畢業(yè)論文---運(yùn)算放大器在單片機(jī)系統(tǒng)中的高性能應(yīng)用

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　運(yùn)算放大器在單片機(jī)系統(tǒng)中的高性能應(yīng)用</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng) 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 理學(xué) &l

2、t;/p><p>　　指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng) </p><p>　　2012 年 5 月 1 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡，例如：導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)

3、算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)；更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了；此外單片機(jī)還廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將至關(guān)重要。.用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控

4、制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如：工廠(chǎng)流水線(xiàn)的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等?？梢赃@樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。</p><p>　　而在單片機(jī)系統(tǒng)中需要運(yùn)算放大器的集成電路或者改進(jìn)的運(yùn)放來(lái)進(jìn)行運(yùn)算并放大，例如積分電路在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中就有應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了運(yùn)放的

5、高性能應(yīng)用，而且還大大降低了企業(yè)的成本。本論文主要研究運(yùn)放在單片機(jī)系統(tǒng)中的高性能應(yīng)用，進(jìn)一步改善提高系統(tǒng) 的最優(yōu)化和性?xún)r(jià)比，研究意義重大。</p><p>　　關(guān)鍵詞：運(yùn)算放大器； 單片機(jī) ；高性能應(yīng)用</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Currently microcontroller penetr

6、ated into every aspect of our lives, it's almost impossible to find which areas no traces of single-chip microcomputer, for example: the missile navigation device, various instruments on the aircraft control, compute

7、r network communication and data transmission, industrial automation of the real-time control and data processing, widely used in all kinds of intelligent IC card, civil limousine security system, video recorders, camera

8、s, full automatic washing machin</p><p>　　In the SCM system need operational amplifier integrated circuit or improved operational amplifier to make operation and amplification, such as integral circuit in mi

9、crocomputer based data acquisition system is applied, not only to achieve the operational amplifier of the high performance applications, but also greatly reduces the cost of the enterprise. This paper mainly studies the

10、 operational amplifier in the SCM system of high performance applications, further improving system optimization an</p><p>　　Key words: Operational amplifier ； Single chip microcomputer ； High performance ap

11、plication</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 引言-------------------------------------------------------------------------------1</p><p>　　1.1 運(yùn)算放大器發(fā)展概況及研究現(xiàn)狀---------------

12、-------------------------------1</p><p>　　1.2 本論文的選題和研究?jī)?nèi)容-------------------------------------------------------2</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)（集成）運(yùn)放的性能指標(biāo)-----------------------------------------------------

13、---3</p><p>　　2.1 運(yùn)算放大器的主要類(lèi)型----------------------------------------------------------3</p><p>　　2.2 運(yùn)算放大器的主要參數(shù)----------------------------------------------------------7</p><p>　

14、　3. 單片機(jī)中運(yùn)放高性能應(yīng)用部分案例分析--------------------------------------------7</p><p>　　3.1 積分電路在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用----------------------------------7</p><p>　　3.2 DAC0832程控增益放大器、ICL7650在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用-----------&

15、lt;/p><p><b>　　4. </b></p><p><b>　　5.</b></p><p>　　6. 結(jié)束語(yǔ)---------------------------------------------------------------------------------------</p>&

16、lt;p>　　參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------------------------------------------</p><p>　　致 謝------------------------------ ---------------------------------------------------------

17、-</p><p><b>　　1. 引言</b></p><p>　　1.1運(yùn)算放大器發(fā)展概況及研究現(xiàn)狀</p><p>　　近年來(lái)，全球市場(chǎng)尤其是亞洲市場(chǎng)對(duì)家電（如電磁爐）、工業(yè)設(shè)備（如電動(dòng)工具、自動(dòng)測(cè)試機(jī)）上搭載含運(yùn)算放大器功能的小型系統(tǒng)控制（單片機(jī)）的需求開(kāi)始激增。</p><p>　　運(yùn)算放大器自1963年問(wèn)世

