基于430的低频相位测量仪设计报告(第一版)

2014年重庆市大学生“TI”杯

设计报告

（仪器仪表类）

题目名称：低频数字式相位测量仪

参赛队员：彭明闯、胡少怡、郑涛

指导教师：

参赛学校：重庆大学城市科技学院

一、设计目的

相位测量技术的应用已深入到许多领域，广泛应用于国防、科研、学校和厂矿，传统相位测量使用的是指针式仪表，但随着电子技术的发展，数字显示相位仪不断涌现。利用了MSP430单片机的高速硬件捕获功能来实现频率和相位的测量;并对输出波形进行比较及采样，通过合理的算法取得更高的精度，并采用大屏幕液晶显示测量详细信息，这使得在测量低相位的时候，更加的简便和精确，系统硬件结构简单，频率、相位稳定度高；采用液晶显示和按键设置频率及相位差。移相网络电路按题目要求由常规的模拟器件组成。本系统主要由相位测量、移相网络和处理系统、输出模块组成。

二、设计要求

设计并制作一个低频数字式相位测量系统，包括相位测量、移相网络两部分。

1、频率范围：20Hz~20kHz。

2、相位测量仪的输入阻抗≥100kΩ。

3、允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1~5V范围内变化。

4、相位测量绝对误差≤2℃。

5、相位差数字显示：相位读数为-45.0°~+45.0°，分辨率为0.1。

6、移相网络

1）输入信号的频率：100Hz、1kHz、10kHz

2）连续相移范围：-45.0°~+45.0°

3）两路输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3~5V范围内变化。

其框图如图1所示。

移相网络相位测量

图（1）

三、设计的具体实现

1、硬件设计

低频数字式测相仪由移相网络，相位测量，数字处理，显示模块四部分组成，此电路不仅可以调节由输出两路波形之间的相位差，而且还可以调节输出波的幅值，其变化范围在1-5V；它能够测量出100HZ，以及1000HZ和10000HZ的输入波并移相之后的相位差，并采用1602液晶显示屏显示测量数据，当电路接通电源后，调节输入波形频率及电路中的相应电阻档位，通过单片机的计算输出相应的相位差。

设计总模块图见图（2）。

图（2）

单元电路分析

（1）移相网络：我们移相网络采用RC移相网络来制作，电路中电阻与电容串联由于电容两端电压的相位落后于电流的相位为π/2，而电阻两端电压和流过电阻的电流同相，可以算出输出电压U。与输入电压U1直径的相位差，在0度至180度之间可调的移相电路，电路中R可调节。对相应的频率值调节相应的R值，以输出超前和滞后的波形，在选择电阻值的时候，我们采用双刀双掷开关，使得两条电路在选择的时候同时选择，避免出错，而且更加方便使用。我们只需要移动一个波形就足够改变其相位差，如果需要移相则改变运放后的滑动变阻器，使得其波形之间的相位差变化范围为-45度--+45度。电路见图（3）。

图（3）

（2）数字信号采集模块：数字信号采集我们采用NE5532的运算放大，经过LM311过零比较后，输出相应的电平信号，但是经过LM311后波形并不完善，因此我们采用由555定时器组成的施密特触发器来对信号波进行整形和完善。电路如图（4）

图（4）

（3）显示模块：

显示数据时，因为显示的数据数字较多，如果使用数码管，不仅使用的数码管数量多，而且出于节能的方面，LCD 1602比数码管有更好的节能效果，而且LCD 1602 采用模块化，需要使用的时候即插即用，十分方便，这也使得缩短这个项目的研究时间，因此最后本小组决定采用LCD 1602 作为单片机 MSP430的输出显示模块。电路如图（5）所示。

图（5）

2、软件设计

主程序程序流程图：

图（6）

中断子程序流程图

图（7）

四、开发总结与心得

1、总体方案论证和确立

在这一阶段。我们主要任务是根据大赛要求对系统的总体结构进行初步的规划设计，对系统进行模块化，对各部分资源做出分配。确定软件的主要思路框架。这一阶段上主要解决的问题有：

确定小组各成员的分工，各取所长，分头进行前期资料的准备

确定电源的开发流程，规划电源的开发进度；

将电气部分划分为了电源、单片机和输出三大模块，并确定各模块的方案。

分配各模块资源，确定各模块的主要参数。

2、各分立模块的制作调试

在这一阶段，我们的主要任务是，完成各个模块的搭建，并调试使之达到预定的参数指标。

根据课程设计的要求我们确定的各部分模块的参数，一一制作出各部分模块，并对其进行了调试确定其各方面性能均能达标。单片机最小系同开始时因资源口分配的不当，进分析发现，会使以后的编程以及走线有很大的影响，于是根据实际要求重新设计了电路。

3、测相系统的装配调试

在这个阶段，我们的主要任务是务必使电源完全达到设计的性能指标。使各个模块之间协调可靠，互不影响，能够成功输出各个电压值。

五、附录

附录一：元件清单。

表（1）

名称数量参数

LM311 2

NE5532 4

555计时器 2

二极管8 1N4007

电阻若干

电容 2 0.01uf

稳压二极管 2

杜邦线若干

MSP430 1

1602LCD屏 1 GY 5101 AB

按钮 2

排针若干

滑动变阻器 3

附录二：完整电路图，图（8）。

图（8）

附录三：源程序

#include

#include "cry1602.c"

#include "cry1602.h"

#include

char buf[];

float pwm;

float pwm_cha;

int pwm_start1,pwm_end1,pwm_wide1;

int pwm_start2,pwm_end2,pwm_wide2;

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // Stop WDT

P1SEL|=BIT2; //P1.2 CCI1A

P1SEL|=BIT3; //P1.3 CCI2A

TACCTL1 =CAP+CM_3+CCIS_0+SCS+CCIE; //捕获模式，上升和下降都捕获，选择CCI1A，同步，捕获中断开Capture input select: 0 - CCI1A

