2014校级电子设计大赛报告

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1、2014校级电子设计大赛报告题目：B题具有信号隔离器的正弦信号参数测量仪参赛学院：电气与自动化工程学院参赛队号：参赛队员：高杰杨建雯姚瑶1目录摘要。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2引言。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2一设计方案及初步论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21.1频率测量方案1.2幅值测量方案1.3方案确定

2、二方案实现。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42.1信号发生器及波形控制电路设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42.2信号频率测量电路设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。42.2.1信号频率测量原理及误差分析2.2.2信号频率测量框图2.2.3电路原理图2.2.4软件流程图2.3信号幅值测量电路设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。72.3.1信号幅值测量原理及误差分析2.3.2信号幅

3、度测量框图2.3.3电路原理图2.3.4软件流程图2.4数字显示模块实现。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9三电路元器件、系统总电路图及源程序。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10四总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17第17页共18页摘要本设计是基于单片机AT89C51的信号发生器及频率和幅值测量仪的设计和实现。对于幅值测量，先将信号通过峰值保持电路之后再通过单片机处理。频率测量采用低频和高

4、频分段测量，对于低频段采用直接测频法可以满足误差的要求，对于高频段采用分频测量法能满足高精度测量。A/D转换采用ADC0809(8位A/D转换芯片)能够完成模数转换任务。LED显示模块采用LCD1602完成显示任务。关键字：AT89C51、ADC0809、LCT1602引言目前方波，三角波，正弦波的使用越来越广泛，在通信、计量、测量技术和仪器等领域扮演重要较色，对信号参数的控制及测量也显得极其重要，其中，对其参数(幅值、周期、频率)测试尤其重要。基于ILC8038芯片的函数信号发生器结构简单易于控制其幅值，

5、周期，频率等参数。以单片机为核心的脉冲信号参数测试仪和控制装置，小巧方便，便于携带，且易于扩展和技术更新，鉴于此，设计开发了基于单片机的信号参数测试仪。测试仪的主控器件采用AT89C51单片机，它具有强大的数据采集、存储、运算和控制功能。由设计误差要求可以看出这是一个对精度要求很高的系统，需要选择合适的算法。设计思路为，对于低频信号单片机可以直接测量，而对于高频信号单片机无法直接测量，信号必须经分频处理才能测量。对幅值的测量，可以将信号先经过峰值保持电路处理然后再经A/D转换成数字信号交由单片机处理。一：设

6、计方案及初步论证1.1频率测量方案方案一(传统方法)：此方案对输入信号做分频整形后，再与1s的脉宽的信号共同输入与门，其输出作为计数脉冲，由计数器计数然后锁存译码输出到数码管显示。该方案硬件结构简单，但工作速度低、精度差不能满足设计要求，所以此方案不理想。方案二（分频测量法）：采用功能较强、兼容性较好、性价比高的89C2051单片机，将欲测量的输入信号（1HZ~10MHZ）分为三个频段，1HZ~50KHZ、50KHZ~1MHZ、1MHZ~10MHZ。接着对信号进行整形、分频，利用单片机进行直接测频法。在阀门

7、时间T内，被计数的脉冲送到计数器中进行计数。设计数器的值为N，可得f=N/T第17页共18页这种方案采用单片机技术，使得其具有智能化的优点，简化了硬件电路，提高了测量精度，同时也能用软件对测量误差进行补偿，这给调试维护及功能的扩展带来了极大的方便。此方案很理想，可以满足设计要求，所以频率测量选择此方案。1.1幅值测量方案方案一（取样法）:此方案采用取样法，设在时间间隔t内对待测的信号进行取样1次，设在时间T内对信号进行了N次取样，然后经单片机及相关软件处理数据并比较大小，取最大得值即是是所测峰值，此方案在低

8、频段精度较高，但在高频段，取样的时间间隔不能满足高频率的要求，所测结果误差较大，方案不理想。方案二（变直流测量法）:此方案先将信号经峰值保持电路整流成与原信号幅值相等的直流电信号再进行测量，用单片机采集由ad转换器转换得到的电压信号，在进行运算，显示。可以实现对峰值的准确测量，能满足设计要求。1.3方案确定综合比较以上各种方案的优缺点，考虑各方面原因，对于频率测量选择频率测量方案三，而对于信号幅值测量选择幅值测量