18、以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了40余年的發(fā)展道路，并已成為所有線(xiàn)性系統(tǒng)中事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)部件。目前幾乎每個(gè)大型半導(dǎo)體制造商的產(chǎn)品線(xiàn)中都有運(yùn)算放大器這個(gè)產(chǎn)品?，F(xiàn)今的運(yùn)算放大器可以起到放大器、緩沖器、比較器、差分放大器、線(xiàn)路驅(qū)動(dòng)器、積分器、電平轉(zhuǎn)換器、峰值檢波器、濾波器、光電二極管放大器等很多功能。其應(yīng)用已經(jīng)延伸到汽車(chē)電子、通信、消費(fèi)等各個(gè)領(lǐng)域，幾乎每個(gè)電子產(chǎn)品都離不開(kāi)運(yùn)算放大器，可以說(shuō)，運(yùn)算放大器在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)揮著巨大的作用。 顯然，運(yùn)算放大器還將在支

19、持未來(lái)技術(shù)方面扮演著非常重要的角色。而運(yùn)算放大器本身也隨著半導(dǎo)體技術(shù)的演進(jìn)而演進(jìn)。在運(yùn)算放大器的實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)工程師經(jīng)常遇到諸如選型、供電電路設(shè)計(jì)、偏置電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題，近年來(lái)，隨著集成芯片IC制造工藝的發(fā)展和電路結(jié)構(gòu)的更新，高性能運(yùn)算放大器得到了迅速發(fā)展，使得運(yùn)放在電視技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、精密測(cè)量、精密控制以及一般的電子電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　國(guó)內(nèi)由于

20、各種原因運(yùn)放的技術(shù)發(fā)展緩慢，特別是高性能工藝的運(yùn)放基本上處于試制與小型生產(chǎn)階段，多數(shù)產(chǎn)品沒(méi)有形成批量而投放市場(chǎng)；國(guó)外各大IC設(shè)計(jì)與制造公司在高性能運(yùn)算放大器的研究方面一直在不斷地發(fā)展，新型的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、對(duì)特殊參數(shù)要求的新產(chǎn)品不斷面市，特殊行業(yè)的高性能運(yùn)放也能很快的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。一方面，這與其多年來(lái)的研究積累有很大關(guān)系；另一方面，也與其對(duì)通用新型電路的重視是分不開(kāi)的。同時(shí)運(yùn)放是模擬集成電路的基本模塊，對(duì)于其他功能電路（如PLL A/D D

21、/A 開(kāi)關(guān)電容）的研發(fā)有積極的技術(shù)支撐作用，這也是國(guó)外各大設(shè)計(jì)與制造單位重視運(yùn)放研究的原因之一。</p><p>　　1.2 本論文的選題和研究?jī)?nèi)容</p><p>　　有些微弱信號(hào)，為了高精度、高速度地檢測(cè)出，就需要運(yùn)算放大器的應(yīng)用。</p><p>　　多路的運(yùn)算放大器，可應(yīng)用于多種高速采樣、報(bào)警器電路、自動(dòng)控制電器和測(cè)量技術(shù)，也可以用于斷路保護(hù)、快速傳感、電

22、源電壓以及過(guò)零檢測(cè)電路等領(lǐng)域，研究運(yùn)放高性能應(yīng)用還有助于開(kāi)發(fā)其它輔助功能（例如搭載具有擦/寫(xiě)操作的高性能閃存），還減少了外部元件數(shù)量，降低了成本。</p><p>　　運(yùn)算放大器是模擬電路設(shè)計(jì)中的基本功能單元，小尺寸、高性能始終是設(shè)計(jì)人員的追求目標(biāo)!</p><p>　　在許多需要A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，很多情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過(guò)一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一

23、定倍數(shù)的放大，才能滿(mǎn)足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，其實(shí)就是典型的差動(dòng)放大器。它只需三個(gè)廉價(jià)的普通運(yùn)算放大器和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測(cè)量、醫(yī)療器械及其它數(shù)字采集的系統(tǒng)中。因此，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常遇到模數(shù)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。為了降低成本，有時(shí)采用現(xiàn)成的高精度的A/D轉(zhuǎn)換器或V