TACCTL2 =CAP+CM_3+CCIS_0+SCS+CCIE; //捕获模式，上升和下降都捕获，选择CCI2A，同步，捕获中断开Capture input select: 0 - CCI2A

TACTL = TASSEL_2 + MC_2 ; //SMCLK=8M,L连续计数模式

_EINT(); //开总中断

_NOP();

while(1)

{

if(pwm_end1>=pwm_start1)

{

pwm_wide1=(pwm_end1-pwm_start1)*2;

}

else if(pwm_end1

{

pwm_wide1=(pwm_start1-pwm_end1)*2;

}

pwm_cha=pwm_start1-pwm_start2;

pwm=pwm_cha/pwm_wide1*360;

//显示程序

WDTCTL = WDT_ADL Y_1000; //间隔定时器，定时1000ms

P6DIR |= BIT2;P6OUT |= BIT2; //关闭电平转换

LcdReset();

sprintf(buf,"%f",pwm);

DispNChar(3,0,4,buf);

}

}

// Timer_A3 Interrupt Vector (TAIV) handler

#pragma vector=TIMERA1_VECTOR __interrupt void Timer_A(void)

{

switch(TAIV)

{case 2:

if(TACCTL1 & CCI)

pwm_start1=CCR1;

else

pwm_end1=CCR1;

break;

case 4:

if(TACCTL2 & CCI)

pwm_start2=CCR2;

else

pwm_end2=CCR2;

break;

case 10:

break;

}

LPM0_EXIT;

return;

}

相位测量仪

辽宁工业大学 电子综合设计与制作（论文）题目：低频数字式相位测量仪 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级：电子班 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：2013.12.13-2014.1.10

电子综合设计与制作（论文）任务及评语

摘要 该设计是低频数字式相位测量仪，设计思路为输入一个低频正弦信号通过分支路正常输出，另一路不通过移相器输出一个相位改变频率不变的正弦波。得到上述两路频率相同相位不同的信号后就要测出两信号的相位差和频率，在做此工作前先要经过相位测量前置级信号处理电路，由阻抗变换和放大、限幅、电平转换、整形电路组成。经过相位测量前置级信号处理电路得到两路方波，通过异或门输出一个脉冲序列与晶振产生的基准脉冲波进行与操作得到调制后的波形，在一定的时间范围内对脉冲的个数进行计数通过计算得到相位差和频率。再通过单片机控制显示器显示出所需结果。 关键词：低频；正弦；移相器；异或门；整形；

目录 第1章可编程增益放大器设计方案论证 (1) 1.1可编程增益放大器的应用意义 (1) 1.2可编程增益放大器设计的要求及技术指标 (1) 1.3 设计方案论证 (2) 1.4 总体设计方案框图及分析 (3) 第2章可编程增益放大器各单元电路设计 (4) 2.1 输入调整电路设计 (5) 2.2 中间级放大电路设计 (5) 2.3 输出级电路设计 (5) 2.4 增益调整电路设计 (6) 第3章可编程增益放大器整体电路设计 (7) 3.1 整体电路图及工作原理 (7) 3.2 电路参数计算 (7) 3.3 整机电路性能分析 (8) 第4章设计总结 (9) 参考文献 (10)

计算器课程设计报告

课设报告 福建工程学院软件学院 题目：汇编计算器 班级： 1301 姓名 学号： 指导老师： 日期：

目录 1、设计目的 (3) 2、概要设计 (3) 2.1 系统总体分析 (3) 2.2 主模块框图及说明 (3) 3、详细设计 (4) 3.1 主模块及子模块概述 (4) 3.2各模块详运算 (4) 4、程序调试 (7) 4.1 运行界面分析 (7) 算法分析 (7) 4.2 调试过程与分析 (9) 5、心得体会 (11) 5.1 设计体会 (11) 5.2 系统改进 (11) 附录： (11)

1、设计目的 本课程设计是一次程序设计方法及技能的基本训练，通过实际程序的开发及调试，巩固课堂上学到的关于程序设计的基本知识和基本方法，进一步熟悉汇编语言的结构特点和使用，达到能独立阅读、设计编写和调试具有一定规模的汇编程序的水平。 2、概要设计 用8086汇编语言编写一个能实现四则混合运算、带括号功能的整数计算器程序。程序能实现键盘十进制运算表达式的输入和显示（例如输入：“1+2*(3-4)”），按“=”后输出十进制表示的运算结果。 2.1 系统总体分析 在8086的操作环境下，该计算器分成输入，数据存储，运算功能，输出几个大模块，实现了使用者使用该计算器时输入一个算式，能让系统进行计算。此计算器的实现功能是基本的数学的四则运算，结果范围在0~65535。 2.2 主模块框图及说明 此流程图简要的表现出了所要实现的功能以及一些功能的大概算法，同时也是我编写的一个总体的框架。 程序流程图说明：通过流程图，可以看出程序运行时，首先输出提示语气，当用户输入后，程序根据所输入内容进行判断，通过判断的结果来决定调用哪个功能模块，首要先要要判断的是否为0-9，“+”“-”“*”“/”这些字符，若不是就会报错，实则根据运算符号调用其功能模块完成运算。最后将运算的结果显示在主频幕上，返回主程序，使用户可以重新输入。

数字式相位差测量仪说明书4

目录 绪论 (1) 摘要 (2) 1 结构设计与方案选择 (3) 1.1 基于过零检测法的数字式相位差测量仪方法概述 (4) 1.1.1 相位－电压法 (4) 1.1.2 相位－时间法 (5) 1.2 方案的比较与选择 (6) 2 相位－时间法单元电路的原理分析与实现方法 (6) 2.1 前置电路设计与分析 (6) 2.1.1 放大整形电路的分析与实现 (6) 2.1.2 锁相倍频电路的分析与实现 (7) 2.2 计数器及数显部分的设计与分析 (9) 2.2.1 计数器部分的分析与实现 (9) 2.2.2 译码显示部分的分析与实现 (10) 3 结论 (12) 4 参考文献 (13) 附录1：元器件名细表 (14) 附录2：相位时间法总体电路原理图 (15) 附录3：相位时间法总体电路PCB板 (16) 附录4：相位时间法总体电路PCB板3D视图 (17)

