智能儀器頻率測試儀設(shè)計-文庫吧資料
2024-09-05 12:31本頁面
【正文】 J4電源輸入1 2 3456S1K E Y 3V C C+ 1 5 VC O M23VCGNDGNDJ5U S B 連接器+ 1 5 VC 1 14 7 u F / 2 5 VC 1 2104T V S 1P 6 K E 6 .8 A電源輸入 圖 電源輸入 模塊電路圖 這部分電路 由 USB 連接器，電源輸入組成，為系統(tǒng)提供可靠穩(wěn)定的電源。 通過 74HC138 譯碼器，將 A,B,C3 路 信號譯碼， BACY ?3 , BACY ?4 ,所得 信號 CS3,CS4 與 WR 信號 相或非來控制鎖存器的工作情況， WRCSY ?? 32 , WRCSY ?? 41 。 （ b） 圖 顯示模塊電路圖 OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12IC974HC573AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7LED段鎖存器OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12IC1174HC573AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7LED位鎖存器a b c d e f g dpled1led2led3led4led5led6led7led8LE1LE2IN11IN22IN33IN44IN55IN66IN77IN88COM9DIODE10OUT811OUT712OUT613OUT514OUT415OUT316OUT217OUT118IC12ULN2803VCCe1d2dp3c4g5b7G38G29f10a11G112G46LED14LEDSMe1d2dp3c4g5b7G38G29f10a11G112G46LED24LEDSMR37100R36100R35100R34100R33100R32100R30100R291001 2 3 4 5 6 7 8J20CON81 2 3 4 5 6 7 8J23CON8 片選模塊 片選模塊電路見圖 。 鎖存器 74HC573 電路見圖 (a)。當 LE2 為高電平，即 12?Y 時， LED 位鎖存器工作， 當時序由高電平變?yōu)榈碗娖綍r即發(fā)生負跳變時， 將位選信號鎖存 ，再經(jīng)過 ULN2803 進行位選。 再通過 之前 測 得頻率的倒數(shù)除以 2 得到它們時間差 t， 由 T :360176。這種處理方式的實質(zhì)是將延時的時間映射為信號間的相位值。 將參考信號整形為方波信號，并以此信號為基準，延時產(chǎn)生另一個同頻的方波信號，再通過波形變換電路將方波信號還原成正弦波信號。 T 的確定，由單片機產(chǎn)生高頻率的時鐘信號， ,對輸入信號進行掃描，即與輸入信號進行邏輯與運算。 3261574IC5741R3 10KR4 100R5 10KR6 510RP110KR7 510VCCVCCC? R8 30KR1030KR1810KR1310KR1410KR15510+5VR16510INPORT1 23U1A7408321411IC2ALM324A321411IC4ALM324AVCCBBT1T0INT1 輸入正弦波 通過 741 發(fā)生移相， 使得 相位滯后原初始信號 ， 原來的正弦信號和發(fā)生移相后的信號 分別 經(jīng)過 LM324 放大整形成矩形波形式 ， 再將 整形后的 信號引入單片機的計數(shù)引腳 ， 原正弦波 接至 T0， 移相信號 接 至 T1 和 INT1。 綜上所述，并且考慮系統(tǒng)的方案可行性和成本等各種因素，本設(shè)計采用方案一作為最終的方案。對相位差的測量跟頻率測量的方法類似，不過閘門控制信號為 AB的高電平寬度，則有 : N/f=T （ 3） f 的確定及其 FPGA 的二進制數(shù)據(jù) 位數(shù)的確定。設(shè)時標信號的頻率為 f，時標信號周期為 T，對信號 A二分頻都得信號高平寬度就是信號周期 T，此高電平寬度作為閘門的控制信號，控制計數(shù)器在 T時間內(nèi)對 f進行計數(shù)，則有 N/F=T，被測信號的頻率為 : f=1/T=f/N 上式中 N計數(shù)器的計數(shù)值，當 f一定時，它的大小表示信號頻率的大小。 （ 1） 頻率的測量 。 待測信號 待測信號 2 經(jīng)整形電路處理后，變?yōu)榫匦尾?，不妨令其?A、 B，可以認為 A、B為兩個同頻率的有相位差的矩形波。 圖 信號 1 信號 2 與門輸 出 信號 方案一工作原理：讓 FPGA 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，即待測信號的頻率 f、兩路輸入信號的相位差所對應的時間差 t分別轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)，供 STC 單片機讀取使用。 圖 （ 2） 相位差的測量 我組用一個與門將兩輸入的待測信號比較后疊加，而輸出的波形中，正脈沖寬度就是要測量的待測 1和待測 2 相位差所對應的時間差 t，跟據(jù)公式可得相位值。本設(shè)計我組采用測周期法。 （ 1） 頻率的測量： STC對信號頻率的測量可以采用直接測量法和測 周期法。用測周期的方法獲得信號頻率即是對 I 進行 2 分頻后的波形中，高電平的寬度正好對應 I 的周期，我們將此高電平信號作為單片機內(nèi)部定時器的硬件啟動 /停止信號，便可測得周期 T,由公式 Tf 1? ,得頻率 f 。一般信號頻率較高時，采用直接測頻率法，而信號頻率較低時，采用測周期的方法。 此式說明，相位差 ? 與 ?T 一一對應，可以通過測量時間差 ?T 及周期信號 T 的測量，也就是時間的測量，而時間的測量則要用到電子計數(shù)器。 不妨令 ??? T? ,式中 ?T 是相位差 ? 對應的時間差，且令 T 為周期信號，則有比例關(guān)系整形電路 整形電路 FPGA AT89C51 LED 顯示 A B 待測信號 1 待測信號 2 T :360176。 表 方案一和方案二的比較 方案 項目 方案一 方案二 芯片部分 741 741 整形部分 LM324 LM339 信號轉(zhuǎn)換部分 74HC08 FPGA適配板 單片機部分 STC12C5A3252 AT89C51 顯示部分 LED LED 只有兩個同頻率的（正弦）信號才有相位差的概念。mA 、 0? 、 ? 稱為正弦量的三要素。設(shè)計中有兩路輸入信號，也是被測量信號，它們是兩個頻率相同的正弦信號，頻率范圍為 20Hz 到 20KHz，幅度為 1到 5V（可以擴展到（ 到 5V），但兩者幅度不一定相等。 圖 方案一方框圖 整形電路 STC12C5A3252 整形電路 移相電路 待測信號 2 待測信號 1 輸入信號 鍵盤控制 切換 LED 顯示 方案二 方案二的結(jié)構(gòu)框圖如下圖 所示。 ⑵．主要技術(shù)指標 ①．測量頻率范圍
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