24、/F轉(zhuǎn)換器并不合算，而單片機(jī)的多種功能又沒(méi)有得到充分利用。事實(shí)上，我們可根據(jù)單片機(jī)的特點(diǎn)，利用積分電路實(shí)現(xiàn)高性能、低成本的模數(shù)裝換。所以研究高性能的運(yùn)放應(yīng)用于如今運(yùn)用廣泛的單片機(jī)中，勢(shì)在必行。</p><p>　　運(yùn)算放大器被認(rèn)為是神奇而萬(wàn)能的器件，在很多電子系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。利用運(yùn)放可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、調(diào)理、濾波等多種功能，在個(gè)人數(shù)據(jù)助理、通信、汽車(chē)電子、音影產(chǎn)品、儀器儀表、傳感器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

25、因此設(shè)計(jì)時(shí)充分挖掘單片機(jī)中需要運(yùn)放來(lái)提高和需要改善哪些性能。例如積分電路在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用，DAC0832程控增益放大器、ICL7650在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用等。</p><p>　　2. 設(shè)計(jì)（集成）運(yùn)放的性能指標(biāo)</p><p>　　2.1 運(yùn)算放大器的主要類(lèi)型 </p><p>　　通用型運(yùn)算放大器:以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類(lèi)器件的主要特點(diǎn)是價(jià)格低

26、廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例μA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場(chǎng)效應(yīng)管為輸入級(jí)的LF356都屬于此種。它們是目前應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)算放大器。</p><p><b>　　圖 1</b></p><p>　　高阻型運(yùn)算放大器:差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB為幾皮安到

27、幾十皮安。實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的主要措施是利用場(chǎng)效應(yīng)管高輸入阻抗的特點(diǎn),用場(chǎng)效應(yīng)管組成運(yùn)算放大器的差分輸入級(jí)。用FET作輸入級(jí),不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn),但輸入失調(diào)電壓較大。常見(jiàn)的集成器件有LF355、LF347（四運(yùn)放）及更高輸入阻抗的CA3130、</p><p>　　高速型運(yùn)算放大器：在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大器中,要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高,單位增益

28、帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換</p><p>　　速率和寬的頻率響應(yīng)。常見(jiàn)的運(yùn)放有LM318、μA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。</p><p><b>　　CA3140等。</b></p><p><b>　　圖 2&l

29、t;/b></p><p>　　低溫漂型運(yùn)算放大器：在精密儀器、弱信號(hào)檢測(cè)等自動(dòng)控制儀表中,總是希望運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運(yùn)算放大器就是為此而設(shè)計(jì)的。目前常用的高精度、低溫漂運(yùn)算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。</p><p>　　高速型運(yùn)算放大器：在快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、視頻放大

30、器中,要求集成運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運(yùn)放是不能適合于高速應(yīng)用的場(chǎng)合的。高速型運(yùn)算放大器主要特點(diǎn)是具有高的轉(zhuǎn)換速率和寬的頻率響應(yīng)。常見(jiàn)的運(yùn)放有LM318、μA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。</p><p>　　低功耗型運(yùn)算放大器：由于電子電路集成化的最大優(yōu)點(diǎn)是能使復(fù)雜電路小型輕便,所以隨著便攜式儀器應(yīng)用范圍的擴(kuò)大,必須使用低電

31、源電壓供電、低功率消耗的運(yùn)算放大器相適用。常用的運(yùn)算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為±2V~±18V,消耗電流為50~250μA。目前有的產(chǎn)品功耗已達(dá)μW級(jí),例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節(jié)電池供電。</p><p><b>　　圖 3</b></p><p>　　高壓大功率型運(yùn)算放大器：運(yùn)算

32、放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運(yùn)算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運(yùn)放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運(yùn)算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運(yùn)放的電源電壓可達(dá)±150V,μA791集成運(yùn)放的輸出電流可達(dá)1A。</p><p>　　可編程控制運(yùn)算放大器：在儀器儀表得使用過(guò)程中都會(huì)涉及到量程得

33、問(wèn)題.為了得到固定電壓得輸出,就必須改變運(yùn)算放大器得放大倍數(shù).例如:有一運(yùn)算放大器得放大倍數(shù)為10倍,輸入信號(hào)為1mv時(shí),輸出電壓為10mv,當(dāng)輸入電壓為0.1mv時(shí),輸出就只有1mv,為了得到10mv就必須改變放大倍數(shù)為100。程控運(yùn)放就是為了解決這一問(wèn)題而產(chǎn)生的。例如PGA103A,通過(guò)控制1,2腳的電平來(lái)改變放大的倍數(shù)。</p><p><b>　　圖4</b></p>

