程控信号发生器

程控信号发生器（精选6篇）

程控信号发生器 第1篇

关键词：DDS,信号发生器,AD9851,AT89S52

信号发生器是一种常用的信号源,广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。信号的频率和稳定度是信号发生器的重要指标,一般的信号发生器很难满足特定的要求,本文运用计算机控制技术和直接数字频率合成技术(Direct Digital Frequency Synthesis)开发出基于DDS的程控信号源[1]。

1 系统总体设计

AD9851可以与多种单片机连接,以完成数据传递与控制等。本设计采用Atmel的单片机AT89S52。

AD9851与AT89S52的接口电路如图1所示。

该系统的硬件设计包含四个模块:

(1)数据传送控制电路。数据传送控制电路的主要功能是将AD9851所需要的频率/相位控制字通过AT89S52微处理器以并行方式或串行方式输入到AD9851的控制字寄存器[2]。根据电路设计的整体思路和资源配置,这个电路可采用并行输入方式为AD9851输送40位频率/相位控制字。

(2)键盘控制电路。利用键盘可以实现向单片机输入数据、传送命令、切换功能等。键盘可分为独立式键盘和矩阵式键盘,本设计采用4×8矩阵式键盘。

(3)显示电路。键盘和LED显示器是单片机应用系统中实现人机对话的一种基本方式。在该频率显示系统的设计电路中,主要是由6个数码管、移位寄存器和3个LED指示等组成。

(4)单片机最小系统设计[3]。

2 系统硬件电路设计

2.1 数据传送控制电路

如前所述,AD9851所需要的40位频率/相位控制字可通过AT89S52微处理器以并行方式或串行方式输入到AD9851的控制字寄存器。AD9851的7脚(FQ UD:频率更新控制),8脚(W CLK:字输入时钟端),和22脚(RESTET:主复位端)分别由AT89S52单片机的三个I/O口P2.1,P2.0和P2.7控制,以更新AD8951的频率信号,字输入时钟信号和主复位信号,电路连接如图1所示。

40位频率/相位控制字是通过AD9851的8位数据输入端(D0~D7)与AT89S52的P0口的8个引脚(P0.0~P0.7)连接,由AT89S52经过P0口分5次传送。

数据传送过程如下:AD9851需要的40位频率/相位控制字(W0,W1,W2,W3,W4)首先预存储在AT89S52内部指定的5个8位存储器中。

(1)将AT89S52的P2.1,P2.0和P2.7全部置零,准备传送数据。AD9851的22脚(RESTET:主复位端)为高电平有效,当其为高电平时会将AD9851寄存器的所有数据清零。

(2)AD9851把W0数据传送到P0口,使AD9851的8个数据输入端(D0~D7)的数值赋为W0。

(3)然后,将单片机的P2.0置为高电平“1”,再将其置“0”,经过AD9851的字输入时钟脉冲W CLK,W0的数值就进入了AD9851的40位数据输入寄存器。

(4)AD9851把W1数据传送到P0口,将单片机的P2.0置为高电平“1”,再将其置“0”,经过AD9851的字输入时钟脉冲W CLK,W0的数值就进入了AD9851的40位数据输入寄存器。如此5次之后,W0~W4五组数据就全部传送到AD9851的数据输入寄存器之中。

(5)再将单片机的P2.1置为高电平“1”,使得AD9851的频率更新控制端(FQ UD)经过频率更新控制信号脉冲,W0~W4共五组数据由AD9851的数据输入寄存器输入到AD9851的频率/相位寄存器,刷新频率/相位寄存器中的原有数值。由此,AD9851的21脚(IOUT端)就输出由W0~W4决定的一定频率和相位的正弦波[3]。

2.2 键盘控制电路

键盘是人工干预单片机进行控制的重要手段,可以实现向单片机输入数据、传送命令、切换功能等。键盘可分为独立式键盘和矩阵式键盘,独立式键盘结构简单,各个键彼此独立,每个按键与一根数据输入线相连。该结构简单,使用方便,但是,随着按键数量的增加所占用的I/O口线也同时增加。

2.3 显示电路

键盘和LED(Light Emitting Diode)显示是单片机应用系统实现人机对话的基本方式[4]。频率显示电路主要由移位寄存器74HC164、数码管以及发光二极管组成,根据数码管驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多。实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。

由于编程简单,且I/O口可以满足需要,本设计选用静态显示方式。在静态的显示方式下,每位数码管的a~h端与一个8位的I/O口相连。当要在某一个数码管上显示字符时,只要从对应的I/O口输出并锁存其显示代码即可。

AD9851输出的正弦波最大频率为70 MHz,分辨率为0.04 Hz,所以本设计选择6个数码管显示,同时选择6个移位寄存器74HC164。74HC164是8位串行输入并行输出移位寄存器,每接一片74HC164可以扩展一个8位并行输出口,作为LED显示器的8根段选线。显示电路因由6个数码管组成,因此有6个74HC164级联在一起,前一级74HC164的QH端同时作为下一级74HC164的串行数据输入端。最左边的74HC164的数据输入端的数据是由AT89S52的P3.0脚模拟串行输入数据,所有的74HC164的同步时钟输入端(Clock)连接在一起,由单片机的P3.1脚模拟时钟输入[5]。

但是如果只有6个数码管显示是不够的,因此,加入3个发光二极管,把输出频率数值分为Hz,kHz,MHz三个档。3个发光二极管分别经过200Ψ的电阻由单片机的P3.4,P3.5,P3.6控制。例如,当输出频率应以kHz为单位时,“kHz”发光二极管亮,则数码管显示的频率数值是以kHz为单位的,这样就能精确显示0~70 MHz的频率范围。

2.4 AT89S52和AD9851最小应用系统设计

单片机最小应用系统是指没有外围器件及外设接口扩展的单片机系统。它是单片机应用系统的设计基础,包括最小系统结构选择、时钟系统设计和复位系统设计。通常情况下,单片机最小应用系统分三种结构:

