【正文】 們使用兩個施密特觸發(fā)器對兩路被測輸入信號進行整形。1V177。 基于 stm32 的低頻相位測量儀 設(shè)計 9 圖 42 LM339 外型及管腳排列圖 LM339 類似于增益不可調(diào)的運算放大器。當 “ +” 端電壓高于 “ ” 端時，輸出管截止，相當于輸出 端開路。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。在這里我們選用的是 74LS86 芯片。再將此脈沖序列信號送入到單片機外部中斷口，進行數(shù)據(jù)處理 [12]。 基于 stm32 的低頻相位測量儀 設(shè)計 13 74LS113 的特性分析 74LS113 為雙下降沿 JK 觸發(fā)器（有預(yù)置端）的 簡要說明： 74S113 為帶預(yù)置的兩組 JK 觸發(fā)器，其主要電特性的典型值如表 42 所示： 表 42 74LS113 主要電特性 其管腳圖如圖 46 所示： 圖 46 74LS113 管腳圖 引出 端符號： /CP /CP2 時鐘輸入端（下降沿有效） J J K K2 數(shù)據(jù)輸入端 Q Q /Q /Q2 輸出端 /SD /SD2 直接置位端（低電平有效） 功能表如表 43 所示： 基于 stm32 的低頻相位測量儀 設(shè)計 14 表 43 74LS113 功能表 輸入 輸出 PR /CP J K Q /Q L X X X H L H ↓ L L QO /QO H ↓ H L H L H ↓ L H L H H ↓ H H /QO QO H H X X QO /QO （說明： H－高電平， L－低電平， X－任意，↓－高到低電平跳變） STM32 最小系統(tǒng) 設(shè)計 這部分是由單片機、晶振電路、按鍵電路等組成。圖 47 為 stm32f103rbt6 單片機最小系統(tǒng)圖 。掉電方式保存了 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件 工作指導(dǎo)下一個硬件復(fù)位。在需要的情況下， I/O引腳的外設(shè)功能可以通過一個特定的操作鎖定，以避免意外的寫入 I/O寄存器。 時 鐘和啟動 系統(tǒng)時鐘的選擇 是在啟動的時候選擇的，復(fù)位時內(nèi)部 8MHz 的 RC 振蕩器唄選為默認的 CUP 時鐘，隨后可以選擇外部的、具失效監(jiān)控的 4~16MHz 時鐘；當檢測到外部時鐘失效時，他被隔離，系統(tǒng)將會自動地切換到內(nèi)部的 RC 振蕩器，如果使能了中斷，軟件可以接受到相應(yīng)的中斷。 參考時鐘樹圖 48 12Y18M12Y222pFC1122pFC1210pFC1510pFC16GNDGNDOSC_INOSC_OUTPC14PC15R301M時鐘震蕩 基于 stm32 的低頻相位測量儀 設(shè)計 18 圖 48 1. 當 HIS 作為 PLL 時鐘輸入時，最高的系統(tǒng)頻率只能達到 64Mhz。復(fù)位是單片機的初始化操作， stm32 在啟動運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀 態(tài)開始工作。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。當前面向市場上字符液晶顯示模塊幾近都是一樣在 HD44780 液晶芯片的控制原理上完成的 [8]。 time2_count++。 Freq=Freq+Freq*9/500000+Freq*2/5000000。 else TIM5_Period=999。 TIM2CNT=0。 DutyCycle=DutyCycle+Freq/20xx。 //時鐘分頻 = psc。//基本初始化 } 結(jié)束語 本次課程設(shè)計讓我們懂得了如何去設(shè)計一個電路，如何排解遇到的困難，解決遇到的問題，在老師的帶領(lǐng)下，我們一步步走向課程設(shè)計的尾聲，做出了我們的作品，有很大的收獲。//模式 TIM_TimeBaseInit(TIM5, amp。 = 0xFFFF。 } void TIM5_IRQHandler(void) { /* Clear TIM3 Capture pare interrupt pending bit */ TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_CC2)。 TIM5_Periodtemp=TIM5_Period。 else if(Freq200) TIM5_Period=9。 //清除 TIMx 的中斷待處理位 :TIM 中斷源 TIM_Cmd(TIM2,DISABLE)。 stm32f103rbt6 處理數(shù)據(jù)（數(shù)字濾波、計算、送數(shù)據(jù)顯示 ）系統(tǒng)主程序框圖如圖 51 所示： 基于 stm32 的低頻相位測量儀 設(shè)計 21 圖 51 主 程序 框圖 相位測量電路的主程序： void TIM2_IRQHandler(void) //TIM3 中斷 { TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update )。這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時，電容兩端相當于是短路，于是 RST 引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電 ， RST 端電壓慢慢下降，降到一定 程度 ，即為低電平， stm32 開始正常工作?？撮T狗計時完成后， NRST 腳輸出 96個晶振周期的高電平。 3. 當需要 ADC 采樣時間為 1uS 時， APB2 必須設(shè)置在 14MHz、 28MHz或 56MHz。 多個預(yù)分頻器用于配置 AHB 的頻率、高速 APB（ APB2）和低速 APB（ APB1）區(qū)域。 電源 ： VCC：運行和程序校檢時加 +。