前级高共模抑制比仪器放大器 前级放大电路 前级高共模抑制比仪器放大器由差动放大电路 共模抑制电路 双端单端转换电 路组成 2 1 12 1 1 差动放大电路差动放大电路 前级仪器放大器电路 见图 1 所示 差动放大电路由两个运算放大器 UA741 组成 输入电压接在两个运放的同相端 输入阻抗高 共模抑制比大 由电路的对称性可知共模信号被有效地抑制 而差模信号放大了 15 倍 差模电压增益 共模电压增益 Avc 1 vd11121312 A R R R R 2 1 22 1 2 共模抑制电路共模抑制电路 见图 1 所示 为了进一步提高共模抑制能力 在差动放大电路和双单转换电路之间增加了共模抑 制电路 以运算放大器 UA741 为核心构成 在有差模信号时 电阻 R31 R32 成为输出级的负载 由于电阻值较大 对信号没有影 测量放大器 2 响 点电位为 0 时 运算放大器 输出端 点电位为 0 当有共模信号输入时 B 和 B 的电位相同 有电流流入运算放大器 的反相端 使 端电位下降 运算放大器 使得 端的电位为 E3133B3233BB V R R V R R V V 如果不考虑 23 24 的影响 则有 使得运 CCBBE212134 V V V V V R R R 0 算放大器 的同相端和反相端电位仍保持为 0 从而大大提高共模抑制比 由于加 入了这一级电路 基本消除了共模信号 而在下一级双单转换电路零点漂移的校正也不 影响共模抑制比 2 1 32 1 3 双单转换电路双单转换电路 双单转换电路由运算放大器 UA741 组成 它将差动放大部分的运算放大器 输出的差动信号转换成单端输出信号 提供较高的共模抑制能力 当电阻 时 图 1 中为串联 为 串联 电路电压增益是 2125 RR 2226 RR 21 R 21 R 22 R 22 R 24 R 反相差模增益 21 252525 1 vd ARRRR 同相差模增益 252524 262624 232326 1 111 vd RRR ARRR RRR 由于 则差模电压增益为 共模电 1ocvdcvd VVAVA 1 1 vdoCCv AVVVA 压增益为 可见 电路本身具有很强的共模抑制能力 即使电 1 0 vdvd vcoC AVVAA 路不完全对称 当输入共模电压较大时 也会有较小的输出电压 注意 该电路中电阻的 选择直接影响着电路的共模抑制能力 并且在进行零漂校正时若破坏电路的对称性 可 能导致共模抑制能力的急剧下降 图 1 测量放大器 3 2 22 2 程控增益放大电路程控增益放大电路 程控增益放大电路 见图 2 由模拟开关 CD4053 8 位 DAC 转换器 DAC0832 和运算 放大器 UA741 组成 为了实现 1 1000 倍的程控增益 将增益分配为如下 4 档 一档 为 1 255 倍连续可调 其余 3 档为 256 512 和 1024 倍 模拟开关 CD4053 的 3 路电子 开关控制增益分别为 256 512 和 1024 倍 3 个档 由单片机的 P1 4 P1 5 和 P1 6 控制 DAC 转换器 DAC0832 则由数据总线控制 实现 1 255 的连续程控增益 运算放大器 的输出电压为 441 8 44 2 o o RVD VRI R 式中 1098210 1098210 D D2 D2 D2 D2 D2 D2 为运算放大器 内部电阻网络的权电阻 因此该测量放大器的电压增益为 可见该放大器是一个增益受 值控制的放大器 通过单 01 8 0 44 2 V V D AR V R 片机程序修改 值就可以达到修改增益的目的 选取合适的 44 和 若 44 28 为 1 可实现增益的变化范围是 1 1024 倍 步距为 1 2 32 3 键盘显示处理电路键盘显示处理电路 单片机键盘显示处理模块选用键盘 显示控制器 7289A 7289A 是采用串行 方式与单片机通信 可同时驱动 8 位共阴式数码管 同时可连接多达 64 键的键盘矩阵 单片即可完成 LED 显示 键盘接口的全部功能 在电路图中 片选信号 CS 由单片机 