畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于VCA610自動(dòng)增益放大器的設(shè)計(jì)

1、 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于vca610的自控增益放大器的設(shè)計(jì) 院 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 許 君 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子xxxx班 完成時(shí)間： 2015年6月 摘 要社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)先進(jìn)的生產(chǎn)力，而生產(chǎn)力的提高需要依托強(qiáng)大的技術(shù)支持，尤其是自動(dòng)增益控制技術(shù)。自動(dòng)增益控制（agc）在各行各業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用，比如：儀器儀表與檢測(cè)技術(shù)、低壓電器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和工業(yè)通信技術(shù)。自動(dòng)增益控制技術(shù)與生活息息相關(guān)，對(duì)它的學(xué)習(xí)也顯得格外重要。設(shè)計(jì)一個(gè)自控增益放大器，可以采用vca610放大器來(lái)搭建自動(dòng)增益放大電路，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)

2、現(xiàn)信號(hào)的自動(dòng)控制?；趘ca610的自動(dòng)增益控制系統(tǒng)，采用msp430f169單片機(jī)作為控制器，對(duì)vca610放大器提供控制電壓，使其控制的信號(hào)輸出穩(wěn)定的幅值，輸出的交流信號(hào)通過(guò)opa620放大電路、三極管推挽電路；輸出的直流信號(hào)通過(guò)放大電路、擴(kuò)流電路；信號(hào)分別經(jīng)過(guò)交直流處理，帶負(fù)載能力得到提高，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求，這樣一個(gè)完整的基于vca610的自控增益放大系統(tǒng)就搭建完成了,通過(guò)仿真調(diào)試，根據(jù)結(jié)果，分析得出結(jié)論。通過(guò)vca610自動(dòng)增益放大電路的學(xué)習(xí)，能夠加強(qiáng)人們對(duì)自動(dòng)增益控制電路的認(rèn)識(shí)，由淺入深，以此來(lái)學(xué)習(xí)更加復(fù)雜、設(shè)計(jì)更加優(yōu)良的自動(dòng)增益控制電路。這樣就能夠使自控技術(shù)更加的成熟、先進(jìn)，使大家

3、的生活更加豐富多彩。 關(guān)鍵詞 ：自動(dòng)增益控制；msp430f169；vca610；放大器；調(diào)試abstcactthe progress of the society is inseparable from the advanced productive forces, and productivity rely on strong technical support, especially the automatic gain control technology. automatic gain control (agc) has been widely used in all walks o

4、f life, for example: instrumentation and testing technology, low voltage electrical technology, automatic control technology, industrial robot technology and communication technology industry. automatic gain control technology is closely related to life, and to study the technology is very impo

5、rtant.vca610 amplifier can be used to build automatic gain amplifier circuit for designing an automatic gain amplifier, the design is simple, and easy to realize automatic control of signals. the automatic gain control system is based on vca610, using msp430f169 microcontroller as controller, the co

6、ntroller provides control voltage for vca610 amplifier, and make its control signal output stable, the output of the ac signal through opa620 amplification circuit and transistor push-pull circuit; the dc signal output through magnifying circuit and expanding flow circuit; signal is treated respecti

7、vely with ac/dc, and load will be enhanced , so, it will reach to the design requirements, a complete automatic gain amplifier system which is set up completed by vca610, through simulating and debugging, reach to results, and draw a conclusion.through studying vca610 automatic gain amplifier circui

8、t, it can strengthen people's knowledge of automatic gain control circuit, in order to learn more complex, more excellent design of automatic gain control circuit. it was able to further automatic control technology mature and advanced, in addition ,it make people's lives more colorful.keywo

9、rds automatic gain control; msp430f169; vca610; amplifier; debugging 目 錄1 緒論11.1 研究課題的背景及意義11.2 研究課題的主要工作22 總體設(shè)計(jì)思想與方案32.1 總體設(shè)計(jì)思想32.2 總體設(shè)計(jì)概述32.3 方案選擇42.3.1 控制器的選擇42.3.2 信號(hào)處理電路的選擇52.3.3 方案總結(jié)83 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)103.1 主要器件介紹103.1.1 msp430f169單片機(jī)103.1.2 vca610運(yùn)放芯片113.1.3 opa620運(yùn)放芯片113.1.4 opa2604放大芯片123.1.5 lm317電

10、壓穩(wěn)壓器123.1.6 12864液晶顯示133.2 單元電路設(shè)計(jì)143.2.1 msp430f169單片機(jī)最小系統(tǒng)143.2.2 下載電路163.2.3 lcd12864液晶顯示電路173.2.4 vca610自動(dòng)控制電路183.2.5 直流電路193.2.6 交流電路204 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)214.1 軟件設(shè)計(jì)概述214.2 軟件模塊程序214.2.1 液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)214.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)225 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析235.1 系統(tǒng)調(diào)試簡(jiǎn)介235.2 仿真測(cè)試235.2.1 直流模塊仿真測(cè)試235.2.2 交流模塊仿真測(cè)試255.2.3 lcd12864測(cè)試295.2.4 da

11、模塊測(cè)試305.2.5 測(cè)試結(jié)果與改進(jìn)措施305.3 心得與體會(huì)31結(jié)束語(yǔ)32參考文獻(xiàn)33致謝36附錄37附錄a 原件清單37附錄b 程序清單391 緒論 1.1 研究課題的背景及意義隨著歷史前行的腳步，科學(xué)技術(shù)也在不斷的發(fā)展，為了解放生產(chǎn)力，提高工作效率，人類開(kāi)始設(shè)計(jì)各種各樣的裝備來(lái)減輕負(fù)擔(dān)，在這過(guò)程中，自動(dòng)控制技術(shù)也得到快速發(fā)展。古老的馬車逐漸被新興的汽車所代替，農(nóng)業(yè)也發(fā)生翻天覆地的變化，隨著自動(dòng)一體化機(jī)械進(jìn)入農(nóng)業(yè)，農(nóng)民生產(chǎn)效率也得到顯著提高，這一切都得益于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。人類的種種進(jìn)步使自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展越來(lái)越迅猛。這些自動(dòng)化設(shè)計(jì)源于實(shí)踐，卻在實(shí)踐中得到升華。經(jīng)過(guò)千百年的提煉，尤其是半個(gè)