(1)总线型总线应用的最小系统结构,该结构由总线型单片机、复位电路、时钟电路、I/O口及并行扩展总线组成。

(2)总线型非总线应用的最小系统结构,是只有单片机、复位电路构成的最简单的电路,并行总线不用于外围扩展,可作为应用系统的I/O口使用。

(3)非总线型单片机的最小系统结构。本设计中的电路连接图(图1)属于总线型非总线应用的最小系统结构。

最小应用系统设计中单片机的选择一般遵循以下原则:

(1)所选的单片机应最大程度的满足构成单片机最小应用系统的要求,即性能/配置比约为1。

(2)根据产品要求,优先选择专业型单片机。最小系统的结构与所选的单片机型号有关。

2.4.1 AT89S52单片机的时钟系统设计

AT89S52的振荡器有两种组成方式,即片内振荡器和片外振荡器。本设计选择片内振荡器的组成方式[6]。

2.4.2 AT89S52单片机的复位系统设计

复位即是在复位端加不小于指定宽度的低电平(低电平复位)或高电平(高电平复位)信号使单片机的硬件处于初始状态。单片机复位有低电平复位和高电平复位两种,电平复位引脚定义为RST或RESET。

单片机的复位通常有上电复位,信号复位和运行监控复位三种方式。本电路设计采用按键电平复位方式,实际上属于上电复位和按键手动复位形式。

2.4.3 AD8951应用设计

AD9851可以产生一个频谱纯正,频率和相位均可编程控制且稳定度很好的模拟正弦波,AD9851的应用设计图如图2所示。在电路中,40位的频率/相位控制字由AT89S52的P0口输入AD9851的数据输入端(D0~D7),采用并行方式传送数据。在AD9851中,为了避免要求高速参考时钟振荡器,在AD9851的内部有一个6倍频参考时钟乘法器,这就减少了由于外部频率源过高而产生的相位噪声,外部只需30 MHz的有源振荡器[2]。AD9851内部的高速比较器可接收DAC外部的低通滤波器的输出,产生一个低抖动输出脉冲,这个脉冲的频率和相位可以通过程序来进行调解。

3 DDS信号发生器软件设计

3.1 总体流程图

总体流程图如图3所示。

3.2 部分模块子程序设计

数据传送控制电路的程序设计:

4 结论

在现代科研,教学实验,通信系统以及各种电子测量系统中,具有高精度,频率可调,高稳定度,频率输出范围大的信号源是非常重要的。本文基于DDS技术,选择了Analog Devices公司的高度集成芯片AD9851,采用AT89S52单片机作为控制[7],以此为基础,分别进行了系统的硬件部分(包括数据传送电路,键盘控制电路,频率显示电路和最小应用系统设计)和基于C语言的软件设计[8],电路输出波形具有高稳定度,高精度,高分辨率,可靠性强,频率输出范围大且可调,相位连续等优点。

参考文献

[1]郑毅.一种高精度直接数字式频率源的设计[J].电子机械工程,2003,19(4):61-64.

[2]叶心明,范征宇,张佩.一种新的任意可编辑合成信号源的设计[J].微型电脑应用,2008,24(12):18-19.

[3]李群芳.单片机与接口技术[M].武汉:华中理工大学出版社,1998.

[4]边春远,王志强.MCS-51单片机应用开发实用子程序[M].北京:人民邮电出版社,2005.

[5]赵燕徐,郑茹琼,蔡顺燕.基于AD9850的可编程信号源的设计[J].信息技术,2010(7):116-118.

[6]孙文波.一种基于DDS的快速跳频信号源系统设计[J].电子测量技术,2007(9):137-139.

[7]杨秀增.基于FPGA和DDS的信号源设计[J].电子设计工程,2009(11):7-8,11.

[8]谭浩强.C程序设计[M].2版.北京:清华大学出版社,2001.

[9]陈永泰.基于FPGA的DDS信号源设计[J].电子元器件应用,2007(9):45-47.

可程控核能谱信号放大器设计 第2篇

核能谱放大器是能谱测量系统的重要组成部分,其性能直接影响整个能谱测量系统的分辨率。本文对传统的核能谱信号放大器的不足之处进行了改进:传统的核信号处理仪器放大倍数固定、不能灵活地变换信号放大倍数,放大电路都是针对具体的探测器设计,不具有通用性,本设计针对这一问题应用一级固定放大倍数电路结合DAC转换实现单片机可程控放大倍数,使核能谱信号放大器的放大倍数灵活变换,用户可根据需求自行设置处理;本设计采用高速的12位DAC 芯片设计方案,使系统具有高集成度、低功耗等特点,提高了核信号处理时脉冲的通过率,实现了准确地对处理后信号进行程控放大,提升了仪器性能。

基于谱仪放大器的改进空间,本文设计研制一种通用的、放大倍数可程控的核能谱信号放大器,使其能同时适用于X荧光仪,伽玛谱仪等核能谱测量仪器,具有通用性。该放大器如进一步融合信号采集(A/D转换)技术和数字信号处理(DSP)技术可构成一个功能完备的核能谱信号处理系统。

1 电路基本组成

该电路主要包括滤波成形,程控放大,基线消除等三部分。其中滤波成形电路包括极零相消,四级巴特沃斯滤波电路,极性选择电路;程控放大电路包括一级20倍放大和12位DAC程控放大电路;基线消除电路包括去除直流电路,反相电路及电压跟随电路,结构框图如图1所示。

2 单元电路原理分析

2.1 极零相消

信号输入端接入极零相消电路可以消除对探头信号进行微分时所引起的下击,使脉冲单调地回到基线,它改善了计数率过载和脉冲幅度叠加的效应,适用于高分辨率和高计数率的谱仪系统。图2为设计电路及实验测试信号图。

2.2 滤波成形

电路采用两个二阶巴特沃斯滤波电路级联成四阶巴特沃斯滤波电路。用运算放大器设计的二阶低通Butterworth滤波电路,直接采用频域分析方法得到:

$\frac{V{}_{\text{o}}(s)}{V{}_{\text{i}}(s)}=\frac{k/(R{}^{2}C{}^2)}{s{}^2+s\left(\frac{3-k}{RC}\right)+\frac{1}{R{}^{2}C{}^2}}$

式中:k=1+R1/R2。

令$Q=\frac{1}{(3-k)}‚\omega {}_0=1/(RC)$,则:

