基于STC89C52的程控移相器的设计

图 ３两级全通滤波器实现 Ｏ 。 ～１ ８ ０ 。 移相
如 图 ３所 示 。
Ｗ Ｗ Ｗ ． ｅ ｉ ｅ １ ６ ９ ． ｃ ｏ ｍ Ｉ １ １
电子电路设计与方案
图 ４ 利用 Ｘ ９ ２ ４ １的 移 相 电 路
●１ ． ２利 用 Ｘ ９ ２ ４ １数字电位器实现程控相移
的 方 波 ，利 用 单片 机 的捕 获 功 能 ，计 量 输入 输 出 信 号之
： —
—
：
ｌ ／ ２ａ ｒ ｃ ｔ ａ ｎｏ ） Ｒｘ ｃ
１ ＋ｊ ｃ ｏ Ｒ ｘ ｃ
等式 （ １ ）
可 见，若 Ｃ 、ｆ 保 持 不变 ，调整 Ｒ ｘ的值 ，可 以改 变输
入输 出信号之 间的相位差。设相移角度为 １ ３ ，则 ：
ｔ ａ ｎ ｆ 一
ｒ１
Ｒｘ ＝ — — — — — — ＿ ＝ Ｉ ， 一
１ ０
１ １ ９ ４． １ ８
５ ０
８ ０ ７ １ ． ２ｌ
生变 化，在波形输 出的同 时，对 Ｕｂ采样 ，对波 形
进 行 相 应 的 处 理 转 换 成 方
２ ０ ２ ４ ６ ５ ． Ｏｌ ６ ０ １ １ ７ ３ ０ ． ４
３ ０
３ ９ １ ０ ． １ ３
比较 ，根据比较结果进 行
图 ２全通 滤波移 相电路图
由表 ｌ可 以看 出相移角度与 电阻值的 函数关系并不是线
性的 ，但可 以发现相移 角度在 Ｏ 。 到９ Ｏ 。 这段区 间内，电阻值 的变化近似线性 ， 相邻的两个相移角度 之间的阻值变化很小 ， 因此 ，可 以采用一款最大值在 ６～８ ｋ Ｑ 的电位器 ，完成相移 在 ０ 。 到９ ０ 。 的变化 ，然 后通过全通滤波移相 电路 的级联 加信 号的反相 器，即可 完成相位角在 ０ 。 ￣ １ ８ ０ 。 之间的相 移，电路
在每 个 电阻阵列 中的物理 终端 与机械 电位器 的固定 端是等 Ｌ ＣＮ １ １ ２ ８ ６ ４是 一款具 有并行 、串行接 口方式 ，内含中文 字 效的 ，在每个 阵列的 Ｖ Ｈ （ ＲＨ ）和 ＶＬ （ ＲＬ ） 以及 电阻段之 库 的点 阵图形 液晶显 示模 块。它 的分辨 率为 １ ２ ８ Ｘ ６ ４ ，内 间 的抽头 通过 Ｆ Ｅ Ｔ开关 连接滑 动输 出端 Ｖ Ｗ （ Ｒ Ｗ） ，滑动 置 汉字和 Ａ Ｓ ＣＩ Ｉ 字符库 ． 可以显示 ８ ×４行的汉字 ，也 可实
读取相应 的电阻值地址 （ 第一次读取的 电阻值地址只是一个
角度 （ 一 １ ３ ／ ２ ）
ｌ
Ｒ ｘ 值（ ｎ ）
１ １ ８ ． ３ ２
角度 （ 一 １ ３ ／ ２ ）
４ ５ ． ５
Ｒ ｘ 值
６ ８ ９１ ． ８
很笼统的范围） ，发送相应的指令给数字 电位器 ，移相器 中 的 电阻值改变 ，输 出波形 Ｕｂ的相 位相对于输入波 形 Ｕａ发
数 字 电 位 器 属 于 集 成 化 的 三 端 可 变 电 阻 器 ，Ｘ ９ ２ ４ １ 间 的 上 升沿 时 间 差 ，则输 入输 出 信 号间 的相 位差 可 以根