P1 0 控制 同步时钟输入端 CLK 由 P1 1 控制 串行数据输入 输出端 DIO 由 P1 2 控 测量放大器 4 制 按键有效输出端 KEY 由单片机 P1 3 控制 3 3 系统设计系统设计 3 13 1 总体设计思路总体设计思路 根据题目的要求 充分利用了模拟和数字系统各自的优点 发挥其优势 采用 单片机控制放大器增益的方法 大大提高了系统的精度 采用仪用放大器输入 大大 提高了放大器的品质 由 4 片运放构成的前级高共模抑制比放大电路对输入信号 即 桥路的输出信号 进行固定倍数 15 倍 的放大 再经后级程控增益放大电路 通过 模拟开关和 DAC 转换器的组合 得到要求放大倍数的输出信号 本系统的原理框图如 下 图 3 3 23 2 原理分析和说明原理分析和说明 1 测量放大器基本原理 在工业自动控制等领域中 常需要对远离运放的 多路信号进行测量 由于信号远离运放 两者地电位不统一 不可避免地存在长线干 扰和传输网络阻抗不对程引入的误差 为了抑制干扰 运放通常采用差动输入方式 对测量电路的基本要求是 高输入阻抗 以抑制信号源与传输网络电阻不对称引入的误差 高共模抑制比 以抑制各种共模干扰引入的误差 高增益及宽的增益调节范围 以适应信号源电平的宽范围 以上这些要求通常采用多运放组合的电路来满足 典型的组合方式有以下几种 同相串联式高阻测量放大器 同相并联式高阻测量放大器 高共模抑制比测量放大器 本系统采用了高共模抑制比仪用放大器 该放大电路又有三部分组成 差动放大电路 共模抑制电路 双单转换电路 差动放大电路的主要作用是对输入的信号进行固定倍 数的放大 15 倍 同时利用系统的对称性提高其共模抑制比 考虑到设计要求高的 共模抑制比 在输入共模电压7 5V 的范围内 共模抑制比 采用了共模 5 10 CMR K 抑制电路 基本消除了共模信号 达到设计的要求 由于模拟开关及 DAC 转换器的参 考电压输入都是单端输入 所以在共模抑制电路后连接了双单转换电路 完成双端输 入到单端输出的转换 其差模电压增益为 Avd 1 共模电压增益为 Avc 0 不影响前级 测量放大器 5 放大电路的增益 2 控制原理设计 本系统的控制由单片机完成 任一输入信号都将在前级 放大电路固定倍数放大的基础上 再通过程控增益放大电路得到最终要求的放大倍数 首先是前级放大电路的控制 在仔细考虑题目要求的基础上 前级放大电路对 输入信号进行了固定倍数 15 倍 的放大 见图 1 152 21414 12131211 RRRRAvd 程控增益放大电路由模拟开关和 DAC 转换器 组合构成 见图 2 通过单片机进行分档控制 DAC 转换器完成 1 256 倍的连续调节 模拟开关的 三个通道分别进行 256 512 和 1024 倍的控制 对 DAC0832 实现 1 256 倍连续控制 其原理为反相加 法运算电路 见图 4 当模拟开关的三路串联电阻都断路时 即为反相比例运算电路 就是 DAC0832 工作原理图 8 2 D R R VV O fb REFo 式中 图 4 为输入的数字量 内部电阻网络全电阻为 为反馈电阻 放大电路的输出为参考电压 即为前级 D DACR R V o fb REF 0832 为保证最终输出电压增益为 1 255 所以最大电压放大倍数为 A 255 15 此时将 D A 转换器中的数值置为 255 通过调节反馈电阻 Rfb 来实现实际 Av 255 以后 不需要再次调整 Rfb 其值约为 255k 实际制作中采用 200k 电阻与 100k 的电位器串 联的方法来实现 反馈电阻 Rfb 确定后 模拟开关分档控制原理为反相加法运算电路 应用 叠加原理得 i V R fb R R fb R R fb R o R fb R O V 434241 R41 R42 R43 分别控制三档增益 256 512 1024 倍 由 Rfb 可求得 R41 15k R42 7 5k R43 3 75k 通过此电路即可实现程控增益 1 1000 的连续控制 测量放大器 6 4 4 软件编程及系统调试软件编程及系统调试 4 