34、<p>　　2.2 運(yùn)算放大器的主要參數(shù)</p><p>　　共模輸入電阻(RINCM):該參數(shù)表示運(yùn)算放大器工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)，輸入共模電壓范圍與該范圍內(nèi)偏置電流的變化量之比。</p><p>　　直流共模抑制(CMRDC):該參數(shù)用于衡量運(yùn)算放大器對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的相同直流信號(hào)的抑制能力。</p><p>　　運(yùn)算放大器交流共模抑制(CMRAC):用于

35、衡量運(yùn)算放大器對(duì)作用在兩個(gè)輸入端的相同交流信號(hào)的抑制能力，是差模開(kāi)環(huán)增益除以共模開(kāi)環(huán)增益的函數(shù)。</p><p>　　增益帶寬積(GBW):增益帶寬積是一個(gè)常量，定義在開(kāi)環(huán)增益隨頻率變化的特性曲線(xiàn)中以-20dB/十倍頻程滾降的區(qū)域。</p><p>　　輸入偏置電流(IB):該參數(shù)指運(yùn)算放大器工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)流入輸入端的平均電流。</p><p>　　輸入偏置電流溫漂

36、(TCIB):該參數(shù)代表輸入偏置電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量。TCIB通常以pA/°C為單位表示。 </p><p>　　運(yùn)算放大器輸入失調(diào)電流(IOS):該參數(shù)是指流入兩個(gè)輸入端的電流之差。</p><p>　　輸入失調(diào)電流溫漂(TCIOS)：該參數(shù)代表輸入失調(diào)電流在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的變化量。TCIOS通常以pA/°C為單位表示。</p><p>

37、;　　差模輸入電阻(RIN)：該參數(shù)表示輸入電壓的變化量與相應(yīng)的輸入電流變化量之比，電壓的變化導(dǎo)致電流的變化。在一個(gè)輸入端測(cè)量時(shí)，另一輸入端接固定的共模電壓。</p><p>　　輸出阻抗(ZO)：該參數(shù)是指運(yùn)算放大器工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)，輸出端的內(nèi)部等效小信號(hào)阻抗。</p><p>　　輸出電壓擺幅(VO)：該參數(shù)是指輸出信號(hào)不發(fā)生箝位的條件下能夠達(dá)到的最大電壓擺幅的峰峰值，VO一般定義在特定

38、的負(fù)載電阻和電源電壓下。</p><p>　　功耗(Pd)：表示器件在給定電源電壓下所消耗的靜態(tài)功率，Pd通常定義在空載情況下。</p><p>　　運(yùn)算放大器電源抑制比(PSRR)：該參數(shù)用來(lái)衡量在電源電壓變化時(shí)運(yùn)算放大器保持其輸出不變的能力，PSRR通常用電源電壓變化時(shí)所導(dǎo)致的輸入失調(diào)電壓的變化量表示。</p><p>　　轉(zhuǎn)換速率/壓擺率(SR)：該參數(shù)是指輸

39、出電壓的變化量與發(fā)生這個(gè)變化所需時(shí)間之比的最大值。SR通常以V/&micro;s為單位表示，有時(shí)也分別表示成正向變化和負(fù)向變化。</p><p>　　電源電流(ICC、IDD)：該參數(shù)是在指定電源電壓下器件消耗的靜態(tài)電流，這些參數(shù)通常定義在空載情況下。</p><p>　　單位增益帶寬(BW)：該參數(shù)指開(kāi)環(huán)增益大于1時(shí)運(yùn)算放大器的最大工作頻率。</p><p&g

40、t;　　輸入失調(diào)電壓(VOS)：該參數(shù)表示使輸出電壓為零時(shí)需要在輸入端作用的電壓差。</p><p>　　輸入失調(diào)電壓溫漂(TCVOS)：該參數(shù)指溫度變化引起的輸入失調(diào)電壓的變化，通常以&micro;V/°C為單位表示。</p><p>　　輸入電容(CIN)：CIN表示運(yùn)算放大器工作在線(xiàn)性區(qū)時(shí)任何一個(gè)輸入端的等效電容(另一輸入端接地)。</p><p

