智能儀器頻率測試儀設(shè)計(jì)-wenkub
2023-04-10 01:20:14 本頁面
【正文】 時(shí)間差t分別轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，供STC單片機(jī)讀取使用。一般信號(hào)頻率較高時(shí)采用直接測量法，而信號(hào)頻率較低時(shí)用測周期法。用直接測頻率的方法獲得信號(hào)頻率即是讓定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，而讓定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1定時(shí)1s，只有在這1s內(nèi)T1啟動(dòng)對(duì)外部事件（即信號(hào)I）計(jì)數(shù)，則T1的計(jì)數(shù)值就是待測信號(hào)的頻率。=:,可以推導(dǎo)得到=360176。整形電路整形電路FPGAAT89C51LED顯示AB待測信號(hào)1待測信號(hào)2 方案二方框圖本設(shè)計(jì)要完成信號(hào)頻率的測量和相位差的測量。④．使用220V/50Hz交流電源，設(shè)置電源開關(guān)、電源指示燈和電源保護(hù)功能。誤差小，穩(wěn)定性高。本次設(shè)計(jì)可完成對(duì)信號(hào)頻率的頻率測量和相位差測量。要求測量頻率的范圍為20Hz到20KHz，相位的范圍為0176。設(shè)計(jì)要求:⑴．功能要求①．可以測量被測信號(hào)的頻率。⑵．主要技術(shù)指標(biāo)①．測量頻率范圍：1Hz~1MHz②．測量誤差：≤%（全頻段）③．額定輸入信號(hào)電壓：500mV④．最大輸入信號(hào)電壓：100V⑤．輸入阻抗：1MΩ⑥．顯示方式：6位LED數(shù)碼管顯示被測信號(hào)的頻率。設(shè)計(jì)中有兩路輸入信號(hào)，也是被測量信號(hào)，它們是兩個(gè)頻率相同的正弦信號(hào)，頻率范圍為20Hz到20KHz，幅度為1到5V（可以擴(kuò)展到（），但兩者幅度不一定相等。 方案項(xiàng)目方案一方案二芯片部分 741741整形部分LM324LM339信號(hào)轉(zhuǎn)換部分74HC08FPGA適配板單片機(jī)部分STC12C5A3252AT89C51顯示部分LEDLED 只有兩個(gè)同頻率的（正弦）信號(hào)才有相位差的概念。 此式說明，相位差與 一一對(duì)應(yīng)，可以通過測量時(shí)間差及周期信號(hào)的測量，也就是時(shí)間的測量，而時(shí)間的測量則要用到電子計(jì)數(shù)器。用測周期的方法獲得信號(hào)頻率即是對(duì)I進(jìn)行2分頻后的波形中，高電平的寬度正好對(duì)應(yīng)I的周期，我們將此高電平信號(hào)作為單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的硬件啟動(dòng)/停止信號(hào)，便可測得周期T,由公式,得頻率。本設(shè)計(jì)我組采用測周期法。STC從FPGA獲取數(shù)據(jù)并經(jīng)過CPU計(jì)算、轉(zhuǎn)換等有關(guān)處理后，得到信號(hào)的頻率和相位差并送LED數(shù)碼管顯示。對(duì)頻率的測量采用測周期的方法，即在信號(hào)周期T時(shí)間內(nèi)，對(duì)時(shí)標(biāo)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。因?yàn)橄辔徊顪y量的絕對(duì)誤差 ，而FPGA在測量T時(shí)有一個(gè)字的誤差，對(duì)待測信號(hào)頻率f=20kHz而言，下式成立：：=：50us則有 即FPGA采集相位差對(duì)應(yīng)時(shí)間差T時(shí)，比較方案一和方案二可以看出：（1）方案一比方案二更加可靠；（2）使用到的元器件也都是我們所常用到的一些元件，如：74HC138譯碼器，74HC573鎖存器，按鍵等；（3）從操作和可行性上說方案一思路清晰；（4）雖然方案一略顯復(fù)雜一些，但由于本次設(shè)計(jì)是第一次將單片機(jī)運(yùn)用于實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，且尚未學(xué)過EDA，用FPGA設(shè)計(jì)有一定困難。原正弦波通過計(jì)算T0在1S內(nèi)計(jì)數(shù)信號(hào)發(fā)生負(fù)跳變的次數(shù)，得到其頻率。以延時(shí)的長短來決定兩信號(hào)間的相位值。=:,算出即為相位滯后角這一部分由2個(gè)8位數(shù)據(jù)鎖存器74HC57ULN2803以及8位LED數(shù)碼顯示管組成，ULN2803在電路中能起到大電流輸出和高壓輸出作用，專門用來驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片。(a)(b)。在片選部分（）選用74HC138作譯碼器，選用74HC02對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行或非處理產(chǎn)生片選信號(hào)。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。 74HC573參數(shù)最大值范圍表。 RS232的介紹RS232是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。4 軟件設(shè)計(jì)。 。首先按硬件調(diào)試平臺(tái)或者是根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖繪制出仿真的原理總圖，然后根據(jù)需要一部分一部分的進(jìn)行調(diào)試?？赏ㄟ^按鍵實(shí)現(xiàn)測頻或測相，用LED數(shù)碼管直接顯示讀數(shù)，顯示清晰直觀。我們用標(biāo)準(zhǔn)的頻率相位計(jì)對(duì)一信號(hào)的頻率相位進(jìn)行測量，并且將測量結(jié)果同本系統(tǒng)所測得結(jié)果作對(duì)比。)系統(tǒng)測得頻率（HZ）系統(tǒng)測得相位(176。本組同學(xué)齊心協(xié)力在四周時(shí)間里完成了設(shè)計(jì)。8 總結(jié)與體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，使自己的知識(shí)水平有了顯著的提高，并學(xué)會(huì)了如何將自己所學(xué)的運(yùn)用于實(shí)踐之中，本系統(tǒng)所涉及的東西幾乎涵蓋了大學(xué)所學(xué)的各個(gè)方面的知識(shí)，如電子技術(shù)、電路原理、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、檢測與轉(zhuǎn)換、單片機(jī)等，盡管下半年就將畢業(yè)，但是學(xué)習(xí)卻是終身受益的事情，只有不斷學(xué)習(xí)才能不斷進(jìn)步，只有不斷的將所學(xué)運(yùn)用于實(shí)踐，才能檢驗(yàn)出所學(xué)是否正確，自己是否真的掌握。附錄2：PCB圖附錄3：程序代碼/*頭文件定義*/ifndef __HEAD_H__define __HEAD_H__define uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine ulong unsigned long define Data P0 //數(shù)據(jù)口define Addr P0 //地址
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