【正文】 ） 小信號處理部分 整體結構圖 小信號部分主要由放大，放大限幅，電平轉換，數字整形四部分構成。實際測試中，在 30KHZ的情況下，輸入信號仍能很好的整形。 圖－ 5 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 11 信號發(fā)生器 正弦信號由集成函數發(fā)生器 8038 產生。調節(jié) RP RP2可使正弦波的失真達到較理想的程度 為使輸入阻抗≥ 100KΩ，采用同相放大器，在輸入端并上一個 100KΩ的電阻，這樣就能滿足要求。 圖－ 6 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 12 原理圖分析及各參數設置 為了提高輸入阻抗和限制輸入幅度，在輸入端上并上一個 R1=100KΩ的電阻和一組二極管（反相擊穿電壓為 ），這樣可以避免信號過多的衰減和因輸入過大而燒毀放大器。在限幅方面，利用一個穩(wěn)壓管使電壓的幅價不超過 并利用橋式電路來防止電壓不會失真。而 BENA 由輸入信號 A和輸入信號 B控制，兩路信號“異或”后控制 BENA。所以計數器將脈寬 t 和 周期 T 的數值傳給單片機，即可換算求得相位差。函數發(fā)生起的頻率為 20KHZ，計數器最大可計數的值為 65535，最大可測量時間大于 1 秒，而所測信號的范圍在 1HZ ～ 1000HZ 之間，最大周期為 1 秒。原理如圖 － 9 清零信號 計數器計數器被測頻率預置門控制信號標準頻率信號 圖 － 9 如圖 － 9 所示，預置門信號所一脈寬為 prF 的脈沖，計數器 BZQ 和 TSQ 都是可控計數器，標準頻率信號從計數器 BZQ 得時鐘端輸入，其頻率為sF，經整形后的信號從計數器 TF 得時鐘輸入端輸入，其頻率為 XEF ，測得為 XF 。 電路結構 測頻部分由 D 觸發(fā)器和計數器組成。 在計數器部分，因為 74LS161 是 4位的，一共有 16 個狀態(tài)，而筆者所需的兩個 16 位計數器，所以測頻部分采用兩組計數器并且每組由四塊 74LS161 串聯(lián)而成，兩組共需 8 塊74LS161。如圖 － 10，當輸出 Q 為 1 時，則 A 超前 B，反之 B 超前 A。這樣一來，只有 P1 口能作為真正的數據 I/O口來使用。為次決定采用 74LS139 二 四譯碼器，它能使控制線恰好增加到 10 根。 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 16 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 17 圖 － 8 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 18 程序編寫 在單片機編程方面，如果直接采用以前所學的 MCS51 匯編語言進行程序的編寫，盡管匯編的運行的速度較快，但 整 個程序顯的非常的龐大復雜。 KLC 軟件使用說明見附錄。 為查表程序，它是十六進制數及空白字符與 P 采用共陽極接法時的顯示段碼。j125。 單片機與 LED 數碼顯示器有以硬件為主和以軟件為主的兩種接法 以硬件為主的接口方法： 在數據總線和 LED 顯示器之間，必須有所存器 I/O 接口電路，此外還應有專用的譯碼器 /驅動器，通過譯碼器把 1 位十六進制數（ 4 位二進制數）或 BCD 碼譯碼為相應的顯示段碼，然后有驅動器提供足夠的功率去驅動發(fā)光二極管。 通過比較以軟件為主的接口方法更適合本次要求。/由串行口輸出 While(Ti==0)。通過比較，發(fā)現(xiàn) PROTEL 更適合于對該小信號電路進行仿真， PROTEL 仿真后的圖形效果更為直觀，而且有多種不同類型的分析，適合不同的要求，同時筆者在對 PROTEL 的使用較之 MATLAB 更為熟悉。同時， 在 Protel99 仿真中，元器件都是理想化的，因此仿真中出現(xiàn)的波形會與理論實際中的有出入，如二極管，穩(wěn)壓管，在導通時相當于短路，截止時相當于斷路，還有激勵源都是無內阻的，理想化的． 圖－ 13 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 24 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 16 M a y 20 06 S he e t of F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 99 S E \ E X A M P L E S \ P R E V I O ~ 12. D D BD r a w n B y:C110pR1100KV C CR230KR310KR45. 1KR51KR65. 1KV110VV3 15VV E E48231I C 1AL F 3 5348231I C 2AL F 3 53u2R7100Ku11 2I C 3A74L S 1432847615I C 4L P 3 11V C Cu4V C CV2+ 15VV C CV E EV E EV E EV D DD 101K A B 10D31N 4 739V6 5VV D DU3 圖－ 14 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 25 第五章 原理誤差分析 小信號部分的誤差 相位計的設計中采用的是相位 時間轉換法其誤差的來源主要有三個： A 計數誤差。函數發(fā)生器精度在 10e6，誤差可忽略不計。這些 電路從電路噪聲到器件特性影響，都會引入直流偏置。 我們知道遲滯型電壓比較器可以很好地消除 抖動。