随着科学技术突飞猛进的发展，电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。数字相位差测试仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，需要两电网的电信号相同，这就需要精确的测量两工频信号之间的相位差。更有测量两列同频信号的相位差在研究网络、系统的频率特性中具备重要意义。相位测量的方法很多，典型的传统方法是通过显示器观测，这种方法误差较大，读数不方便。为此，我们设计了一种数字相位差测量仪，实现了两列信号相位差的自动测量及数显。近年来，随着科学技术的迅速发展，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的使用比较简单，功能越来越多。 本低频数字相位测量仪主要是测量电压和电流的相位差，由整形放大电路、基本门电路、锁相倍频、计数译码等集成电路构成。测量的分辨率可达到0.1°，可测信号的频率范围为0Hz～250Hz，幅度为0.5Ⅴ，由于74HC4046的性能比较好，使得所制得的仪器精度相对较高，达到了任务书中所规定的要求。

脉冲激光测距仪的设计-课程设计

目录 第一章绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 第二章脉冲激光测距仪的工作原理 (2) 2.1测距仪的简要工作原理 (2) 第三章脉冲激光器的结构及工作过程 (3) 3.1激光脉冲测距仪光学原理结构 (3) 3.1.1测距仪的大致结构组成 (3) 3.2主要的工作过程 (4) 3.3主要部件分析： (4) 3.3.1激光器（一般采用激光二极管） (4) 3.3.2激光二极管的特性 (5) 3.3.3光电器件（采用雪崩光电二极管APD） (6) 第四章影响测距仪的各项因素 (7) 4.1光脉冲对测距仪的影响 (7) 4.2发散角对测距仪的影响 (8) 第五章测距仪的光电读数显示 (9) 5.1距离显示原理及过程 (9) 5.2测量精度分析 (10) 5.3总述 (11) 参考文献 (11)

第一章绪论 1.1设计背景 在当今这个科技发达的社会，激光测距的应用越来越普遍。在很多领域，如电力，水利，通讯，环境，建筑，地质，警务，消防，爆破，航海，铁路，军事，农业，林业，房地产，休闲、户外运动等都可以用到激光测距仪。 激光测距仪一般具有精确度和分辨率高、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，因而应用领域广、行业需求众多，市场需求空间大。 当前激光测距仪的发展趋势是向测量更安全、测量精度高、系统能耗小、体积小型化方向发展。激光测距仪一般采用两种方法来测量距离：脉冲法和相位法。而其中脉冲激光测距的应用领域也是越来越宽广，比如，地形测量、战术前沿测距、导弹运行轨道跟踪以及人造卫星、地球到月亮距离的测量等。脉冲激光测距法是利用激光脉冲持续时间非常短，能量相对集中，瞬时功率很大（可达几兆瓦）的特点，在有合作目标的情况下，脉冲激光测距可以达到极远的测程；如果只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射所取得的微弱反射信号，也是可以测距的。因而脉冲激光测距法应用较多。

低频数字式相位测量仪(缪学进)

低频数字式相位测量仪 该系统由相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三个模块构成,分别由两块单片机独立地实现控制与显示功能。采用ＤDS技术生成两路正弦波信号，并通过改变存储器中数据读取的起始地址来实现数字移相的功能,用Ф-T变换技术来实现相位差的测量,使得显示分辨率精确到0.０１o，测得的频率与相位差值送入LCＤ进行显示,加入红外键盘以及语音播报的功能，使得系统具有智能化、人性化的特色。 关键词:相位测量频率测量数字移相DDS语音播报 一方案论证与设计 1 相位测量方案 方案一：采用脉冲填充计数法。将正弦波信号整成方波信号，对两路方波信号进行异或操作之后输出脉冲序列的脉宽可以反映两列信号的相位差,以输入信号所整成的方波信号作为基频，经锁相环倍频得到的高频脉冲作为闸门电路的计数脉冲，由单片机对获取的计数值进行处理得到两路信号的相位差。 方案二:鉴相部分同方案一,将两路方波信号异或后与晶振的基准频率进行与操作，得到一系列的高频窄脉冲序列。通过两片计数器同时对该脉冲序列以及基准源脉冲序列进行计数,一路方波信号送入单片机外部中断口，作为控制信号控制两片计数器。得到的两路计数值送入单片机进行处理得相位差值。 对以上方案进行比较，方案一在所测频率较高时,受锁相环工作频率等参数的影响会造成相位差测量的误差，采用方案二由高精度的晶振产生稳定的基准频率,可以满足系统高精度、高稳定度的要求。 ２频率测量方案 方案一：用专用频率计模块来测量频率,如ＩＣM7216芯片,其内部带放大整形电路，可以直接输入正弦信号，外部振荡部分选用一块高精度晶振和两个低温度系数电容构成1０MHｚ振荡电路，其转换开关具有０.01s,0.1s，1s,10s四种闸门时间,量程可以自动切换，待计数过程结束时显示测频结果。该方案外围硬件电路较为复杂。 方案二:利用可编程计数器来实现频率的测量，将被测信号转换为方波信号输入可编程计数器825４的某一路Clｋ端口，并将Gate端置为高电平，利用单

激光相位测距仪设计说明

课程设计报告（2014—2015年度第一学期） 题目：激光相位测距仪设计 院系：物理与电子信息工程学院 姓名： 学号： 专业：光信息科学与技术 指导老师： 2015年01月03日

目录 1.设计目的与任务 (4) 2.相位式激光测距仪的实现原理 (5) 3.激光测距仪的原理方案 (6) 3.1 直接测尺频率 (6) 3.2 间接测尺频率 (7) 4.测距精度的分析 (9) 4.1 误差分析 (9) 4.2精度分析 (10) 5.总结 (12) 6.参考文献 (12)

