基于單片機(jī)的低頻數(shù)字相位測量儀設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的低頻數(shù)字相位測量儀的設(shè)計(jì)作者：西安工業(yè)學(xué)院，摘要：提出了一種基于 AT89C52 單片機(jī)開發(fā)的低頻數(shù)字相位測量儀的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52 及可編程邏輯器件為，完備的測量系統(tǒng)。可以對 10 Hz20 kHz頻率范圍的信號進(jìn)行頻率、相位等參數(shù)的精確測量，測相絕對誤差不大于 1；采用數(shù)碼管顯示被測信號的頻率、相位差。硬件結(jié)構(gòu)簡單，采用匯編語言實(shí)現(xiàn)，程序簡單可讀寫性強(qiáng)，效率高。與傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)相比，其有處理速度快、穩(wěn)定性高、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。：單片機(jī)；低頻；集成電路；可編程邏輯器件；絕對誤差頻率是信號的重要參數(shù)之一，如何獲得這一準(zhǔn)確數(shù)據(jù)已經(jīng)在信息領(lǐng)域顯得越來越重要了1，2。相位測量

2、在信號提取、檢測、處理等方面有著重要的應(yīng)用3。本設(shè)計(jì)采用 89C52單片機(jī)和可編程邏輯器件（CPLD）為，利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示結(jié)果,采用匯編語言實(shí)現(xiàn),低頻信號頻率相位測量儀。1、 系統(tǒng)工作原理本設(shè)計(jì)以 89C52 單片機(jī)和可編程邏輯器件（CPLD）為，低頻信號頻率相位測量儀。該儀器具有移相、頻率和相位測量 2 大功能。移相電路由移相網(wǎng)絡(luò)和信號放大電路組成，對固定頻率信號（100 Hz，1 kHz，10 kHz）可滿足-45+45 的相移要求；頻率、相位測量電路由阻抗變換電路、整形電路、分頻電路、計(jì)數(shù)器電路、鎖存器、數(shù)據(jù)處理和顯示電路等組成，可對 10 Hz20 kHz 信號進(jìn)行頻率和相

3、位測量。單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)硬件系統(tǒng)的他既是協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器，并完成對最終顯示的控制。，(1)單片機(jī) 89C52（部 RAM 為 8 kB）帶 8 kB FLASH ROM）、地址鎖存器 74LS573 和數(shù)據(jù)的4。器 6264（內(nèi)(2)(3)數(shù)據(jù)處理主要是正確判斷對所輸入的信號是測頻還是測相，并完成測頻、測相的功能。由控制面板、顯示接口8279顯示電路。2、 精度分析本設(shè)計(jì)要求相位測量精度絕對誤差1，因此，在所測信號一個(gè)周期中，只有計(jì)數(shù)數(shù)值超過 360 次時(shí)才能達(dá)到要求。對于被測信號頻率為 20 kHz 時(shí)，其周期為 50 s，在 50 s內(nèi)計(jì)數(shù)值為 360 次，由此可計(jì)算出

4、時(shí)間基準(zhǔn)信號的頻率為 20 kHz360=7.2 MHz，所以采用8 MH z 晶振作為時(shí)基信號源，完全可以滿足精度要求5。3、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖如圖 1 所示。4、 測頻、測相的實(shí)現(xiàn)測頻、測相電路是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，此部分采用可編程邏輯器件 (CPLD)完成，由單片 機(jī)控制。單片機(jī)的匯編程序就是按照CPLD 的設(shè)計(jì)原理而編寫的6，7。1圖 2，圖 3 分別為測頻、測相的流程圖。為了便于說明，畫出此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖 4 所示。CPLD 電路描述：首先經(jīng)過掃描 P11 控制 74257（2 選 1）電路，選擇測頻還是測相，如果為高 電平則測頻，利用單片機(jī)產(chǎn)生 10 次中斷產(chǎn)生的秒信

5、號，即在 1 s 中信號的脈沖數(shù)，其中計(jì)數(shù)器是由 6 個(gè) 74193 搭成的 24 位計(jì)數(shù)器，經(jīng)鎖存器鎖存，等待單片機(jī)讀出；如果為低電平則測相。測相時(shí)先調(diào)用了測頻的程序但并不顯示，而是存起來待用，然后給 D 觸發(fā)器清零，否則得到的異或值不同，如圖 3 所示。a,b經(jīng)過異或生成相位信號并發(fā)出中斷請求，與8 MHz 的時(shí)基信號相與所產(chǎn)生的脈沖由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，然后把所計(jì)的數(shù)送入鎖存器鎖存，等待單片機(jī)讀數(shù)。5、結(jié)語本文采用單片機(jī)和可編程邏輯器件（CPLD）作為低頻數(shù)字相位測量儀的部分。用89C52 進(jìn)行數(shù)據(jù)控制、處理，送到顯示器顯示，硬件結(jié)構(gòu)簡單，采用匯編語言實(shí)現(xiàn)，程序簡單可讀寫性強(qiáng)，效率高。與傳統(tǒng)的電路相比，具有處理速度快、穩(wěn)定性高、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。2參考文獻(xiàn)：1Joseph J CARR.射頻電路設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用M.：電子工業(yè)，2002.，20 02.，1997.2Ken34C Phkmann.數(shù)字音頻原理與應(yīng)用M.：電子工業(yè)：電子工業(yè)勝，張會(huì)寧，.鎖相環(huán)頻率和成器M.ATMLE89 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.：航空航天大學(xué),199