数字式相位差测量仪的设计

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1、目录绪论11系统设计方案21.1设计任务的分析21.1.1设计主要内容及基本要求21.1.2技术指标21.2系统方案的选择21.3系统的总体设计方案32系统硬件电路的设计42.1信号整形电路的设计42.1.1LM339的简介42.1.2最简单的信号整形电路的设计42.1.3采用了施密特触发器组成的信号整形电路的设计52.2FPGA数据采集电路62.2.1FPGA数据采集电路的功能分析62.2.2FPGA数据采集电路的原理72.2.3FPGA数据采集电路中各模块确定72.3单片机数据运算控制电路的设计82.3.1

2、单片机数据运算控制电路的设计82.3.2数据显示电路的设计93软件部分的设计123.1FPGA数据采集电路的VHDL语言程序设计123.1.1VHDL语言的简介123.1.2VHDL语言程序设计123.2单片机数据运算控制电路的程序设计123.2.1数据处理的技巧分析123.2.2软件设计思路134系统的仿真与调试174.1FPGA数据采集电路的调试174.1.1软件调试174.1.2程序下载194.1.3调试中的问题204.2单片机数据运算控制电路的软件制作与调试204.2.1操作过程204.2.2问题分析2

3、14.3系统的联合调试与验证21结论22参考文献23附录一：元器件清单25附录二：程序清单26致谢47数字式相位差测量仪的设计摘要本设计——数字式相位差测量系统使用FPGA和单片机相结合，构成整个系统的测控主体。FPGA主要负责采集两个同频待测正弦信号的频率和相位差所对应的时间差，而两个同频待测正弦信号经过信号整形电路变成方波后送入FPGA数据采集电路中。而单片机负责读取FPGA所采集到的数据并根据这些数据计算待测正弦信号的频率和相位差，并同时通过功能键切换在八位七段共阳极数码管上显示出待测信号的频率和相位差,

4、具有数字显示功能。此系统具有不易受外界干扰，可靠性好，测量精度高等优点。如在此设计基础上进一步从可靠性、稳定性等方面进行完善，便可应用于实际的工业系统之中。【关键词】相位差测量FPGA单片机DesignofDigitalPhaseDifferenceMeasurementInstrumentAbstractThedesignthatdigitalphasedifferencemeasurementsystemcombinesFPGAwithSCMwhichconstitutesthemainmeasuringa

5、ndcontrollingsystemofthisentiredesign.FPGAisusedtocollectthetimedifferencesrespectivelycorrespondingtothefrequencyandphasedifferenceofthemeasuredsinesignalswiththesamefrequency.Aheadofthat，themeasuredsinesignalsofthesamefrequencyshouldbechangedtotheformsofsq

6、uarewavesbytheplasticcircuitmodule.Atthesametime,SCMisusedtoacceptthedatasignalscollectedbyFPGA,andthenaccordingtothesedatasignals,calculatesthefrequencyandphasedifferenceofthemeasuredsinesignalswiththesamefrequency.Andalsoonthemeanwhile,SCMcanswitchthefunct

7、ionbuttonstoshowfrequencyandphasedifferencebythe8CommonAnodeSeven-SegmentLEDswhichhavethefunctionsofdigitaldisplay.Thissystemcanresisttheoutsideinterferencesandhastheadvantagesofreliabilityandhigh-precisionmeasurement.Ifthisdesignisfurtherimprovedinstabiliza

8、tionandreliability,itcanbeusedintherealindustrialsystem.【Keywords】phasedifferencemeasurementFPGASC绪论同频率正弦信号间的相位差测量在电工技术、工业自动化、智能控制及通讯、电子等许多领域都有着广泛的应用，如电工领域中的电机功角测试，介质材料损耗角的确定等。因此，相位差测量技术有着广泛的实用价