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摘 要

微小信号的测量在工业、医疗、微机械电子等领域都具有广泛的应用。随着单片机、传感器科技的发展，为微小信号精准测量提供了新的手段。微小信号的研究发展已成为临床诊断等领域的研究热门。例如表面肌电的微小信号、传感器传出来的音频信号等，这些都是很小、很难捕捉到的信号，需要放大滤波后才能进行进一步的处理和分析。

基于单片机原理及应用，数字、模拟电路和通信电子线路等硬件课程，设计微小信号采集电路。介绍硬件、软件设计和工作原理：放大电路放大采集的微小直流电压和交流电压后,送入A/D模块进行转换，再通过单片机将放大的信号电压和波形能在LCD上动态显示。再外扩不小于2kBytes的存储器，用于存储通过A/D采样得到的电压值，设置一个按键，按下按键LCD显示上一次存储器存储的电压值。放大电路设计包括放大器、滤波电路。

关键词： 微小信号 采集 放大电路 电压

Design of small signal acquisition circuit

Abstract

Small signal measurement has a wide range of application in the field of industry, medical treatment,micro mechanical electronics and so on.with the development of single chip computer and sensor technology . It provides a new method for the accurate measurement of small signal. Research and analysis of small signal has become a hot spot in the field of clinical diagnosis and so on.for example, the surface EMG micro signal, underground detection signal, etc. These are very weak signals and difficult to collect. So it needs to be amplified and filtered to make further analysis and processing.

Based on the principle and application of single chip microcomputer, digital circuit, analog circuit, communication electronic and other hardware course, design micro signal acquisition circuit. The hardware, software design and working principle are introduced: the collected micro DC voltage and AC voltage are amplified by amplifying circuit, after A/D conversion.through the single chip microcomputer , the amplified signal voltage and waveform can be dynamically displayed on the LCD. Not less than 2kbytes extended memory for storing a voltage value obtained by the A/D sampling. Set a button, press the button LCD to display the last memory storage voltage value. Amplifier circuit design, including amplifier, filter circuit.

Key Words:small signal, collection, amplifying circuit, voltage

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.1.1概述 1

1.1.2发展前景分析 1

1.1.3系统的发展现状及特点 1

1.2课题研究的主要内容 2

第二章 系统的主要功能和方案设计 3

2.1主要功能和设计方案 3

2.2系统的整体方案 3

2.2.1电路的工作原理 3

2.2.2电路设计的整体硬件框图 4

2.3器件的选择 4

2.3.1主控芯片的选择 5

2.3.2放大器选择 6

2.3.3 A/D芯片的选择 7

2.3.4 液晶显示屏的选择 9

2.3.5 外扩存储的选择 10

第三章 系统的硬件电路设计 13

3.1单片机最小系统电路设计 13

3.2 信号采集模块设计 14

3.2.1 放大器的设计 14

3.2.2 AD0808电路的设计 17

3.3 液晶显示电路的设计 19

3.4 外扩存储电路的设计 20

第四章 系统的软件设计 21

4.1总体程序设计 21

4.2 各个模块软件设计 22

4.2.1 A/D采样模块 22

4.2.2 LCD显示程序流程设计 22

4.2.3 外扩存储程序流程设计 24

4.3 软件仿真结果 25

第五章 系统的硬件调试 28

5.1 硬件系统调试 28

5.1.1调试过程 28

5.1.2调试结果 31

5.1.3本设计存在的问题 33

结 语 34

参考文献 35

致谢 38

附录1 电路原理图 39

附录2 硬件实物图 40

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.1.1概述

在信号采集的领域之中，大信号和中信号的采集方法和分析方法都相对而言比较完善了，只有小信号的采集和分析还没有一种特定的方法。因为这个小信号本来就很小，都是毫伏的，常常会受到外界和自身的噪声干扰。

微小信号的采集电路分为放大模块、A/D采集模块、单片机最小系统、外扩存储和LCD显示模块。放大模块用于微小信号的放大，把采集到的直流和交流电压分别放大10—100倍可调。 将放大后的信号通过A/D采样，将采集的电压值和波形用LCD进行动态的显示。再外扩24C02进行数据的存储，设置一个按键，按下按键LCD显示上一次外扩存储的电压值。

1.1.2发展前景分析

微小信号的测量在工业、医疗、微机械电子等领域都具有广泛的应用。微小信号的精确测量随着信息技术的发展，又出现了很多新的方法。随着现代技术的迅猛发展，微小信号的采集和研究更加受到人们的关注，比如在医疗领域，医用人体管道机器人，是当前国际微机械电子研究的一个热点，其研究的难度在于微机器人的驱动方法及驱动装置。由于管道微机器人驱动力信号很小，给采集与分析造成了很多的难点。实验中，利用悬臂梁式微小力传感器将微小力信号转变为电压微小信号来测试管道微机器人的驱动力大小。微小电压信号由传感器输出后，通过对电压信号的放大以及对A/D转换，微机对其进行计算、保存和展示。

1.1.3系统的发展现状及特点

如今，微小信号的研究已成为生物、医学、军事等诸多领域的研究热门。尤其是表面肌电微小信号，在信号采集时，只需要将传感器贴附在皮肤表面，对人体没有坏的影响，该优点使它被广泛应用于医疗诊断、康复工程和运动体育等领域。在自然灾害勘测方面也有很很好的应用，比如海面目标检测领域研究的热门和难点：采集分析海杂波背景下的微弱目标信号，具有极高的军事和民用价值。

1.2课题研究的主要内容

本课题介绍了一个基于单片机的微小信号采集系统的设计过程，毫伏级的直流交流电压通过两级放大，滤波。通过A/D采样，把波形和电压值动态的显示在LCD上。本课题的主要工作如下：

第二章详细地介绍了微小信号采集电路系统的主要功能和设计方案，简单地介绍了系统各个模块所完成的主要工作，在器件的挑选方面，对不同器件优劣进行了详细对比和总结，并最后选择了最符合要求的方案。

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