毕业设计（论文）-基于单片机的低频相位测量仪硬件电路设计

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1、低频相位测量仪硬件电路设计低频相位测量仪硬件电路设计摘要本设计提出了一种基于AT89C51单片机开发的低频数字相位测量仪的方案。主要包括相位测量模块、单片机最小系统、显示模块、电源模块的设计。可以对低频率范围的信号进行相位等参数的精确测量，测相绝对误差不大于1°。相位测量模块采用对输入的两路信号（同频率、不同相位）通过比较器整形、鉴相器异或之后得到的相位差，输入到单片机的中断口进行数据采集处理；采用数码管显示被测信号的相位差。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，

2、其有处理速度快、稳定性高、性价比高的优点。关键词相位差单片机低频误差34低频相位测量仪硬件电路设计THEDESIGNOFLOW-FREQUENCYPHASE-MEASURINGINSTRUMENTHARDWARECIRCUITABSTRACTThedesignofthislow-frequencydigitalphasemeasurementprogrambasedonAT89C51.Itincludephasemeasurementmodules,thesmallestsingle-chipsystems,d

3、isplaymodule,powermoduledesign.Itcanmakeprecisionmeasurementoflow-frequencyrangephaseofthesignalparameters,measurementofabsoluteerrornogreaterthan1.Phasemeasurementmodulesusetwoinputsignals(Thesamefrequencyanddifferentphase)ThroughthecomparatorshapingXORphas

4、edetectorofthephase,Tothemicrocontrollerinterruptinputportfordataacquisitionandprocessing.WechooseLEDtodisplaythemeasuredphasedifferencesignal.Thehardwarestructureissimple,softwarerealizationisshownbyassemblylanguage.Theprogramcanbereadandwrittensimplyandstr

5、onglyandhighefficiency.Comparedwiththetraditionalcircuitsystem,ithastheadvantagesoffasterprocessingspeed,highstability,cost-effective.KEYWORDSPhaseMCULow-frequencyErroneous34低频相位测量仪硬件电路设计目　　录中文摘要I英文摘要II1绪论11.1选题意义11.2课题研究内容22方案选择22.1设计方案论证22.2相位差测量方案选择33系统原理

6、43.1原理框图43.2相位差的测量53.3MCU测量时间差及周期64系统硬件电路设计64.1相位测量模块设计74.1.1输入电路设计74.1.2鉴相器94.1.3相位测量电路设计104.2单片机最小系统设计144.2.1AT89C51的特性分析154.2.2时钟电路1834低频相位测量仪硬件电路设计4.2.3复位电路194.3显示模块设计204.3.174LS164的特性分析224.3.2数码管显示原理234.4电源模块设计254.4.1LM7805的特性分析264.4.2电源原理275软件设计28结束语32

7、致谢33参考文献34附录3534低频相位测量仪硬件电路设计1　绪论近年来，随着科学技术的迅速发展，相位测量技术也广泛应用于国防、科研、生产等各个领域，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的功能丰富而使用简单。对相位测量的要求也逐步向高精度、高智能化方向发展，在低频范围内，相位测量在电力、机械等部门有着尤其重要的意义[1]。对于低频相位的测量，用传统的模拟指针式仪表显然不能够满足所需的精度要求，随着电子技术以及微机技术的发展，数字式仪表因其高精度的测量分辨率以及高度的智能化、直观化的特点

8、得到越来越广泛的应用。同时，数字式相位测量仪在工业领域中也是经常用到的通用测量工具。在电力系统中电网并网合闸时，要求两电网的电信号相同，这就要求精度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的意义。我们设计的相位测量系统电路，由MCU芯片和小规模的集成电路构成。由于MCU芯片和可编程逻辑器件的集成度高，智能程度高，功能强大，使得它实现