14 1 软件设计软件设计 软件设计总体分五个模块 主程序模块 按键处理模块 DA 转换模块 AD 转换 模块 数码管显示模块 程序见附表 程序流程图如下 开始 系统初始化 检测数码管 启动A D转换 检测是否有 三键铵下 键处理程序 得放大倍数 放大倍数判断 选通相应的模拟开关 启动DA 对信号进 行放大 A D采样 数码管显示 结束 YES NO 图 5 4 24 2 系统调试系统调试 测量放大器 7 根据前面所提方案的要求 调试过程共分三部分 硬件调试 软件调试和软硬 件联调 硬件调试又分为两部分 数字部分和模拟部分 1 硬件调试 模拟部分 模拟部分是整个系统中最重要的环节 调节电位器 R12 使前级放 大电路满足固定放大倍数为 15 数字部分 数字部分包括单片机 89c52 7289 键盘 显示模块 AD0809 和 DAC0832 分块进行调试 分别调试 DA AD 和 7289 键盘 显示模块 调试程序见附表一 2 软件静态调试 主要是检查语法错误以及程序的逻辑结构错误 3 软硬件联调 在分块调试都成功的条件下 进行软硬件联调 即整体调试 调试重点为 D A 在单片机控制下对模拟输出的影响是否满足要求 5 5 测试数据及误差分析测试数据及误差分析 5 15 1 测试数据测试数据 调节电位器 R2 把桥路的输出作为系统的输入 通过 7289 键盘输入不同的放 大倍数 由数码管显示记录系统最后的输出电压 记录两组数据如下 输入放大倍数输入信号 V 输出信号 V 实际放大倍数 10 2500 251 30 2500 773 08 60 2501 606 4 80 2502 158 6 100 2502 6110 44 120 2503 1412 56 140 2503 6114 44 170 2504 4417 76 测量放大器 8 250 2506 3225 28 360 2509 0036 650 25013 855 2 输入放大倍数输入信号 V 输出信号 V 实际放大倍数 10 1010 100 99 30 1010 363 56 60 1010 605 94 8 0 101 0 817 36 100 1011 0110 120 1011 2111 98 140 1011 4214 06 170 1011 7817 62 250 1012 5625 35 360 1013 5435 05 650 1016 1660 99 5 25 2 误差分析误差分析 由上面实验结果可以看出结果存在一定的误差 没有完全达到题目设计要求 产生误差的原因主要有以下几个方面 1 模拟部分 模拟部分是系统中重要的环节 放大电路产生误差的原因很多 一般有 运放的输入偏置电流 失调电压和失调电流及其温飘 电阻值的实际值与标 称值的误差 且随温度变化 另外 电源和信号源的内阻及电压变化 干扰和噪声都 会造成误差 元器件的选择是高性能放大的保证 图 1 中运放 的参数必须尽可能相同 因此选用双运放 其它运放也应选用共模抑制比高的 同时在放大电路中电阻应该精 密匹配 测量放大器 9 2 数字部分 误差主要来源于 DAC 转换器 A D 转换器 主要包括 量化误差 由于 D A 和 A D 的有限分辨率而引起的误差 分辨率指数字量变化一个最小量 时模拟信号的变化量 定义为满刻度与 2n 的比值 量化过程的实质是用一个有限位数 的数去无限逼近一个模拟量 无论如何都不能包含模拟量的全部信息 出现的误差即 为量化误差 量化误差是量化过程中固有的误差 与转换器的位数有关 可通过增加转换器 的位数来减小量化误差 但不能消除 偏移误差 输入信号为零时输出信号不为零的值 可外接电位器调至最小 满刻度误差 满刻度时对应的输入信号与理想输入信号值之差 线性度误差 实际转换器的转换函数与理想直线的最大偏移 6 6 进一步提高系统性能的方法进一步提高系统性能的方法 由于本系统采用的是 8 位 DAC 转换器 为达到 1 1000 程控增益 必须应用 DAC 转换器与模拟开关配合进行分档设计才能实现题目要求 模拟开关的应用存在电 阻网络匹配难以实现 