【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定義，這樣一來就大大減少工作量，而且使整個(gè)程序變得簡(jiǎn)單明了，可讀性強(qiáng)，易于修改。KLC軟件使用說明見附錄。單片機(jī)把獲得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)單元以后，計(jì)算出頻率 和相位差，并通過串口輸出。具體情況見流程圖單片機(jī)源程序見圖－11。其中court[18]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x84,0xFF,0x8C}。為查表程序，它是十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P采用共陽極接法時(shí)的顯示段碼。而下面是一段延時(shí)程序，它能產(chǎn)生1ms的延時(shí)，在本次程序中調(diào)用它，并給它傳遞一個(gè)2000的數(shù)，這樣就可以產(chǎn)生2000ms的延時(shí)，從而達(dá)到要求。void mesc(unsigned int x){unsigned int j。while ((x)!=0){for(j=0。j125。j++) {。}}} 圖－11在輸出顯示方面，筆者決定輸出顯示經(jīng)過計(jì)算后的頻率和相位。輸出顯示部分采用6塊LED數(shù)碼管和6塊74164，由單片機(jī)輸出的頻率和相位分時(shí)顯示在顯示管上，當(dāng)數(shù)據(jù)從單片機(jī)傳出時(shí)，必須經(jīng)過譯碼器譯碼才能顯示在顯示管上， LED數(shù)碼顯示管有兩種接法，這里采用共陽極接法。單片機(jī)與LED數(shù)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(shù)據(jù)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(yīng)有專用的譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，通過譯碼器把1位十六進(jìn)制數(shù)（4位二進(jìn)制數(shù)）或BCD碼譯碼為相應(yīng)的顯示段碼，然后有驅(qū)動(dòng)器提供足夠的功率去驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。這種接法僅用1條輸出指令，就可以進(jìn)行LED顯示，但它所使用的硬件電路較多，而硬件譯碼缺少靈活性，只能顯示十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)（包括空白字符）。該方法主要用于顯示位數(shù)較多或?qū)︼@示器的亮度有一定要求的場(chǎng)合。以軟件為主的接口方法：它是以軟件查表代替硬件譯碼，不但省去了譯碼，而且還能顯示更多的字符，但所驅(qū)動(dòng)器是必不可少的，因?yàn)閮H靠接口提供不了較大的電流供LED顯示器使用。通過比較以軟件為主的接口方法更適合本次要求。當(dāng)8051的串行口不作通信使用時(shí)，可以使它工作在移位寄存方式（方式0），擴(kuò)展74LS164來驅(qū)動(dòng)LCD靜態(tài)顯示器，工作在寄存器方式時(shí)，串行口的TXD端輸出移位同步時(shí)鐘，RXD端輸出串行數(shù)據(jù)，即選碼數(shù)據(jù)。＃includedefine uchar unsigned charuchar byte=0x59。void display(uchar x){SBUF=X。/由串行口輸出While(Ti==0)。/等待8位發(fā)送結(jié)束Ti=0。}void main(void){display(byte)}電路硬件連接圖如圖－12 圖－12第四章 模擬仿真及結(jié)論由于誤差主要產(chǎn)生在小信號(hào)處理部分,為了進(jìn)行誤差分析有必要對(duì)小信號(hào)處理部分進(jìn)行模擬仿真。在仿真軟件的選擇上有PROTEL 和MATLAB兩種相對(duì)較熟悉的仿真軟件供選擇。通過比較，發(fā)現(xiàn)PROTEL更適合于對(duì)該小信號(hào)電路進(jìn)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(shí)筆者在對(duì)PROTEL的使用較之MATLAB更為熟悉。于是，筆者決定選擇PROTEL進(jìn)行仿真，PROTEL軟件的功能及使用說明見附錄?！? 