论文总字数：16708字

摘 要

在电子信息技术中，常常需要对输入信号进行放大。特别是当输入信号幅度会有较大变化的系统，需要对输入信号的幅度进行实时调节来满足系统的要求。市场上已经有很多专门用来解决这个问题的程控放大器，但是因为此类放大器需要专门的芯片来控制，因此成本会大大提升。

针对目前市场上尚未有一种价格低廉、功能稳定的程控放大器之一现状，我尝试设计了一款由可编程单片机为控制核心的信号放大系统。本系统拥有性价比高、控制精度好等优点。系统的放大本质是利用DAC内部的倒梯形网络实现程控放大功能。

系统采用的芯片有STC89C51单片机、TL084运放以及DAC0832转换器。本文通过介绍分析现有的信号放大技术的优缺点以及实现方式，选取最适合本系统的方法，详细阐述了本系统所需的硬件电路以及电路连接方式，最后搭配软件程序的设计思路，实现对本系统的详细介绍。除此以外还对实验结果进行了简要的分析。

关键词：STC89C51、运算放大器

Design and implementation of program controlled signal amplification circuit based on single chip microcomputer

Abstract

In electronic information technology, it is often necessary to amplify the input signal. Especially for some systems whose input signal amplitude changes greatly, it is often necessary to change the amplification factor in real time to ensure that the output signal meets the requirements of the system. In order to meet the demand, there is a programmable amplifier in the market. But this kind of amplifier is usually implemented by expensive special chip, so the cost performance is not high.

In view of the above problems, this paper designs a high gain and high precision signal amplifier which can change the signal gain through the program. The inverted trapezoidal network inside the current mode DAC is used to cooperate with the operational amplifier to form a feedback network to realize the function of programmable amplification.

This design uses STC89C51 microcontroller, tl084 amplifier, DAC0832 converter. This paper introduces the technical characteristics of the current program-controlled amplifier, and expounds its working process and requirements, hardware system design and software system design. It simply analyzes the system structure, working principle and control principle of the programmable controller, and expounds the appearance design, amplification process, hardware design, hardware design and control principle of the program-controlled amplifier in detail The realization process of software programming.

Key words: STC89C51, operational amplifier

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题的意义 1

1.3 需要做的工作 2

第二章 系统总体设计 4

2.1 放大系统方案选择 4

2.2 控制核心方案选择 6

2.3 显示系统方案选择 7

2.4 按键方案选择 7

2.5 运放转换方案选择 8

第三章 硬件电路的设计 9

3.1 单片机最小系统 9

3.2 控制显示系统 10

3.3 按键输入电路 11

3.4 D/A转换电路 12

第四章 软件程序的设计 15

4.1 软件开发环境简介 15

4.2 软件总体设计 15

4.3 D/A转换程序 16

4.4 LCD显示程序 17

4.5 按键检测程序 18

第五章 结论与展望 20

5.1 软件方面遇到的困难 20

5.2 硬件方面遇到的困难 20

5.3 仿真成果数据展示 21

5.4 实物数据成果展示 23

5.5 误差分析 25

5.6 未来展望 25

致谢 26

参考文献 27

附录 28

第一章 绪论

课题研究背景

近代以来，随着基础材料的创新与进步，各种电子设备也因此不断发展与完善，随之而来的对信号也提出了一系列全新的要求。电子技术不断发展从而引起了计算机技术的进步，而计算机技术的进步又能反过来影响电子技术的发展，电子技术和计算机技术就这样互相促进。现在计算机编程可以做到以往仅仅只能通过电子技术才能实现的功能，因此电子技术可控性就得到了很大的提升。电子技术的发展使得人们可以无视空间上的距离来进行沟通交流，这实际上就是人们利用电子技术与计算机技术相结合而得到的结果，电子技术的这一变化，从本质上来说这是模拟信号向数字信号的飞跃性转变，从通信技术到广播技术无不是数字技术的具体表现。电子技术的转变使得人们对传输信号的要求越来越高，无论是在通信技术领域或者是在自动控制领域，电信号处理的重要性都在不断加强。电信号在传递时不可避免的有一定的衰减存在，因此在电路的接收端所接收到的信号一般都是比较微弱的，长距离的电路里这种衰减会变的更严重。在电子线路中微弱信号一般不能直接应用于电路处理，因为微弱信号本身能量过小很容易被噪声影响而湮没，因此为了方便后续对电信号进行处理，我们需要对微弱信号进行放大处理。解决的方法是尝试在接收端将微弱小信号放大到满足要求，因此放大器就由此诞生了。

放大器是一种把输入的微弱信号按一定要求进行放大的一种系统，可以根据放大需求的不同将输入信号的电压、功率进行放大，同时这种放大不能改变信号原有的各种特点。放大器是输入信号控制外部能量源的变化来进行放大，通过这种变化就将原有的信号转化为能量源重新表示出来的信号。

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