相位信号发生器设计

《相位信号发生器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要本设计给出了以单片机AT89S52为核心配合TI公司的DA转换器7524和优质低功耗运算放大器2335设计的相位信号发生系统，实现相位在0～359º变化，频率在1～50Hz可调(经测试可达到60Hz)。系统由单片机实现控制与显示功能，通过模数转换芯片TLC7524CN把经放大器OPA2335AID放大后的两路正弦波信号，送入示波器进行测量，测量两路信号的相位差分辨率精确到1º，并加入键盘与LED显示功能，使得系统具有智能化，人性化的特色。主要内容有系统功能和设计方案、硬件构成和软件设计过程、结合软件和硬件的调

2、试分析设计中出现的问题和解决方案。关键词：DA转换器；相位信号的产生；单片机；放大器31目录目录摘要I第1章绪论11.1课题研究的现状11.2相位信号发生器的基本原理21.2.1相位和相位差的概念31.2.2信号发生器技术的发展41.2.3信号发生器技术的分类51.3研究内容与意义7第2章系统设计方案与实现92.1频率和相位的设计思路92.2系统硬件组成92.2.1主要元器件介绍112.2.2系统硬件142.2.3功能模块原理阐述142.3软件程序设计162.3.1显示子程序162.3.2键盘控制子程序162.3.3

3、主控制程序16第3章系统测试与误差分析………173.1测试环境和测试173.2数据处理分析173.3小结17第4章总结与展望19致谢21参考文献23附录2531第1章绪论第1章绪论1.1课题研究的现状现代相位测量技术的发展可分为三个阶段[1]：第一阶段是在早期采用的诸如李沙育法、阻抗法、和/差法、三电压法等，这些测量方法通常采用比对法和平衡法，虽然方法简单，但测量精度较低；第二阶段是利用数字专用电路、微处理器等来构成测试系统，使测量精度得以大大提高；第三阶段是充分利用计算机及智能化测量技术，从而大大简化设计程序，增强

4、功能，使得相应的产品精度更高、功能更全。同时，各种新的算法、测量手段和新的设计方法及器件也随之出现。在相位测量技术方面，美国一直处于领先地位，主要的研究机构及公司有NBS、HP、AD–YU公司及DRANETZ实验室。俄罗斯在此领域也具有较高的水平。商品化的通用相位计的水平为低频段达μHz数量级，甚高频可达100GHz，相位分辨率可达0.001o，相位测量范围为0～360o，–180o～180o，少数可达720o。在相位准确度方面[6]，低频为±0.002o，高频为±0.2o，微波为±0.5o。随着电子技术的迅速发展，

5、国外从60年代后期开始设计和制造基于过零交叉检测原理的低频相位计，并开始用于工频相位的测量。在国内，60和70年代是相位测量研究的黄金时代，有众多的研究所、工厂及其它行业部门均进行了相位测量技术的研究并取得了一定的成果，如国家计量科学院、国防科工委、电子部十、十四、十七研究所、天津无线电一厂、南京电讯仪器厂等单位，初步奠定了我国相位测量的基础，研制了一批专用、通用的相位计产品。1964年我国第一台相位测量仪器US2型交流相位差计问世，其极限误差为30o。1979年12月国家计量总局正式批准进行相位量值传递。从80年代

6、开始，将微处理器广泛地用于各个技术领域，多种型号的电子相位计投入市场，取代了以往的相位计。在70年代中期以后，由于资金、技术、管理、市场等因素的原因，国内相位测量技术的发展进入了低潮，研究相位测量的单位和技术人员越来越少。目前，国内生产商品化相位计的主要厂家仅有天津中环电子仪器公司，相位计量机构是中国计量科学研究院和国防科工委。总的来说，我国的相位测量技术与国外有较大的差距，主要体现在产品种类较少，配套产品少；产品测试功能单31第1章绪论一；仪器精度、数字化和自动化程度不高；相位计量标准不完备。目前国外提出了改进测相

7、位测量精确度的方法，包括有：(1)用专用数字处理芯片，利用正余弦表格及傅立叶变换方法来计算相位差，可大大提高测量精度。(2)采用新器件及设计方法提高相位测量精度及展宽工作频率范围。(3)采用新的算法来进行相位测试。(4)采用高精度相位测量设备，通过相位输出信号，利用桥路与输入信号相位进行比较，从而测出相位差。现代电子测量仪器与智能测量技术、计算机技术紧紧结合在一起，每一次计算机技术和电子技术的革命都带来电子测量仪器的革命[11]。因此，只有不断的采用新技术和新方法，才能使相位计的性能和精度得以不断的提高[7]。1.2

8、相位信号发生器的基本原理1.2.1相位和相位差的概念(1)相位是信号的三种特性之一(另两种分别为频率、幅度)，它说明谐波振荡在某一瞬时的状态。在数学上定义为正弦或余弦函数的幅角，其数学模型为：u(t)=Esin(ωt+ψ)(2-1)式中ψ是初相角，ωt+ψ就是相位角，通常称为相位。φ(t)=ωt+ψ(2-2)由(2-2)式可以看出相位是时间t的