$\frac{V{}_{\text{o}}(s)}{V{}_{\text{i}}(s)}=\frac{k\omega {}_0^2}{s{}^2+s\frac{\omega {}_0}{Q}+\omega {}_0^2}$

式中:k相当于同相放大器的电压放大倍数,叫做滤波器的通带增益;Q为品质因数;ω0为特征角频率。图3为滤波成形部分电路设计原理图,图4为实验测试结果。

2.3 程控放大

此电路采用一级100倍固定放大和DAC程控可调倍数放大两部分。一级放大采用运算放大器正反馈。DAC程控可调倍数放大部分,通过单片机控制12位高速DAC芯片,利用DAC内部精密电阻网络作为运放的反馈电阻提高了放大精度,实现1～1 000倍可程控放大。输出电压:

$V{}_{\text{Ο}\text{U}\text{Τ}}=\left\{D*\left(\frac{R{}_{\text{F}\text{B}}}{R{}_{\text{D}\text{A}\text{C}}}\right)*(V{}_{\text{B}\text{L}\text{A}\text{S}}-V{}_{\text{Ι}\text{Ν}})\right\}+V{}_{\text{B}\text{L}\text{A}\text{S}}$

式中D取值范围为:0～4 095。

DAC程控放大电路如图5所示。

2.4 基线消除

基线消除电路先将成形后的核脉冲信号输入一阶低通滤波电路取出直流分量,再与原信号相减实现去除直流分量的作用。电路实现如图6所示。

3 主要性能指标

将本文设计的可程控核能谱信号放大电路通过制板、焊接、调试后,电源采用7～20 V的稳压电源,电路将其转为所需+5 V,-5 V,信号输入端通过极零相消电路,经调试对不同输入(X荧光和伽马射线)的频率要求改变R,C值实现极零相消其后接入的一级放大和核信号的成形滤波,输出的信号为准高斯波形,脉冲的顶部平坦,通过单片机控制DAC工作,经测试达到了可程控信号0～100倍的放大,完全实现了设计要求。图7为最终测试输出波形。

4 结 论

本文设计的可程控核能谱信号放大器经过分析设计及电路的制板、焊接和调试,经实验证明,达到了对能谱信号进行滤波成形、0～100倍程控放大的设计要求。该设计可通用于X荧光和伽玛能谱测量系统,实现了设计要求的通用性和灵活性,对比传统的核信号放大成形,本文设计的可程控信号放大器还具有低功耗、硬件易于小型化等优点,实现了现代核信号处理方面的设计要求。

参考文献

[1]王芝英.核电子技术原理[M].北京:原子能出版杜,1989.

[2]朱志甫,李学强,瞿金辉,等.X荧光光谱仪脉冲成形电路的设计[J].核电子学与探测技术,2009,29(4):563-566.

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[7]周燕,崔琪琳,田杜养.可调增益程控滤波器的设计[J].现代电子技术,2008,31(23):148-150.

[8]邵建辉,李坚.谱仪放大器中滤波成形电路的一种改进设计[J].核电子学与探测技术,2006,26(5):646-648.

[9]任清莲.高频小信号放大器的设计与仿真[J].计算机仿真,2009,26(12):315-319.

基于单片机的程控小信号放大电路 第3篇

随着科学技术的不断发展, 对测试系统提出了一系列新的要求。对微弱前置信号放大电路, 有很多新技术。使其向高准确度、多功能、高可靠性和低价格方向发展。

当前, 随着数字化技术的不断发展, 各类测量仪表越来越趋于采取数字化和智能化方向的发展。这些设备一般由前端的传感器、放大器电路和后端的数据处理电路组成。其中后端数据处理电路通常采用高精度APD 和高速单片机, 以保证仪表的精度和速度要求。对于前端电路, 由于传感器输出信号的幅度和驱动能力均比较微弱, 必须加接高精度的测量放大器以满足后端电路的要求;另一方面, 传感器在不同测试中输出信号的幅度可能相差很多, 传统的处理方法是对放大器增加手动档位调节以保证后端的APD 采集输入端的信号在一定幅度内, 从而保证整个仪表的测量精度。

1系统总体方案

本系统由单片机控制电路、程控放大电路、键盘电路、显示电路及其驱动电路组成。通过键盘设置增益, 显示器显示增益实现人机交互功能。其中心思想是通过单片控制运算放大器的输入电阻从而实现增益可控。

如图1所示, 运算放大器的电压放大倍数为A=-Rf/Ri。要使增益可变, 只要改变Rf或者Ri就可以。设计思路是用DAC0832代替Ri, DAC0832相当于一个R-2R电阻网络, 通过单片机控制其输入, 实现对增益的控制, 从而实现控制其放大倍数的目的。

系统的总体框图如图2所示。

1.1可控增益放大部分

增益放大电路主要由D/A转换器DAC0832和宽带集成运算放大器AD811AN组成。

(1) D/A转换器DAC0832。

DAC0832是8位高分辨率电流输出型D/A转换器, 芯片内有两级输入寄存器, 使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通3种输入方式, 以便适应各种电路的需要 (如要求多路D/A异步输入、同步转换等) 。D/A转换结果采用电流形式输出。如需要相应的模拟信号, 可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻, 还可以外接。

(2) 宽带集成运算放大器AD811AN。

AD811是美国模拟器件公司开发的视频运算放大器中的一种, 具有高速、高频、宽频带、低噪声等优点, 并且是电流反馈型运算放大器。

(3) 增益放大模块原理如图3所示。

如图3, D0～D7为单片机输出的8位数字信号, 待放大小信号从参考电压端输入, 通过DAC0832转换, 其输出端Iout1输出电流为Iout1=-D/256*Ui/R0, 再经过运算放大器反向放大得到输出电压Uo=D/256*Rf/R0*Ui, 只要调节好Rf与R0d比值就可以实现输出倍数按要求的连续可调。

1.2微处理器

微处理器采用8位高性能单片机AT89C51。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器 (FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低电压、高性能CMOS 8位微处理器, 俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1 000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造, 与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器, AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