12、世紀(jì)工業(yè)實(shí)踐的普遍應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成為人類科技文明的重要組成部分，在日常生活中不可或缺。隨著新型制造業(yè)的興起和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。現(xiàn)今，自動(dòng)控制技術(shù)其中的一個(gè)核心部分就是自動(dòng)增益控制電路，研究自動(dòng)增益控制顯得尤其重要。現(xiàn)階段，自動(dòng)增益控制主要以運(yùn)放為核心來(lái)搭建外部電路，構(gòu)成自動(dòng)增益放大電路，核心運(yùn)算放大器功能的優(yōu)劣可以看出整個(gè)電路的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，運(yùn)放的優(yōu)點(diǎn)就是集成度高，體積小，容易搭建各種典型電路。它是一個(gè)高性能的直接耦合多級(jí)放大電路，因首先應(yīng)用于信號(hào)的運(yùn)算而得名。在日常生活中應(yīng)用的比較廣泛，而且容易在市場(chǎng)上獲得。所以用這種集成運(yùn)放不但能簡(jiǎn)化

13、自動(dòng)增益放大電路，而且能夠提高自動(dòng)增益放大器電路的穩(wěn)定性。在學(xué)校，許多大學(xué)生的生活過(guò)的十分的乏味。一部分人都沉迷于游戲，或者整天的在游手好閑，當(dāng)然也有喜歡學(xué)習(xí)，在書(shū)本的海洋中汲取精神的食糧；除此之外，還有部分同學(xué)喜歡鉆研自己的專業(yè)知識(shí)，并且喜歡動(dòng)手，想方設(shè)法來(lái)驗(yàn)證其結(jié)論是不是正確的。對(duì)于廣大電信系的學(xué)生來(lái)說(shuō)，想?yún)⒓与娮痈?jìng)賽的同學(xué)都無(wú)不在課余補(bǔ)充自己的課外知識(shí)，可是他們卻不知如何學(xué)起。為了讓這部分想學(xué)好自己專業(yè)知識(shí)并且為參加競(jìng)賽而有所準(zhǔn)備的同學(xué)能夠得到很好的鍛煉，所以可以設(shè)計(jì)一個(gè)比較有意義、符合研究熱點(diǎn)、十分有代表性的電路就顯得格外重要了。設(shè)計(jì)一個(gè)基于vca610的自動(dòng)增益放大器可以滿足這部分學(xué)

14、生的要求。課題曾在湖南省電子競(jìng)賽試題中出現(xiàn)過(guò)，目的就是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力。傳統(tǒng)的放大器，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，常采用分立元件來(lái)組建電路，常用的是采用三極管、電阻、電容來(lái)搭建放大電路。三極管電路穩(wěn)定性沒(méi)有集成運(yùn)放構(gòu)建的放大電路穩(wěn)定性高，三極管受外部溫度影響大，而集成運(yùn)放受外部溫度影響相對(duì)而言較小，采用分立原件設(shè)計(jì)的放大電路需要考濾溫度漂移等多種因素，所以設(shè)計(jì)起來(lái)比較復(fù)雜；采用通用集成運(yùn)放，它的內(nèi)部硬件高度集成，而且內(nèi)部集成防止溫度漂移的電路，所以用它搭建放大電路則設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，用的元器件也較少，能夠節(jié)約學(xué)習(xí)成本，所以用運(yùn)放來(lái)搭建自動(dòng)增益放大器比較合適。搭建的自動(dòng)增益放大器電路有助于學(xué)生學(xué)習(xí)硬件

15、和軟件知識(shí)。外部電路的設(shè)計(jì)涉及到數(shù)電、模電和電路設(shè)計(jì)的知識(shí)，所以需要同學(xué)額外加深對(duì)這方面的學(xué)習(xí)，才能掌握好設(shè)計(jì)的基本原理；采用的是msp430f169單片機(jī)，同學(xué)們則需要深入的學(xué)習(xí)c語(yǔ)言編程，在此基礎(chǔ)上還得學(xué)會(huì)模塊化編程等編程基本技能，所以通過(guò)基于vca610自動(dòng)增益放大器設(shè)計(jì)的課題，可以豐富大家的課余生活，擴(kuò)展大家的知識(shí)面，通過(guò)這個(gè)課題的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以學(xué)到很多課本以外的東西，所以研究這個(gè)課題是十分必要的。1.2 研究課題的主要工作單片機(jī)硬件接口電路的設(shè)計(jì)、軟件程序的設(shè)計(jì)、電路仿真、電路調(diào)試。對(duì)于整個(gè)vca610自動(dòng)增益放大器來(lái)說(shuō)，msp430f169單片機(jī)是它的核心控制部分。msp430f1

16、69單片機(jī)內(nèi)部資源豐富，所以能夠利用的外部接口資源也十分的多，這個(gè)系統(tǒng)的外圍接口分別是isp下載接口模塊、12864液晶顯示接口模塊、msp430f169內(nèi)部模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換接口模塊 。外部電路模塊主要分為兩部分：直流自動(dòng)增益模塊和交流自動(dòng)增益模塊。直流模塊主要由vca610自動(dòng)增益放大電路、運(yùn)放電路、跟隨電路、擴(kuò)流電路組成，交流模塊則由vca610自動(dòng)增益放大電路、跟隨電路、推挽放大電路構(gòu)成。設(shè)計(jì)完整的電路，用multism畫(huà)出硬件仿真圖，進(jìn)行仿真電路測(cè)試。在運(yùn)行仿真電路時(shí)，在要求范圍內(nèi)分別改變交流信號(hào)的輸入幅值、輸入信號(hào)頻率，測(cè)試輸出是否能夠滿足帶負(fù)載要求，如果不能達(dá)到要求，則需要重新改變仿

17、真電路的主要元器件參數(shù)或者改變電路設(shè)計(jì)。仿真直流電路設(shè)計(jì)則只需在任務(wù)要求范圍內(nèi)改變輸入信號(hào)的幅值，用示波器查看輸出波形是否與理論值達(dá)到一致。2 總體設(shè)計(jì)思想與方案2.1 總體設(shè)計(jì)思想電路設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足放大倍數(shù)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，使輸電壓出為固定10v（交流信號(hào)則幅值為10v，交流頻率在10khz-100khz段）,硬件部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且涉及到的模擬電路與數(shù)字電路知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，以此來(lái)提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣；軟件部分則應(yīng)該模塊化，編程清晰：不管輸入信號(hào)是交流信號(hào)還是直流信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制電路后能夠穩(wěn)定的輸出固定幅值的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化；涉及到的數(shù)字電路知識(shí)和模擬電路知識(shí)應(yīng)該盡可能的豐富，同學(xué)在設(shè)計(jì)自動(dòng)增益放大

