包含作品的设计论文doc文档,可直接修改,适合于电赛备赛、课程设计、毕设参考等。 2007年D题 程控滤波器 本系统以凌阳16位单片机为控制核心,利用开关电容技术实现程控滤波的功能。前端放大器由运放和数字电位器构成,实现了增益0—60dB,步进10dB可调。 摘要:本系统以凌阳16位单片机为控制核心,利用开关电容技术实现程控滤波的功能。前端放大器由运放和数字电位器构成,实现了增益0—60dB,步进10dB可调。滤波器采用模拟开关和电容的组合替代电阻的技术,构成RC有源滤波网络,实现了程控高通、低通滤波截止频率1KHz—20KHz,步进1KHz可调。设计实现了四阶低通椭圆滤波器。利用单片机和直接数字调制技术(Direct Digital synthesizer)芯片AD9850,设计并制作了简易幅频特性测试仪,扫频输出信号范围从100Hz到200KHz,步进10 KHz可调。人机接口采用4×4键盘及LCD液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能。 关键词:程控滤波 凌阳16位单片机 数字电位器 开关电容 ### 2007年D题程控滤波器知识点详解 #### 1. 程控滤波器概述 **程控滤波器**是一种能够通过外部指令或信号自动调整其滤波特性的电子设备。它通常由一个或多个滤波器组成,并通过微处理器或其他控制器来进行参数调整。程控滤波器的应用非常广泛,特别是在通信、音频处理和仪器仪表等领域。 #### 2. 设计原理与实现 ##### 2.1 控制核心:凌阳16位单片机 - **凌阳16位单片机**是本设计的核心控制部件。该类型的单片机具备较高的处理能力,丰富的中断资源以及在线仿真、编程接口等功能,非常适合用于控制复杂的电子系统。 - 在本设计中,凌阳16位单片机主要负责接收用户指令、控制滤波器的工作状态以及监测系统运行情况等任务。 ##### 2.2 前端放大器 - **前端放大器**采用了运算放大器(运放)和数字电位器的组合设计。 - 运算放大器用于实现信号的放大功能,而数字电位器则用来调节放大器的增益。这种设计可以实现增益0—60dB范围内,每10dB步进可调的功能。 - **数字电位器**是一种可以通过数字信号控制其阻值变化的器件,与传统的模拟电位器相比,它具有更高的稳定性和更长的使用寿命。 ##### 2.3 滤波器设计 - **滤波器**采用了开关电容技术和RC网络,通过模拟开关和电容的组合替代传统的电阻网络,实现了滤波器截止频率的程控调节。 - 截止频率的范围从1KHz到20KHz,每1KHz为一步进,覆盖了广泛的频率范围,满足不同应用场景的需求。 - **开关电容技术**是一种利用电容充放电时间来模拟电阻的原理,通过控制开关的开关频率来等效改变电阻值,从而实现对滤波器参数的动态调节。 #### 3. 功能实现 ##### 3.1 滤波器类型 - **高通滤波器**:在0.5fc处的衰减率,确保了有效滤除低于指定频率的信号。 - **低通滤波器**:在2fc处的衰减率,保证了高于指定频率的信号被有效滤除。 - **四阶低通椭圆滤波器**:采用四阶设计,提高了滤波器的陡峭度和平坦度,适用于对信号质量要求较高的场合。 ##### 3.2 测试仪设计 - **幅频特性测试仪**:通过凌阳16位单片机和AD9850直接数字合成器芯片共同设计而成。 - 输出信号频率范围从100Hz到200KHz,每10KHz为一步进,用于测试滤波器的幅频特性。 - AD9850芯片能够产生高精度的正弦波信号,配合单片机控制,能够实现精确的频率控制和信号输出。 #### 4. 用户界面与交互 - **人机接口**:采用4×4键盘和LCD液晶显示器,为用户提供直观的操作界面。 - **4×4键盘**用于输入控制命令和设置参数。 - **LCD液晶显示器**显示当前的工作状态、设置参数等信息,便于用户监控系统工作情况。 - 整体设计简洁明了,操作简便,提高了用户体验。 #### 5. 技术选型与论证 - **主控单元**:选择了凌阳16位单片机作为主控单元,主要是考虑到其丰富的中断资源和方便的在线调试功能。 - **放大器部分**:最终选择了非易失性数字电位器与测量放大器AD620的组合,实现程控放大器的功能。这种方案具有增益范围宽、占用微处理器接口少、成本低等优点。 - **滤波器部分**:选用了开关电容技术来实现滤波器的程控调节。这种技术能够很好地解决传统滤波器中电阻网络匹配难的问题,并且能够实现截止频率的精确调节。 #### 6. 总结 本文详细介绍了一种基于凌阳16位单片机的程控滤波器设计方案,涵盖了控制核心、前端放大器、滤波器以及测试仪等多个方面的技术细节。通过对不同技术方案的比较和论证,最终选择了一套高性能、易实现的设计方案。该程控滤波器不仅具备宽广的增益和截止频率调节范围,还具有良好的人机交互性能,适用于多种应用场景。
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