1.3按键输入电路

输入电路采用独立式编码方式需要8个按键。独立式键盘是指直接用I/O口线构成单个的按键电路, 每个独立式按键占用一根I/O口线。其电路配置灵活, 软件结构简单。此处只用8个按键, 所以采用独立式按键。

1.4驱动显示电路

LED数码管是由7个发光二极管和一个dp小数点位组成。发光二极管具有单向导通性, 只有当外加正向电压产生足够大电流时才能发光。它的阈值电压比普通二极管高, 电压越高发光越强。

2系统软件设计

该系统的软件采用模块化设计, 包括单片机控制模块、按键输入模块、驱动显示模块、程控放大模块。

系统控制模块通过调用各子程序来实现相应的功能, 初始化完成单片机各端口及寄存器定义、变量定义等任务。

2.1控制模块流程

初始化程序, 将P0、P1口置高, 初始化8155, 检测有无按键按下, 如有按键按下, 8155驱动LED显示。

2.2D/A转换模块流程

通过D/A转换将模拟信号放大到欲实现的倍数并具有倒相功能, 设计中可实现0～255倍变换。DAC0832可以看成一个R-2R电阻网络, 8位输入口的输入可以看成是对电阻网络进行编程, 输入不同的值得到不同的输出、输入电压比。只要调整输出放大器就可以得到相应的放大倍数。

2.3驱动显示程序

3仿真

3.1软件简介

Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司出版的EDA工具软件 (该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司) 。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具, 不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能, 还能仿真单片机及外围器件。虽然, 目前国内推广刚起步, 但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具 (仿真软件) , 从原理图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真, 一键切换到PCB设计, 真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台, 其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等, 2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器, 并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面, 它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

3.2功能特点

Proteus软件具有其它EDA工具软件 (例:Multisim) 的功能。这些功能是:①原理布图;②PCB自动或人工布线;③SPICE电路仿真。

(1) 互动的电路仿真。

用户甚至可以实时采用诸如RAM, ROM, 键盘, 马达, LED, LCD, AD/DA, 部分SPI器件, 部分IIC器件。

(2) 仿真处理器及其外围电路。

可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程, 再配合显示及输出, 能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等, Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

3.3仿真电路图

在仿真电路图中包括控制模块、程控增益放大模块、键盘输入模块、驱动显示模块。采用8155对端口进行扩展外接按键及LED显示器。键盘输入部分独立式按键输入方式。显示部分采用LED数码管显示。在数模转换部分采用DAC0832。

4结语

由DAC0832和89C51构成的程控放大器具有电路简单、增益调整方便、成本低等特点。这种设计越来越得到普及, 不仅应用在低端产品中同时也应用在高端产品中, 为生活和生产提供了极大的便利。随着电子技术和计算机技术的发展, 程控放大器有着广大的应用前景, 并将朝着集成化、智能化、多功能化方向发展。

摘要：主要研究基于单片机如何实现程控小信号放大电路。其中心思路是通过单片机扫描按键输入信号并通过数码管显示, 再把这个数值作为放大增益作用于运算放大器AD811。对于这样一个系统, 用户可以通过按键来实现自己想要的放大倍数并通过LED数码管表现出来。采用AT89C51作为微处理器, DAC0832和运放AD811组成的程控放大器作为核心, 实现增益连续可调。

关键词：微处理器,程控增益,D/A转换

参考文献

[1]朱玉田.程控增益放大器实现方法的比较与选用[J].机电工程, 1997 (10) .

[2]高光天.仪表放大器应用[M].北京:科学出版社, 1995.

任意波形发生器USB程控系统设计 第4篇

任意波形发生器是一种不可缺少的通用信号源，作为基本电子仪器无论是在教学、科研还是在工程测控技术中都有着广泛的应用[1]。作为一种多波信号源，任意波形发生器能够很好地满足用户对信号源的需求。随着电子测控领域不断发展，程控技术已成为电子测控系统的重要组成部分。在电子测控系统中采用程控技术可以大幅度提高系统的技术性能指标，加快测量速度，提高测量准确度，获得更完善的测控功能[2];特别的，在一些危险、条件恶劣等人员无法直接手动操作仪器的环境下，程控系统依然可以达到快速反应，实时控制等要求，因此越来越受到用户和仪器生产厂商的重视。传统电子测控系统中，众多仪器设备对外通信接口依然是串口，使用串口完成计算机与外设的通信实现简单、使用灵活、数据传输可靠[3]，在工业测控、数据采集等领域得到广泛应用，但此类方法缺点明显:速度低，不支持即插即用[4];此外在某些领域也常采用PCI插卡等接口形式，但此类接口复杂、驱动开发难度大、成本较高[5]。相比之下，通用串行总线USB因其速度快、支持热插拔和即插即用、低成本、驱动易开发等优点[6]，能有效避免上述诸多问题，成为电子测控系统首选的数据接口。

设备驱动程序是硬件设备连接到计算机系统的软件接口。在Windows操作系统中，执行于用户态的应用程序不能直接访问硬件，需要通过调用运行于核心态的设备驱动程序接口来间接访问硬件资源[7]，因此设备驱动程序的优劣直接关系到整个系统的性能和稳定，是系统实现其功能的基础。目前开发设备驱动程序常见方法是采用WDM驱动程序模型，该模型采用模块化、分层结构，支持即插即用、电源管理，简化了驱动程序开发，在实现对硬件支持的基础上减少并降低所需开发的驱动程序数量和复杂性[8]。但在WDM模型中，驱动程序一方面要处理硬件行为，另一方面又要处理与操作系统内核之间的交互，这种紧密关联性使得驱动的开发和调试极为不便[9]。本文在充分理解和研究传统设备驱动开发基础上，针对现今各种实现方法中存在的缺陷，提出了使用WDF驱动模型开发USB设备驱动程序的方法。该方法通过引入框架的概念，将驱动程序和操作系统内核进行分离，驱动程序通过框架内定义的对象及方法来实现自己的功能，而具体与操作系统内核之间的通信则交由框架去完成，因此驱动程序可以专注于硬件行为的处理，在简化设计的同时，也提高了稳定性。本系统通过对USB总线及WDF驱动框架的研究，以USB作为数据通信接口，编写了USB固件及WDF驱动程序，设计了计算机程控软件，实现了任意波形发生器的USB程控功能。

