基于单片机控制的低频数字式相位测试仪文档

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1、新仑1_1.1雛差测量概述31.2课题研宄主要内容2第二章相位差测量基础理论42.1相位差测量原理42.2系统工作原理3第三章系统外围电路的设计63.1硬件方案设计与器件选择63.1.1整形电路43.1.2高频脉冲产生电路73.1.3异或门鉴相电路83.1.4复合门83.1.5相位超前或滞后判断模块93.1.6显示电路93丄7测试用移相电路的设计103.2外围电路方案总结11第四章系统软件124.1软件设计理论依据134.2系统软件134.2.1主程序流程图及其思想134.2.2T1中断服务子程序144.2.3运算子程序流程图及其思想144.2.4十六进制

2、数转换为BCD码子程序154.2.5显示子程序154.3定时/计数器工作部分及相关问题164.3.1定时/计数器工作部分16第五章结论165.1组仑16基于单片机控制的低频数字式相位测试仪摘要在实际工作中，经常需要研究诸如放大器、滤波器等各种器件的频率特性，即输出输入信号间幅度比随频率的变化关系（即幅频特性）和输出输入信号间相位差随频率的变化关系（即相频特性）。尤其在图像信号传输与处理、多元信号的相干接受等学科领域，研究网络（或系统）的相频特性显得更为重要。相位差测量是研究网络相频特性屮必不可少的重要方面，如何使相位差的测量快速、精确已成为生产科研中重要的

3、研究课题。测量相位差的方法有很多，主要有：用示波器测量；把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔再换算为相位差；把相位差转换为电压，先测量出电压再换算为相位差；与标淮移相器的比较等。本设计提出了一种基于AT89C52单片机开发的低频数字相位测量仪的设计。系统以单片机AT89C52为核心，构成完备的测量系统。可以对10Hz〜20kHz频率范围的信号进行频率、相位等参数的精确测量；测相绝对误差不大1°;采用数码管显示被测信号相位差。硬件结构简单。软件采用汇编语言实现，程序简单可读写性强、效率高。与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高的优点。关

4、键词：相位测量；单片机；低频；集成电路实验平台：单片机，Proteus6.0,Wave6000第一章绪论1.1相位差测量概述振幅、频率和相位是描述正弦信号（交流电）的三个“要素”。以电压为例，其函数关系为式中：为电压的振幅；〜为角频率；％为初和位。後（p=C6t'称瞬时相位，它随时间改变，％即是7=0吋刻的瞬吋相位差。两个角频率为A、％的正弦信号分别为Wj="w

5、sin（6V+仍）w2=Um2sin（^V+灼）它们的瞬吋相位差0-（at+仍）一（co2t+（p2）=（叫一692）r+（仍一於）显然，两个角频率不相等的正弦信号之间的瞬时相位差是时间f的函数

6、，它随时间改变而改变。当两正弦信号的角频率％=%时，则有沒U2由此可见，两个频率相同的正弦信号间的相位差是常数，并等于两正弦信号的初相之差。在实际工作中，经常需要研究诸如放大器、滤波器、各种器件等的频率特性，即输出输入信号间幅度比随频率的变化关系（即幅频特性）和输出输入信号间相位差随频率的变化（即相频特性）。尤其在图像信号传输与处理、多元信号的相干接受等学科领域，研宂网络（或系统）的相频特性显得更为重要。相位差测量是研究网络相频特性中必不可少的重要方面，如何使相位差的测量快速、精确己成为牛.产科研中重要的研究课题。测量相位差的方法有很多，主耍有：用示波器测

7、量；把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔再换算为相位差；把相位差转换为电压，先测量出电压在换算为相位差；与标准移相器的比较（零示法）等。1.2课题研究主要内容设计制作基于单片机控制的低频数字式相位测量仪，能够实现相位测量。基本要求a.频率范围：1Hz〜100kHz。b.相位测量仪的输入阻抗彡100k。c.允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在IV〜5V范围内变化。d.相位测量绝对误差＜1°。e.具有频率测量及数字显示功能。f.相位差数字显示：相位读数为Oo〜359.90,分辨率为0.1°。第二章相位差测量基础理论2.1相位差测量原理图2-1相位测量原理图

8、两个同频率正弦信号的相位差可以用二者过零点的时间来表示，现要测同频（周期为T）正弦信号el⑴和e2⑴的相位差，假设el（t）过零点的吋间为tl，e2⑴过零点的吋间为t2。则r=t2-tl，即为相位差宽度，则相位差为：(P=Vx360^7xW，2.2系统工作原理原理分析：80C52单片机具有两个16位的定时器/计数器T1和T0,单片机的外部中断功能可方便地实现闸门开关与被测信号的跳变沿同步；利用单片机的数据运算能力可编制相应的乘除法程序，并实现测量结果的高精度显示。TO8052P3.0T1INTI阁2-2原理框阁整形电路异或门显示器图2是基于8052单片机的

9、相位测量的原理框图，其基本原理是将相位差转化为时间，然后用单片机来