18、器時(shí)能夠盡可能的多自學(xué)一些知識(shí)，以此來(lái)提高自己的課內(nèi)學(xué)習(xí)興趣，使自己的專業(yè)知識(shí)盡可能的得到加強(qiáng)、提高；硬件設(shè)計(jì)采用經(jīng)典的設(shè)計(jì)模塊，這樣的模塊性能穩(wěn)定而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，能夠借鑒以前設(shè)計(jì)人員的思路，使自己設(shè)計(jì)的電路更加的優(yōu)良。2.2 總體設(shè)計(jì)概述基于vca610自控增益放大器是以vca610芯片為硬件核心的自控增益控制系統(tǒng)，msp430f169為重要控制部分，msp430f169控制器有很多接口資源，便于外部硬件設(shè)計(jì)；當(dāng)然它的軟件接口也非常的豐富，比如：模塊、串口等模塊，方便了軟件設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了軟件編程。由此可見(jiàn)，選擇這一款合適的控制器十分的有優(yōu)勢(shì)。鑒于系統(tǒng)是做自動(dòng)增益放大，所以放大的設(shè)計(jì)就十分重要，當(dāng)

19、然也是課題核心的部分。選用一款高性能的運(yùn)放芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)就事關(guān)重要。利用運(yùn)放搭建放大電路，主要是利用它的閉環(huán)負(fù)反饋，當(dāng)輸出沒(méi)有達(dá)到額定電壓時(shí)，反饋電路則會(huì)使輸出電壓增大；當(dāng)輸出高于額定電壓時(shí)，反饋電路則會(huì)衰減輸出電壓，使輸出電壓滿足設(shè)計(jì)的輸出電壓。vca610能夠滿足這種自控增益放大的要求，它的帶寬也比較大，硬件電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。為了滿足固定電壓的輸出，其設(shè)計(jì)的方法也多種多樣，但最終的目的都是一樣的，滿足固定的幅值輸出。它們采用的核心思想都是采用以單片機(jī)為核心的控制器調(diào)節(jié)外部硬件反饋電路，使輸出達(dá)到預(yù)期要求。常用的有反饋電阻放大、程控增益放大、自控增益放大。經(jīng)過(guò)上面三個(gè)核心點(diǎn)的討論，基本可以確

20、定設(shè)計(jì)的幾種方案，方案將在下文詳細(xì)介紹，并通過(guò)文字加方框圖的形式，能夠使人直觀的了解設(shè)計(jì)思路。2.3 方案選擇2.3.1 控制器的選擇方案一：方案的控制核心為51單片機(jī)-stc89s52，時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、電源模塊、下載模塊是組建51控制器最小系統(tǒng)的基本模塊。對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，采用的核心控制器價(jià)格低廉，電子市場(chǎng)上容易購(gòu)買。51單片機(jī)采集直流模塊的輸出電壓；交流模塊的輸出電壓則需經(jīng)過(guò)a/d模塊后，才能被控制器采集。優(yōu)點(diǎn)：這種控制器的優(yōu)點(diǎn)就是編程簡(jiǎn)單，編程指令易上手，這款控制器也是初學(xué)者入門的最佳選擇，對(duì)于在校學(xué)生來(lái)說(shuō)，自學(xué)相對(duì)容易。缺點(diǎn)：雖然編程簡(jiǎn)單，但是此款控制器內(nèi)部的資源相對(duì)較少，需要從外部增

21、加硬件資源，就像在采集交流信號(hào)時(shí)，需要外接a/d模塊，因?yàn)樗鼉?nèi)部缺少這方面的資源模塊。在外部增加額外的硬件模塊就會(huì)增加制作成本。第二個(gè)缺點(diǎn)就是增加了外部a/d模塊則需要占用控制器的接口資源，而且還增加了編程的復(fù)雜度。方案一的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 控制器方案一框圖方案二：方案采用的是一款16位的控制器-msp430f169，和上述那款51控制器的最小系統(tǒng)類似，最小系統(tǒng)由時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、電源模塊、下載模塊構(gòu)成。對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，msp430f169控制器價(jià)格也比較低廉，但是在價(jià)格方面比51控制器貴。msp430f169同樣在市面上也比較常見(jiàn)，這款ti公司生產(chǎn)的芯片常被用來(lái)在電子競(jìng)賽中使用，方便

22、推廣。通過(guò)msp430f169芯片處理信號(hào)，交流信號(hào)和直流信號(hào)可直接被單片機(jī)采集處理。和上款51芯片區(qū)別在于它時(shí)鐘模塊頻率比51控制器的時(shí)鐘頻率高，使芯片高速運(yùn)轉(zhuǎn)。電源模塊也有區(qū)別，對(duì)電壓的要求也沒(méi)51控制的高。優(yōu)點(diǎn)：芯片直流處理速度快，幾近是51控制器芯片速度的2-3倍；msp430f169控制器功耗非常低，可以節(jié)省電能，環(huán)保節(jié)能；資源接口豐富，內(nèi)部具有a/d等模塊，無(wú)需外部增加擴(kuò)展芯片，方便軟件程序的編寫(xiě)。缺點(diǎn)：16位的430控制器入門稍微比8位的51控制器稍微復(fù)雜一點(diǎn)，這對(duì)于剛學(xué)習(xí)單片機(jī)的學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定的難度。但是有51基礎(chǔ)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)msp430f169控制器就相對(duì)容易。控制器方案

23、二的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2 控制器方案二框圖通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)：這兩種方案中的控制器都比較適合大家來(lái)使用。但是，由于每個(gè)學(xué)習(xí)者的基礎(chǔ)知識(shí)不一樣，所以選擇就會(huì)有所不同。剛學(xué)習(xí)控制器的同學(xué)選擇方案一比較合適，51控制器上手較為容易，學(xué)習(xí)周期短。但是對(duì)于高年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，51控制器的知識(shí)已經(jīng)扎實(shí)了，選擇msp430f169控制器就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，主要是可以簡(jiǎn)化外部硬件電路，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就更加的簡(jiǎn)單了，并且可以擴(kuò)充學(xué)習(xí)者的課外知識(shí)和提高學(xué)習(xí)者的設(shè)計(jì)能力。所以，對(duì)于大四將畢業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)，選擇方案二最為合適了。2.3.2 信號(hào)處理電路的選擇方案一：采用數(shù)字電位器反饋放大電路。因?yàn)橐O(shè)計(jì)出在信號(hào)輸入為20