利用原理圖編輯器（Schematic Edit）編輯仿真測(cè)試原理圖，在編輯原理圖過程中，除了導(dǎo)線，電源符號(hào)，接地符號(hào)外，（.lib），否則仿真時(shí)因找不到元件參數(shù)（如三極管的放大倍數(shù)，Ｃ－Ｅ結(jié)反向漏電流）而給出錯(cuò)誤提示并終止仿真過程．本次仿真的電路圖中主要元件為放大器LF353，和穩(wěn)壓管，二極管，電容以及若干電阻．在放置元件操作過程中，元件未固定前，需按下Tab鍵進(jìn)入元件屬性設(shè)置窗口，再分別單擊＂Attributes”,”Part Fields 18”,”Part Fields916”等屬性標(biāo)簽，設(shè)置元件的仿真參數(shù)．在本次仿真電路中LF353,LP311,74LS14等器件除標(biāo)號(hào)外，參數(shù)無須另外設(shè)置，需要設(shè)置參數(shù)的元件主要是電阻（確定放大倍數(shù)，和輸入輸出阻抗等）. 在設(shè)置參數(shù)時(shí)須注意默認(rèn)的單位，如電容默認(rèn)為Ｆ，電感為Ｈ等等．否則波形會(huì)與預(yù)期理論值有差別．原理圖見圖－13b..放置仿真激勵(lì)源在仿真測(cè)試電路中，必須包含至少一個(gè)仿真激勵(lì)源．本次電路要求的是兩同頻正弦信號(hào)波，為常用的激勵(lì)源，在＂Simulation Sources＂工具欄內(nèi)．同時(shí)放大器LF353,比較器LP311等器件需要直流驅(qū)動(dòng)，因此也需要提供直溜激勵(lì)源，并且要設(shè)置激勵(lì)源的參數(shù)．在需要觀察電壓波形的節(jié)點(diǎn)上，放置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，以便觀察到指定節(jié)點(diǎn)的電壓波形，因?yàn)镻rotel99仿真程序只能自動(dòng)檢測(cè)支路電流，元件阻抗，沒有節(jié)點(diǎn)電壓．在本次仿真電路中，主要有四個(gè)功能環(huán)節(jié)，為次分別在放大環(huán)節(jié)，放大限輔環(huán)節(jié)，整流環(huán)節(jié)，去除抖動(dòng)環(huán)節(jié)這四個(gè)環(huán)節(jié)后設(shè)置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)U1,U2,U3,．在原理圖編輯窗口內(nèi)，指向并單擊＂Simulate” 菜單下的“Setup…”指令進(jìn)入“Analyses Setup”仿真設(shè)置窗口，選擇仿真方式及仿真參數(shù)．根據(jù)需要分析的類型，本次電路仿真我們選擇了工作點(diǎn)分析（Operating Point Analyses）和瞬態(tài)分析（Transient Analyses）,其中主要是瞬態(tài)分析，它是一種最基本最常用的仿真分析方式，屬于時(shí)域分析，用于獲得節(jié)點(diǎn)電壓，支路電流或元件功率等信號(hào)的瞬時(shí)值，即信號(hào)隨時(shí)間變化的瞬態(tài)關(guān)系，相當(dāng)于在示波器上直接觀察信號(hào)的波形．工作點(diǎn)分析是“副產(chǎn)品”，它的作用是確定電路中非線性元件線性化參數(shù)的初值．再執(zhí)行瞬態(tài)分析會(huì)自動(dòng)執(zhí)行工作點(diǎn)分析．執(zhí)行“Tools”菜單下的“ERC..”命令．檢查電路編輯過程中的缺陷，如沒有連接的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，懸空的引腳，沒有接地的電源及地線，輸出引腳短路等．執(zhí)行完后，會(huì)在電路圖上做出標(biāo)記，進(jìn)行修改后，刪除這些標(biāo)記．如果需要制作印制PCB電路板的話，為了保持兼容性，需要建立網(wǎng)絡(luò)表文件（.net）,而生成元件清單文件（．xls）的目的是為了迅速獲得一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目或一張電路圖所包含的元件類型，封裝形式，數(shù)目等，以便采購(gòu)或進(jìn)行成本預(yù)算．仿真波形見圖－14。觀察U1基本于預(yù)期波形相符，而U2,U3,U4都有不同程度的偏差，這與靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇有關(guān)，通過改變電容的大小和LP311,LF353直流激勵(lì)源的參數(shù)可以達(dá)到目的。