【正文】 9C51單片機的 INT0端口。它們與傳感器的線圈的形狀和尺寸有關。 。電感諧振測量電路如圖 所示，電容 C C C外測電感 L2和反相器 U1A構成了 LC振蕩回路，運放 LM393實現(xiàn)了正弦波的整形功能，為了提高電路的帶負載能力，在輸出加上了一級反相器。小車右偏時的狀態(tài)與左偏狀態(tài)相反。 傳感器檢測部分：系統(tǒng)利用光電傳感器、電渦流傳感器、超聲波傳感器等不同類型的傳感器將檢測到的一系列的外部信息（例如路面狀況、障礙物的有無等）轉化為可被控制器件辨認的電信號。單片機 AT89C51主要用于系統(tǒng)的計時控制和狀態(tài)控制，實現(xiàn)了小車 90s停車、金屬探測、路程測量以及聲光顯示的功能。本系統(tǒng)使用的晶振頻率為 12MHz，則計數(shù)脈沖頻率為 1MHz，通過對定時器 /計數(shù)器的溢出控制，可以容易的實現(xiàn)最小單位為 。 方案二：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eCD a t e : 7 N o v 2 0 0 3 S h e e t o f F i l e : D :\我的 文檔 \電子 競賽 \電子 設計 大賽硬件 圖 \小車 \小車 .d d bD r a w n B y :1110U 1 E7 4 F 1 4R 1 1200R 1 72 2 0 KR2470Q25 6 1 0Q 1 15 6 0 9Q79 0 1 3U5O P T O I S O 1D2LEDR 1 410KG N D+ 9 V13 12U 1 F7 4 F 1 4R 1 2200R 1 82 2 0 KR3470Q35 6 1 0Q 1 05 6 0 9Q89 0 1 3U6O P T O I S O 1D3LEDR 1 510KA+M G 2M O T O R S E R V OG N DΩΩΩ ΩΩΩΩΩ 圖 三極管式電機驅動電路 基于上述理論分析，擬定方案二。小車的動作和傳感器的對應關系如表所示。但由于在本題中對速度和穩(wěn)定度的要求不高，并且三個傳感器需要三個驅動電路，增加了電路的復雜程度，因此在本設計中我們使用兩個光電傳感器， 安放在小車的底板下。 方案二； 采用光電探測器。通過對脈沖計數(shù)，實現(xiàn)對圈數(shù)的測量。通過時間差計算距離。 圖 激光傳感器方框圖 方案三：采用超聲波傳感器測距離。 圖 金屬傳感器方框圖 （ 3）障礙物探測模塊 障礙物探測模塊是用來判斷小車前方是否有障礙物并確定小車與障礙物之間的距離。 由物理學可知，其諧振頻率為： 68 LCf ?2 10 ? 諧振回路的阻抗為： LCLjZ 20 1 ???? 當傳感器的電感 L 變化時，頻率 f0和 Z0都隨之變化，因此可以通過測量頻率和阻抗來測量電感 L值的變化量，這就有調幅和調頻法之分。因此，在本系統(tǒng)中采用電渦流式傳感器實現(xiàn)對金屬塊的檢測。 方案二：采用 ATMEL公司的 AT89C51和 AT89C2051作為系統(tǒng)控制器的雙 CPU方案?？刂撇糠职ǎ弘姍C驅動模塊，顯示模塊，控制器模塊，計時模塊，狀態(tài)和標志模塊十個基本模塊，模塊框圖如圖 。 引導方式采用反射式光電傳感器感知與地面顏色有較大差別的導引線，障礙判斷采 用超聲波 傳感器。本設計一個周期內取 720 個采樣點。 （ 2）數(shù)字式移相信號發(fā)生器輸出波形測試 測試數(shù)據(jù)如表 。 通過 Xilinx的 映射為原理圖，后用數(shù)據(jù)線連接各子模塊，如圖 所示。 z=round(y) z = Columns 1 through 10 128 128 129 130 131 131 132 133 134 135 Columns 11 through 20 135 136 137 138 138 139 140 141 142 142 …… Columns 1021 through 1024 125 126 127 127 程序流程圖 數(shù)字式移相信號發(fā)生器程序流程圖如圖 。 軟件 實現(xiàn)方法 等精度頻率測量的實現(xiàn) 等精度測頻的實現(xiàn)方法可簡化為圖 。 3. R44 和 C20 構成簡單的 RC 濾波網(wǎng)絡。 頻率，相位，幅度都是通過 2 位開關的組合在一個 4 位一體的數(shù)碼管顯示的。 （ 4）濾波、顯示設計 采用無源低通濾波器，濾除信號中的干擾信號。否則，采樣點數(shù)太少會使產(chǎn)生的波形嚴重失真。 本設計中數(shù)字式移相信號發(fā)生器可自行產(chǎn)生兩路同頻正弦波信號。則相差的范圍就在 0176。 圖 低頻數(shù)字式相位測量儀峰值保持、過峰檢查電路電原理圖 （ 4）低頻數(shù)字式相位測量儀顯示部分電原理圖 低頻數(shù)字式相位測量儀顯示部分電原理圖如 圖 。 3. C C10 兩極保持，可使峰值電平波動更小。只用一片 TL082 和一片 LM393 即可完成對通道輸入信號的調整。 圖 、數(shù)字移相儀 前端信號處理部分 圖中， U2A、 U2B（ TL082）的作用是提高輸入阻抗，使輸入阻抗大于 1MΩ 。 相位測量原理圖如圖 。 低頻率數(shù)字式相位測量儀 所需器件 ：采用運放 TL082，比較器 LM393， Xinlinx公 司生產(chǎn)的 Spartan2E 系列 xc2s100e6pq208 芯片和 LED 數(shù)碼管。 分析以上兩種方案的優(yōu)缺點，第二種方案更為方便、實用。電路圖如圖 。因此，選用高精度的 D/A轉換器，可實現(xiàn)高精度幅度控制，且步 進小。 在快速測量的要求下，要保證較高精度的測頻，必須采用較高的標準頻率信號 。 這種方法的計數(shù)值會產(chǎn)生 177。 .. 圖 采用數(shù)字移相技術實現(xiàn)信號移相 高速 A/D 采樣 （ TLC5510） 數(shù)據(jù)處理 （ FPGA） 高速 D/A轉換 （ AD7524） 移相信號 輸入信號 41 正弦波信號發(fā)生器方案 方案一：采用模擬分立元件或單片機控制函數(shù)發(fā)生器完成設計。對于題目要求給出的 100Hz、 1KHz、 10KHz 的三個頻率，可以用 FPGA通過四選一模擬開關 CD4052來選擇對應的三路模擬移相電路，可以滿足題目中的基本要求。 移相網(wǎng)絡方案 方案一： 直接對模擬信號進行移相，如阻容移相，變壓器移相等。 