21
图4-10 读取周期、时间差数据的流程图 22
图4-11 计算频率的流程图 22
图4-12 计算相位差的流程图 23
图4-13 显示程序流程图 24
图4-14 键盘程序流程图 24
表清单
表序号 表名称 页码
表3-1 MCU中引脚端口对应关系 11
表3-2 P3口的复用功能 14
表3-3 共阴极LED数码管的段码表 16
变量注释表
A1(t) 正弦信号1
A2(t) 正弦信号2
θ 两个相同频率的正弦信号相位差
Tθ 相位差θ对应的时间差
f 信号频率
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
在现代科技的突飞猛进下,无论是在工业、交通,还是在科研、生产等领域,电子科技已经被广泛应用。相位测量技术已经逐步变成电子科技中无可替代的测量手段,其作用今非昔比。如今使用传统的相位测量方法,已经满足不了科学技术对其精度的要求,因此就要求相位测量仪高精度化、高智能化。
相位差已经变成当下各种领域经常测量的一个重要参数。现在对相位差的测量又不同于传统的测量方法。首先,在测量前,往往都有电压、电流信号存在于相位差信号中。那么在测量相位差的过程中,消除电压、电流变化对测量的影响是十分重要的环节;其次,不仅要保证测量过程中排除其他因素对结果的干扰,而且要满足两路被测信号的频率是一致的。所以,如何设计一个高精确、高可靠度的相位测量仪是值得思考与实践的。
随着科技不断地发展,相位测量仪已经普及在各行各业,它不仅可以测量两电压、两电流之间的相位,还可以测量电压电流之间的相位。它是冶金、工厂、电力等许多部门理想的测试仪器,并且可以提高产品的质量及工作效率[1]。
1.2 国内外发展动态
1.3 课题设计任务
本设计示意图如图1-1所示。具体要求如下:
(1)相位测量仪的输入阻抗≥100kΩ
(2)被测信号频率范围:20Hz~20 kHz
(3)相位测量绝对误差≤2°
(4)被测信号的峰一峰值的浮动范围可以是1V~5V内
(5)相位差读数为0~359.9°,分辨率为0.1°
(6)具有频率测量及数字显示功能
本相位测量仪的设计以AT89C51和FPGA为核心。巧妙地使用单片机的显示模块对FPGA采集的数据进行显示,并使用Verilog HDL语言对部分电路模块进行编译[3]。
2 设计方案论证
从使用功能角度看,相位测量仪是完成对输入信号的频率及相位差的测量。相位测量仪的两路待测信号必须是同频,频率范围在20Hz—20kHz的正弦信号,并且这两个被测信号的幅度范围在Up-p=1V—5V(可扩展的范围为0.3V—5V),两者幅度可以不相等。 FPGA和MCU的相位测量仪的设计(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_42064.html