多數(shù) GPIO引腳都與數(shù)字或模擬的復(fù)用外設(shè)共用。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜 態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。另外，將待顯示信息送給顯示模塊顯示。清除端通過 R10 接到電源 +5V 上，并清除端通 過 C1 接地，當接通電源瞬間，清除端通過 C1 處于低電平，使 Q 端置于低電平； C1 逐漸充電完畢，這時清除端通過 R10 處于高電平。 其邏輯表達式為： BABABAY ???? （ ） 所以，其真值表如表 41 所示： 表 41 74LS86 真值表 輸入 輸出 A B Y L L L L H H H L H H H L 相位測量 電路設(shè)計 由 前面所 說的相位和相位差的概念及聯(lián)系，以及相位差與時間差之間的比例關(guān)系為： ??:360: TT ? （ ） 可以通過測量時間差 ?T 及信號周期 T ，計算得到相位差 ? 。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。兩個輸入端電壓差別大于10mV 就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339 用在弱信號檢測等場合是比較理想的。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用 “ +” 表示，另一個稱為反相輸入端，用 “ ”表示。 LM339 集成塊采用 C14 型封裝，圖 42 為外型及管腳排列圖。為了保證輸入電路對相位差的測量不帶來誤差，必須保證兩個施密特觸發(fā)器的兩個門限電平對應(yīng)相等，這可以通過調(diào)節(jié)電位器R8 來實現(xiàn)。 同時，為了避免出現(xiàn)被測信號在過零點時 含有干擾，我們選用施密特觸發(fā)器組成的 整形電路。 相位測量 模塊 設(shè)計 相位測量電路主要包括輸入電路的設(shè)計和鑒相器電路 部分 的 設(shè)計。 5）如下事件發(fā)生時產(chǎn)生中斷 /DMA： A．更新：計數(shù)器向上溢出 /向下溢出，計數(shù)器初始化 (通過軟件或者內(nèi)部 /外部觸發(fā) ) B．觸發(fā)事件 (計數(shù)器啟動、停止、初始化或者由內(nèi)部 /外部觸發(fā)計數(shù) ) C．輸入捕獲 D．輸出比較 E．支持針對定位的增量 (正交 )編碼器和霍爾傳感器電路 F．觸發(fā)輸入作為外部時鐘或者按周期的電流管理 4 系統(tǒng)硬件 電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用以 MCU 為核心的方案來完成低頻相位測量儀的設(shè)計 [8]。 stm32 的每個通用定時器都是完全獨立的，沒有互相共享的任何資源。 工作 原理： MCU— stm32 單片機的芯片 內(nèi)部集成了 個 16bit 定時器 ， stm32 的定時器功能十分強大，有 TIME1 和 TIME8 等高級定時器，也有 TIME2~TIME5 等通用定時器，還有 TIME6 和 TIME7 等基本定時器。把 BA ?波形中的正脈沖作為門控信號，控制閘門的啟閉，即控制 MCU 內(nèi)部定時器 /計數(shù)器的 啟動 /停止，從而達到測量時間差 ?T 的目的，再根據(jù)公式 ??? T? （ ） 從而計算得到相位差 ?。由于輸出是一余弦或正弦函數(shù)，因此這種方法適用的頻帶范圍是較寬的信號 。需要附加一些電路才能做到。 相位差測量方案選擇 相位差測量的基本原理 [5]主要有三種：對信號波形的變換和比較 、 對傅氏級數(shù)的運算及對三角函數(shù)的運算 ， 其實現(xiàn)方法如下： 過零點檢測法 [6]： 這是一種將相位測量變?yōu)闀r間測量的方法，其原理是將基準信號通過零的時刻與被測信號通過零的時刻進行比較，由二者之間的時間間隔， 推算出兩信號之間的相位差。 只有兩個同頻率的（正弦）信號才有相位差的概念。 2 方案選擇 設(shè)計方案論證 從功能角度來看，相位測量儀要完成信 號相位差的測量。 課題研究內(nèi)容 我們設(shè)計的數(shù)字式相位測量系統(tǒng)電路，主要是由 MCU 芯片和小規(guī)模的集成電路構(gòu)成。 同時， 在工業(yè)和民用場合，為了對各種低頻信號進行測量分析，常常引入相位測量儀。 在科學(xué)研究、實驗或生產(chǎn)實踐中，常常需要對低頻移相網(wǎng)絡(luò)的信號進行相位測量，但某些測量方法僅僅局限于測某一頻率信號的相位 ， 不能滿足一定范圍內(nèi)任意頻率信號的相位測量，總之低頻相位測量儀的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用越來越多，比如在電力系統(tǒng)中常常需要對兩個同頻率信號（如工頻電壓和工頻電流）之間的相位關(guān)系進行準確的測量。特別是集成電路和微電子技術(shù)的飛躍發(fā)展 ， 更為設(shè)計 、 安裝體積小、性能優(yōu)越、功能全的裝置創(chuàng)造了良好的條件。由于MCU 芯片和可編程邏輯器件的集成度高，智能程度高，功能強大，使得它 實現(xiàn)起來比較簡單。 同時，數(shù)字式相位測量儀在工業(yè)領(lǐng)域中也是經(jīng)常用到的通用測量工具。與傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)相比 ， 其有處理速度快、穩(wěn)定性高、性價比高的優(yōu)點 ?？梢詫Φ皖l率范圍的信號進行相位等參數(shù)的精確測量，測相絕對誤差不大于 4176。主要包括 相位測量模塊、單片機最小系統(tǒng)、顯示模塊的設(shè)計 。硬件結(jié)構(gòu)簡單 ， 軟件采用匯編語言實現(xiàn) ， 程序簡單可讀寫性強 、 效率高。 對于低頻相位的測