电信号测试仪正弦波频率幅度测试仪

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1、指导老师：王老师、张老师组员:李红波张灿张钱时间：2011年8月23日本设计以单片机作为控制和测量的核心部件，由现场可编辑逻辑器件STC89C51来实现大部分外围电路。测频部分采用LM318N进行进行放大整形，经AD转换然后由单片机进行脉冲计数测量。测幅部分用LM318N和电容、电阻进行峰值检测，将交流信号转换成直流信号，再用STC2543来实现模数转换，最后由单片机进行测量，通过显示屏来显示。AbstractntsfromthefieldprogrammablelogicdevicesSTC89C51toac

2、hievemostoftheexternalcircuit.LM318Nformeasuringfrequencyamplificationpartisplastic,theADconverterandpulsecountermeasuresbythemicrocontroller.MeasuredamplitudeandpartlyLM318Ncapacitors,resistorsforpeakdetection,theACsignalsintoDCsignals,andthenSTC2543toachie

3、veanalog-digitalconversion,andfinallymeasuredbythemicrocontrollerthroughthescreentodisplay.一、整体方案设计的比较与论证1・频率测量部分方案一：采用小规模数字电路进行设计，通过对信号的放大整形,通过电子计数器电路来进行测频。其测频原理如图所示:fx输入只有当闸门开启时，计数脉冲才能通过闸门进入十进制计数器去计数，设计书结果为N,则存在的关系是：N*Tx/m二N/fx=Kf*Ts所以N二m*Kf*Ts/fx方案二：采用专用的

4、频率计模块构成主要的控制及测量电路。特点是结构简单，外围电路不多，功能较强。电路框图如图所zjO输入通道►自动增益AGC►帀—厂!专用频率计显zj方案三：测频部分采用运放进行放大整形，变换单片机可以识別的矩形波，然后由单片机STC89C52进行脉冲计数测量。其中定时器定时Is,用计数器来计数频率脉冲的个数。方案比较：方案一采用中小规模集成电路来实现，系统电路较复杂，扩展性能差；方案二不符合题目要求；方案三用可编程逻辑器件实现大部分硬件电路的功能，加上单片机控制，有利于系统进行扩展，并且调试简单。故采用方案三

5、。2•幅度测量部分：方案一：采用峰值检波电路，测出交流信号的幅度，再通过单片机的控制程序实现/"有效值计算，再通过显示频显示。10kQU147VI二12VT2LF356BNVD11N6OOOB6VD41N6000BR2―I—I-lkQRaCZ1—100Q峰值输出c1pFV2=12V〒U227LF356BNVD31N6000B61Tt7VD2T1N6000B—l—kIkGC2100Q谷值输出1▽gnd方案二：采用89S52单片机和D/A模块来实现交流信号有效值的转换，最后再输出。图1系统总体实现框图方案三：用AD

6、736将交流信号转换成有效直流信号，再由单片机89C51来测量。方案比较：方案一属于纯模拟电路，不易于扩展并且不稳定；方案二采用的是89S52模块，目前所拥有的平台使用的是89C51,不满足；方案三满足条件，并且易于扩展。故采用方案三。二•模块电路设计及仿真1、频率测量模块1.1整流放大模块被测信号市运放组成的网络进行放大整形对其进行整形，由正弦波变成矩形脉冲。1.2分频电路集成计数器不仅用来累计输入脉冲的个数，还可以实现可编程分频器。本课题利用4LS161构成的可编程分频器，时钟输入CP是分频器的输入信号，而

7、进位输出co则是分频器的输出信号，二者的频率之比就是分频器的分频比。该分频比可以改变，它取决于计数器的计数模值，与预置数据K有关。图中所示可编程分频器的分频比M与预置数据K的关系为M=16-K,其中16为74LS161的最大计数模值。改变预置数据K,就可以改变分频比。例如，预置数据K=0110（十进制数为6）时，分频比M=10；而预置数据K=1010（十进制数为10）时，分频比M=6。本实验的分频比为10.859820:5人1N山dN山U2:A74LS161「

8、[74LSC4・1.3定时部分要精确定

9、时，就需要用到中断方式，并工作在自动重装载方式。这里我们用到了T2定时器，它具有16位的自动重装载功能。我们知道，TO、T1的自动重装载功能都是8位的，用它们将会带来很大的误差。T2定时器，它有一个专门的自动重装载寄存器，当计数满了以后，它将我们预置进去的数自动的载入TH2、TL2这样就都很好的保证精确定时。该模块我们用的是12MHZ的晶振。即使是计满也只有几十毫秒。要定时一秒，就需要