低频相位计设计.docVIP

目录 一、 方案比较与选择 1 1．相位测量仪 1 2．移相网络 3 3．数字式移相信号发生器 4 二、系统的原理分析与计算 4 1．相位测量仪模块 4 （1）相位测量 4 （2）频率测量 6 2．移相网络 6 3．数字式相位发生器 9 4．显示模块 11 三、软件系统 12 1． 单片机子系统 12 控制流程图： 12 2． 单片机与CPLD(编程逻辑器件)通讯 12 3. CPLD(编程逻辑器件)与单片机通讯 13 四、系统测试 13 1. 使用仪器 13 2. 测试结果 14 五、总结 15 低频数字式相位测量仪 摘要 本系统由三个部分组成：相位与频率测量、模拟移相网络、数字式移相发生器。相位与频率测量采用CPLD和单片机的综合技术，应用CPLD进行测相和测频，单片机进行数据处理和显示，测量相位误差小于2°，频率测量精度可达到％。模拟移相网络中将移相范围拓宽到-60o~ +60o。在数字式移相发生器中采用直接数字合成（DDS）技术，使输出频率、相位连续，且频率、相位和幅度均可实现程控。整个系统测量和预置的参数通过液晶显示屏显示，具有良好的人机界面。 Abstract The system is made up of three parts: Phase and frequency measurement, analog phase shift network, and digital phase shift generator. The measurement of phase and frequency adopts the comprehensive technology of CPLD and microcontroller. It uses CPLD to carry out measurement of phase and frequency. Microcontrller accomplishes data processing and display. The error of phase measurement is less than 2o .The error of frequency measurement is ±0.2%. The range of phase shift expands to –60o~+60o. Digital phase shift generator use DDS technology to make phase and frequency output in succession. Phase and frequency can be adjusted by programme-control. The measurement and parameter set in advance can be show through the LCD. The system has good man-machine interface. 方案比较与选择 1．相位测量仪 相位的测量实际上是相位差的测量。因为简谐信号Umsin(wt+)的相位（wt+）是随时间t变化的，测量绝对的相位差是无意义的。具有实际意义的相位测量是指两个同频率的正弦信号之间的相位差的测量。 方案一：用示波器测量相位差的方法。其测量机理是利用双线示波器。将两个信号u1(t),u2(t)分别接到示波器的两个Y通道，示波器置双路显示方式，同步触发源信号选择两被测信号之一，最好选择其中幅度较大的那一个，调节有关旋钮，使荧光屏上显示两条大小适中的稳定波形，如下图1所示，利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向所占的长度Xt，然后再测出两波形上对应点（如过零点、峰值点等）之间的水平距离X，则相位差 为 = 图 1 双踪示波法测量相位差 利用示波器的多波显示，是测量相位差的最直观、最简便的方法，而且对所有频率信号均能进行。尤其适用于测量电路内部的固有位移。但准确度较低。 方案二：采用基本时间间隔测量模式来测量两种信号的相位差。 如下图2、3所示 图 2 基本时间间隔测量模式 图 3 基本时间间隔测量法-工作波形图 两个独立的输入通道（B和C）可分别设置触发电平和触发极性（触发沿），输入通道B为起始通道，用来开通主门，而来自输入通道C的信号为计数器的终止信号。该模式有两种工作方式：当跨接于两个输入端的选择开关S断开时，两个通道是完全独立的，来自两个信号源的信号控制计数器工作。当S闭合时，两个输入端并联，仅一个信号加到计数器，但可独立地选择触发电平和触发极性，以完成起始和终止功能。 采用这种模式测量相位差时，实际上是测量两个正弦波形上两个相应点之间的时间间隔，如下图4所示 图4 是测量两个波形过零点之