51单片机程控电荷放大器设计+PCB电路图(2)

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2.2 程控电荷放大器整体设计流程图 7

3 程控电荷放大器各功能电路的设计 8

3.1 电荷放大级电路 8

3.1.1 压电式传感器的工作原理 8

3.1.2 电荷转换的基本原理 8

3.1.3 电荷放大级的误差分析 10

3.1.4 电荷转换电路的实现 10

3.2 D/A数字控制衰减器 14

3.3 归一化电路 15

3.4 低通滤波电路 16

3.4.1 二阶低通滤波电路分析 16

3.4.2 二阶低通滤波电路的实现 18

3.5 过载指示电路 20

3.5.1 窗口比较器理论分析 20

3.5.2 过载指示器的实现 21

3.6 单片机与外围接口电路 21

4 软硬件的联调 23

4.1 仿真调试结果 23

4.2 硬件电路功能的说明 24

4.3 程序设计 27

4.3.1 主函数流流程图与程序代码 27

4.3.2 确认/设置键值流程图与程序代码 28

4.3.3 功能键值流程图与程序代码 29

4.3.4 增加/减少键值流程图与程序代码 30

4.3.5 获得BCD码的流程图与主要程序代码 32

4.3.6 LCD显示流程图与主要代码 35

5 小结 39

致谢 39

参考文献 40

6 附录 42

6.1 电路原理图 42

6.2 PCB图 43

1 绪论

1.1 引言

测试领域是一个内涵非常丰富的研究领域, 有一些关键性的测试项目具有很大的特殊性和重要性。目前利用压电传感器检测振动、压力、加速度等机械量是这一领域中的一个重要研究课题,压电传感器作为一次仪表，把振动、加速度等待测物理量转换为电荷量,为了便于后续的放大、处理，需将电荷量转换为电压量，所以电荷放大器便成为了必不可少的二次仪表。由于传统的电荷放大器通常为台式仪器,运用仪器面板旋扭开关进行相关参数的设置,因此存在着难以克服的缺点。如干扰大,容易发生误动作甚至故障,这是传统电荷放大器一直没能很好解决的问题。因此，设计出性能优越的电荷放大器具有重要的意义。

1.2 电荷放大器的发展现状

1.3 本课题的意义

现代工业和自动化生产过程中,会涉及大量的动态检测和控制问题，比如冲击和振动信号的获取。最常见的是用压电传感器,它将力学的输入信号转变为电信号。但是,这个输出电信号必须要做适当的处理才能应用。因此,压电传感器的后续适调电路及其硬件实现的研究就显得非常重要。

国防、军事领域是自动测试系统应用最多、发展最迅速的领域，武器装备的研发、使用、维护过程中对自动测试系统的众多需求是推动自动测试系统和自动测试设备技术发展的强大动力。目前兵器设计日趋复杂，测试参数繁多，兵器系统性能的动态监测、故障检测及诊断的要求越来越高，同时这种发展趋势对兵器测试系统的响应速度和测量的精度，测试系统的灵活性、通用性和可维修性都提出了更加苛刻的要求。本课题的目的就是要设计出高阻抗程控放大器功能模块，使其实现国产化，降低成本，以推动该模块在测试及其他相关应用领域的应用普及。