bf1201双栅极mos管的程控衰减器设计
摘 要程控衰减器控制系统是以单片机芯片作为控制器,结合其他功能模块实现的一种电子控制系统。本设计将以单片机控制系统作作为核心控制部分，其片外配置BF1201型双栅极射频MOS管、SMA射频插座、12864LCD液晶屏等功能模块；在软件上通过C语言编写了程序代码，利用Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。经过实物制作和功能测试，系统实现了预期功能目标，能够实现对0~100MHz射频信号的功率衰减，可通过直流电压的改变实现对衰减度进行程控设置，其衰减度可通过液晶屏进行显示等功能的自动控制系统，可应用于一些通信系统中，具有一定的实用价值。
目录
一、引言 5
二、方案选择及元器件介绍 6
（一）主控单片机的选择 6
（二）STC89C51单片机简介 7
（三）MOS管简介 8
（四）射频插座简介 9
（五）显示器简介 9
三、硬件系统设计 10
（一）系统整体框图设计 10
（二）52单片机最小的系统设计 11
1. 晶振电路设计 11
2. 复位电路设计 11
（三）衰减器模块电路设计 12
（四）液晶屏电路设计 13
（五）按键电路 14
四、软件系统设计 15
（一）主程序设计 15
（二）显示子程序设计 16
1.写指令流程 16
2.写数据流程 16
（三）PWM波生产子程序设计 17
五、功能测试 18
（一）仿真测试 18
（二）实物制作 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 源程序 26
一、引言
课题发展背景
程控衰减器是指一种能够通过程序控制对输入信号的衰减度进行灵活控制的电子系统。程控衰减器系统已经在电子电路中的应用已经有一定的历史了。在单片机技术还未成熟并未被大量应用时，大多数通信电路控制系统主要是利用逻辑电路以及CPLD等一些具有逻辑运算功能的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
芯片实现信号的衰减控制的。例如，通过这些具有简单运算功能的芯片实现一些常见的增益控制、射频信号功率检测以及数码管显示等功能，此时的程控衰减器控制系统已经具有了一些简单的手动控制增益值、功率粗略检测以及功率值显示等基本功能。
随着单片机技术的成熟和迅速发展，现阶段越来越多的程控衰减器采用了单片机等微处理器作为主控器。通过单片机等微处理器的嵌入，一方面能够更好的实现程控衰减器控制系统与用户之间的交互；另一方面由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，能够更轻松的实现对更多模块的驱动，大大提升了衰减器的功能和用户使用体验。
国内外发展现状
目前市面上的衰减器大多以传统模拟电路作为主要实现方式，这种模拟电路的主要特点是硬件电路复杂，一旦出现故障将难以修复，并且故障排查过程及其艰难。而近几年兴起的数字式衰减器则主要通过程序代码以及数字信号处理器来实现，通过软件方式来实现对输入信号的衰减度控制，相比较模拟电路而言，具有结构简单，准确度高的优势。
预期设计目标
综上调研，本课题将以C51单片机作为主控器，设计一款能够实现自动控制功能的程控衰减器系统。通过硬件设计及软件编程，完成设计并仿真测试其功能，拟最大程度的降低系统的功耗，使具有一定的实用价值。
系统的预期达到的设计目标如下：
1.设计晶振电路和复位电路，将这两个电路与单片机芯片进行连接，实现最小系统电路，通过该电路实现液晶显示、按键控制以及p w m波的生成。
2.设计BF1201衰减器电路，实现对射频输入信号的衰减。
3.通过c语言代码模拟pwm波的输出，通过输出不同占空比实现对衰减器衰减值的控制。
4.设计12864LCD液晶屏电路，实现对衰减档位和其他相关参数的显示。
二、方案选择及元器件介绍
（一）主控单片机的选择
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
