基于单片机和CPLD的数字相位测量仪设计.pdfVIP

《工业控制计算机／2010年23卷第1期 基于单片机和CPLD的数字相位测量仪设计 of Phase BasedonMCUandCPLD DesignDigital MeasuringApparatus 姚 晖 李 伟 季上满 沈科杰 胡 娅(浙江理工大学信息电子学院，浙江杭州310018) 摘要 介绍了数字式低频相位测量仪的组成、工作原理，提出了一种基于单片机和可编程逻辑器件的低频数字相位测量仪的 设计方案。系统以AT89C52单片机小系统及Altera公司的EPM7128SLC84—15 的正弦波信号实现精确测频、测相．并用以8279为核心的键盘显示电路给以显示。还对测周误差进行了改进分析。该设计 将单片机和高速可编程逻辑器件有机连接在一起，其有处理速度快、稳定性高，误差较小的优．占’。 关键词：相位测量，单片机，CPLD，频率，误差 Abstract This introducesthe ofthelow paper systematiccomposition，theoperationprinciples frequencydigitalphasemeasuring artcl a methodbasedonMCUandCPLD．This whosecoreis AT89C52and apparatusproposesdesign system EPM7128SLC84-15which Altera measurethe and ofsine producedby company．canprecisely frequencyphase signal frOm20Hzto20kHz．Theresultcanbe and Circuitwhichbasedon8279．Furfher．this displayedthroughKeyboardDisplay theerrorandthemethodonhowtodecreasetheerror． paperanalyses Keywords：phasemeasure，MCU，CPLD．frequency，error 形，电路图如图2所示。施密特触发器在单门限电压比较器的基 正弦信号1J(t)=umCOS(et+e)有三个要素：振幅、角频率和 初相位。正弦信号经过不同的时间或不同的网络后可以有不同 础上加入了正反馈网络，可以有效提高抗干扰能力，从而避免信 的相位。通常所谓相位测量是指对两个同频率信号之问相位差 号在过零点时多次触发的觋象。另外，为了保证输入电路对相位 的测量。相位的测量很重要，如测某元件的阻抗Z=半￡‘P，因此 差测量不带来误差，必须使两个施密特触发器的门限电平相等。 i 要知道复阻抗就要知道电压与电流间的相位差‘p。另外在间接 调频电路中，利用电压控制谐振电路的中心频率，从而使载波的 相位‘P产生漂移△‘P，即频率随控制电压改变。在这种调频电路 中要确定控制电压与相移△‘p间线性变换的范围，因而就需要 测量输入与输出信号间的相差△‘p，以便确定线性控制的范围。 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。近年来，随着科学技术的迅速发展，很多测量仪逐渐 向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的使用比较 图2施密特整形电路 简单，