關鍵詞： 現(xiàn)場可編程門陣列（ FPGA），數(shù)字式移相信號發(fā)生器，相位測量儀 Abstrct： The paper deals with designing of a low frequency phase measurement system based on FPGA technology. This phase measurement system includes two modulesa signal generator and a phase measurement subsystem. Its signal generator module can generate a sin wave with preconcerted frequency and two waves with preconcerted phase difference. It can continuously change signal phases through phase shifting. And its phase measurement subsystem has functions of measuring signal phase and phase difference of two signals. All of its three modules adopt digital technology base on FPGA. This system is characteristic of its strong antijamming performance and fine stability. Key words： FPGA， Digital phase signal generator， Phase measurement system （注意：以上內容在實際論文中為一頁） 目 錄 1. 系統(tǒng)設計 ……………………………………………………………………………………… x 37 設計要求 ????????????????????????????????? x 設計任務 ???????????????????????????????? x 技術要求 ??? ????????????????????????????? x 方案比較 ????????????????????????????????? x 相位測量方案 ?????????????????????????????? x 移相網(wǎng)絡方案 ?????????????????????????????? x ?????????????????????????? x 頻率測量方案 ?????????????????????????????? x 幅 度控制方案 ?????????????????????????????? x 濾波選擇方案 ?????????????????????????????? x ?????????????????????????????? x 方案論證 ????????????????????????????????? x 總體思路 ???????????????????????????????? x 設計方案 ???????????????????????????????? x 2. 單元電路設計 ??????????????????????????????? x 低頻率數(shù)字式相位測量儀 ?????????????????????????? x 相位測量原理 ?????????????????????????????? x 原理方框圖 ??????????????????????????????? x 原理圖的設計與制作 ??????????????????????????? x ??????????????????????????? x 數(shù)字移相原理 ?????????????????????????????? x ???????????????????????????? x 3. 軟件設計 ????????????????????????????????? x 開發(fā)軟件及編程語言簡介 ?????????????????????????? x 軟件實現(xiàn)方法 ??????????????????????????????? x 等精度頻率測量的實現(xiàn) ??????????????????????? ??? x ??????????????????????????? x 程序流程圖 ??????????????????????????????? x 38 程序清單及仿真 ????????????????????????????? x 4. 系統(tǒng)測試 ????????????????????????????????? x 測試儀器與設備 ?????????????????????????????? x 指標測試 ????????????????????????????? ???? x 、頻率、波形測量 ??????????????????????????? x ??????????????????????????????? x 誤差分析 ????????????????????????????????? x 相位誤差 ??????????????????????????????? x 頻率誤差 ??????????????????????????????? x 幅值量化誤差 ?????????????????????? ??????? x 5 結論 ??????????????????????????????????? x 參考文獻 ?????????????????????????????????? x 附 錄 元器件明細表 ???????????????????????????? x 附錄 2：程序清單 ?????????????????????????????? x （注意：目錄中的頁碼根據(jù)實際論文的頁碼編寫，此處全部用 x表示。兩個部分均采用基于 FPGA的數(shù)字技術實現(xiàn)，使得該系統(tǒng)具有抗干擾能力強 , 可靠性好等優(yōu)點。因此，選用方案二，采用比較器 LM393 和 FPGA來實現(xiàn)測相。通過調整電路的電阻、電容等參數(shù)，電路可以實現(xiàn)對特定頻率信號的移相，但在被移相信號的頻率發(fā)生變化時，模擬移相電路的相應參數(shù)勢必要隨之調整。 權衡以上兩方案的優(yōu)缺點，本設計選用第二種方案。 需要有標準信號的頻率 fs，在待測信號的一個周期 Tx 內，記錄標準頻率的周期數(shù) Ns，則被測