24、0mv-10v,輸出固定為10v的電路，所以采用傳統(tǒng)的集成運(yùn)算放大器來(lái)搭建放大電路，這種電路采用的是閉環(huán)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，反饋電路由一個(gè)反饋電阻構(gòu)成，所以只要調(diào)節(jié)反饋電路的反饋電阻既可以調(diào)節(jié)信號(hào)的放大倍數(shù)。反饋電路采用數(shù)字電位器，即可滿足設(shè)計(jì)要求。所以我們只要控制數(shù)字電位器的阻值，就可以調(diào)節(jié)信號(hào)的放大倍數(shù)，使輸出達(dá)到固定的10v，也就形成了方案一。方案一電路的優(yōu)點(diǎn)：方案最大的優(yōu)點(diǎn)就是采用傳統(tǒng)的運(yùn)算放大電路，設(shè)計(jì)經(jīng)典，設(shè)計(jì)起來(lái)就相對(duì)簡(jiǎn)單。數(shù)字電位器有8位的、10位的、12位的，隨著位數(shù)的增高，精度也越來(lái)越高，同時(shí)價(jià)格也越來(lái)越貴。采用8位的數(shù)字電位器，則有256個(gè)阻值，所以就有256個(gè)固定放大的結(jié)果，若

25、反饋電阻采用固定阻值的電阻，則會(huì)占用電路板的面積，而且控制起來(lái)就會(huì)比較復(fù)雜，因?yàn)橛卸鄠€(gè)檔位需要調(diào)節(jié)。而數(shù)字電位器的控制采用傳統(tǒng)的協(xié)議，占用控制器的口線少，編程簡(jiǎn)單容易，控制電阻檔位簡(jiǎn)單。但是方案一也存在不足之處，它的缺點(diǎn)有：方案一采用數(shù)字電位器具有局限性。數(shù)字電位器具有不足之處，電位器畢竟只有固定個(gè)數(shù)的阻值，由于輸入是一段范圍的電壓信號(hào)，所以調(diào)節(jié)成10v輸出信號(hào)的能力畢竟也有限，主要是檔位部位不夠（指8位的數(shù)字電位器，如果采用12位的數(shù)字電位器成本就會(huì)大大提高）。而且在軟件編程時(shí)，要不斷采集輸入信號(hào)的阻值，根據(jù)采集的數(shù)值，在控制器中要計(jì)算得出要放大的倍數(shù)，然后根據(jù)這個(gè)結(jié)果再去調(diào)節(jié)數(shù)字電位器的阻

26、值，以改變放大倍數(shù)，使輸出達(dá)到固定的10v輸出，這就使程序設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)復(fù)雜了許多。還有一個(gè)局限性，數(shù)字電位器受工作頻率的影響比較大，數(shù)字電位器只有在頻率較低的頻段工作，其電阻阻值就十分的準(zhǔn)確，誤差不會(huì)超過(guò)千分之一，但隨之頻率的升高，其控制的阻值誤差就會(huì)越來(lái)越大。對(duì)于任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)要求，頻率要求相對(duì)范圍廣，頻率也比較高，所以到了高頻部分，數(shù)字電位器的誤差會(huì)比較大，換言之，放大倍數(shù)存在的誤差也就大，這就直接使輸出的信號(hào)誤差變大。信號(hào)處理電路方案一的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。圖3 信號(hào)處理電路方案一框圖方案二：方案二采用程控放大電路，選用的芯片是ad603。ad603芯片是一款具有程控增益調(diào)節(jié)的芯片，通過(guò)控

27、制芯片引腳電壓值，即可以控制輸入信號(hào)的放大倍數(shù)，換言之，就是控制電壓改變和放大倍數(shù)成線性關(guān)系。這是一款低噪聲、寬帶寬的具有程控增益調(diào)節(jié)的專用芯片，已被美國(guó)adi公司申請(qǐng)了專利?？刂破魍ㄟ^(guò)電壓調(diào)節(jié)ad603引腳電壓，也就是間接調(diào)節(jié)放大器的放大倍數(shù)。當(dāng)外部信號(hào)輸入，單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部d/a模塊輸出電壓控制放大倍數(shù)，這樣信號(hào)就被放大成了10v信號(hào)了。優(yōu)點(diǎn)：控制范圍寬，ad603是受外部電壓來(lái)控制放大倍數(shù)，所以它放大倍數(shù)控制比較容易。和數(shù)字電位器作為放大器反饋電路相比，程控控制范圍顯然比前者大的多。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，放大倍數(shù)隨著單片機(jī)輸出電壓可以近乎連續(xù)變化，這就是程控放大器最大的優(yōu)勢(shì)了。缺點(diǎn)：由于ad60

28、3芯片自身設(shè)計(jì)的原因，ad603芯片輸入信號(hào)的有效值為1v,而峰值的一般為±1.4v，最大不能夠超過(guò)±2v，輸入信號(hào)范圍比較窄，所以對(duì)于輸入信號(hào)為200mv-10v時(shí)，處理起來(lái)就相對(duì)麻煩；第二個(gè)缺點(diǎn)和數(shù)字電位器反饋電路類似，就是軟件程序中算法也比較復(fù)雜，而且還給硬件電路設(shè)計(jì)增加一定的工作量。在進(jìn)行軟件算法編程時(shí)，先要對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，這就要求前級(jí)增加一個(gè)數(shù)據(jù)采集的硬件電路，在這之后才能進(jìn)行算法處理。雖然程控電路比數(shù)字電位器控制的檔位多，但是每次輸入信號(hào)改變時(shí)，芯片就需要重新采集，然后重新計(jì)算，在一定程度上增加了控制器的工作量。信號(hào)處理電路方案二的結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。圖4 信號(hào)

