低频数字式相位测量仪设计【毕业论文】

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1、毕业设计（20__届）低频数字式相位测量仪设计摘要本系统是以AT89S51单片机为核心的一个相位测量仪，整个系统由移相网络和相位测量仪两部分组成。数字式相位测量仪实现了对20Hz到10KHz的峰-峰值为1V到5V的正弦信号、方波信号等信号进行精确的测频、测相的功能；移相网络则采用RC移相网络来实现，在100Hz、1KHz、10KHz三种情况下，可以实现最大相移±45°的调整。相位测量仪由信号处理模块、单片机模块和数码管显示模块组成，对20Hz到10KHz信号进行频率和相位差的测量，而被测信号的相位差、频率则是通过LED数码管显示。整个系统设计硬

2、件结构简单，软件采用C51语言实现，程序简单可读性强，效率高。与传统的电路系统相比，具有处理速度快、稳定性高、性价比高的特点。关键词：单片机；频率；相位测量；相位差AbstractThesystemisaphasemeterbasedonmicrocontrollerAT89S51,andiscomposedoftwoparts:PhaseShiftModuleandPhaseMeasurementModule.Thedigitalphasemeterachievestoaccuratelymeasurefrequencyandphasefor

3、sinusoidalsignalandsquarewavesignalwiththefrequencyfrom20Hzto10KHz,thepeakfrom-1Vto5V.PhaseShiftModuleisachievedbyusingRCphaseshiftnetworks,anditcanachievemaximumphaseshiftof±45°atthefrequencyof100Hz,1KHzand10KHz.PhaseMeasurementModuleiscomposedofsignalprocessingcircuit,sing

4、le-chipmicrocomputercircuitanddigitaldisplaycircuit,andtomeasurefrequencyandphasedifferenceofthesignalwiththefrequencyfrom20Hzto10KHz,andthefrequencyandphasedifferenceareshownonLEDdigitaldisplay.ThesystemhassimplehardwarestructureandusesC51languageforsoftware,theprogramissim

5、ple,readableandefficient.Comparedwiththeconventionalcircuitsystem,thesystemhasthefeaturesofhighprocessingspeed,highstabilityandcost-effective.KeyWords:Microcontroller;Frequency;PhaseMeasure;PhaseDifference目录1概述11.1引言11.2课题的主要内容和基本要求22　总体设计32.1移相网络32.2数字式相位测量仪53　硬件设计83.1移相网络8

6、3.2数字式相位测量仪123.2.1信号处理模块133.2.2单片机模块173.2.3LED数码管显示模块184　软件设计224.1主程序224.2测量时间差、周期子程序234.3HD7279读、写子程序子程序235制作和调试265.1硬件部分的制作和调试265.2软件部分的制作和调试266　结论27致谢28参考文献29附录1系统实物图30附录2实验原理图31附录3程序清单321概述1.1引言随着科学技术的突飞猛进的发展，电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测

7、的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。低频数字式相位测试仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，要求两电网的电信号相同，这就要求精确的测量两工频信号之间的相位差。还有测量两列同频信号的相位差在研究网络、系统的频率特性中具有重要意义[1]。相位差是工业测控领域经常需要测量的参数，如电力系统中功率因数的测量、铁路系统中相敏轨道电路相位差的测量以及科氏质量流量计中的相位差测量等等。而相位差的测量又不同于传统的电压、电流信号或物位、温度量的测量。首先，相位差信号依附于电压、电流信号中，如何剔除电压、电流、

8、频率变化对相位差测量的影响是相位差测量中很重要的一个方面；其次相位差是一个比较量，测量两路信号之间的相位差不仅需要保证两路信号的频率相同，而且要排除由