另外比較器的輸入失調電壓也會引入一定的誤差。該模塊測頻的原理為在 1 秒的時間里對輸入脈沖計數（每有一個上升沿，計數值加 1），因此其誤差來自所計脈沖數，此誤差最大為一個脈沖，因此，最大誤差為 %1001?f 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 26 其中， f 為計數器所計脈沖數。 由公式 ???f360 得到移相網絡產生的相位差。過零比較器引起的相移?？梢酝ㄟ^選擇更小相位延時的運放和高速比較器來降低誤差。 Protel 99SE 仿真程 序具有如下特點： （ Schematic Edit）融為一體，即只要原理圖中所有元器件的電氣圖形符號取自 Design Explorer 99\Library\Sch\ 電路仿真測試用元件電氣圖形符號庫文件包內，在完成原理圖編輯后即可啟動仿真操作，無須再次輸入仿真電路，避免了重復勞動．這是內嵌仿真功能電路 CAD 軟件的特點． ， 5800 多種仿真元器件，可以對模擬電路，數字電路及數字／模擬混合電路進行仿真分析． 3. 提供了工作點分析，直流掃描分析，瞬態(tài)特性分 析（在瞬態(tài)特性分析時，允許使用傅立葉分析，從而獲得復雜信號的頻譜），交流小信號分析，阻抗分析，幅頻（相頻）特性分析，環(huán)境溫度掃描分析，噪聲分析，參數掃描分析，蒙特卡羅（統(tǒng)計分析）等多種仿真方式．可以只執(zhí)行其中的一種仿真分析，也可以同時進行多種仿真分析． 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 28 附錄 2： Keil C51軟件功能與使用說明。 附錄：十六進制數及空白字符于 P的顯示段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 84H 71H 7 F8H 07H 空白 FFH 00H 8 80H 7FH P 8CH 73H 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 30 附錄 5：單片機源程序 include include void mesc (unsigned int)。 sbit P1_2=P1^2。 sbit P1_6=P1^6。 define V 20210000 宏定義標準頻率 define uchar unsigned char 宏定義 main() { uchar a,b,c,d,m,n,h。 while(h) 延時一段時間 h。 mesc(2021)。 P1_1=1。 P1_2=1。 g=c*256+d。 P1_4=1。 if(P0_7==1)i=l。 } void mesc(unsigned int x){ unsigned int j。} } } char vert (float x) { int t,y,z,u,p,q,out1,out2,out3,out4,out5。 z=(t%10000)/1000。 out1=court[y]。 out5=court[q]。(0x7f))。 } 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 33 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 34 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 35 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 36 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 37 LF353 寬頻帶結型場效應晶體管輸入運算放大器 概述 這類器件是低成本，高速，雙 結型晶體管（ JFET）輸入運算放大器，具有內部微調輸入失調電壓（ BIFET||TM工藝）。因而設計者可立刻提高現(xiàn)有 LM1558和 LM358設計總性能。 18V 功耗（注 1 和 6） （注 1） 工作溫度范圍 070℃ Jj(MAX) 150℃ 差分輸入電壓 177。因此，容易獲得大的差分輸入電壓，而輸入電流又不會有大的增加。若兩個輸入都超過負共模極限，將迫使放大器輸出到高態(tài)。當負共模電壓變動到負電源的 3V時，可能使輸入失調電壓增加。 LF351 在 0℃至 70℃整個溫度范圍內將 2千歐姆負載電阻驅動到177。 因為這些放大器是 JFET 而不是 MOSFET 輸入運算放大器，它們不需要特殊處理。從器件的輸入端（通常，變換輸入）至交流地的并聯(lián)電阻和電容調節(jié)極頻率。 劉峰 基于單片機的相位差測試儀的研究 40 設計回顧，收獲及心得體會 經過三個月的畢業(yè)論文設計，收獲頗豐，感觸良多。本次畢業(yè)設計涉及了模擬電子技術，數字電子技術和單片機等多方面的知識，比如小信號部分用的主要是模擬電子技術方面的知識，而計數部分又用到數字電子技術知識，最后處理使用的是單片機編程， 環(huán)環(huán)相扣，需要我們對每個環(huán)節(jié)的設計考慮周全。誤差分析要求我們對各環(huán)節(jié)可能產生的誤差進行分析，并有針對性的提出改進方案。 總之，本次畢業(yè)設計鞏固了我們的專業(yè)理論知識，拓寬了視野，其中遇到的種種困難，提高了我們解決實際問題的能力。特別是在遇到各種困難，難以突破的局面時，劉百芬老師更是不厭其煩，耐心的細心指導，解答，他循循善誘的教育方法，和創(chuàng)造性的思維給了我們很大的啟發(fā)。同時，在遇到了問題時，我們經常尋找自動化教研室的老師進行解答，感謝他們的熱誠幫