29、處理電路方案二框圖方案三：方案三采用自控增益放大電路。方案采用的是常見(jiàn)的自控增益控制放大芯片vca610，vca610芯片常和伙伴芯片opa620一起配合著使用。這款芯片常應(yīng)用在聲納系統(tǒng)、時(shí)間增益控制光接收機(jī)、脈沖振幅補(bǔ)償這些系統(tǒng)中，因?yàn)檫@些系統(tǒng)都需要進(jìn)行自動(dòng)增益控制，所以這也是方案三選用vca610做自控增益放大的原因。交直流信號(hào)從vca610進(jìn)入后，受自動(dòng)增益控制的影響，或放大、或衰減。由于自控增益模塊受單片機(jī)提供的控制電壓的控制，當(dāng)單片機(jī)輸出控制電壓為1v時(shí)，則進(jìn)入自動(dòng)增益模塊的信號(hào)輸出相應(yīng)幅值為1v的正弦波。如果輸入信號(hào)幅值高于1v，則信號(hào)會(huì)被逐漸的衰減下來(lái)，直至1v，若輸入信號(hào)的幅值

30、低于1v，信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)增益放大電路后會(huì)逐漸放大到1v。方案三具有挺多的優(yōu)點(diǎn)。首先，從方案三系統(tǒng)分析，因?yàn)樗且粋€(gè)自動(dòng)增益放大系統(tǒng)，所以在適當(dāng)條件下會(huì)自動(dòng)控制。一定條件下，不管輸入信號(hào)的幅值如何變化、頻率如何變化，系統(tǒng)的輸出最后都會(huì)被自動(dòng)調(diào)節(jié)成固定幅度的信號(hào)，這也是自動(dòng)增益放大電路最大的優(yōu)勢(shì)與亮點(diǎn)。和數(shù)字電位器反饋放大電路、程控電路相比，電路省去了很多繁瑣的步驟。它不像前兩種電路一樣需要不斷的采集輸入信號(hào)、計(jì)算信號(hào)的放大倍數(shù)，它能過(guò)直接通過(guò)自控系統(tǒng)放大后成穩(wěn)定幅值信號(hào)，這種硬件上完美的表現(xiàn)就省去了程序設(shè)計(jì)中的各種麻煩，這就是它的優(yōu)勢(shì)。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是vca610芯片的特點(diǎn)，它采用電壓控制增益，這點(diǎn)和

31、程控電路控制的方法有點(diǎn)類似，控制器輸出特定的控制電壓，使自動(dòng)增益放大電路輸出特定的幅值，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它控制上比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。一般的電路都要設(shè)計(jì)阻抗匹配，而vca610芯片因?yàn)閮?nèi)部高阻抗的差分化，允許靈活的輸入阻抗匹配。因?yàn)檫@個(gè)原因，我們需要從信號(hào)源輸入基本的直流路徑，將終端電阻和地直接相連。差分輸入端也影響了信號(hào)輸入狀態(tài)，這樣輸入后的結(jié)果就是其輸出就是放大器要求一個(gè)低阻抗，從而簡(jiǎn)化了阻抗匹配，這就是它阻抗匹配的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然電路也存在不足之處了，它的輸入信號(hào)在低頻條件下，受噪聲的影響大，自控效果不理想。信號(hào)處理電路方案三的結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。圖5 信號(hào)處理電路方案三框圖2.3.3 方案總結(jié)通過(guò)

32、控制器方案選擇和信號(hào)處理電路的選擇，確定了總體方案。 控制器選擇方案二中的msp430f169單片機(jī)，信號(hào)處理電路則選擇方案三，基于vca610的自動(dòng)增益放大電路。將兩個(gè)方案結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成了如下總體方案，符合任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)起來(lái)較為合理?？傮w框圖如圖6所示。圖6 總體框圖這是一個(gè)基于vca610自動(dòng)增益放大系統(tǒng)的工作過(guò)程。首先，信號(hào)分為直流信號(hào)和交流信號(hào)，這兩種信號(hào)的處理方法不一樣。直流信號(hào)輸入為200mv-10v，首先經(jīng)過(guò)vca610自動(dòng)控制電路，經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制電路后會(huì)輸出1v的直流信號(hào)。后面接入的兩級(jí)放大電路，將信號(hào)放大至10v后輸出。后面接三極管搭建的跟隨電路和lm317擴(kuò)流電路，經(jīng)過(guò)這

33、兩個(gè)電路后，電路輸出電流將會(huì)增至1a，大大提高了帶負(fù)載能力，符合任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)的直流指標(biāo)。輸入為交流信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)進(jìn)入vca610自動(dòng)控制電路后，由于msp430f169單片機(jī)提供的控制電壓為1v，所以經(jīng)過(guò)自動(dòng)控制電路后的輸出信號(hào)幅值為1v的正弦波信號(hào)。自動(dòng)控制的信號(hào)可以不用管信號(hào)頻率，所以避免硬件電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。自動(dòng)控制級(jí)的輸出信號(hào)后面跟著兩級(jí)放大電路，采用opa2604高速寬帶運(yùn)放放大至幅值為10v的正弦波信號(hào)，通過(guò)推挽電路后就可以提高交流帶負(fù)載能力。(注意：原始資料排序整齊，不出現(xiàn)排序亂的情況)詳細(xì)資料下載 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 主要器件介紹3.1.1 msp430f169單片機(jī)msp

34、430f169單片機(jī)是由德州儀器公司制造的一款低功耗單片機(jī)，它是一類具有16位總線帶flash的單片機(jī)；它的性能優(yōu)越，但是價(jià)格卻比較低廉，它的集成度也非常的高，所以眾多技術(shù)開(kāi)發(fā)人員都非常喜歡利用這款單片機(jī)來(lái)開(kāi)發(fā)各種東西；它是用16位的數(shù)據(jù)總線將外設(shè)和內(nèi)存并在一起進(jìn)行統(tǒng)一編排地址，尋址的范圍十分廣泛，達(dá)到了64k；當(dāng)然，它還可以采用外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器的方式來(lái)增大尋址范圍；msp430f169單片機(jī)還具有極其豐富的中斷資源，系統(tǒng)能夠統(tǒng)一管理它的中斷資源，中斷使用的極為方便；此外，它內(nèi)部具有豐富的模塊，內(nèi)部具有精密度硬件乘法器、兩個(gè)16位的定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其功能在設(shè)計(jì)中起到了關(guān)鍵