所谓51单片机则是一类以MCS51型号CPU作为内核的单片机总称，它的生产设计厂家众多，在过去几十年中，由于MCS51内核表现出了优异性能以及数据处理能力，因此出现了AT89C51、STC89C51等知名51单片机芯片，这些出自不同厂家的51单片机几乎大同小异，并且由于是用同一套复杂指令系统，因此相互兼容，不仅如此，就连外部封装也被设计成了40管脚的直插封装，这样就使得51单片机更贴近普通用户，不仅赢得了学生市场，在工业领域也具有一定的地位。在本次毕业设计中，如果采用51单片机来实现对系统的控制，那么能够大大降低开发周期，对设计的成功性具有强有力的保障。
综合上面对两款单片机的主要特点的分析，其中430单片机的主要优势是它的低功耗特性，51单片机的优势使其优异的性价比并且对毕业设计具有很高的保障性，因此本文将放弃430的低功耗优势，而采用51单片机来担任系统的主控器，另外也可通过软硬件合理的配置来实现51单片机的低功耗。
（二）STC89C51单片机简介
主控核心芯片是控制系统最重要的一个部分，本次毕业设计选用了下图中的STC89C51单片机来完成主控任务，下面对它的数据处理性能、进行简要的介绍。STC89C51这款单片机出自于我国的宏晶公司，在九十年代前后，随着我国对半导体技术的充分掌握，国家提出了大力发展半导体生产技术的要求，很多不同程度的生产企业分析研究了国外优秀公司推出的产品，这其中就包括51单片机等微处理器，在那时候8位机已经占领了微处理器世界的顶端食物链，它代表着世界的最高水平，其中美国的ATMEL公司率先推出了他们自己的51单片机——CPU采用了英特尔公司的MCS51内核，这款内核在同一时间内能够处理高达8位并行宽度的二进制数据，内核中集成了加速运算和移位运算等重要模块，在MCS51内核的周围配置了定时器、振荡器、GPIO管脚以及其它重要部分，在推向市场后迅速赢得了90%以上用户的满意度，许多实用其他品牌单片机的用户都开始使用AT89C51单片机。而本文使用的STC89C51单片机是以AT89C51单片机为基础，通过电路优化，进一步提高了其指令执行速度，使得51单片机的最高时钟频率从20M上升到40M，并且将RAM存储器的大小从128字节提升到512字节，这个提升使得CPU对数据的读取速度大幅度上升，因此可以说STC89C51单片机是兼容于AT89C51单片机，但比AT89C51更好用的一款单片机。
目录
一、引言 5
二、方案选择及元器件介绍 6
（一）主控单片机的选择 6
（二）STC89C51单片机简介 7
（三）MOS管简介 8
（四）射频插座简介 9
（五）显示器简介 9
三、硬件系统设计 10
（一）系统整体框图设计 10
（二）52单片机最小的系统设计 11
1. 晶振电路设计 11
2. 复位电路设计 11
（三）衰减器模块电路设计 12
（四）液晶屏电路设计 13
（五）按键电路 14
四、软件系统设计 15
（一）主程序设计 15
（二）显示子程序设计 16
1.写指令流程 16
2.写数据流程 16
（三）PWM波生产子程序设计 17
五、功能测试 18
（一）仿真测试 18
（二）实物制作 21
总 结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 源程序 26
一、引言
课题发展背景
程控衰减器是指一种能够通过程序控制对输入信号的衰减度进行灵活控制的电子系统。程控衰减器系统已经在电子电路中的应用已经有一定的历史了。在单片机技术还未成熟并未被大量应用时，大多数通信电路控制系统主要是利用逻辑电路以及CPLD等一些具有逻辑运算功能的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
芯片实现信号的衰减控制的。例如，通过这些具有简单运算功能的芯片实现一些常见的增益控制、射频信号功率检测以及数码管显示等功能，此时的程控衰减器控制系统已经具有了一些简单的手动控制增益值、功率粗略检测以及功率值显示等基本功能。
