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1、程控低通滤波器,论文框架,设计方案 实现功能 硬件电路设计 总结体会,1,2,3,4,程控滤波器介绍,随着滤波系统在各类电子装置中的普遍使用，普通的滤波器在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。证。传统滤波器功能单一，调节精度不高，人机界面不友好，而且经常跳变，使用麻烦。随着集成电路技术的发展，目前已有高阶专用的开关电容滤波器芯片，但其价格高，电路噪声也不尽如人意，此外还存在信号混叠问题。程控滤波系统，具有以下明显优点:（1）易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使滤波器的智能化程度更高，性能更完美；（2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路；（3）控制系统
2、的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可；（4）容易进行对系统的功能进行扩展，由于系统采用程控芯片，主控制芯片外围接口丰富，扩展功能非常方便。,程控滤波器的发展趋势,随着电子技术的迅猛发展，作为分离有用信号和无用信号的滤波器成为各类系统的重要部件，其性能的优劣直接影响整个系统的质量。各个领域对滤波器的要求越来越高。一般有源滤波器均由运算放大器和电子元件组成，对元器件的参数精度要求表较高，设计和调试都比较麻烦。论文从这个背景出发，发掘适合当起滤波器设计要求的滤波器芯片。美信公司生产的可编程滤波器芯片MAX262可以通过编程
3、对各种信号实现低通，高通，带通，带阻以及全通滤波处理，而且滤波的特性参数如中心频率，品质因数等也可以通过编程进行设置。论文介绍了MAX262工作模式，截止频率和Q值的设置操作过程，研究并设计了一款基于MAX262的程控滤波器。文章详细介绍了该滤波器的设计要求，软件和硬件设计思路，实现方案，在MAX262的应用方面具有一定的借鉴价值。,1、设计方案简介,本设计是应用单片机 控制MAX262芯片实现滤波器的功能，由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/
4、计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在单片机的外围电路外接输入键盘用于截止频率档位的选择，数码管显示当前的截止频率。通过信号发生器输入一定频率的正弦波信号（15K-50K），输出接到示波器上，调节信号发生器的输出频率，观察波形变化，是否为达到要求的截止频率后波形发生衰减。,2、实现功能,通过单片机控制MAX262芯片实现滤波器功能，在这里我只是实现低通滤波器的功能，但是MAX262的功能十分强大，不仅可以实现低通功能
5、，还可以实现高通、带通、带阻、全通等多种功能。本设计通过按键控制截止频率，实现截止频率可调，截止频率的步进可调范围是（15K-50K）。所以这里我们将截止频率分为八段用八个按键来控制。现象：首先设定好截止频率的大小，让后利用信号发生器输入一个幅值为5V的正弦波，输出接入示波器观察波形变化。然后，调节信号发生器频率大小，观察波形频率在未超过截止频率时波形变化情况，在超过截止频率后是否发生衰减。最后，确定该设计是否能实现低通滤波功能。,3、硬件电路设计,3.1 MAX262外部电路设计 结合题目要求进行分析，只使用芯片的任意一个二阶开关电容有源滤波器即可满足要求，故外部电路设计如图所示，该电路使用
6、MAX262滤波器A，信号有INA端口输入，经过滤波器从端口LPA输出低通信号，其中滤波器参数如截止频率FC，品质因数Q等参数由单片机通过芯片的端口D0,D1,A0-A3写入。芯片的时钟可以连接晶体RC网络或外部时钟产生器，由于输入时钟频率Fclk与6位f0编程输入代码一起决定滤波器的中心或截止频率，根据计算，系统选定用2M的外部石英晶振作为时钟输入。,3.2 系统控制模块设计,该系统控制模块，和滤波模块使用同一块单片机，这个地方我们选用的型号为STC12C5A60S2，主要是考虑到该CPU内含E2PROM可以用于实现掉电保护功能。其基本的外围电路包括电源电路，时钟电路和复位电路都与传统的51
7、电路兼容。这里直接采用单片机最小系统控制，电路简单明确。,3.3控制显示部分,控制部分采用的是独立的按键，主要是调节截止频率的大小，控制输出波形幅值的作用。数码管显示部分采用的是八段数码管，显示输入的截止频率的大小，便于在调节信号发生器输出频率时参考。在调试的过程中，开始输出的波形一直不稳定，这是考虑到可能是输入的数据不稳定，所以数据输入端口的输入信号通过锁存器所存输出，单片机数据管脚输出相应的数据后，将WR置低即可送出稳定，同步的电平信号。这样输出波形的效果明显改善。,总结体会,本系统采用STC12C5A60S2单片机和 max262为核心器件来设计低通滤波器，结合外围的键盘输入、外接信号发
8、生器提供输入波形、示波器显示、锁存器等来实现对正弦波的滤波控制功能。在本次毕业设计中，通过动手实践操作进一步学习和掌握了单片机原理的有关知识，特别是程序的编程方面，加深了对单片机原理及应用技术的认识，进一步巩固了对单片机知识的理解，掌握简单的单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。在设计时根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。根据条件，找到适合的方案，并找到需要的元器件及工具，进行实验，最终完成设计。通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧（特别是汇编语言）的掌握方面向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。,感谢各位老师的辛勤指导,Thank You!,