35、作用 。具體功能可以參看msp430f169的引腳圖，msp430f169單片機(jī)的引腳圖如圖7所示。圖7 msp430f169單片機(jī)引腳圖從圖7中可以清楚的看到，它有6路p口、兩路usart通信端口、一個(gè)比較器，只是引腳功能采取復(fù)用功能，利用時(shí)得稍加關(guān)注。此外，它的內(nèi)部有一個(gè)dco內(nèi)部振蕩器和兩個(gè)外部時(shí)鐘，支持8m的時(shí)鐘。這款芯片有兩種調(diào)試的方法，支持在線對(duì)單片機(jī)調(diào)試，另一種通過(guò)下載程序到芯片后，通過(guò)硬件仿真器調(diào)試，它的jtag口直接和fet（flash emulation tool）連接起來(lái)，不需要再連接其他的仿真工具，方便而又實(shí)用。這款芯片最有特點(diǎn)的一個(gè)功能就是它的低功耗工作模式，在低功耗

36、模式下，能夠減小它對(duì)環(huán)境、使用者的輻射，經(jīng)過(guò)科學(xué)的測(cè)量，在低功耗模式下，它的功耗僅為100mw左右（電流僅為14ma）。它的可靠性高、性能高，在電干擾情況下仍能夠極其穩(wěn)定度工作，同時(shí)它能夠在工業(yè)級(jí)的環(huán)境下運(yùn)行穩(wěn)定，適合做手柄之類的與自動(dòng)控制相關(guān)的設(shè)備。所以，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中用到這樣的一款控制芯片，對(duì)我們的學(xué)習(xí)幫助相當(dāng)?shù)拇蟆?.1.2 vca610運(yùn)放芯片vca610是一種直流耦合、寬寬帶、增益連續(xù)可變、由電壓控制增益的放大器，它可以差分輸入然后單端輸出，這樣能夠改變高阻抗的增益控制，使輸入從- 40db增益至+40db的范圍內(nèi)成db/ v的線性變化，變化的范圍非常的寬；它還有一些顯著的特點(diǎn)：電源供

37、電電壓為±5v，一般的運(yùn)放工作電壓為±12v，這種供電電壓比較省電，輸入噪聲電壓非常的低，只有2.4nv/hz，這說(shuō)明抗噪聲能力非常的好增益控制帶寬為25mhz，帶寬比較寬 。vca610主要在光接收器時(shí)間增益控制、聲納系統(tǒng)、電壓可調(diào)主動(dòng)濾波器、對(duì)數(shù)放大器、脈沖振幅補(bǔ)償、帶有rssi的agc接收機(jī)等方面應(yīng)用的比較廣泛，文章中主要介紹它的自動(dòng)增益控制方面的應(yīng)用 。vca610的引腳圖如圖8所示。圖8 vca610引腳圖3.1.3 opa620運(yùn)放芯片0pa620芯片是一款精度精密放大器，常和vca610配合著一起使用，它們配合著使用在自動(dòng)增益放大電路中非常的常見(jiàn)，是一種典型電

38、路。它的供電電壓也可以使用±5v，功耗非常的低。在高速放大的條件下也具有優(yōu)良的直流精度。它的應(yīng)用也十分的廣泛，常用在廉價(jià)的視頻線驅(qū)動(dòng)、有源濾波器、adc放大器、低噪聲器、光學(xué)通道放大器、便攜式檢測(cè)設(shè)備、低功耗基帶放大器、ccd成像通道放大器等方面，文章主要介紹了用它制作檢波電路和vca610組合構(gòu)件agc電路。opa620的引腳圖如圖9所示。圖9 opa620引腳圖3.1.4 opa2604放大芯片opa2604是ti公司的一款音頻專用運(yùn)放芯片，它的高帶寬（20mhz）和高轉(zhuǎn)換速率使得它在精密高速運(yùn)放這一領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其次，它的諧波失真比較低，同時(shí)噪聲也比較低，這對(duì)高頻信號(hào)放大時(shí)

39、輸出信號(hào)的失真度就比較小。它的帶寬范圍寬、轉(zhuǎn)換速率快這兩個(gè)特點(diǎn)就使得它成為音頻信號(hào)放大首選的主流芯片。opa2604的引腳圖如圖10所示。圖10 opa2604管腳圖3.1.5 lm317電壓穩(wěn)壓器lm317是一款三端可調(diào)的正電壓穩(wěn)壓器。如果電壓范圍輸出為1.2-37伏之間，它能夠提供超過(guò)1.5安的電流，并且這款穩(wěn)壓器使用非常簡(jiǎn)單，它只需要在外部添加兩個(gè)電阻就可以設(shè)置輸出電壓。除此之外，lm317內(nèi)部使用了內(nèi)部限流、熱開(kāi)關(guān)和安全補(bǔ)償功能的保險(xiǎn)絲。這款芯片可以用于多種場(chǎng)合，包括局部穩(wěn)壓、卡上穩(wěn)壓。此外它還能夠用來(lái)制作一種可編程的輸出穩(wěn)壓器，方法就是調(diào)節(jié)輸出點(diǎn)和調(diào)節(jié)點(diǎn)之間的那個(gè)電阻阻值。當(dāng)這個(gè)電阻

40、為固定值時(shí)，那么它就是一個(gè)精密穩(wěn)流電路，而我這次就是采用它的第二種功能，所以這次課題選用此款穩(wěn)壓器充當(dāng)擴(kuò)流電路的核心芯片，用它來(lái)增加直流電路的帶負(fù)載能力。lm317一腳為輸入端，二腳為輸出端，三腳為調(diào)節(jié)端，其管腳排列如圖11所示。圖11 lm317管腳圖3.1.6 12864液晶顯示12864是 128*64點(diǎn)陣液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡(jiǎn)稱，業(yè)界約定俗成的簡(jiǎn)稱。12864的物理特性就是利用電壓來(lái)控制屏幕的顯示，只要有電存，數(shù)據(jù)就能在12864上面顯示，這就是12864液晶顯示的原理。12864顯示屏制作的成本相對(duì)較低，適合在各類儀器中使用，同時(shí)它在小型設(shè)備的顯示領(lǐng)域中也應(yīng)用的比較廣,而且液晶也極其的省