随着单片机技术的成熟和迅速发展，现阶段越来越多的程控衰减器采用了单片机等微处理器作为主控器。通过单片机等微处理器的嵌入，一方面能够更好的实现程控衰减器控制系统与用户之间的交互；另一方面由于单片机等芯片具有几十个甚至上百个管脚，能够更轻松的实现对更多模块的驱动，大大提升了衰减器的功能和用户使用体验。
国内外发展现状
目前市面上的衰减器大多以传统模拟电路作为主要实现方式，这种模拟电路的主要特点是硬件电路复杂，一旦出现故障将难以修复，并且故障排查过程及其艰难。而近几年兴起的数字式衰减器则主要通过程序代码以及数字信号处理器来实现，通过软件方式来实现对输入信号的衰减度控制，相比较模拟电路而言，具有结构简单，准确度高的优势。
预期设计目标
综上调研，本课题将以C51单片机作为主控器，设计一款能够实现自动控制功能的程控衰减器系统。通过硬件设计及软件编程，完成设计并仿真测试其功能，拟最大程度的降低系统的功耗，使具有一定的实用价值。
系统的预期达到的设计目标如下：
1.设计晶振电路和复位电路，将这两个电路与单片机芯片进行连接，实现最小系统电路，通过该电路实现液晶显示、按键控制以及p w m波的生成。
2.设计BF1201衰减器电路，实现对射频输入信号的衰减。
3.通过c语言代码模拟pwm波的输出，通过输出不同占空比实现对衰减器衰减值的控制。
4.设计12864LCD液晶屏电路，实现对衰减档位和其他相关参数的显示。
二、方案选择及元器件介绍
（一）主控单片机的选择
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
所谓51单片机则是一类以MCS51型号CPU作为内核的单片机总称，它的生产设计厂家众多，在过去几十年中，由于MCS51内核表现出了优异性能以及数据处理能力，因此出现了AT89C51、STC89C51等知名51单片机芯片，这些出自不同厂家的51单片机几乎大同小异，并且由于是用同一套复杂指令系统，因此相互兼容，不仅如此，就连外部封装也被设计成了40管脚的直插封装，这样就使得51单片机更贴近普通用户，不仅赢得了学生市场，在工业领域也具有一定的地位。在本次毕业设计中，如果采用51单片机来实现对系统的控制，那么能够大大降低开发周期，对设计的成功性具有强有力的保障。
综合上面对两款单片机的主要特点的分析，其中430单片机的主要优势是它的低功耗特性，51单片机的优势使其优异的性价比并且对毕业设计具有很高的保障性，因此本文将放弃430的低功耗优势，而采用51单片机来担任系统的主控器，另外也可通过软硬件合理的配置来实现51单片机的低功耗。
（二）STC89C51单片机简介
主控核心芯片是控制系统最重要的一个部分，本次毕业设计选用了下图中的STC89C51单片机来完成主控任务，下面对它的数据处理性能、进行简要的介绍。STC89C51这款单片机出自于我国的宏晶公司，在九十年代前后，随着我国对半导体技术的充分掌握，国家提出了大力发展半导体生产技术的要求，很多不同程度的生产企业分析研究了国外优秀公司推出的产品，这其中就包括51单片机等微处理器，在那时候8位机已经占领了微处理器世界的顶端食物链，它代表着世界的最高水平，其中美国的ATMEL公司率先推出了他们自己的51单片机——CPU采用了英特尔公司的MCS51内核，这款内核在同一时间内能够处理高达8位并行宽度的二进制数据，内核中集成了加速运算和移位运算等重要模块，在MCS51内核的周围配置了定时器、振荡器、GPIO管脚以及其它重要部分，在推向市场后迅速赢得了90%以上用户的满意度，许多实用其他品牌单片机的用户都开始使用AT89C51单片机。而本文使用的STC89C51单片机是以AT89C51单片机为基础，通过电路优化，进一步提高了其指令执行速度，使得51单片机的最高时钟频率从20M上升到40M，并且将RAM存储器的大小从128字节提升到512字节，这个提升使得CPU对数据的读取速度大幅度上升，因此可以说STC89C51单片机是兼容于AT89C51单片机，但比AT89C51更好用的一款单片机。
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