占用体积大 速度较慢等缺点 因此 给调试工作带来很大的 困难 为进一步提高系统性能 可采用十位 DAC 转换器 它具有集成的高精度电阻网 络 解决了电阻网络的匹配问题 通过反向利用 D A 转换器的内部电阻网络来实现 1 1000 倍的程控增益 7 7 收获体会收获体会 本次实验综合应用了电子技术基础 微机控制技术的知识 是对过去所学知识 很好的巩固和总结 通过本次实验掌握了系统设计的一般方法 掌握了单片机在实际 控制系统中的应用 掌握了 7289 键盘 显示模块的应用 掌握了示波器 信号发生器 和直流稳压源的使用方法 了解了面包板的构造 E51 T 型仿真器及其调试软件的应 测量放大器 10 用 作为非电类专业的学生 由于以前没学过电子技术基础 在实验准备阶段及最 后调试过程中 遇到了很多的困难 在此再次感谢杨老师的悉心指导 感谢王金翠同 学 王静同学的热情帮助 参考文献参考文献 1 许开君 模拟电子技术基础 北京 高等教育出版社 2 黄金平 测量放大器电路的设计 江汉石油学院 湖北 荆 州 3 王建校 51 系列单片机及 C51 程序设计 科学出版社 4 薛均义 武自芳 微机原理及应用技术 西安交大出版社 附表一 源程序清单 1 1 DADA 调试程序 调试程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN MOV DPTR 0000H MOV A 00H WW MOVX DPTR A INC A JMP WW END 2 2 ADAD 调试程序 调试程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP AD ORG 0030H MAIN SETB IT0 SETB EA SETB EX0 MOV DPTR 0FEF8H 测量放大器 11 MOVX DPTR A 中断服务程序 AD MOV DPTR 0FEF8H MOVX A DPTR MOV 30H A MOV DPTR 0FEF8H MOVX DPTR A RETI 3 3 系统源程序系统源程序 BCNT EQU 20H REBUF EQU 21H SEBUF EQU 22H KEYNU EQU 23H DNUM EQU 24H CS BIT P1 0 CLK BIT P1 1 DIO BIT P1 2 KEY BIT P1 3 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H 外部 0 中断 转到 INT AD AJMP INT AD ORG 0030H MAIN MOV SP 53H MOV DNUM 255 系统初始化及检测数码管 SETB KEY 初始化 SETB DIO ACALL DELAY MOV SEBUF 10100100B 清零 测量放大器 12 CALL SEND SETB CS MOV SEBUF 10111111B 测试 CALL SEND SETB CS MOV SEBUF 10100100B 清零 CALL SEND SETB CS 中断设置及启动 A D 转换 SETB EA 开中断 SETB IT0 设置外部中断 0 为边沿触发方式 SETB EX0 外部中断 0 允许 MOV DPTR 0FEF9H MOVX DPTR A 检测三次按键 LOOP MOV KEYNU 03H 只能按数字键 3 次 WAITKEY JB KEY WAITKEY KEY 1 继续检测 KEY 0 说明有按键按下 MOV R1 27H MOV SEBUF 00010101B 有键按下 发送读键盘命令 CALL SEND CALL RECEIVE 读键盘 SETB CS MOV A REBUF CLR C SUBB A 30H 键盘码转换为实际输入值 MOV R1 A DEC R1 DJNZKEYNU WAITKEY AJMP KEYTRANSFORM 键处理程序 25H 中的数值加上 26H 中的数值乘 10 加上 27H 的数值乘以 100 得到放大倍数