2 系统总体结构

本文USB程控系统结构如图1所示，分为三个部分:(1)硬件模块，该模块从DDS的基本原理出发，在FPGA内部设计出以双DDS电路结构为核心电路的任意波形发生器，实现了标准波、调频、调幅、调相等调制功能模块，同时引入程控SCPI命令解析器将SCPI命令集以文件的形式进行存储，根据接收的程控命令查找出对应命令的功能号，完成程控命令的解释工作，很好的实现了程控命令集的可裁剪和通用性;(2)USB模块，该模块由USB固件程序设计以及USB设备驱动程序两部分组成，此模块独立于系统但又是系统正常工作的前提;(3)程控软件模块，该模块为用户提供一个友好的人机交互界面。系统硬件模块通过USB总线实现与计算机之间的通信连接从而完成程控命令的传输，采用的Philips ISP1362是一款符合USB 2.0总线协议的接口芯片，支持控制、批量、中断和等时四种传输方式，同时支持12Mbit/s的全速传输和1.5Mbit/s的低速传输。文章着重阐述了USB固件程序及WDF驱动程序设计。

3 USB固件程序设计

3.1 固件程序设计思想

固件程序设计目的是为了硬件系统在USB上能够达到最佳的传输速率，主要完成USB协议的处理和数据交换功能，使得操作系统能够成功检测和识别设备并建立起正确的通信连接。本文中的固件程序设计成完全的中断驱动，其结构如图2所示。

ISPl362接收到一个数据包后立即对CPU产生一个中断请求，CPU即刻响应中断。同时在后台中断服务程序中，固件将数据包从内部缓冲区移动到循环数据缓冲区并清除内部缓冲区中的数据内容以便再次接收新的数据包。CPU继续执行当前的前台任务直到完成后返回主循环，检查循环数据缓冲区内是否有新的数据存在，同时开始其他前台任务。完全的中断驱动使前台主循环的工作只需要检查循环缓冲区内需要处理的数据，而后台中断服务程序可以以最佳的速度进行数据传输。

3.2 固件程序的组成

ISPl362固件程序主要由五个部分组成，其中主循环程序(MAINLOOP.C)是整个固件程序的核心，用于调控其他分支程序，初始化USB设备，通过循环扫描USB事件标志位来响应、处理不同的中断请求。中断服务程序(ISR.C)用来处理ISP1362设备控制器产生的中断事件，它检索从ISP1362设备控制器内部FIFO到CPU内存的数据并建立适当的事件标记来通知主循环程序已准备好等待处理。请求处理程序包括标准设备请求(CHAP_9.C)和厂商请求(D13BUS.C)，前者处理USB2.0规范中定义的标准的USB设备请求，诸如USB设备的各描述符等;后者用于处理特殊的厂商请求，例如获取固件版本号等。此外还定义了一个硬件提取层(HAL4D13.C)，它定义了一个命令接口集来封装访问ISP1362设备控制器所有功能并将硬件中的数据移至内存空间供给主循环处理。本文固件程序结构如图3所示。

4 WDF驱动程序设计

4.1 WDF框架结构

视窗驱动程序基础(Windows Driver Foundation，简称WDF)是微软提供的驱动程序开发技术的集合。其结构可分为:用户模式和内核模式(如图4所示)。用户模式是操作系统的用户接口部分，所有的用户应用程序都运行在此级别。内核模式是操作系统的核心部分，设备驱动程序运行在此模式下。本文所提及的设备驱动程序均在内核模式下开发和运行。

应用程序运行在用户模式下，它对内核的运行情况并不清楚，只能通过Win32 API或者更高级用户层API调用来完成自己的工作，而与内核模式的交互是通过API函数来实现的，如CreateFile、CloseHandle用于打开和关闭，ReadFile、WirteFile用于I/O操作。内核子系统收到应用程序的请求后，将它封装成IRP(IO请求包)后分发给相应的回调例程进行处理。

4.2 USB设备驱动程序设计

采用USB总线实现任意波形发生器程控功能，需要编写与之功能吻合的USB设备驱动程序。微软推出的开发套件WDK(Windows Driver Kit)是一种完全集成的驱动程序开发系统，这组套件可以在VS2008环境下编译Windows XP、Vista、Windows7上32位及64位的各种驱动程序，开发周期短、运行效率高。本文USB设备驱动程序的设计着重解决两个关键问题:WDFREQUEST对象管理和缓冲区访问。

4.2.1 WDFREQUEST对象管理

在WDM中，用户模式下所有对驱动程序的I/O请求，都由操作系统转化为IRP(IO请求包)的数据结构，不同的IRP被分配到不同的函数中去处理。对于IRP的分配管理、使用失策而导致的驱动问题，是WDM长期存在的一大难点。本文采用的WDF驱动模型的一个显著优点是不改变I/O管理器对I/O请求依然是封装成IRP结构体发往内核的机制，在WDF框架接收到IRP后将其封装成WDFRE-QUEST对象，编程人员不用直接面对IRP，而转为处理WDFREQUEST对象，使得I/O请求的分配管理、使用都变得异常简单。

创建WDFREQUEST对象有两种方法。第一种方法是首先创建空对象，然后调用格式化函数，将对象格式化为指定类型的命令，但是此种方法只能创建4种指定类型的WDFREQUEST对象。第二种则直接通过指定的IRP来创建，此种方法可以根据IRP的类型创建任何类型的WDFREQUEST对象。本文系统中的I/O请求指定的是写类型的命令，所以采用第一种方法更加简单方便。创建WDFRE-QUEST对象的过程如下:

驱动程序中首先调用WdfRequestCreate函数创建一个空对象。创建成功返回WDFREQUEST对象句柄，然后对其进行格式化，有四种类型，本文主要实现写功能所以调用WdfIoTargetFormatRequestForWrite函数，将WDFREQUEST对象格式化为IRP_MJ_WRITE类型的写命令。