41、電。yaoxy12864b型液晶顯示模塊有兩種接口方式，它的接口方式有3線串行以及4位/8位并行，它在內(nèi)部漢字配置上有8192個(gè)中文漢字。除此之外，它也能夠顯示字符和數(shù)字，它能夠顯示8*16個(gè)字符點(diǎn)陣或者64*256點(diǎn)陣顯示ram。12864的實(shí)物圖如圖12所示，其引腳圖如圖13所示。圖12 lcd12864顯示屏 圖13 lcd1286引腳介紹3.2 單元電路設(shè)計(jì)3.2.1 msp430f169單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是自動(dòng)增益放大設(shè)計(jì)中重要的組成部分。msp430f169單片機(jī)要想正常工作，就必須包含三個(gè)重要的電路：復(fù)位電路、晶振電路、供電電路。有了這三個(gè)電路，單片機(jī)才能夠獨(dú)立的運(yùn)行起

42、來(lái)，也就構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)。供電電路：直流電源能夠提供±22、±15±12、±5v的電壓，通過(guò)提供5v的電壓給msp430f169單片機(jī)最小系統(tǒng)供電，最小系統(tǒng)中l(wèi)m117穩(wěn)壓芯片將5v電壓轉(zhuǎn)換成3.3v電壓給單片機(jī)供電。直流穩(wěn)壓電源中±22、±15、±12、±5v，能提供外部電路中運(yùn)放電路工作電壓，其外部供電原理圖參考整體電路圖；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和以往msp430f169最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)供電電路參數(shù)，電源的極性電容取220f,陶瓷電容取值0.1f。單片機(jī)電源供電電路圖如圖14所示。(注意：原始資料排序整齊，不出現(xiàn)排序亂的情

43、況)詳細(xì)資料下載 圖14 msp430f169供電電路時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路可以視為單片機(jī)最小系統(tǒng)的心臟，它能夠提供單片機(jī)需要的時(shí)鐘信號(hào)。msp430f169單片機(jī)采用的晶振為8mhz，它的內(nèi)部還繼承了低速晶體振蕩器，使得它可以選擇三種時(shí)鐘：aclk輔助時(shí)鐘、mclk系統(tǒng)主時(shí)鐘、smclk子系統(tǒng)時(shí)鐘。主時(shí)鐘是lfxt1clk信號(hào)經(jīng)過(guò)1,2,4,8分頻后得到的。分頻系數(shù)由軟件控制。aclk可由軟件選擇，作為各個(gè)外圍模塊的時(shí)鐘信號(hào)，一般用于低速外設(shè)。mclk來(lái)自lfxt1clk、lfxt2clk、dcoclk，然后經(jīng)過(guò)1，2,4,8分頻得到，分頻系數(shù)也可由軟件控制，主要用于cpu和系統(tǒng)。smclk子系

44、統(tǒng)時(shí)鐘和主系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)源一樣，控制部分也一樣，但是它主要用于控制高速外圍模塊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和以往msp430f169最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路參數(shù)，陶瓷電容取值30pf。時(shí)鐘模塊電路圖如圖15所示。圖15 時(shí)鐘電路由于msp430f169供電電壓低，同時(shí)具有豐富的時(shí)鐘源，使得它具有優(yōu)越的低功耗模式。它主要通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)保持它的低功耗特性：電源電壓采用1.8-3.6v的低電壓，ram數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅為0.1ua，活動(dòng)模式耗電250ua/mips，i/o輸入端口的漏電流僅為50na;采用獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)， msp430f169系統(tǒng)中有一種活動(dòng)模式和5種低功耗模式，在活動(dòng)模式時(shí)， msp430f16

45、9單片機(jī)還可以根據(jù)需要在100khz-8mhz之間調(diào)整時(shí)鐘頻率，有效的降低了系統(tǒng)的功耗。復(fù)位電路：通過(guò)復(fù)位電路，可以產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)，使其復(fù)位。復(fù)位電路的復(fù)位線連接msp430f169復(fù)位引腳，當(dāng)外部產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，msp430f169就能立即產(chǎn)生相應(yīng)的復(fù)位動(dòng)作。設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位方式給單片機(jī)提供相應(yīng)的低電平復(fù)位信號(hào)。當(dāng)外部復(fù)位按鍵沒(méi)有動(dòng)作時(shí)，電容處于充電狀態(tài)，單片機(jī)的復(fù)位引腳為高電平，msp430f169不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。當(dāng)外部復(fù)位按鍵被按下后，電容立即放電，rest線接地，msp430f169相應(yīng)的復(fù)位引腳被拉低，使得msp430f169產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)位電路參數(shù)值，其中電阻為

46、10k，電容為0.1f。復(fù)位電路電路圖如圖16所示。圖16 復(fù)位電路3.2.2 下載電路msp430f169單片機(jī)的程序下載是通過(guò)jtag口和片子的rst、tck、tdi、tdo、tms引腳按一定的時(shí)序串行的傳遞程序代碼和數(shù)據(jù)。調(diào)試指令的命令都是通過(guò)這些數(shù)據(jù)線和控制線傳遞的。下載時(shí)序時(shí)，其地址0fffeh為復(fù)位向量地址，它是程序遇到非屏蔽中斷和程序啟動(dòng)的首要地址，地址中存放的是程序開(kāi)始的首地址，因此必須把程序段的首地址標(biāo)號(hào)表示在中斷向量或程序偽指令的開(kāi)頭位置，否則，連接時(shí)將出現(xiàn)錯(cuò)誤。程序的下載考核在線調(diào)試的電源是通過(guò)計(jì)算機(jī)在jtag提供的，不需另外提供電源。下載電路的原理圖和連接方法如圖17所

47、示。圖17 下載接口電路3.2.3 lcd12864液晶顯示電路使用液晶顯示電路時(shí)，要幾點(diǎn)知識(shí)需要注意：液晶后面的vr1為3x3體積硬封10k可調(diào)電位器，調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)12864的對(duì)比度。當(dāng)電位器電阻缺口大致對(duì)準(zhǔn)r1電阻時(shí)，此時(shí)液晶屏對(duì)比度處于正常范圍內(nèi)，12864顯示屏顯示的比較清晰，此時(shí)，液晶接口的第三腳v0不用連接。當(dāng)電位器缺口對(duì)準(zhǔn)vr1絲印時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于電位器是零阻值，可以用螺絲刀手動(dòng)調(diào)節(jié)液晶電位器至r1位置直到顯示屏正常顯示清晰即可。當(dāng)液晶屏自己帶電位器時(shí)，第三腳v0可接可不接，不接的話就必須調(diào)節(jié)液晶背面電位器至r1位置。接了v0可以通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，同時(shí)也可以使用背后的那個(gè)電阻