1.设计目的与任务

课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次专业训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计打下基础。 1、进一步巩固和加深学生所学的专业理论知识，培养学生设计、计算、绘 图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能； 2、培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力； 3、培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨的工 作作风。 光电子技术基础课程设计是在学生已经完成光电子技术基础课程教学之后所进行的综合性设计过程。其意义在于进一步巩固、加强课程的教学效果，并将这些知识真正应用于实际的设计过程中。根据设计容要求，完成方案论证，完成一类光电仪探测器特性实验测试开发；或利用光电探测器设计测试装置针对一物理量进行测量；或利用光电系统进行信息的传输;或能根据工程条件设计一光电技术的具体应用。写出完整的设计报告，设计报告(论文)字数要求不少于3000字，文字通顺，书写工整。 2.相位式激光测距仪的实现原理 相位测量一般采用差频测相技术。差频测相的原理如图2.1所示 2.1差频测相原理图示

相位测量仪

目录 前言 (2) 一、功能特点 (3) 二、技术指标 (3) 三、结构外观 (4) 1.结构尺寸 (4) 2.面板布置 (4) 3.键盘说明 (5) 四、液晶界面 (6) 五、使用方法 (10) 六、打印功能 (13) 七、注意事项 (13) 附录：三相三线计量接线48种接线结果 (14) 差动保护正确矢量图 (16)

前言 随着电力行业的发展和微机综合自动化产品的推广应用，保护回路和计量回路的接线正确与否直接影响到电力系统工作的稳定性和电费计量的准确性，而这两点正是电力系统非常重要的两个方面。由于保护装置和高压计量装置的接线比较多，容易造成错误接线，而又不易被察觉，（尤其是差动保护的复杂接线，有时高低侧同时引入，又存在不同的联结组别，极易接错，而在平时运行中又可能不会误动或拒动，存在很大的隐患）。武汉华亿通电气有限公司根据现场测试需要，适时开发出SL型矢量分析仪。它集多功能于一身，即可做相位仪校验主变差动保护和母线差动的正确性，又可作为电参量测试仪测试电力系统必要的参数，还可用做三相三线电能计量接线检测仪器。采用dsp交流采样，可同时测量3路电压和6路电流模拟量，仪器首创9通道矢量同屏显示，人机对话界面友好，使用简便，大大方便了现场使用，是电力工作者的得力助手。

一、功能特点 1、大容量锂电池供电，连续工作长达4小时。 2、3路电压，6路电流矢量同屏显示，国内首创。 3、集保护矢量分析；相位伏安测试；电能计量接线矢量分析多种仪器于 一身。 4、大屏幕、高亮度的液晶显示，全汉字菜单及操作提示实现友好的人机 对话，触摸按键使操作更简便，宽温液晶带亮度调节，可适应冬夏各季。 5、用户可随时将测试的数据通过微型打印机将结果打印出来。 6、体积小重量轻：283×218×128，2kg 7、预留双USB接口，可外接优盘等移动存储设备。 二、技术指标 1、输入特性 电压测量范围：0~450V。 电流测量范围：0~6A。 2、准确度 电压、电流、频率：±0.2% 功率：±0.5% 3、工作温度：－15℃~ +40℃ 4、充电电源：交流160V~260V 5、绝缘：⑴、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100M?。 ⑵、工作电源输入端对外壳之间承受工频2KV（有效值），历时1 分钟实验。 6、体积：32cm×28cm×13cm 7、重量：2Kg

低频数字式相位测量仪

低频数字式相位测量仪（C 题） 一、任务 设计并制作一个低频相位测量系统，包括相位测量仪、数字式移相信号发生器和移相网络三部分，示意图如下： 二、要求 1、基本要求 （1）设计并制作一个相位测量仪（参见图1） a ．频率范围：20Hz ～20kHz 。 b ．相位测量仪的输入阻抗≥100k 。 c ．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V ～5V 范围内变化。 d ．相位测量绝对误差≤2°。 e ．具有频率测量及数字显示功能。 f ． 相位差数字显示：相位读数为0o ~359.9o ，分辨力为0.1°。 （2）参考图2制作一个移相网络 a ．输入信号频率：100Hz 、1kHz 、10kHz 。 b ．连续相移范围：－45°～＋45°。 c ．A ＇、B ＇输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V ～5V 范围内变化。 2．发挥部分 （1）设计并制作一个数字式移相信号发生器（图3），用以产生相位测量仪所需的输入 图3 数字式移相信号发生器 图1 相位测量仪

正弦信号，要求： a．频率范围：20Hz～20kHz，频率步进为20Hz，输出频率可预置。 b．A、B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。 c．相位差范围为0～359°，相位差步进为1°，相位差值可预置。 d．数字显示预置的频率、相位差值。 （2）在保持相位测量仪测量误差和频率范围不变的条件下，扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3V～5V范围。 （3）用数字移相信号发生器校验相位测量仪，自选几个频点、相位差值和不同幅度进行校验。 （4）其它。 三、评分标准 四、说明 1、移相网络的器件和元件参数自行选择，也可以自行设计不同于图2的移相网络。 2、基本要求（2）项中，当输入信号频率不同时，允许切换移相网络中的元件。 3、相位测量仪和数字移相信号发生器互相独立，不允许共用控制与显示电路。

单片机计算器的课程设计报告

目录 一、设计任务和性能指标 (1) 1.1设计任务 (2) 1.2性能指标 (2) 二、设计方案 (2) 3 3 4 5 5 6 6 7 7 20 20 20 20 21 参考文献 (21) 附录1、系统硬件电路图 (22) 附录2、硬件实物图 (23) 附录3、器件清单 (24)

一、设计任务和性能指标 1.1设计任务 自制一个单片机最小系统，包括复位电路，采用外部小键盘输入数据，能够实现加法、乘法及一个科学计算，计算结果显示在四位一体的数码管上。 要求用Protel 画出系统的电路原理图（要求以最少组件，实现系统设计所要 显 位 监测模块采用二极管和扬声器（实验室用二极管代替）组成电路。 键盘电路采用4*4矩阵键盘电路。 显示模块采用4枚共阳极数码管和74ls273锁存芯片构成等器件构成。 整个单片机的接口电路： P0用于显示输出； P1用于键扫描输入； P2用于数码管位选控制； P3用于键盘扩展（部分运算符输入）；