在WDF中指定写类型的WDFREQUEST对象创建完成后，使用队列作为驱动程序接收WDFRE-QUEST对象的容器用来集中管理WDFREQUEST对象。队列有三种调度方法:串行、并行和手动。本文创建一个串行队列用来接收特定的写类型WDFRE-QUEST对象。在串行队列中I/O请求依次被处理，驱动程序一次只处理队列中的一个I/O请求，因此系统实时性好、准确性高。创建队列的过程如下:

4.2.2 缓冲区访问

当应用程序发起一个写操作时，要求用户提供一段缓冲区并指明其大小，然后写操作将这段数据传入驱动程序，但是此段缓冲区内存是用户模式下的内存地址，驱动程序如果直接引用会十分危险，因为Windows操作系统是多任务的，可能随时切换到别的进程，如果驱动程序正访问当前一段内存，此时操作系统切换到另外的进程，那么访问的内存地址必定是错误的，这种错误会引起系统崩溃，因此亟需解决设备应采用何种访问用户数据缓冲区的方式问题。Windows访问数据缓冲区有三种方式:一种是Buffered方式，一种是Direct方式，一种是Neither方式。本文中采用Buffered方式，此方式适用于少量内存操作的条件，可以简单的解决将用户数据传入驱动的问题，符合本文中系统的要求。

首先通过调用WdfDeviceInitSetIoType(DeviceInit,Wdf DeviceIoBuffered)函数来为设备的所有写请求指定访问方法，其中DeviceInit为指向WDFDE-VICE_INIT的指针，WdfDeviceIoBuffered则指明访问方式为Buffered方式。在指定访问方式后，I/O管理器会为系统创建一个与用户模式数据缓冲区大小相等的系统缓冲区，I/O管理器负责在系统缓冲区和用户模式缓冲区之间复制数据，这样无论操作系统如何切换进程，系统缓冲区内数据都不会发生改变，从而可以避免错误的发生。

5 程控软件设计及系统测试

程控软件为用户提供了一个友好的人机交互界面，该设计的主要目的是完成对USB设备的查找与打开，建立起正确地通信连接，由计算机程控软件通过USB总线向设备发送程控命令。查找打开设备的流程如图5所示。

其中应用程序与USB设备驱动程序通信前，采用设备接口的命名方式获取此设备的独特标示符(GUID),GUID由128位组成，它表征唯一一个设备对象。在本文的程序设计中，USB设备的GUID标示符的定义在Public.h中。使用SetupDiGetDeviceInterfaceDetail得到的设备接口的详细信息，包括了USB设备接口的名称和路径。特别值得注意的是在获取设备路径后调用CreateFile函数打开设备时，必须在此函数dwFlagsAndAttributes参数中指定设备访问方式(NULL表示同步访问，FILE_FLAG_OVERLAPPED标志表示异步访问)，设备的访问方式要与驱动程序所采用的访问方式保持一致，即驱动中采用同步访问，那么应用程序中必须设置为同步方式。

首先使用自行设计的程控软件对波形的频率、幅度、偏移量及相位等参数进行手动设置，将其转变为可被SCPI命令解析器识别的特定格式的程控命令，其中任意波形发生器标准波形程控命令共有9种(如正弦波SIN、方波SQU等等)，均按照程控仪器标准命令集(SCPI)的标准设计，格式统一为:APP:[波形名称][参数1]，[参数2]，[参数3];(例如正弦波命令:APP:SIN 1,1,1;)，每条程控命令数据大小为15～30字节不等，设置完成后装载WDF设备驱动程序由USB接口将程控命令发送至设备，经SCPI解析器完成对命令的解释工作，连接示波器后显示相应的波形信息，同时在程控软件中设有简易的波形显示界面，可与示波器中显示的波形数据进行对比，以避免错误的产生，程控软件如图6所示。

试验结果表明:系统性能稳定，数据传输准确，响应迅速，传输速度稳定在约8000kb/s～9000kb/s之间，满足任意波形发生器程控系统对数据传输速率的要求。

6 结论

本文程控系统从任意波形发生器的功能特点着手，以USB总线作为程控系统对外通信接口，实现计算机与设备之间简单、快速、可靠的连接。同时采用WDF框架模型设计了USB接口驱动程序，使得驱动程序和操作系统内核进行分离，成功解决了以往USB驱动程序的开发和调试困难的问题。实验证明该系统性能稳定、数据传输准确、实时性好，为同类产品的设计开发提供了一定的借鉴意义，同时伴随Windows 7、Windows 8操作系统及USB 3.0总线标准不断普及，应用前景将更加广泛。

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程控信号发生器 第5篇

1 电路总体设计

PC机一般为插卡结构, 为了在设备电路板检测故障中好用、易用, 在设计信号源时要考虑适应PC机, 尽量设计成插卡式的。PC机通过接口连接, 发送控制命令, 使电路发出幅度和频率符合要求的信号信息, 即通过数字直接合成芯片AD7008, 产生频率符合要求的正弦信号, 然后再将信号传输到AD7520构成的数控衰减电路, 通过此电路就可以控制输出信号的幅度大小, 就能够得到频率和幅度可调节的信号。电路框图如图1所示。

2 器件简介

ADI公司的AD7008器件由可编程DDS系统、高性能10位DAC及与计算机串行、并行接口和控制电路组成, 利用了先进的直接数字合成 (DDS) 技术, 能实现全数字编程控制的频率合成器。接上控制时序的晶振, 产生精确的时钟信号, AD7008可发出一个模拟正弦波输出信号, 该信号的频率和相位都可编程控制调节[1]。如果要更进一步控制, 还可以对此信号进行调频、调相或幅度控制。该输出信号可直接作为频率可变化的信号源或转换成方波信号。AD7008的主要性能指标如下:

可以用并行口或串行口直接输入频率、相位、调幅幅度等控制参数;内含32位可编程频率寄存器;集成有10位D/A转换器;采用CMOS低功耗工艺;可通过人机设定或为硬件降功耗方式;最大输出电流20 m A、最大输出电压为1 V;单一电源 (+5 V) 供电;设计有44脚的PLCC封装。

