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基于单片机程控滤波器设计

摘 要 ............................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第1章 前 言 ................................................................................................................ 1

1.1滤波器的概述 ................................................................................................... 1 1.2 滤波器的作用 .................................................................................................. 2 1.3滤波器的应用场合 ........................................................................................... 2 1.4滤波器的发展阶段 ........................................................................................... 3 1.5 本文所研究的内容 .......................................................................................... 3 第2章 滤波器结构及芯片介绍 ................................................................................ 5

2.1滤波器的结构 ................................................................................................... 5

2.1.1 根据滤波器的特性和应用场合其结构形式 ........................................ 5 2.1.2 滤波器的结构演变 ................................................................................ 5 2.2滤波器的设计 ................................................................................................... 8 2.3 AT89S52单片机的介绍 ................................................................................... 8

2.3.1主要性能 ................................................................................................. 8 2.3.2功能特征描述 ......................................................................................... 9 2.3.3引脚功能 ................................................................................................. 9 2.3.4存储器结构 ........................................................................................... 12 2.3.5 定时器 .................................................................................................. 12 2.3.6 波特率发生器 ...................................................................................... 14 2.3.7 可编程时钟输出 .................................................................................. 15 2.4 DAC0832的介绍 ........................................................................................... 15

2.4.1主要特性参数 ....................................................................................... 16 2.4.2 DAC0832的结构及其引脚功能 ......................................................... 16 2.4.3 DAC0832实现A/D转换及它的工作方式 ........................................ 17

第3章 系统方案与理论计算 .................................................................................... 19

3.1 系统方案的论证与选择 ................................................................................ 19

3.1.1放大电路的选择 ................................................................................... 19

3.1.2 滤波电路的选择 .................................................................................. 19 3.1.3 总体方案 .............................................................................................. 19 3.2 理论分析与计算 ............................................................................................ 20

3.2.1 放大电路 .............................................................................................. 20 3.2.2 低通、高通滤波电路参数 .................................................................. 21

第4章 电路与程序设计 ............................................................................................ 23

4.1 程控放大器的设计 ........................................................................................ 23

4.1.1 单片机控制电路 .................................................................................. 23 4.1.2 放大电路 .............................................................................................. 24 4.2 滤波器电路的设计 ........................................................................................ 24

4.2.1 数字电位器控制电路 ........................................................................ 24 4.2.2. 低通滤波电路 ..................................................................................... 25 4.2.3 高通滤波电路 ...................................................................................... 26 4.2.4 四阶椭圆低通滤波电路 ...................................................................... 27 4.3 LCD显示的设计 ............................................................................................ 28 4.4 软件的设计 .................................................................................................... 29 第5章 测试分析以及结果总结 .............................................................................. 30

5.1 放大电路的测试 ............................................................................................ 30

5.1.1 静态测试 .............................................................................................. 30 5.1.2 动态测试 .............................................................................................. 30 5.2 滤波电路的测试 ............................................................................................ 30 5.3 结果分析 ........................................................................................................ 31 第6章 结 论 ............................................................................................................ 32 致 谢 ............................................................................................................................ 33 参考文献 ...................................................................................................................... 34 毕业设计小结 .............................................................................................................. 35 附 录 ...................................................................................................................... 36

摘 要

滤波是数据采集、信号处理和通信系统等领域必不可少的重要环节， 如A/D转换前的“限带抗混叠滤波” 和D/A转换后的“平滑滤波”。在信号频率动态范围较宽的场合， 设定固定截止频率的滤波技术已很成熟， 但在许多工程应用领域，信号频率的动态范围往往很宽， 其信号频率在几赫兹到几千赫兹之间。因此， 就有必要采用多种截止频率的滤波器， 采用程控滤波法对频率动态范围较宽的信号进行滤波。

以AT89S52单片机作为控制核心，设计一个高性能的程控滤波器。放大电路采用由单片机AT89S52、DAC0832和集成运放组成的程控放大电路，可实现对放大器增益的设置，同时实现增益的步进可调，增益变化范围为0～60 dB；显示部分采用OCM2×16字符点阵系列模块，以实现设置参数显示功能；低通选用二阶低通贝赛尔滤波电路，高通采用压控二阶高通滤波电路，选用x9312数字电位器来控制截止频率，f0在1～20 kHz可调。经实验调试，较好地实现了预定的功能，系统的可靠性和性价比较高。

关键词：单片机, 程控放大电路, 贝赛尔滤波器, 数字电位器

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