课程设计(论文)
题目名称设计峰值检测电路
课程名称电气测量技术与仪器课程设计
学生姓名
学号
系、专业电气工程系
指导教师
2014年12月27日
邵阳学院课程设计（论文）任务书
注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；
2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
指导教师（签名）：学生（签名）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名学号
系电气工程系专业班级
题目名称设计峰值检测电路课程名称电气测量技术与仪器一、学生自我总结
二、指导教师评定
注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
摘要
本设计介绍了峰值检测系统的设计原理、软硬件设计方法及系统性能指标调试方法。被测信号经传感器转化为电信号，再经运放AD620和OP07放大、LF398采样/保持后进行A/D转化和信号处理后数字显示输出。研究的主要内容有：方案论证、硬件设计、软件设计、系统实物调试。硬件设计主要有小信号放大电路、峰值采样/保持及采样控制电路、程控放大电路、AD转换电路、自动量程切换电路、LCD显示电路、电源电路和单片机最小系统。
关键词：峰值检测；程控放大；采样/保持电路；LF398
目录
摘要 ............................................................................................................. I 绪论 (1)
1峰值检测基本原理 (2)
2 系统方案设计 (2)
2.1 系统总体框图设计 (2)
2.2 峰值检测方案设计和论证 (3)
3 硬件设计 (5)
3.1 单片机A/D转换电路和LCD接口电路 (5)
3.1.1 ATMEGA16简介 (5)
3.1.2 ATMEGA16的管脚分布及功能 (5)
3.1.3 LCD1602的接口电路 (5)
3.2 小信号放大电路 (6)
3.3 程控放大及量程转换电路........................... 错误!未定义书签。
4 软件设计 (9)
4.1 ATMEGA16单片机的模数转换器ADC介绍 (9)
4.2 系统软件框图设计 (9)
5 系统仿真调试与分析 (11)
6 总结 (12)
7 参考文献 (13)
附录 (13)
附录A 系统总体电路图 (14)
附录B PCB板图 (14)
附录C 实物图 (15)
致谢 (16)
绪论
峰值检测是电子测量、自动化仪表以及其它相关技术领域常会遇到的问题。峰值反映了信号极为重要的方面,尤其是小信号[1]。设计完善的峰值检测系统，不仅可以用于对微弱信号进行检测 ,还可以通过传感器对其它非电信号如微弱的机械振动实现自动检测和控制 ,从而构成完整的测控系统 ,因此峰值检测具有广泛的实用价值。
峰值检测技术是数字存储示波器及数据采集卡中的重要技术之一, 用来实现波形的峰值捕捉[2]。在科研、生产的许多领域都需要用到峰值检测设备，比如检测某建筑物中梁的最大承受力 ,检测一根钢丝绳的最大允许拉力等，这就需要用到相应的检测设备。
目前常用的方法是先求得检测信号的平均值，但使用平均值掩盖了被检测信号的突然脉冲，从而可能引起系统的失灵及不稳定[3]。若用由二极管和电阻电容构成的普通峰值检波电路来检波 ,效果会很差 ,主要表现在两个方面: 第一 ,若选择RC电路时间常数大一些 ,则输出信号的波形会好一些 ,但检波输出之后的信号幅值和检波之前的信号幅值有明显的差距 ,输出信号幅值明显降低 ,峰值检波效率变差 ,同时 ,信号快变部分的丢失变得严重。
第二 ,若选择RC电路时间常数小一些 ,则会发现检波前后的信号幅值的差异变小 ,信号之中的快变分量明显变好 ,但输出信号的波形明显变差 ,不利于对信号的A/ D变换。
为了得到良好的输出波形,同时峰值检波前后的信号幅值差异小 ,信号快变部分丢失小 ,检波效率高 ,以利于A/ D 变换的需要 ,一种较好的方法就是采用基于单片机(MCU)和LF398的峰值检波电路，本文分析设计了一台基于A VR单片机(MCU)和LF398的信号峰值检测仪 ,测量精度为0.005V,采用LCD1602液晶显示峰值。
1 峰值检测基本原理
峰值检测电路（PKD ，Peak Detector ）的作用就是对输入信号的峰值进行提取，产生输出V o = Vpeak ，为了实现这样的目标，电路输出值需一直保持，直到一个新的更大的峰值出现或电路复位。其效果原理如图1.1所示：
图1.1 峰值检测基本原理
2 系统方案设计
2.1 系统总体框图设计
本系统的关键任务是检测出峰值并使之保持稳定和数字显示，其总体结构框图如图2.1所示。它由传感器、放大器、采样/保持电路、采样/保持控制电路、程控放大器、A/D 转换电路、自动切换量程电路、峰值显示电路组成。由传感器测量得到一定的输入信号，该输入信号一般较小，需经放大器放大，放大后的信号送入峰值采样/保持电路，单片机将得到的峰值模拟信号进行A/D 转换后数字输出并显示。
图2.1 峰值检测系统设计总体结构框图
传感器
小信号放大器 采样/保 持电路
采样/保持控制电路
程 控 放大器 A/D 转换
自动切换量程电路 峰值显示
单片机 最小系统