AD7008芯片的引脚, 主要有地址线、数据线、DAC输出、参考时钟输入引脚、寄存器组选择、频率更新引脚、复位信号及系统同步时钟引脚等。

AD7008芯片的结构见如图2所示。它主要由三个部分组成:一是包括一个32位的相加累加器、一个余弦/正弦表、一个10位的D/A转换器和两个频率、一个相位及两个幅度调节单元等组成的可编程DDS数字合成系统;二是一个命令寄存器和两个幅度寄存器用于控制AD7008芯片的工作模式 (用于调节I及Q幅度) 等;三是控制电路和并、串行接口等, 与计算机接口实现对相位、幅度和频率调节寄存器等的修改、写入。

3 具体电路设计和频率、幅度的控制

3.1 基于AD7008的可程控信号源的SCH图

图3是由AD7008和计算机接口组成的实际电路。AD7008与计算机之间采用并行8位的接口。锁存器74LS273与AD7008连接, 通过锁存器输出信号到TC0~TC3, RESET, LOAD, SLEEP和FSELECT等对AD7008进行控制。当SLESECT=0或SLESECT=1, 就能通过输出频率决定FREQ0寄存器的值或FREQ1寄存器的值;TC0~TC3是传输地址控制总线, 它的作用是数据传输过程中使用目的、源寄存器[1]。LOAD引脚作用是数据装载允许, 当高电平时, TC3~TC0总线选中的寄存器, 允许写数据。SLEEP引脚作用是低功耗休眠控制, 高电平时, AD7008进入低功耗休眠。内部时钟停止, 同时DAC电流源关闭。RESET的作用就是寄存器复位, 高电平时, 所有寄存器复位为零, 同时不能输出信号。经过DAC转换, 电流信号成为电压信号, 通过低通滤波器和射随器, 输出为正弦或调频调幅信号。FREQ0或FREQ1的值为频率指数, 决定信号的频率, FREQ0, FREQ1的字长是32位, 通过8位并行口4次输入, 按高位到低位的顺序传送[2,3,4]。

3.2 频率控制

本设计采用时钟为20 MHz, 字长为32位。因此最小频率为:

最大频率为:

由:

得到:

K值取整, 通过8位并行口送入FREQ0或FREQ1中, 就可以对信号的频率进行控制。幅度和相位调节与上述类似, 都是通过将调节值送入对应的寄存器控制。

3.3 幅度控制

幅度控制基于ADI公司的AD7520来进行设计, 该器件是单片10位16引脚双列直插式封装的乘法型模/数转换器。采用先进的CMOS及薄膜工艺, 能够提供10位精度, 并与TTL/DTL/CMOS兼容。AD7520工作电源为+5~+15 V, 包括梯形网络在内的功耗20 m W。由AD7520构成的数字控制的衰减器电路如图3所示。根据图3中AD7520的部分所示电路, LF353的2脚输入电流的表达式如下:

采用运算放大器将输入的电流转换成电压, 再输出, 得到LF353的输出电压VOUT为:

将表达式I01代入, 得:

可见输入电压经过该电路后受到衰减后输出, 随着D1~D10的值的不断改变, 输出电压也随之进行变化。输出电压和输入电压最大值相当, 输出电压最小值与输入电压的1 /1 024 (衰减可达60 d B) 相当。本设计是通过74LS273锁存器输出信号, 来控制AD7520的衰减量。因此由电脑向74LS273内写入不同参数的方式就能够对衰减量进行控制[5]。

4 程序设计

通过C语言编程设计, 总体设计策略是[6]:首先输入频率、幅度, 计算幅度控制字和频率指数;把频率指数K值传输到AD7008的32位并行口寄存器;然后设置频率寄存器的地址;传输幅度控制字到幅度控制字寄存器中;最后把K值装载入频率寄存器, 产生信号[7]。该编程设计已在BC5.0环境下成功编译, 程序源码如下:

5 结语

文中信号源按照插入PC机ISO槽结构设计, 利用PC机中的±12 V电源, 通过7805芯片和7905芯片稳压后得到信号板所需的+5 V模拟电源和-5 V模拟电源。通过胆电容和0.1μF高频小独石电容并联, 得到电源滤波电容[8,9]。因频率和幅度变化界限较大, 其中幅度的最小值达到了2 m V。为了不使数字部分对模拟部分产生大的干扰, PCB板采用四层板设计, 其中最中间两层, 一层为数字地, 一层为模拟地, 而且通过插槽使数字地和模拟地相连。芯片上的数字电源和模拟电源、模拟地和数字地分开隔离, 芯片上的电源端需要采取措施, 加0.1μF的高频去耦电容。另外在用示波器进行检测时, 示波器接地端要和PCB板上的接地端连接牢固后, 才能进行测试, 否则如果检测中示波器接地端与PCB板断开, 就很有可能造成芯片烧损。

调试结果、实际应用表明:本文设计的基于AD7008的可程控信号源工作稳定, 精度较高, 频率、幅度控制都非常便利, 在电子设备的电路板故障检测中起到了很好的作用。

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程控信号发生器 第6篇

湿度是一个重要的物理量,在很多行业中,如发电、纺织、食品、医药、仓储、农业等,对于湿度参量的要求都非常严格。这便离不开湿度传感器这一湿度检测装置在各行业中的应用。湿度传感器的发展历程在很大程度上就是新的湿敏材料的发现、研制及其特性改善的过程。无论是何种传感器,都要选择恰当的材料来制作。近年来,在传感器技术领域,所应用的新型材料主要有:半导体硅材料、石英晶体材料、功能陶瓷材料。而陶瓷湿敏材料具有许多突出的优点,是一类富有生命力的湿敏材料。其中,以TiO2为基成分,再掺入其他组分合成的一大类湿敏陶瓷称为TiO2基湿敏陶瓷。由于TiO2来源广泛、结构稳定、感湿性能优良,因而TiO2基湿敏陶瓷得到了广泛的研究和应用,成为最具代表性和竞争力的一类湿敏材料。

本文中所采用的便是烧结温度在500℃下制备的TiO2基湿敏陶瓷材料。可用它来测试中、高湿度的环境变化。在相对湿度为40%～98%的范围内,其阻抗值随湿度的增加而减小,变化范围从109Ω到105Ω变化了4个数量级,具有较高的感湿性能。如此大范围的电学量变化,普通的程控放大器很难满足。这需要宽范围的增益调节以满足信号处理的要求。本文将重点介绍的就是一款采用单片机实现的宽范围自动调整增益变化的程控放大电路。