41、>　　輸入電壓范圍(VIN)：該參數(shù)指運(yùn)算放大器正常工作(可獲得預(yù)期結(jié)果)時(shí)，所允許的輸入電壓的范圍，VIN通常定義在指定的電源電壓下。</p><p>　　輸入電壓噪聲密度(eN)：對(duì)于運(yùn)算放大器，輸入電壓噪聲可以看作是連接到任意一個(gè)輸入端的串聯(lián)噪聲電壓源，eN通常以 nV / 根號(hào)Hz 為單位表示，定義在指定頻率。</p><p>　　輸入電流噪聲密度(iN)：對(duì)于運(yùn)算放大器，輸

42、入電流噪聲可以看作是兩個(gè)噪聲電流源，連接到每個(gè)輸入端和公共端，通常以 pA / 根號(hào)Hz 為單位表示，定義在指定頻率。 　　理想運(yùn)算放大器參數(shù)：差模放大倍數(shù)、差模輸入電阻、共模抑制比、上限頻率均無(wú)窮大；輸入失調(diào)電壓及其溫漂、輸入失調(diào)電流及其溫漂，以及噪聲均為零。</p><p>　　3. 單片機(jī)中運(yùn)放高性能應(yīng)用部分案例分析</p><p>　　3.1 積分電路在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)

43、用</p><p>　　利用積分電路實(shí)現(xiàn) A/ D 轉(zhuǎn)換的原理:</p><p>　　關(guān)鍵參數(shù)的確定方法: 先根據(jù)實(shí)際情況對(duì)</p><p>　　單極性電源供電的 A/ D 轉(zhuǎn)換電路:為</p><p><b>　　相關(guān)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題:</

44、p><p>　　1) 避免外中斷 IN T0 引起誤中斷 ,應(yīng)在定時(shí)器</p><p>　　T0 中斷服務(wù)程序中開(kāi) IN T0 中斷 ,而在 IN T0 中斷</p><p>　　服務(wù)程序中關(guān) IN T0 中斷。</p><p>　　2) 在程序指令編排時(shí)應(yīng)盡量設(shè)法減少因延遲</p><p><b>　　引起

45、的誤差。</b></p><p>　　圖中選用 MCS - 51 系列單片機(jī) ,12M HZ 晶振 ,</p><p>　　則定時(shí)器 T0 的計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率 f 為 1M HZ。因正向</p><p>　　積分的定時(shí)和反向積分時(shí)的計(jì)數(shù)不同時(shí) ,故可共用</p><p>　　一個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器 T0 ,且都工作在定時(shí)器方式的模<

46、;/p><p>　　式 1 。設(shè) P11 、P10 輸出“00 ”時(shí) , 對(duì) V I 積分 , 輸出</p><p>　　“01”時(shí)對(duì) V ref 積分 ,輸出其他值時(shí)不積分。按圖 3</p><p>　　所示的硬件電路 ,有關(guān)的程序如下(程序中的 x 可為</p><p>　　“0”或“1”,具體取值由系統(tǒng)的其他功能確定) :</p&g

47、t;<p><b>　　主程序</b></p><p>　　J M P MA IN</p><p>　　MA IN :ORL P1 , # 03 H ; 禁止積分</p><p>　　MOV TMOD , # xxxx0001B ; T0 定時(shí)器方 式 ,模式 1</p><p>　　MOV TH0

48、, # 4 EH</p><p>　　MOV TL0 , # 20 H ; T0 賦計(jì)數(shù)初值 ,設(shè)定 T</p><p><b>　　= 20ms</b></p><p>　　MOV IP , # 00000011B ; T0 、IN T0 中斷優(yōu)</p><p><b>　　先級(jí)為高</b

49、></p><p>　　MOV IE , # 1xxxxx10B ; 開(kāi) T0 中斷 , 關(guān)</p><p><b>　　IN T0 中斷</b></p><p>　　MOV TCON , # xx11xx00B ; IN T0 低電平觸 發(fā) ,啟動(dòng) T0</p><p>　　ANL P1 , # 0 F

