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摘 要

在如今的集成电路大规模发展中，对于单片机的实际应用也在不断地深入和发展变化着，由于单片机具有功能强、体积小、功耗低、价格便宜、工作可靠、使用方便等特点，因此这项技术特别适合与控制有关的系统，从而越来越广泛地应用于各个领域。

本文介绍的是一种放大器，通过内部程序来改变其增益的大小。本设计以STC89LE52单片机作为微处理器，运用OPA690运放,CD4066模拟开关以及4个电位器组成放大电路，通过改变反馈电阻的大小及4个电位器的组合关系来改变放大倍数。

论文首先对放大器的设计思路及方案进行了论证，然后对硬件电路和软件电路进行了说明，最后对整体电路进行调试和检测，通过理论研究及实际检测该设计最大放大倍数为40倍，远远超过了预期目标，符合本次设计的要求。

关键词：程控放大器，单片机，集成芯片

ABSTRACT

In recent years,with the development of LSI, SCM applications continue to develop.It has the features of multi-functions, small size, low power consumption, cheap price, reliable work,eazy using.So it fits the coercion of system，and it is more and more widely used in various fields.

This article introduces a amplifier which changes the gain through the software.This system uses the OPA690 as the core.The OPA690 op-amp， CD4066 analog switch and the composition of four potentiometer compose the operational circuit.By changing the size of the feedback resistance and the combination of the four potentiometer relationship to change magnification

The article demonstrates the system plan,the introduces the hardware and the software.This system realized enlarged 40 times most greatly the goal and has achieved anticipative request.

Keyword: Programmable,Gain Amplifier;SCM,Integrated Chip

目录

ABSTRACT 3

第一章 绪论 5

1.1 课题背景和意义 5

1.2 课题的概况及发展趋势 6

1.3 本论文主要任务 6

1.4 论文结构安排 7

第二章 程控放大器的设计 8

2.1 设计思路 8

2.2 程控增益方案选择 8

2.2.1 运算放大器的选择 9

2.2.2 开关器件的选择 10

2.3 相关模块比较与选型 11

2.3.1 控制芯片的选择 11

2.3.2 A\D信号采集模块选择 12

2.3.3 模拟开关模块选择 13

2.3.3 人机接口模块的选择 14

2.4 程控放大方案的理论补充 15

第三章 硬件电路设计说明 17

3.1 单片机最小电路 17

3.1.1 时钟电路 18

3.1.2 复位电路 18

3.1.3 电源电路 19

3.2 A\D电压采集电路 19

3.3 程控放大电路 20

3.3.1 开关电路设计 20

3.3.2 放大电路设计 21

3.4 人机接口电路 22

3.4.1 按键输入电路设计 22

3.4.1 显示电路设计 23

第四章 软件设计 24

4.1 程序主体设计 24

4.2 电压采集程序设计 25

4.3 放大倍数程控设计 25

4.3.1 放大倍数定义 25

4.3.2 电阻网络选择 26

4.4 显示程序设计 27

第五章 调试和总结 30

5.1 系统调试 30

5.2 论文小结 31

参考文献 32

致谢 32

1. 绪论

程控放大器（Programmable Gain Amplifier, PGA）是指可以通过指令控制或内部程序而改变增益等性能的放大器电路，运算放大器和模拟开关控制的电阻网络组成程控放大器的基本形式。通过程序的数字编码控制模拟开关。数字编码可用数字硬件的电路实现,也可用计算机硬件根据不同的需要来控制。

1.1 课题背景和意义

目前，随着半导体技术与数字化技术的不断发展，在嵌入式系统设计中移动通信，网络技术，多媒体技术不断变化，单片机从4位，8位，16位到32位甚至更多的可能性，其发展历程一直备受广大电子爱好者的极大关注。各种各样的测量仪表也越来越趋向于采取数字化和智能化的方向发展，面对不同仪表与系统的不同要求，我们也需要更多元化更精准的电子设备来实现不同程序及硬件的要求。组成这些仪表的电路一般由前端的传感器、放大器电路和后端的数据处理电路共同组成，而其中后端的数据处理电路一般采用高精度A/D模数转化模块和高速单片机组成，从而确保仪表精度和速度的要求。而对于另外的前端电路来说，由于传感器输出信号幅度和驱动能力均相对是比较微弱的，所以我们必须要使用高精度的测量放大器才能满足后端电路的要求。

程控放大器也称为可编程控制放大器，是根据使用的要求由程序来控制改变增益的放大器。它具有方便控制，高线性度，可靠稳定等优点。在多参数或多通道的数据采集系统中，多个参数或多个通道共用一个测量放大器。就每个通道的数据采集而言，还可以实现自动控制增益或自动量程切换，因此程控增益放大器在现如今得到了广泛的应用。在程控放大器中，程控一般有两种方法，一种是运用模拟的方法，叫做自动增益控制（AGC），另外一种则是先监测输出，然后根据输出的数值调整程控增益放大器的增益，前者虽然简单，但由于需要人工介入调整起来相对麻烦，而后者人工介入相对简单但成本高复杂。“先监测输出，然后调整程控增益放大器的增益”是指通过编写程序去控制电路的实现。

本文会分析程控放大器的基本原理及实现方法，当改变模拟开关按钮闭合状态时，电位的改变使整体电路的电阻发生变化，电路中放大器的增益也相应地加以改变。这种变化通常是自动进行,即不需要人为的改变电路连接或调整电阻网络的变化,而是通过软件控制程序改变放大器的增益。通过这种方式改变增益的方法可以使系统功能增强，满足电路系统的精确要求。

1.2 课题的概况及发展趋势

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