【某程控宽带直流放大器系统的硬件和软件设计案例2600字】

某程控宽带直流放大器系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-2"\h\u13450某程控宽带直流放大器系统的硬件和软件设计案例 118074第1章程控宽带直流放大器系统的硬件设计 1283161.1系统硬件设计总原理图 2179061.2STM32单片机核心电路设计 2215201.3LM358运放模块设计 399271.4电源模块设计 4192291.5X9C104数字电位器模块设计 434791.6显示模块设计 626858第2章程控宽带直流放大器系统的软件设计 769432.1系统程序流程图 7293492.2按键模块软件设计 8126962.3串行口中断设计 9第1章程控宽带直流放大器系统的硬件设计硬件设计是整个系统的根本基础和主要躯干,是利用单片上电机软件进行操作和系统运行的一个重要平台,此程序的控制器是宽带直接交流放电发大器。本系统的电路设计主要电路包括一个单片机硬件主控电路模块、运放电路模块、数字有源电位传感器器件控制电路模块、显示器件控制电路模块和数字电源电路控制器等模块。1.1系统硬件设计总原理图控宽带直流放大器系统的硬件部分包括STM32主控模块、电源模块、运放模块、数字电位器模块、显示模块构成，下面就在原理图上标明各个模块。系统硬件总原理图如图4所示。图4系统硬件总原理图1.2STM32单片机核心电路设计STM32系列单片机是一种32位的微控制器，其处理器一般是基于ARM-Cortex-M3内核的。该系列单片机在实时性能上比较优异，功耗低，控制方便，开发简单快捷，外围模块更能实现大部分的基本功能。许多优点也体现在市场上广泛使用的系列单片机和一些开发人员的喜爱上。stm32系统主要划分为三个部件:控制单元,从机器人单元及总线矩阵。根据这本信息手册,可以清楚地看到,总线矩阵的这一组成部分主要目的就是为了用来连接另外两个系统的整体,使得系统本身变成一个整体,对于每一个控制单元功能的一个整体实现,主要的特点就是指处理器的一个核心和两个控制器,它们都是DMA1和DMA2;对于最后一部分从机，其名称除了核心部分外，还包括从机模块，一般的从机模块包括闪存，闪存可以存储少量的数据信息，还包括连接片内和片外设备的接口；总线矩阵是系统的一个重要组成部分，它负责整个系统与外部设备之间的连接，在与外部设备连接时，两种形式的串口略有不同，主要通过并行或串行接口，STM32F103C8T6单片机的引脚图如图5所示。图5STM32单片机引脚图1.3LM358运放模块设计两个独立的、高功率增益的、内部频率补偿的双运算放大器放在一起就组成了LM358,它可以被人们使用于各种单一电源的应用,以及各种满足LM358使用条件的环境里,电源和输出的电流都是独立于各种电源和输出的电压的双源工作模型中。其中主要应用领域包括传感器、放大器、直流增益模块、声波信号放大器、直流增益组件,lm358采用了塑料8引线双列直插式封装和芯片封装。它的直流电压增益与其他的运放比较起来算高的（约100dB），单位增益带宽宽也不遑多让（约1MHz），电源电压范围宽差不多为以下两种：单电源（3-30V）；双电源(±1.5至±15V）。原理图如图6所示。图6LM358原理图1.4电源模块设计在本系统的设计中,主控模块和各个子系统分支模块之间所需的稳定供电电流为1.3v,所以我们设计了一个电源转1.3v的电源转换模块,该转换模块基于ams1117-1.3的电源转换芯片,电源转换原理框图如下表图7所示。图7电源转换模块原理图1.5X9C104数字电位器模块设计在现实生活中的各式各样的桥式电路中，人们为了调节电桥之间的平衡，必须仔细又枯燥的重复一次又一次的调节电位器，最终才能让电桥达到刚好平衡的地步，但是在人们实验的使用过程中，电位器非常容易受到许多外界环境因素的影响，在这个时候，电位器的位置和参数往往都会立即发生变化，系统指标与我们想要达到的指标便不再相同，为了让系统达到电桥平衡的完美的状态，有一次进行调整是必不可少的，这给使用者带来了很多不便，也会降低电桥的使用寿命，为此，在桥臂电路中我们采用了阵列电位器和数字技术，让上面困扰使用者很多年的问题迎刃而解。X9C104是一种100阶数字电位器，具体型号X9C102/103/104/503系列，电阻的可动调节范围为40R~100K，99个电阻阵列被X9C104囊括其中，滑动单元分接头充当了桥梁的左右，连接起了各个单元与两个端点，滑动单元的位置是由CS来控制实现的，U/D和INC为输入端控制，一旦选择了决定好的位置，就可以将位置信息存储在非易失性存储器中，在断电以后的再次上电时可以调用。数字电位器的变化是步进式或增量式，线性变化的电阻值是它的特点之一。举个例子好了，X9C104的电阻范围为我们所知道的40R~100K，分为100个数量级，因此每个抽头点的增量通过计算可以得出为1010R。温度补偿功能：端点之间的电阻误差：±20%;滑动端位置数据可长时间存储，时间为100年；高电阻分辨率：1%。X9C104数字电位器脚位介绍如表1所示，原理图如图8所示。表1X9C104数字电位器脚位介绍图8X9C104数字电位器原理图1.6显示模块设计整个基于单片机的程控宽带直流放大器设计的数据显示采用字符型LCD模块LCD1602。字符型LCD1602它的显示原理是利用了目前最常见的的点矩阵显示，因此在外观上没有太大区别。LCD1602的引脚结果如图9所示。。图9LCD1602显示模块引脚表2LCD引脚功能表LCD1602显示芯片模块直接与整个STM32单片机端口进行端口连接,LCD1602显示芯片模块的A和E端两个接口直接相互连接起来到整个STM32单片机的2.5引脚,LCD1602显示芯片模块的r和r/w端两个接口直接相互连接起来到整个SMT32单片机的2.6引脚,LCD1602显示芯片模块的R和RS端两个接口直接相互连接起来到整个STM32单片机的2.7引脚,LCD1602显示芯片模块的R和VO端两端端口接口分别相互连接起来到一个10千欧姆的自动电位器上,用来直接自动实现对整个显示芯片模块图像颜色和色彩对比度的自动定位调节。图10LCD1602原理图第2章程控宽带直流放大器系统的软件设计本章主要说明的是程控宽带直流放大器系统的软件部分，主要阐述系统程序流程图。2.1系统程序流程图程控宽带直流放大器系统的系统程序流程图如图11所示：图11系统流程图2.2按键模块软件设计对于按键模块的按键设计，我们从按键的设计出发，按键它是一种机械开关的构造，在按键开关接触点的位置，开启和闭合的时候，就在那一瞬间由于机械触点的原因会产生弹性的作用，所以会出现电压的不稳定情况，也就是俗称的抖动现象。所以对于按键模块的处理，一般我们要进行按键消抖处理，按键模块从案件的接触开始到接触稳定，这个过程一般需要五到十个毫秒的时间。按键检测流程如图12所示。开始开始扫描按键是否有键按下是否有键按下调用键盘处理子程序结束Y延时10ms去抖动NNY提取键值图12按键控制子程序流程图2.3串行口中断设计在程控宽带直流放大器