50、CH ; 開(kāi)始對(duì) V I 積分</p><p>　　T0 中斷服務(wù)程序 　　ORL P1 , # 03 H ; 停止正向積分 　　CL R TR0 ; 停止 T0 計(jì)數(shù) 　　MOV TH0 , # 0 FFH</p><p>　　MOV TL0 , # 0 FFH ; T0 賦計(jì)數(shù)初值 　　SETB TR0 ; 啟動(dòng) T0 計(jì)數(shù)</p><p>　　ANL P0 ,

51、 # 0 FDH ; 開(kāi)始對(duì)積分 　　SETB IE. 0 ; 開(kāi)外中斷 IN T0</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　IN T0 中斷服務(wù)程序 　　ORL P1 , # 03 H ; 停止反向積分 　　CL R TR0 ; 終止 T0 計(jì)數(shù)</p><p>　　PU SH PSW ; 程序狀態(tài)字入棧保護(hù) 　　P

52、U SH A ; 累加器入棧保護(hù) 　　MOV A , TH0</p><p><b>　　CPL A</b></p><p>　　MOV 41 H , A</p><p>　　MOV A , TL0</p><p><b>　　CPL A</b></p><p>　　MOV

53、 40 H , A ; 讀出 T0 的計(jì)數(shù)值到 41 H 和 40 H 兩單元中</p><p>　　MOV TH0 , # 4 EH </p><p>　　MOV TL0 , # 20 H ; T0 賦 20ms 初值 　　SETB TR0 ; 啟動(dòng) T0</p><p>　　ANL P1 , # 0 FCH ; 開(kāi)始對(duì) V I 積分 　　CL R IE. 0

54、 ; 關(guān)外中斷 IN T0</p><p>　　; 有關(guān)寄存器入棧保護(hù)</p><p>　　; 數(shù)據(jù)處理及送顯示</p><p>　　; 有關(guān)寄存器出?；謴?fù)</p><p>　　POP A ; 累加器出?；謴?fù)</p><p>　　POP PSW ; 程序狀態(tài)字出?；謴?fù)</p><p><b

55、>　　RETI</b></p><p><b>　　特點(diǎn)及適用場(chǎng)合</b></p><p>　　本電路充分利用了單片機(jī)功能強(qiáng)大、應(yīng)用靈活、</p><p>　　成本低廉、可靠性高的優(yōu)勢(shì) ,包括信號(hào)放大、A/ D 轉(zhuǎn)</p><p>　　換電路一起所需的主要元件僅僅一個(gè)四通道模擬開(kāi)</p>

56、<p>　　關(guān)、兩個(gè)雙運(yùn)放、一個(gè)單運(yùn)放 ,因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,性?xún)r(jià)比</p><p>　　高。實(shí)際應(yīng)用表明 ,效果良好。</p><p>　　從前面的原理分析可知 ,積分電路存在固有的</p><p>　　延遲 ,若想提高轉(zhuǎn)換速度 ,必須以降低轉(zhuǎn)換精度為代</p><p>　　價(jià) ,因此本電路不適合采集連續(xù)快速變化的信號(hào) ,但</

57、p><p>　　可廣泛應(yīng)用在對(duì)精度要求較高但實(shí)時(shí)性要求不是很</p><p>　　高的智能儀表中 ,如各種數(shù)字化的溫度、壓力、電壓。</p><p><b>　　6.結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　畢業(yè)題目中，我發(fā)現(xiàn)了運(yùn)放在單片機(jī)系統(tǒng)中的高性能應(yīng)用這個(gè)課題，便毫不猶豫的選擇了它。想到自己在運(yùn)放高性能應(yīng)用方面懂得有所欠缺，