2 硬件电路设计

2.1 信号发生电路

信号发生电路如图1所示,它是通过湿敏电阻和固定电阻分压,将信号直接送到放大器的输入端。

2.2 系统框图

整个系统的框图如图2所示。

2.3 程控放大部分介绍

图2中的可编程增益放大芯片使用了德州仪器公司生产的INA128通用仪表放大器。此放大器具有低功耗、高精度的特点,它的3运放设计(3-op amp)和体积小巧使其应用范围广泛。反馈电流输入电路即使在高增益条件下(G=100时,200kHz)也可提供较宽的带宽。单个外部电阻可实现从1至10000的任一增益选择,INA128提供工业标准的增益等式:

式中的RG是INA128的外接电阻,当RG是无穷大时,增益则保持1倍,RG的不断缩小增益倍数随之增大,最大可到达10000倍。INA128的管脚图如图3所示。在有噪声或高阻抗供电电源的应用中要在器件的引脚附近接去耦电容器。输出端可参考输出基准(Ref)端,该终端通常接地。在引脚1和引脚8之间外接一个电阻RG可对增益进行设置,增益等式在上面已经给出。高增益要求低电阻值,关键在于配线的阻值,要求配线的电阻值很低。INA128的输入阻抗极高,大约1010Ω。在INA128的应用过程中,直流电源需要对其进行供电,可以选择的直流电压源的幅值范围是+/-18v,而为了保证电压源中可能含有的交流分量不与INA128中的器件发生关联,影响工作效果,要在INA128的供电管脚处加上旁路电容器,如图5中的C1和C2,其值为0.1μF。

INA128外部电阻的变换,本实验中使用了数控模拟开关MAX4639来实现。MAX4639是MAXIM公司生产的一款低导通电阻(约为3.5Ω)双重数字式4路模拟开关。其单端供电电压为1.8V到5V。工作速度也很迅速,ton=18ns,toff=7ns。在4路开关的每一端外接一只上述提及的阻值不同的电阻,在需要时,通过数字量的控制,来决定开启哪一路开关,从而为放大器配置不同的外接电阻,达到增益变化的目的。MAX4639的管脚图如图4所示,其引脚功能和真估表分别见表1和表2。

图5所示为程控放大环节的核心部分。通过单片机对数字电位器MAX4639的使能端EN,及数字量控制端A0、A1的控制,使其可以选择四路之一的通路接通,而每一个通路均接有阻值不同的电阻,来作为集成放大器的外接电阻,以调整放大器的放大倍数。因为设计中应用的传感器的湿敏材料的阻止变化范围很大,达到了105Ω,这就造成信号幅值会有相应的变化范围,所以程控放大器共有4种放大倍数可供选择,加上对使能端EN是否有效的控制(使能端如果无效,相当于断路,进而外接阻值无穷大,根据公式放大倍数为1),共有5种状态,将增益的调整分为5个大的层次,相邻的增益层次之间均相差10倍,去适应不同的信号幅值。

集成放大器的输出端电压直接进入交直流转换装置,选用高精度真有效值电压转换芯片——AD637。真有效值电压转换芯片,克服了以往交直流转换器件受波形失真影响大的缺点,不论何种复杂的波形都可以稳定、精确的输出结果。器件所输出的直流电压除了进入模拟-数字转换芯片以外,也将电压值提供给一比较器件。本文中选用了比较经典的电压比较器集成块——LM339。LM339内含4个相同的电压比较器,可以设置外部的参考电压,利用其翻转电压小的特点,与输入的电压进行高精度的比较,确定比较器输出端的电平高低,以通知单片机输入电压的幅值是否符合模拟-数字转换芯片的量程,并对模拟-数字转换芯片做出相应的动作。

2.4 程控放大环节工作流程

集成放大器、数字电位器、真有效值电压转换芯片和电压比较器,配合单片机的控制,组成了程控放大环节。首先,不论电压值是多少,单片机最初都使数字电位器和模拟数字转换芯片的使能端无效,放大器的放大倍数为1,并关闭模数转换。这时,电压保持不变的进入A/D电路,输出的直流信号与比较器的参考电压进行比较,如果电压的幅值不符合模数转换器的量程,则输出的信号通知单片机开启数字电位器并增加放大倍数。被放大后的电压再次与参考电压比较,如果仍然不能达到所需范围,则单片机控制数字电位器再次增加放大倍数,直到符合模数转换的量程时,单片机此时会开启模数转换器的使能,将当前幅值的电压转化成数字量,传递于单片机,处理后显示于显示器件之上。

2.5 采集电路及显示器件

本文所采用的模拟-数字转换模块为8位8通道模数转换芯片——MAX118采用28引脚封装,具有转换速度快、功耗低、精度高等特点。8列并行输出,直接与单片机的P0口相连接。所采用的显示器件为8位数码管,简单直接。可显示出当前湿度的百分值。

3 软件设计概述

3.1 主程序设计流程图

本次设计采用了单片机汇编语言编程,简单直观,易于仿真。其主要包括主程序、增益调整子程序、数据处理子程序和显示子程序组成。主程序的流程图在下面图6给出。采用中断0方式介入增益调整子程序。

3.2 程控增益调整子程序流程图

增益调整子程序的框图如图7所示。初值设定主要是为MAX4639的A0、A1和EN设定0值。为了等待集成放大器、真有效值电压芯片和比较器的工作,所以设置了延时程序,确保比较器的输出是正确的、稳定的。放大过程结束后,单片机会自动记录下当前的放大倍数,以便之后处理数据时方便运算。

4 结语

本文所描述的是一套完整的湿度传感器信号处理系统,但核心部分是程控放大环节的实现。文中程控放大环节的主要特点是能够适应宽范围的增益变换,很好的与传感器的大跨度输出电压值相匹配,使测量结果更加精确、有效。经过实验的验证,本系统能较为顺畅的完成工作,系统功耗低,制作成本低廉,输出准确稳定,具有良好的应用前景。

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