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正弦信号参数测量报告

正弦波参数分析仪

设计报告

摘要

本作品以MSP430单片机为控制核心，由波形变换电路、峰值检测电路、显示电路、单片机自带AD转换电路组成。将信号变为方波后可直接由单片机测出其的频率，其峰值由峰值检测电路转换为直流信号并被单片机测量。

关键字：正弦信号;频率;峰值;MSP430单片机;

Abstract

ThisdesigntakeMSP430MCUascontrolcore,Providedbythewaveformconversioncircuit,thePeakdetectioncircuit,thedisplaycircuit,ADconversioncircuitinMCU.ThefrequencyofSignalcanbedirectlymeasuredbythemicrocontrollerwhenitistransformedassquarewave,itspeakbythepeakdetectorcircuitisconvertedintoaDCsignalandSCMmeasurements.

Keyword:sinusoidalsignal;frequency;Peak;MSP430microcontroller;

一、系统方案论证与比较

频率测量方案选择

方案一：采用计数器芯片74LS161和8253。该计数器芯片可以精确地

图4二极管电容型峰值检测电路

三、电路与程序设计

1、系统整体框

图1系统总体设计框图

2、模块电路设计

（1）波形转换

图2波形转换电路

为了避免对原始信号产生干扰，此电路引入了一级跟随。同时由于单片机不能有效的识别正弦信号，所以需将正弦信号转换为频率相同的方波，故将正弦信号经LM311电压比较器转换为方波信号，从而使单片机准确的判断信号。

峰值测量电路

图3峰值保持电路

系统软件设计

图5软件流程图

五、测试方案与测试结果

1.测试数据

表一数据记录

实际值

测量值

频率

峰值

有效值

平均值

频率

峰值

有效值

平均值

1

25

17.7

15.9

1.000

25.4

18.0

16.2

1

2000

1414

1273

1.000

1992.2

1408.7

1268.3

100

25

17.7

15.9

99.995

25.1

17.8

16.0

100

2000

1414

1273

99.995

1987.7

1405.5

1265.4

1k

25

17.7

15.9

1.000k

24.9

17.6

15.9

1k

2000

1414

1273

1.000k

1988.1

1405.8

1265.7

10k

25

17.7

15.9

9.898k

23.3

16.4

14.8

10k

2000

1414

1273

9.898k

1977.0

1398.0

1258.6

100k

25

17.7

15.9

100.4k

21.2

15.0

13.5

100k

2000

1414

1273

100.4k

2013.6

1423.8

1281.9

500k

25

17.7

15.9

501.2k

22.6

15.9

14.3

500k

2000

1414

1273

501.2k

2015.2

1424.9

1282.9

1M

25

17.7

15.9

1.002M

24.4

17.0

15.2

1M

1000

707

636.6

1.002M

983.6

695.5

626.2

2、测量结果分析

由测试结果可以看出，频率最大误差小于0.5%完全满足指标要求；

峰值测量最大误差基本满足指标要求；

分析误差产生的原因，除去电路元器件自身特性导致的误差，电路板布局走线也会产生干扰影响测量结果，同时采用充放电的方法测量峰值，充放电时间的控制对于结果有很大的影响，会导致不精确性。

3、方法改进

合理选取峰值检测中充放电电容电阻的大小；

合理布局规划线路，缩短器件间的连接距离，减少信号间的相互干扰和自激；

五、参考文献

【1】孙肖子等著.《电子设计指南》高等教育出版社，2006.1.

【2】全国大学生电子设计竞赛培训系列教程模拟电子线路设计.电子工业出版社，2007，8.

【3】运算放大器应用技术手册，人民邮电出版社，2009.1.

【4】MSP430F1XXUSER’SGUIDE.paf[Z].TexasInstruments