58、這次又有這個(gè)機(jī)會(huì)，我想繼續(xù)深入下去，把以前的很多想法，許多不夠完善的地方進(jìn)一步做下去。對(duì)此，我是懷著很大的興趣與決心。</p><p>　　這個(gè)課題主要是單片機(jī)系統(tǒng)中關(guān)于運(yùn)放的高性能應(yīng)用，在單片機(jī)系統(tǒng)的各種應(yīng)用中利用集成或者改善設(shè)計(jì)運(yùn)放來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)性能，或者設(shè)計(jì)一個(gè)全新的運(yùn)放，即基本達(dá)到了我們要設(shè)計(jì)的任務(wù)要求。</p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程是艱辛的。首先是對(duì)設(shè)計(jì)運(yùn)放性能指標(biāo)的了解掌

59、握，查閱大量有關(guān)單片機(jī)應(yīng)用方面的書(shū)籍，重點(diǎn)搜尋在單片機(jī)系統(tǒng)中關(guān)于運(yùn)放的功能了解。大多數(shù)時(shí)候我們是研究單片機(jī)在運(yùn)放中的應(yīng)用，而反過(guò)來(lái)就很少研究的，所以起點(diǎn)較高。</p><p>　　下一步初步了解有關(guān)簡(jiǎn)單運(yùn)放在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析了幾個(gè)案例，最后根據(jù)自己所掌握的知識(shí)和在老師的指導(dǎo)下，嘗試設(shè)計(jì)和改善運(yùn)放在單片機(jī)系統(tǒng)中的高性能應(yīng)用，寫(xiě)程序然后調(diào)試驗(yàn)證功能，軟硬件皆做。</p><p>　　最

60、后，經(jīng)過(guò)此次論文設(shè)計(jì)感觸很深，全身心的投入設(shè)計(jì)確實(shí)讓我收獲不少，尤其運(yùn)放高性能運(yùn)用方面，讓我學(xué)到了很多知識(shí)，為即將踏入工作的我做了充實(shí)的準(zhǔn)備，讓我終生受益！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　黃爭(zhēng)， 李琰. 運(yùn)算放大器應(yīng)用手冊(cè). 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　【2】（日）內(nèi)山明治，村野靖　著

61、，陳鏡超　譯 運(yùn)算放大器電路 科學(xué)出版社 30 —150</p><p>　　【3】 蔡錦福 編著 運(yùn)算放大器的原理與應(yīng)用 科學(xué)出版社 </p><p>　　【4】段尚樞 編著 運(yùn)算放大器應(yīng)用基礎(chǔ) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 </p><p>　　【5】楊述武，王定興．普通物理實(shí)驗(yàn)（電子工程部分）[M]．北京：高等教育出版社150－

62、152．</p><p>　　【6】肖景和 編著 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用精粹 人民郵電出版社 </p><p>　　【7】（荷）惠意欣（Huijsing J.H.） 著 運(yùn)算放大器——理論與設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 </p><p>　　【8】姚劍清　著 人民郵電出版社 運(yùn)算放大器權(quán)威指南</p><p>　　【9】李蒙 毛建東

63、主編 單片機(jī)原理及應(yīng)用 中國(guó)輕工業(yè)出版社 </p><p>　　【10】趙俊生 主編 單片機(jī)技術(shù)項(xiàng)目化原理與實(shí)訓(xùn) 電子工業(yè)出版社 39—180</p><p>　　【11】蘭吉昌 編 運(yùn)算放大器集成電路手冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社 出版時(shí)間：</p><p>　　【12】（日）內(nèi)山明治 等著 陳鏡超 譯 圖解運(yùn)算放大器電路 科學(xué)出版社 <

64、/p><p>　　【13】周潤(rùn)景 等著 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、分析與制作 機(jī)械工業(yè)出版社 45—293</p><p>　　【14】紀(jì)宗南 單片機(jī)外圍器件應(yīng)用叢書(shū) 集成A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用技術(shù)和實(shí)用線(xiàn)路 中國(guó)電力出版社</p><p>　　【15】朱兆優(yōu) 等編著 電子電路設(shè)計(jì)技術(shù) 國(guó)防工業(yè)出版社</p><p><b>　　致 謝

65、</b></p><p>　　我在選題及研究過(guò)程中得到xx老師的悉心指導(dǎo)，xx老師多次詢(xún)問(wèn)論文進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)拔、熱忱鼓勵(lì)。xx老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人。因此對(duì)老師的感激之情是無(wú)法用語(yǔ)言表達(dá)的。</p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可