48、調(diào)節(jié)；液晶接口的18腳可以不接，將它懸空即可。12864的有串行并行兩種控制的方式，串并行顯示可以通過(guò)兩種方式調(diào)節(jié)，一種是psb腳控制，程序內(nèi)部通過(guò)編寫(xiě)高低電平即可選擇是串行還是并行，若給psb引腳提供高電平h-并行，若引腳為低電平l-串行。第二種方法就是使jp2短路，將s和中間點(diǎn)連接起來(lái)就是串行，將p和中間點(diǎn)連接起來(lái)就是并行。根據(jù)典型電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)液晶電路電阻值，滑動(dòng)變阻器的阻值設(shè)計(jì)為50k，定值電阻為2k。上述所提及到的引腳參照?qǐng)D18液晶電路接口引腳圖。詳細(xì)資料下載 圖18 液晶電路3.2.4 vca610自動(dòng)控制電路 電路的主要功能就是使輸入為200mv-10v之間的交直流電壓信號(hào)

49、，通過(guò)自動(dòng)控制電路后能夠穩(wěn)定的輸出1v信號(hào)（交流信號(hào)幅值為1v），如果直流信號(hào)從in端輸入，經(jīng)過(guò)vca610和opa620組成的自動(dòng)控制電路后，由于單片機(jī)p66腳給opa620的第二腳提供控制電壓，電壓由msp430f169內(nèi)部da模塊轉(zhuǎn)換而來(lái)，幅值為1v，所以通過(guò)自動(dòng)控制電路后的直流信號(hào)輸出為1v。若交流信號(hào)從in端輸入，輸入信號(hào)的頻率在10khz-100khz直接變化，電路輸出幅值為1v的正弦波信號(hào)。最后根據(jù)ti公司數(shù)據(jù)手冊(cè)和以往設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)vca610自動(dòng)增益電路的參數(shù)，電路參數(shù)參照ti數(shù)據(jù)電路手冊(cè)上的數(shù)據(jù)值，修改±5v供電電壓為±6.5v，使電路符合設(shè)計(jì)要求。v

50、ca610自動(dòng)控制電路電路圖如圖19所示。詳細(xì)資料下載 詳細(xì)資料下載 圖19 vca610自動(dòng)控制電路圖3.2.5 直流電路直流電路的作用是對(duì)前級(jí)直流信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。前級(jí)直流輸出為1v，信號(hào)由in2引入，通過(guò)兩級(jí)放大后，輸出電壓值為10v，緊接著為跟隨電路，目的是消除后面電路對(duì)前級(jí)電路輸出信號(hào)的影響。通過(guò)一個(gè)三極管組成的射隨器，目的是消除前級(jí)電路對(duì)后面功率放大電路輸入信號(hào)的影響。通過(guò)lm317組成的擴(kuò)流電路，電路擴(kuò)流至1a，輸出為10v，帶負(fù)載能力為10歐姆，對(duì)于負(fù)載為100歐姆，完全滿足設(shè)計(jì)要求。放大倍數(shù)為，根據(jù)公式設(shè)計(jì)出運(yùn)放電阻,電阻取值10k,反饋電阻取30k,使放大倍數(shù)可調(diào)。直流電

51、路電路圖如圖20所示詳細(xì)資料下載 圖20 直流電路電路圖3.2.6 交流電路前級(jí)輸出幅值為1v的正弦波通過(guò)in2引入交流通路，經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大后，其幅值為10v。其后的跟隨電路是消除推挽電路對(duì)前級(jí)放大電路的影響，推挽電路則是提高信號(hào)的帶負(fù)載能力，使其能夠帶100歐姆負(fù)載，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。交流運(yùn)放參數(shù)參照直流運(yùn)放參數(shù)，使放大倍數(shù)達(dá)到要求。交流電路電路圖如圖21所示。詳細(xì)資料下載 圖21 交流電路電路圖4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)概述設(shè)計(jì)的軟件部分比較簡(jiǎn)單，只包含了幾個(gè)小模塊：液晶顯示模塊、d/a模塊。其中，d/a模塊主要用作單片機(jī)輸出控制vca610自動(dòng)增益模塊,給agc模塊提供輸出幅值電壓。液

52、晶顯示模塊則是把d/a模塊的輸出數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。監(jiān)控程序流程圖如圖22所示。圖22 監(jiān)控程序流程圖4.2 軟件模塊程序進(jìn)行軟件編程時(shí)，必須思路清晰、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。將程序分模塊化設(shè)計(jì)，有助于編寫(xiě)者整理好編寫(xiě)的思路，同時(shí)使程序設(shè)計(jì)的盡可能的簡(jiǎn)單。其次，模塊化的編程能在硬件調(diào)試的時(shí)候，省去多余的調(diào)試時(shí)間，提高軟硬件調(diào)試效率。4.2.1 液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)液晶模塊程序首先需要編寫(xiě)液晶模塊的初始化函數(shù)，緊接著編寫(xiě)寫(xiě)命令函數(shù)程序，根據(jù)寫(xiě)命令函數(shù)編寫(xiě)寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)、清屏處理函數(shù)和顯示處理函數(shù)，完成這些基本函數(shù)編寫(xiě)后，液晶顯示程序也就編寫(xiě)完成了。液晶顯示模塊的測(cè)試程序流程圖如圖23所示。圖23 液晶顯示流程圖4.2.

53、2 數(shù)模轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)msp430f169控制器內(nèi)部擁有12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，所以在控制器外面就不需要去搭建額外的數(shù)模電路模塊了。這樣既簡(jiǎn)單了硬件程序設(shè)計(jì)也使軟件編程簡(jiǎn)單，只需對(duì)msp430f169內(nèi)部控制器進(jìn)行控制操作即可。d/a轉(zhuǎn)換測(cè)試程序流程圖如圖24所示。圖24 d/a轉(zhuǎn)換流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試簡(jiǎn)介基于vca610自動(dòng)增益系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用分模塊調(diào)試，先調(diào)試交流自動(dòng)增益控制模塊，接著調(diào)試直流增益控制模塊、顯示模塊。在調(diào)試直流模塊和交流模塊時(shí)，繪制表格記錄模塊中的輸出級(jí)的數(shù)據(jù)，將記錄的數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出結(jié)論。在調(diào)試液晶模塊時(shí)，先將編寫(xiě)好程序通過(guò)串口線下載msp430f169單片機(jī)中，測(cè)試液晶模塊是否