论文总字数：33586字

摘 要

程控电压放大器的增益可由计算机控制，性能稳定，系统具有易修改性和可维护性。本文以MSP340F149单片机为核心，采用高速运放、按键以及显示屏构成程控电压放大器。

论文首先介绍了程控电压放大器的发展历程以及原理，然后说明了程控电压放大器个模块的硬件和软件的设计。在进行系统硬件设计时，首先对单片机的选择、结构、功能等方面进行了介绍，然后分别介绍了单片机模块、显示模块、按键模块、放大模块的功能及设计过程。系统软件设计部分，首先介绍了主程序的设计，然后介绍按键和显示两个模块，并给出了各程序的流程图。论文最后给出了调试过程和结果、误差分析并提出改进意见。

关键词：程控电压放大器 计算机控制 MSP430F149单片机

The Design of Programmable Voltage Amplifier

Abstract

The gain of the programmable voltage amplifier can be controlLCD by computer, the performance is stable, software has easy modification and maintainability, and provides a guarantee for the circuit. This paper uses the MSP MCU as the core, using high speed operational amplifier, key and display to constitute the programmable voltage amplifier. 
This paper introduces the development course and principle of the programmable voltage amplifier, and then explains the hardware and software design of the program control voltage amplifier module. In the system hardware design, the system includes single chip module, display module, key module, amplifier module. This paper introduces the selection, structure and function of MCU, and then introduces the function and design process of other modules of hardware design. The design of the system software, first introduces the main program design, then introduces the key and display two modules, the paper gives the flow chart of each program. Finally, the debugging process and results are given, and the error analysis of debugging results is summarized and suggestions for improvement are put forward.

Key words: Programmable voltage amplifier； computer control； programmable control；MSP430F149 development

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1程控电压放大器的发展现状 1

1.2程控电压放大器的组成 2

1.3论文研究内容 3

第二章 系统方案设计 4

2.1程控电压放大器的整体设计方案 4

2.1.1任务要求性能指标 4

2.1.2整体设计方案 4

2.2系统器件选型 5

2.2.1单片机选型 5

2.2.2显示器选择 7

2.2.3放大器的选择 8

2.2.4电压输入模块的选择 9

第三章 系统硬件电路设计 10

3.1 单片机控制模块电路设计 10

3.2放大模块电路的设计 11

3.3显示模块电路设计 12

3.4电压输入模块电路设计 13

3.6 总体电路图 14

第四章 系统软件设计 16

4.1 系统主程序设计 16

4.2 系统显示部分设计 17

第五章 系统仿真和调试 19

5.1系统总体电路仿真 19

5.1.1 系统仿真结果 19

5.1.2 系统仿真总结 20

5.2系统实物调试效果图 20

5.3系统数据和误差分析 20

5.4硬件电路的优化问题 21

5.5 系统调试总结 21

总结与展望 22

参考文献 23

致 谢 24

附录 25

附录1电路实物图 25

附录2系统部分源程序 26

第一章 绪论

1.1程控电压放大器的发展现状

随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，程控电压放大器越来越被人们熟知且广泛的应用到各个领域当中。程控电压放大器已广泛用于数字电视协调器、电磁能量测量器、磁数据储存系统、磁盘驱动器读通道等许多领域中，另外在无线通信系统和医疗中也得到了广泛的应用。

程控电压放大器是一种通用性很强的放大器，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制。采用这种放大器，可通过程序调节放大倍数，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。所谓量程自动转换就是根据需要对所处理的信号利用程控电压放大器进行倍数的自动调节，以满足后续电路和系统的要求。

程控电压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。　　

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）。
　　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。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。

程控电压放大器一种自动增益控制电路，自动增益控制电路是输出限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出信号的强度；当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大电路，使输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。目前，实现自动增益控制的手段有很多，其中以放大器来实现自动控制目的的被称为自动控制放大器。

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