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摘 要

程控放大器就是可编程的放大器，其参数可调。单片机最小系统、模拟开关芯片CD4051和放大器芯片LF353为本设计的程控放大器系统的主要部件。其89C51为最小系统板模块的核心，其放大电路采用LF353运算放大器二级放大，并用CD4051三输入、可选择八路可程控的开关芯片，在每一级使用其中的三个开关电路，对P1口赋予不同的值，从而选择不同的支路，控制放大电路来放大不同的倍数。根据51单片机控制所选A/D的电阻网络状态，同时要编写峰值检测软件对输入信号进行峰值检测并以此为依据来控制正弦波的放大倍数，接着利用液晶显示器将其显示出来。经过反复测量，此系统实现的通频在0Hz到1.6KHz之间，放大的倍数在0.93~5之间，并形成不失真的自动波形。

关键词: 51单片机,液晶显示器,放大器,CD4051

Abstract： Programmable amplifier is a kind of amplifiers which can be programmed，and its parameters are adjustable．The programmable amplifier system designed in this paper mainly uses the minimum SCM system，analog switch chip CD4051 and amplifier chip LF353．The minimum system board module of this design takes 89C51 as the core，and its amplifier circuit uses LF353 operational amplifier of two stage amplification．To control the amplifier circuit to amplify different multiples by choosing a different branch，using a switch chip which is three inputted by CD4051 and selectable eight programmable and using three switch circle of it in every stage，assigning different value for P1．According to resistor network status of A/D selected by SCM51，write a software of peak detection to detect the peak and control magnification multiples of sine waves based on it at the same time，and then display it by LCD monitor．The general frequency achieved by this system is between 0Hz to 1.6KHz after repeated measurements，and amplification multiple is between 0.93 to 5．The automatic waveform which is formed by this system is undistorted．

Key word: SCM51，LCD Monitor，amplifier，CD4051

目 录

1 引言 4

2 程控放大器介绍 5

2.1 程控放大器的作用 5

2.2程控放大器的原理 5

2.3设计的方案及步骤 6

3 单元电路的分析与实现 7

3.1交直流A/D转换电路 7

3.2峰值检测电路 8

3.3单片机控制模块 9

3.4控制电路 10

3.5放大器控制模块 11

3.6 液晶显示模块 12

4软件的分析 13

4.1编程排序 13

4.2引脚与倍数相对应 14

4.3峰值检测 14

4.4液晶显示屏 15

4.5对TLC549进行操作 16

4.6主程序流程分析 16

5仿真结果与分析 18

参考文献 24

致 谢 25

附录 26

1 引言

现代社会，数字化和智能化的技术发展迅速，基于数字化和智能化的各类电子仪器越来越成为当今社会的主流。单片机的发展与应用给人类生活带来了巨大的方便。随着时代的进步，推动着单片机技术的飞速的发展，并广泛地应用在通信、检测等技术上，由于通信、检测等技术的需要也推动着单片机技术趋向成熟。而放大器便是通信系统和其它电子系统很重要的组成部分。

1962年，由美国科学家发明的第一台放大器，促使着检测微弱信号的技术得到了巨大的突破，在很大程度上推动了科学技术的发展。目前，检测微弱信号的技术和仪器已经实用在很多生产和研究的领域中，在实际应用中也发现了不少优缺点，从而促进人们对检测微弱信号技术的很大改革与提升。伴随着数字技术的发展，LIA由早期的模拟电路实现，转向了模拟和数字混合，这种LIA只是在信号的输入通道，利用数字滤波器来抑制信号的噪声，或者利用在模拟放大器的基础上加上模数转换（ADC）或者数模转换（DAC）和各种通用数字接口功能，就可以实现由计算机控制、监视和显示等辅助功能，但其核心检波器(PSD)或者是解调器仍然是通过采用模拟电子技术来实现的，本质上也是ALIA。如今DLIA已经成为了检测和钻研微弱信号的热点，但是在一些比较特殊的场合中，ALIA仍然发挥着DLIA不可替代的作用。

程控放大器就是一种放大倍数由程序控制的放大器，其可以通过软件的编程控制改变增益，在大的变化范围的模拟信号可以利用模数转换器去自动识别可以自动识别。因此其能广泛的应用于各种自动生产经营系统中，和智能仪表仪器中。虽然在测试的时候使用拨码开关来控制开关电路很方便，但是由于这种开关电路要手动控制，不可以由程序自动控制， 故本设计在放大电路中选择CD4051模拟开关芯片来实现对开关电路的控制。在放大电路中CD4051的驱动作用很强，本设计中，使用两片CD4051，每片中有三个开关。这样的设计可以降低成本，同时实现了软件控制硬件的目的。目前通常用单片机来自动选择量程档位，运用数字电位器、仪表放大器共同组成本设计需要的精度高、成本低、多档位的程控放大器。

本设计中，程控放大器主要用TCL549转换器将输入模拟信号转换称为数字信号，并经过峰值检测输入单片机中，通过CD4051控制放大倍数，输入放大器中，最后通过液晶显示器LCD1602显示其结果。

2 程控放大器介绍

2.1 程控放大器的作用

将一音频信号、电压信号等模拟信号输入电路中，必须经过峰值检测和适当的调理，将信号保持在一定的水平上。例如输入的是一个正弦信号，要连接到模数转换器进行模拟信息向数字信息的转换，如果模数转换器的基本电压为5V，输入信号的电压应调整到小于并且接近于基本电压5V的一半，这样可以提高模数转换器的利用率。因为一般的输入电压信号是正负交替的，其经过提升电路，将输入的电压信号提升一个档次，使其输出电压在0到5V之间，如下图2.1所示：

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