数 字 电位 器 内 部包 括 一 个 ｌ Ｃ 通讯 接 口和 四个 数 字 电位 据求 ： 竽 △ ｆ 。信号调理电路的采用 Ｌ Ｍ ３ ９ ３为主要器 器 ，每 个数 字 电位 器 由 电阻 阵 列和 相 对 应 的滑 动 端寄 存 件 ， 电 路 见 图 ５ 。 器 ＷＣＲ ，四个 八位的非易失 数据 寄存器 Ｒ Ｏ—Ｒ ３组成 ，在 ■ １ ． ４显示 电路 Ｘ ９ ２ ４ １中每个 电阻阵 列是 由 ６ ３个串联的分立 电阻段组成。 本 设计选择 Ｌ Ｃ Ｍ１ ２ ８ ６ ４ 显 示 屏 作 为 显 示 单 元。
７ ０
１ ８ ６ ０ ７ ． ４ ３
波发 送到单片机 中。通 过 在 ＭＣ Ｕ定时 器测 出 当前
的相 位 差 ，与 预 设 值 进 行
４ ０ ５ ６ ８ ２ ． ８ ４ ８ ０ ３ ８ ４ ０ ９ ． ０ ４
４ ５
６ ７ ７ ２ ． ５ ５
９ ０
１ ． １ ０ ６ ０ ４ Ｅ ＋ ２ ０
髓
上式中 １ ３ 、Ｗ、Ｃ都是变量，选定固定阻值 的电容 ，同时
选择 固定的频率 ，பைடு நூலகம்察 相移角与 电阻的关系 ，以 ｆ ＝ ５ ０ Ｈｚ， ｃ ＝ ０ ． ４ ７ ｐ Ｆ 为例。
图 ｌ 移 相 器 组 成 框 图
表ｌ角度与阻值对应表
利用独立按键键入需要的相移值 ，经过单片机确认后 ，
１ －ｊ ｃ ｏ Ｒ ｘ ￣
１ ． 硬件设计
该程控移相器系统主要由五大模块组成 ，分别是按键输
入模块 、Ｍ ＣＵ模块、 波形相移 模块、信号 整形处理 模块、 Ｌ Ｃ Ｄ显示模块。 系统框 图如 图 ｌ所示。
。
： ．
１ ＋ｉ ｃ ｏ Ｒ ｘ ｅ
此时有 ：
ｏ Ｒｘ ｅ １ －ｊ ｃ
电子 电路设计与方案
基于 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２的程 控 移 相 器 的设 计
作者／ 孟献仪 ，徐州和纬信 电科技有限公司 ；杨朔 ，先控捷联 电气股份有 限公司
文 章摘要 ：移相器是一种用于改变信号的相位 的器件 ，用于产生与输入信号存在相位差 的同频信 号，是相位计量、测试中常用仪器之一 ， 广泛应用于航空、 电网、通讯和仪表测量等 方向。传统 移相技术需采用大量 电阻、 电容。设 计采 用数字电位器代替传统的分立 电阻原件 ，
使用 单片 机控制，通过实时控制电位器阻值，利用 更少原件，达到高精度移相的 目的。 关键词 ： 移相器 ；数 字电位器 ；单片机
移相器 在军用 雷达 设备、航 天、ＧＰ Ｓ定位 系统、智 能 调整 ，直 到相位差 与预期值 的误差最小 ，最终在 Ｌ ＣＤ屏幕
天线到微 波仪 器、电网等 领域 扮演了重要的角色。本文设计 上 显 示 预 期 相 移 角 度 ，实 际 的 相 移 角 度 和 误 差 。 了一款 使用 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２单片 机控制 Ｘ ９ ２ ４ １数字 电位器 的移 一 １ ． １移相设计 相器。该移相器结构简单 ，移相精度高 ，且移相范围宽。 图 ２是全 通滤波移 相电路。根据 分析有 ：