三.系统硬件设计 3.1单片机最小系统 单片机最小系统就是支持主芯片正常工作的最小电路部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路。 主控芯片选取STC89C52RC芯片，因其具有良好的性能及稳定性，价格便宜应用方便。 扩展键：“log”，“ln”，“x^2”“小数点”，“开方” 共计25个按键，采用4*4矩阵键盘，键盘的行和列之间都有公共端相连，四行和四列的8个公共端分别接P1.0~P1.7，这样扫描P1口就可以完成对矩阵键盘的扫描，通过对16个按键进行编码，从而得到键盘的口地址，对比P1口德扫描结果和各按键的地址，我们就可以得到是哪个键按下，从而完成键盘的功能。 以下为键盘接口电路的硬件电路图

数字式相位差测量仪

专业方向课程设计报告 课题名称：数字式相位差测试仪姓名： 学号： 班级： 专业： 归口系部： 起迄日期: 指导教师: 提交报告日期: 2015年12月18日

数字式相位差测试仪 目录 一、设计任务和目的 _________________________________ - 1 - （一）设计任务 ___________________________________ - 1 - （二）设计目的 ___________________________________ - 1 - 二、设计要求 ________________________________________ - 1 - 三、工作原理 _______________________________________ - 1 - 四、设计框图 _______________________________________ - 2 - 五、主要参考器件（软件仿真，用Proteus） ____________ - 2 - 六、各模块电路分析 _________________________________ - 3 - （一）移相电路部分_______________________________ - 3 - （二）放大整形电路部分___________________________ - 3 - （三）锁相倍频电路部分___________________________ - 4 - （四）计数器及数字显示部分_______________________ - 5 - （五）相位超前于滞后显示部分_____________________ - 6 - 六、仿真___________________________________________ - 7 - 七、心得体会 _______________________________________ - 8 - 八、参考文献 _______________________________________ - 8 - 附：数字式相位差总电路图_____________________________ - 9 -

低频数字式相位测量仪(余蜜)

电子测量原理 低频数字式相位测量仪 班级:电子信息工程 姓名：何静峰 学号:20１140751５8 日期:2０１４年4月15日

系统方案 １ 相位测量仪方案 方案一：单周波计数法。将有相位差的两路方波信号进行”异或”后作为闸门，在高电平时，利用外部高频信号进行计数，在下降沿将数据读出,低电平时对计数器清零。设晶振频率为f c ，测得信号的频率为f r ，计数值为N ，则相位差ｐh ａs ｅ为 o c r N f f phase 180??= 方案二：定时间计数。将高频时钟信号和两路信号异或得到的信号进行“与”，在设定时间s 内利用其上跳变沿计数，设高频时钟频率为f ｃ,计数值为N,则 o c sf N phase 180?= 方案三：多周期同步计数法。设被测信号的频率为f,则将一被测信号进行ｆ1倍（f 取整）分频，则在f 1周期内(保证测量时间在1ｓ左右)，被测信号异或与参考高频信号相与的信号sin ｇal1的计数为Ｎ1,同时期参考高频信号的计数为Ｎ,则 o N N phase 1801?= 以上三种方案都可以采用一个D 触发器将相位测量的相位扩展到o 0-o 360。方案一需高速时钟,按题目要求,在20kHz 信号时的相位差分辨率为0．1ｏ，则要求时钟最少为７2ＭＨz ，实现困难。而方案二测量时间段一定，存在遗漏0~1个周波的情况，从而引入较大的误差。方案三的读数与异或得到的信号同步,不存在遗漏问题，误差很小,故采用此方案。 2 移相信号发生器

⑴频率合成器方案 方案一：采用函数发生器8０3８。可以同时产生正弦波、三角波、方波，频率可由调制电压控制，但此方案难以实现相移,而且输出频率不稳定。 方案二:采用直接数字频率合成(DDＦS)方案。用存储器存储所须的波形量化数据，采用不同时钟频率的地址计数器，根据计数值读出存储器中的量化数据，再经Ｄ/A转换后滤波整形输出。此方案可以很好地控制两路波形的相位差以及频率。 经上述比较，我们采用方案二。 ⑵幅度控制 方案一:利用可调电位器手动调节电压幅值。 方案二：通过控制D/A的参考电压控制输出波形的幅度。参考电压可通过对另一Ｄ／A置数从而输出不同电压，进而控制输出波形的幅度。 方案二可以预置幅值，并且比较精确,方便操作,故选方案二。 经上面方案论证，我们采用如下的系统方案： 设计技术指标 (1)相位测量仪 a．频率范围：2０Hz～2０ｋHz。

科学计算器课程设计报告C课程设计修订稿

科学计算器课程设计报告C课程设计 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

计算机科学与技术学部 C++课程设计 题目科学计算器 学部计算机科学与技术 班级计科1103 指导教师李军 姓名刘明 学号 2012年6月27日

摘要 计算器的产生和发展是建立在电子计算机基础之上的。硬件方面，自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机技术的发展可谓日新月异，从庞大的只能在实验室里供研究使用的计算机到如今能适应不同环境满足不同需求的各种各样的计算机；运算速度从每秒几千次到每秒几百亿次；处理器从焊有上百万个电子管的大的惊人的电子板到只有指甲大小的集成电路；现在计算机在硬件方面的发展已达到了每三个月更新换代一次的惊人速度。软件方面，也已从机器语言、汇编语言、高级语言发展到现如今的第四代语言——非结构化、面向对象、可视化的语言。 在这个计算器里面，我们实现了简单的四则运算以及更高功能的科学计算，它的外观简洁美观，使人们能快捷简单的操作。能准确的得到计算结果，大大减少了数字计算所需要的时间，为人们的生活带来便利。此系统在Windows 7环境下，使用VC++ 进行编写。 简单计算器包括双目运算和单目运算功能，双目运算符包含基本的四则运算及乘幂功能，单目运算符包含正余弦，对数，开方，阶乘，倒数，进制转换等运算。可对其输入任意操作数，包括小数和整数及正数和负数进行以上的所有运算并能连续运算。并且包含清除，退格功能等。我们所做的计算器其功能较Windows 7下的计算器还是很不够多，没有其菜单的实现功能项，没有其小巧的标准计算器。 关键词：计算器；运算；VC++等