同時(shí)，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(huì)與理論實(shí)際中的有出入，如二極管，穩(wěn)壓管，在導(dǎo)通時(shí)相當(dāng)于短路，截止時(shí)相當(dāng)于斷路，還有激勵(lì)源都是無內(nèi)阻的，理想化的．圖－13圖－14 第五章 原理誤差分析相位計(jì)的設(shè)計(jì)中采用的是相位時(shí)間轉(zhuǎn)換法其誤差的來源主要有三個(gè)：A 計(jì)數(shù)誤差。即177。1誤差。B 標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。函數(shù)發(fā)生器精度在10e6，誤差可忽略不計(jì)。C 波形轉(zhuǎn)換時(shí)間誤差。輸入的兩個(gè)同頻正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間門控制信號(hào)時(shí)，由于轉(zhuǎn)換電平，噪聲以及所選器件的性質(zhì)影響，存在一個(gè)觸發(fā)轉(zhuǎn)換誤差。輸入正弦信號(hào)在轉(zhuǎn)換過程中，信號(hào)源，放大電路，過零比較器等組成放大整形電路。這些電路從電路噪聲到器件特性影響，都會(huì)引入直流偏置。當(dāng)無直流偏置影響時(shí)，門控開啟時(shí)間剛好等于一個(gè)被測(cè)周期T或，當(dāng)受直流偏置影響時(shí)，直流偏置導(dǎo)入了一兩個(gè)尖峰脈沖，時(shí)間差為。絕對(duì)誤差為：，與成正比，受直流偏置直接影響。直流偏置影響是本系統(tǒng)的主要影響。我們知道遲滯型電壓比較器可以很好地消除抖動(dòng)。但從遲滯比較器輸出的信號(hào)與輸入信號(hào)存在延遲，也就是說輸出的信號(hào)的上跳沿滯后于輸入信號(hào)，輸入信號(hào)的幅度越小，滯后的越多。如果兩路輸入信號(hào)幅度基本相等，且兩個(gè)遲滯比較器的門限又很接近的話，遲滯比較器引入的相位誤差不會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成多大的影響。如果兩路輸入信號(hào)的幅度相差較大的話（例如一路信號(hào)的峰峰為5V，），兩路遲滯比較器引入的相位差可能有較大差值（十余度），這使得相位差大得難于接受。另外比較器的輸入失調(diào)電壓也會(huì)引入一定的誤差。減小電壓比較器引入的相位誤差的一個(gè)直接辦法是對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行放大，將兩路信號(hào)放到幅度大致相等后在送入遲滯型電壓比較器。但是進(jìn)行放大可能引入難以預(yù)測(cè)的附加相移，使得相位精度下降。 頻率測(cè)量模塊。該模塊測(cè)頻的原理為在1秒的時(shí)間里對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù)（每有一個(gè)上升沿，計(jì)數(shù)值加1），因此其誤差來自所計(jì)脈沖數(shù)，此誤差最大為一個(gè)脈沖，因此，最大誤差為其中，f為計(jì)數(shù)器所計(jì)脈沖數(shù)。可見，測(cè)高頻時(shí)誤差小，而測(cè)低頻是誤差較大。位測(cè)量模塊。該模塊首先由測(cè)得的頻率f得到被測(cè)信號(hào)的周期再由計(jì)數(shù)器測(cè)量鑒相后的脈寬。由公式 得到移相網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相位差?，F(xiàn)根據(jù)脈寬測(cè)量的方法，分析測(cè)量誤差。設(shè)兩信號(hào)上升沿之間的寬度為，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)時(shí)鐘為20KHZ，則脈寬寬度的測(cè)量值為 ,在一次測(cè)量中，計(jì)數(shù)值為N可能產(chǎn)生正負(fù)1個(gè)計(jì)數(shù)脈沖周期的計(jì)數(shù)誤差，則綜合脈寬測(cè)量的誤差和頻率測(cè)量的誤差，可得相位測(cè)量的相對(duì)誤差為 可以看出，相位差脈沖頻率越高脈寬測(cè)量誤差越大，信號(hào)頻率越低頻率測(cè)量誤差越大，但因脈寬測(cè)量的誤差起主要作用，所以總體來講頻率越高誤差越大。此外，標(biāo)準(zhǔn)頻率也有其本身的誤差。過零比較器引起的相移。由于此方案是將