基于a89c51單片機(jī)的增益和增益多檔位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

基于a89c51單片機(jī)的增益和增益多檔位調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1前置電路模擬在實(shí)際的工程測量中，測量信號非常弱，信號中通常包含干擾信號。因此，有必要對測量信號進(jìn)行動態(tài)濾波，并具有不同的放大倍數(shù)。因此，前人電路通常采用高精度測量放大器來最大限度地抑制公共模型的干擾。然而，要控制增益倍數(shù)，傳統(tǒng)方法使用多級模擬開關(guān)來選擇不同阻值的衰減，但缺點(diǎn)是選擇間隔?。ㄍǔＶ挥?個檔案）。針對以上缺點(diǎn)，本文基于非易失性數(shù)字電位器，提出了由單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)增益多檔位調(diào)節(jié)的方案，另外本方案還可實(shí)現(xiàn)濾波截止頻率的多檔位調(diào)節(jié)。2硬件工作原理圖1是由AD521、AD652、S3528B、AT89C51、ADC0804、CJ0710組成的數(shù)據(jù)采集電路原理圖。2.1電壓比較器觸發(fā)電路采用電壓比較器CJ0710，當(dāng)采集的信號電壓經(jīng)過初級放大后大于參考電壓VREF時，電壓比較器輸出“0”電平，送到單片機(jī)AT89C51的中斷INT0，使之工作。2.2ce及管腳控制方式采用AMI公司的單片開關(guān)電容低通濾波器S3528B，其內(nèi)部采用開關(guān)頻率可控的7階橢圓函數(shù)開關(guān)電容低通濾波結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳如圖2所示。D0～D5(3,2,1,18,17,16）：控制低通濾波器截止頻率的碼字，完成截止頻率點(diǎn)的設(shè)置。由于與TTL電平兼容，這六個管腳可接微機(jī)總線，通過CE的上升沿將輸入數(shù)據(jù)鎖存，進(jìn)而控制內(nèi)部ROM的輸出。64×11bROM保存了64種狀態(tài)，即64種分配比例，每輸入一組代碼，就對應(yīng)一種分配比例，然后通過11位R0M的11根線控制7節(jié)橢圓濾波器的截止頻率，在輸入晶體振蕩器的頻率一定的情況下，一組輸入代碼，代表一種分配比例，同時就對應(yīng)著一種固定的截止頻率。如果想改變截止頻率，只要重新寫入數(shù)據(jù)即可。CE(4腳）：鎖存控制信號的輸入端，當(dāng)CE=V+時，輸入數(shù)據(jù)D0～D5不起作用；當(dāng)CE=VSS時，數(shù)據(jù)可直接加到ROM中，完成截止頻率點(diǎn)的設(shè)置。此外，CE還可接收TTL電平信號及上升沿鎖存輸入控制信號。設(shè)計(jì)時，D5～D0由AT89C51的P1口（P1.2～P1.7）提供，鎖存控制信號CE由P2.2提供，利用F/V（電壓/頻率轉(zhuǎn)換芯片AD652）和ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換結(jié)果，通過一定的算法使AT89C51對D5～D0進(jìn)行編碼，從而達(dá)到程控濾波器截止頻率的目的。2.3預(yù)緊器2.3.1測量矩陣選用AD公司的單片測量放大器AD521，如圖3所示。管腳4、6用來調(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)。測量放大器AD521的增益計(jì)算公式為：G=V2.3.2增益判決電路為了實(shí)現(xiàn)程控放大，測量放大器AD521的2、14引腳RG可用Xicor公司的非易失性數(shù)字電位器X9241代替（引腳如圖4）。該電位器是64抽頭的四數(shù)字電位器，采用標(biāo)準(zhǔn)的I2C雙向串行接口。如圖4所示，VW0、VW1、VW2及VW3分別為四個電位器的滑動端；VL0、VL1、VL2及VL3分別為四個電位器的低端；VH0、VH1、VH2及VH3分別為四個電位器的高端；A0、A1、A2及A3為地址線（用來設(shè)置從屬地址低4位）；SDA及SCL分別為串行數(shù)據(jù)和串行時鐘；VCC及VSS分別為電源和地。每個電位器包含四個8位EE2PROM數(shù)據(jù)寄存器和一個控制滑臂的計(jì)數(shù)寄存器WCR,單片機(jī)通過接口（P1.0和P1.1）可直接讀寫這些寄存器,或者控制數(shù)據(jù)寄存器同WCR傳送數(shù)據(jù),也可按步進(jìn)方式移動滑臂。主器件單片機(jī)在發(fā)送完起始條件及器件地址，且在器件做出應(yīng)答之后，送到X9241的下一個字節(jié)包括指令及寄存器指針的信息。其格式如下：其中低4位中前兩位（R0和R1）指出四個寄存器中的一個，后兩位（P0和P1）選擇四個電位器中的哪一個；高4位決定指令。X9241共有9條指令，包括四條兩字節(jié)指令，四條三字節(jié)指令和一條增加減少指令。第三個8位字節(jié)包括用來定義滑動端位置的低6位（LSB）以及高2位（CM和DW）。LSB若寫入WCR，可直接改變滑臂位置,數(shù)據(jù)寫入EEPROM則作為WCR的備用數(shù)據(jù),每個電位器有四個備用數(shù)據(jù)可供選用。另外高兩位中的CM（串聯(lián)方式CaseadeMode）用來決定四個電位器是否構(gòu)成串聯(lián)組合形式，當(dāng)WCR的CM位被置為“0”時，則電位器是正常工作方式；當(dāng)CM位置“1”，則與它相鄰的高序號的電位器串聯(lián)連接。DW位的狀態(tài)用于使能或禁止滑動端，當(dāng)WCR的DW位被置為“0”（或“1”）時，則滑動端被使能（或被禁止）。2.4增益判決電路增益判決電路采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0804，輸出精度有8位，能區(qū)分256個不同等級的輸入模擬電壓。ADC0804的DB7～DB0,CS,RD,WR,INTR分別接AT89C51的P0.7～P0.0,P2.0,RD,WR,在使用時，單片機(jī)根據(jù)第一次ADC0804所傳遞的信號數(shù)據(jù)，判斷其信號電壓所在區(qū)間范圍，然后以一定的算法得到使濾波器輸入電壓滿