数字相位差测量仪的设计

目录 1.设计任务书。 2.设计方案概述。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理。 4.电路的组成及参数选择。 4.1整形电路及信号C的形成。 4.2滤波电路的参任务计划书。 4.3V/f变换电路的设计。 4.4 89C52内部资源的利用。 5.应用实例。 6.结论。 7.总结。 一、设计任务书 （一）任务 设计仿真一数字相位计 （二）主要技术指标与要求： （1）输入信号频率为0HZ～250HZ可调 （2）输入信号的幅度为0.5V （3）采用数码管显示结果，相位精确到0.1° （4）采用外部5V直流电源供电 （三）对课程设计的成果的要求（包括图表） 设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书。要求图纸布局合理，符合工程要求，所有的器件的选择要有计算依据。 二、设计方案概述 根椐设计任务书的要求，我们参考了一些相关资料书，经过小组的讨论分析，提出了一种用v/f变换测量交流电的相位差的新方法：首先产生出其幅度正比与相位差大小的直流电，再有v/f变换器转换成反映相位差大小的频率信号，在单片机的配合下，最终得到相位差。这种方法具有分辨率高，适应与大范围的各种输入频率等优点。 正弦交流电电信号相位差的测量可以用多种方法实现。比较直接的数字式测量方法是在已知信号周期的前提下用定时的方法测得相位差角对应的时间，然后根据已知的周期将其换算成相位差角度。但

是，这种方法的测量精度依赖于定时器的精度和分辨率。在信号频率较高或频率虽不高但相位差较小时，都可以出现较大的误差。另外，由于直接测量得到的是时间，相位差角要由这一中间结果与信号的周期运算后才能得到，所以周期的测量不可缺少，其测量的精度也将影响相位差的精度。 在此用一种新的思路进行相位差的测量，用v/f变换器把相位差转换成一个其频率与之成正比的脉冲列，通过计算在一定时间内的脉冲个数测量相位差角。这种测量方法与信号的周期无关，可以得到较高的精度。题达到了0.1的测量精度，与此同时工业运行控制中现场操作，修改和设置等问题也得到了很好的解决，以上这些都在工业运行中得到了厂方的认可。存在的问题主要是本仪器通用性很不强，很难在更大的范围应用和推广，只能运用与某些特定的企业。今后的工作主要硬件和软件的改进上，列入增加一些通用行很强的功能模块。 3.V/f变换测量相位差角的工作原理 首先将输入的两个同频率但存在着相位差的信号进行整形，使之变成方波。如图1示A和B 再对A,B进行异或处理, 异或输出信号C 的脉冲宽度则反映相位差角.C 的脉宽T1对应的电角度是相位差角,C 的周期T2 是信号周期T 的1/2.如果信号角频率为w 则T1= /w. C为幅值为U 的方波其平均值Ud=UT1/T2=U 由此可见,C 的平均值( 亦即直流分量)仅与相位差角和脉冲幅 度有关与信号周期无关

长春理工大学光电工程学院相位激光测距仪方案设计

相位激光测距仪方案设计 学生姓名 专业 学号 指导教师 学院 二〇一六年十一月

摘要 随着半导体激光器、数字信号处理、精密机械等领域技术的飞跃发展，激光测距仪向着高精度、便携、高速，数字化的方向不断进步。本论文先介绍了激光测距的几种测距方法原理以及国内外现状，着重介绍了相位法测距原理，在这基础上设计了基于相位法测距原理的总体方案。 论文从发射系统和接受系统对总体设计进行了阐述，探讨了激光器选择，光电探测器的选择，光电接受电路，放大电路，混频电路等电路的设计，系统采用了激光二极管作为激光发射器，雪崩二极管作为光电探测器并对系统进行误差分析，最后进行总结和发现不足之处。 关键词：激光测距，相位式激光测距，光电检测，误差分析 目录 一绪论 (3)

1.1引言 (3) 1.2激光测距 (3) 1.2.1激光测距简介 (3) 1.2.2激光测距方法 (3) 1.3激光测距的优点 (6) 1.4国内外研究现状 (6) 1.5论文研究内容及章节安排 (7) 第二章相位激光测距原理以及总体方案 (7) 2.1相位激光测距原理 (7) 2.2测相原理 (9) 2.3系统整体方案设计 (10) 第三章系统设计部分的选择 (11) 3.1发射部分 (11) 3.1.1激光器的选择 (11) 3.1.2激光二极管的工作原理 (11) 3.1.3调制发射部分 (11) 3.2接受电路部分 (12) 3.2.1光电探测器的选择 (12) 3.2.2雪崩二极管工作原理 (13) 3.3光电接受电路设计 (13) 3.3.1光电接收电路 (13) 3.3.2放大电路设计 (13) 3.3.3自动增益控制电路 (14)

数字式相位差测量仪

《电子技术》课程设计报告课题：数字式相位差测量仪 班级电气1112 学号 1111205423 学生姓名孟雷 专业电气工程及其自动化 院系电气学院电子系 指导教师专业方向课程设计指导小组 淮阴工学院 电子信息工程系 2014年12月

