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    摘  要：本文介绍了低频数字相位测量仪的整体设计方案，详细介绍了系统的各个组成部分。本设计以单片机最小系统为控制核心，由相位整形模块，相位测量模块，显示模块等组成。其中相位测量模块对待测信号进行处理后进入单片机，由单片机计算相位差，送于显示模块显示。本设计实现了相位差的实时测量，测量的信号频率范围为20Hz~20KHz。整个系统电路结构简单，可靠性高，易于操作，与传统相位测量仪相比，具有处理速度快，稳定性好的优点。
    关键词：相位整形；单片机；相位测量

    Design of Low-frequency Digital Phase Measurement Instrument
    Abstract: This article describes the low-frequency digital phase-measuring instrument's overall design scheme, described in detail the various components of the system.The design smallest MCU system for the control of the core, by phase shaping module, phase measurement module, display module and other components.Where the phase measurement module signals are processed to be measured into the MCU, the MCU calculate the phase difference, to send to the display module displays.This design enables the real-time measurement phase, the measured signal frequency range of 20Hz ~ 20KHz.The system circuit structure is simple, reliable, easy to operate, compared with conventional phase-measuring instrument, having a processing speed, and good stability.
    Key Words: Phase shaping; MCU; Phase measurement
    目    录

    摘要    1
    引言    1
    1.相位测量的设计与论证    2
    1.1测量方法的选择    2
    1.2单片机的选择    3
    1.3系统整体设计方案    4
    2.电路设计    4
    2.1整形电路    4
    2.2相位差测量电路    5
    2.3单片机最小系统    7
    2.4显示电路    8
    3.程序设计    9
    3.1主程序设计    9
    3.2相位测量程序图设计    11
    4.系统功能实现的分析以及模拟仿真    12
    5.结束语    12
    参考文献    13
    致谢    14
    附录    15,4185
    低频数字相位测量仪的设计
    引言
    随着电子技术和计算机技术的发展，相位测量技术得到了迅速的发展，尤其在电气、电力技术方面得到了极大地重视和发展。目前，相位测量技术已较完善，测量方法及理论也较成熟，相位测量仪器已系列化和商品化，广泛应用于测量RC、LC网络、放大器相频特性以及依靠信号相位传递信息等方面的电子设备。
    现代相位测量技术的发展可分为三个阶段
    第一阶段是在早期采用的如李沙育法、阻抗法、和差法、三电压法等，这些测量方法通常采用比对法和平衡法，虽然方法简单，但测量精度较低。
    第二阶段是利用数字专用电路、微处理器等来构成测试系统，使测量精度得以大大提高。
    第三阶段是充分利用计算机及智能化测量技术，从而大大简化设计程序，增强功能，使得响应的产品精度更高、功能更全。同时，各种新的算法、测量手段和新的设计方法及器件也随之出现。
    目前，国内外提出了许多改进的高精确度的相位测量方法，主要包括有：
    (1)用专用数字处理芯片，利用正余弦表格及傅里叶变换方法来计算相位差，可大大提高测量精度。
    (2)采用新器件及设计方法提高相位测量精度及展宽工作频率范围。
    (3)采用新的算法来实现相位测量。
    (4)采用高精度相位测量设备，通过相位输出信号，利用桥路与输入信号相位进行比较，从而测出相位差。
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