一、设计目的与任务 《电子信息工程专业方向》课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在完成本专业所有课程学习后必须接受的一项结合本专业方向的、系统的、综合的工程训练。在教师指导下，运用工程的方法，通过一个较复杂课题的设计练习，可使学生通过综合的系统设计，熟悉设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，掌握必须提交的各项工程文件。其基本目的是：培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和扩展有关电子类方面的知识。 通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养： (1)独立工作能力和创造力； (2)综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； (3)查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力； (4)工程绘图的能力； (5)编写技术报告和编制技术资料的能力。 二、设计要求 1、被测信号为正弦波(或者是方波)，频率为40~60Hz，幅度大于等于0.5V；相位测量精度为1度；用数码管显示测量结果。 2、主要单元电路和元器件参数计算、选择； 3、画出总体电路图； 4、提交格式上符合要求、内容完整的设计报告

三、总体设计 在电工仪表、同步检测的数据处理以及电工实验中,常常需要测量两列同频信号的相位差。例如,电力系统中电网并网合闸时,要求两电网的电信号之间的相位相同,这需要精确测量两列工频信号的相位差。相位测量的方法很多,典型的传统方法是通过显示器观测,这种方法误差较大,读数不方便。为此,我们设计一种数字式相位差测量仪,该仪以可编程逻辑器件(PLD) 和锁相环(PLL) 倍频电路为核心,实现了两列信号相位差的自动测量及数显。 相位差测量仪的原理框图(以分辨率为1°为例)如图1 所示。基准信号(相位基准) f R 经放大整形后加到锁相环的输入端,在锁相环的反馈环路中设置一个N = 360 的分频器,使锁相环的输出信号频率为360f R ,但相位与f R 相同,这个输出信号被用作计数器的计数时

计算器课程设计报告

高级语言程序（JAVA）课程设计报告 系部名称：商学系专业班级：营销*** 学生姓名：墨璇 墨兰学号： ********** ********** 指导教师：王芬教师职称：讲师 2014年06月26日

目录 一、课程设计目的及意义 .................................... 错误!未定义书签。 二、课程设计任务 .......................................... 错误!未定义书签。 2.1程序设计要求....................................... 错误!未定义书签。 三、课程设计时间 .......................................... 错误!未定义书签。 四、课程设计地点 .......................................... 错误!未定义书签。 五、课程设计内容 .......................................... 错误!未定义书签。 5.1开发工具与平台..................................... 错误!未定义书签。 (1).开发工具 ...................................... 错误!未定义书签。 (2).开发平台 ...................................... 错误!未定义书签。 5.2设计思路........................................... 错误!未定义书签。 5.3 程序测试 .......................................... 错误!未定义书签。 5.4实验总结........................................... 错误!未定义书签。 六、课程设计感想 .......................................... 错误!未定义书签。 七、附录（程序代码） ...................................... 错误!未定义书签。

相位法激光测距的理论设计综合最新版

相位法激光测距的设计 电子工程学院 詹雪娇 2017110459 史歌2017110481

第一章引言 激光，是一种自然界原本不存在的，因受激而发出的具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。物理学家把产生激光的机理溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程[1]。 所谓激光技术，就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。30多年来，激光技术得到突飞猛进的发展，利用激光技术不仅研制了各个特色的多种多样的激光器，而且随着激光应用领域不断拓展，形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。激光技术的飞速发展，使其成为当今新技术革命的先锋！ 激光和普通光的根本不同在于它是一种有很高光子简并度的光。光子简并度可以理解为具有相同模式(或波型、位相、波长)的光子数目,即具有相同状态的光子数目。这些特性使激光具有良好的准直性及非常小的发散角,使仪器可进行点对点的测量,适应非常狭小和复杂的测量环境。激光测距仪就是利用激光良好的准直性及非常小的发散角度来测量距离的一种仪器。激光在A、B 两点间往返一次所需时间为t, 则A、B 两点间距离D 可表示为: D = c·t /2,式中, c为光在大气中传播的速度。由于光速极快, 对于一个不太大的D 来说, t是一个很小的量。如:假设D =15km, c = 3 ×105 km / s,则t = 5 ×10- 5 s。由测距公式可知,如何精确测量出时间t的值是测距的关键。 由于测量时间t的方法不同,便产生了两种测距方法:脉冲测距和相位测距。其中相位测距更加精确[1]。

高精度相位测量仪的介绍及测量

高精度相位测量仪的介绍及测量 相位介绍 相位是与电路结构有关的参数。 相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零。 相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或它们之间的某点的标度。是描述讯号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。当讯号波形以周期的方式变化，波形循环一周即为360° 。常应用在科学领域，如数学、物理学等 相位调整 相位调整是指在有些超低音音箱上加装的一个控制机构。用于对超低音音箱所重放出的声音稍许加以延迟，从而让超低音音箱的输出能够和前置主音箱同相位，即具有相同的时间关系。 相位噪声 相位噪声是频率域的概念，是对信号时序变化的另一种测量方式，其结果在频率域内显示。 如果没有相位噪声，那么振荡器的整个功率都应集中在频率f=fo处。但相位噪声的出现将振荡器的一部分功率扩展到相邻的频率中去，产生了边带(sideband)。从图2中可以看出，在离中心频率一定合理距离的偏移频率处，边带功率滚降到1/fm，fm是该频率偏离中心频率的差值。 相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。 相位差 两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。

低频数字式相位测试仪—开题报告

低频数字式相位测试仪的研究 一、设计背景和意义： 相位测量技术的应用已深入到许多领域，广泛应用于国防、科研、学校和厂矿，传统相位测量使用的是指针式仪表，但随着电子技术的发展，数字显示相位仪不断涌现。利用了51单片机的高速硬件捕获功能来实现频率和相位的测量;并利用A/D转换器对数据进行进一步的处理，在高低频段分别采用多次测量、滤波算法、矢量分解、便宜修正等算法消除干扰提高精度，采用大屏幕液晶显示测量详细信息;利用AVRmega8515配合16.384MHZ的高速晶振，采用软件DDFS实现双路数字式移相信号发生器，使用优化算法是当今科技发展对低频数字式相位测量仪的新要求。 二、设计的主要内容以及具体要求： 2.1设计的主要内容 低频数字是相位测量仪实际需要设计和制作的三个独立的部分：（1）数字相位测量仪；（2）数字式移相信号发生器；（3）移相网络。本系统由两块独立的CPU组成。 本系统以51单片机以及可编程逻辑器件为核心，由模拟移相网络、数字式相位测量仪（含测频功能）、数字式移相位测量仪的核心为数字鉴相器及高速计数器，频率计采用高精度恒定误差测频法。信号发生器使用直接数字频率合成（DDFS）技术，并使用汉字液晶显示模块，操作界面友好。系统的测量精度及其它指标均达到了设计要求。 2.2设计的具体要求 （1）设计并制作一个相位测量仪 a．频率范围：20Hz～20KHz。 b．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V～5V范围内变化。 c. 相位测量仪的输入阻抗≥100K。 d. 相位测量绝对误差≤。 e. 具有频率测量及显示功能。 f. 相位差数数字显示：相位读数为～，分辨力为。 （2）移相网络 a．输入信号频率：100Hz，1K，10Kz。 b．连续相移范围：～ c. A`,B`输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～5V范围内变化。 十进制数字显示，显示刷新时间1～10秒连续可调，对上述三种测量功能分别用不同颜色的发光二极管指示。 三、设计的实现方案： 方案论证 数字移相技术的核心是：先将模拟信号或移相角数字化，经移相后再还原成模拟信号。移相方案主要有以下几种。 方案一：利用D/A转换实现相移

计算机技术综合课程设计报告

计算机技术综合课程设计 设计题目锅炉液位控制系统学生姓名史婷艳 专业班级自动化1302班学号20134460203 指导老师洪镇南 2017年1 月3日

目录 前言 (2) 1 锅炉汽包水位控制对象与控制指标 (4) 1.1锅炉汽包水位的特征 (4) 1.2汽包水位动态特性 (4) 1.2.1汽包水位在给水流量W作用下的动态特性 (4) 1.2.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性 (5) 1.2.3燃料量B扰动下汽包水位的动态特性 (6) 2. 汽包水位控制方案 (7) 2.1单冲量控制方式 (7) 2.2 双冲量控制方式 (8) 2.3 三冲量控制方式 (9) 3. 三冲量串级PID控制 (11) 3.1 串级PID控制 (11) 3.2 智能整定PID控制 (12) 4 汽包水位模糊控制器设计及仿真 (12) 4.1 输入输出变量 (12) 4.2 隶属度函数 (15) 4.3基于MATLAB/Simulink 环境建立的系统仿真分析 (16) 4.3.1 基于MATLAB/Simulink 的系统模型 (16)

4.3.2 仿真结果分析 (18) 总结与体会 (18) 参考文献 (20) 前言 锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散、管理不善或技术原因，使大多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。同时，锅炉工作过程中各项指标的调节难以建立数学模型，具有非线性、不稳定性、时滞等特点，所以如何改善对锅炉的控制，保证其正常工作，提高效率一直是人们关注的焦点。而汽包液位是锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证液位在给定范围内，对于高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。 现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅，这都对汽包液位控制系统提出了更高的要求。汽包液位过高，会影响汽包内汽液分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。 目前，对汽包液位位控制大多采用常规PID控制方式，从控制方式来看，它们要么系统结构简单成本低，不能有效的控制锅炉汽包“虚假水位”现象，要么能够在一定程度上控制“虚假现象”，系统却过于复杂，成本投入过大。常用的蒸汽锅炉液位调节系统有三种基本结构：单冲量调节系统结构、双冲量调节系统结构、串级三冲量调节系统结

数字式相位差测量仪

一、设计目的与任务 《电子信息工程专业方向》课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在完成本专业所有课程学习后必须接受的一项结合本专业方向的、系统的、综合的工程训练。在教师指导下，运用工程的方法，通过一个较复杂课题的设计练习，可使学生通过综合的系统设计，熟悉设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，掌握必须提交的各项工程文件。其基本目的是：培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和扩展有关电子类方面的知识。 通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养： (1)独立工作能力和创造力； (2)综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； (3)查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力； (4)工程绘图的能力； (5)编写技术报告和编制技术资料的能力。 二、技术指标与要求 1、被测信号为正弦波(或者是方波)，频率为40~60Hz，幅度大于等于0.5V；相位测量精度为1度；用数码管显示测量结果。 2、主要单元电路和元器件参数计算、选择； 3、画出总体电路图； 4、提交格式上符合要求、内容完整的设计报告 三、工作原理

在电工仪表、同步检测的数据处理以及电工实验中,常常需要测量两列同频信号的相位差。例如,电力系统中电网并网合闸时,要求两电网的电信号之间的相位相同,这需要精确测量两列工频信号的相位差。相位测量的方法很多,典型的传统方法是通过显示器观测,这种方法误差较大,读数不方便。为此,我们设计一种数字式相位差测量仪,该仪以可编程逻辑器件(PLD) 和锁相环(PLL) 倍频电路为核心,实现了两列信号相位差的自动测量及数显。 相位差测量仪的原理框图(以分辨率为1°为例)如图1 所示。基准信号(相位基准) f R 经放大整形后加到锁相环的输入端,在锁相环的反馈环路中设置一个N = 360 的分频器,使锁相环的输出信号频率为360f R ,但相位与f R 相同,这个输出信号被用作计数器的计数时钟。被测信号f S 经放大整形再2 分频后得到的f S/ 2与f R/ 2 送入由异或门组成的相位比较电路,其输出脉冲A 的脉宽tp 反映了两列信号的相位差;利用这个信号作为计数器的闸门控制信号使计数器仅在f R 与f S的相位差tp 内计数,这样计数器计得的数即为f R 与f S 之间的相位差。于计数时钟频率为360f R ,因此,一个计数脉冲对应1°。计数的值经锁存译码后通过LED 数码管显示。这种测量方法可以从波形图图2 得到理解和说明。图中D 触发器用于判断f R 与f S 的相位关系,当Q 为1 时, f R 超前于f S ,相位取正值,符号位数码管显示全黑; 当Q 为0 时, f R 滞后于f S ,相位取负值,符号位数码管显示“ - ”。