馮軍低頻數(shù)字測量儀


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低頻數(shù)字測量儀
　　
該數(shù)字式相位測量儀以單片機(jī) (89c52) 為核心 , 通過高速計(jì)數(shù)器 CD4040 為計(jì)數(shù)器計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)從 , 而達(dá)到計(jì)算相位的要求 , 通過 8279 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示正弦波的頻率，不采用一般的模擬的振動(dòng)器產(chǎn)生 , 而是采用單片機(jī)產(chǎn)生 , 從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生到顯示的數(shù)字化 . 具有產(chǎn)生的頻率精確 , 穩(wěn)定的特點(diǎn) . 相移部分采用一般的 RC 移相電路 , 節(jié)省了成本。
一 方案論證與比較 :
1 常見正弦信號的測量方法 :
方案一：采用模擬分離元件 如二極管，三極管等非線性元件，實(shí)現(xiàn)頻率的測量，檢相的功能，使用起來方便，價(jià)格便宜，但采用分離元件由于分散性太大，不便于集成及數(shù)字化，而且測量誤差大。
方案二：采用集成的檢相器，檢頻器實(shí)現(xiàn)頻率及相位的測量。這種方法的實(shí)現(xiàn)框圖如下：


這種方法雖然可實(shí)現(xiàn)比較精確的測量，但由于模擬信號易受外界的干擾，不易調(diào)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)智能化，數(shù)字化的缺點(diǎn)，一般在要求較低的情況下使用。
方案三：此方案采用高速信號發(fā)生器產(chǎn)生 20MHz 的高頻信號，其主要特點(diǎn)是采用 CD4040 高頻計(jì)數(shù)器結(jié)合單片機(jī)，利用計(jì)數(shù)脈沖實(shí)現(xiàn)測量相位與頻率的目標(biāo)。這種方法克服了模擬電路的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化與集成化。本設(shè)計(jì)采用了這種方法。
這種方案的組成框圖：


二 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
　　按照題目要求，我們設(shè)計(jì)的相位測量系統(tǒng)包括三部分：正弦波產(chǎn)生系統(tǒng)（包括頻率調(diào)整電路），移相電路和相位顯視系統(tǒng)，其總體框圖如下：


三 各部分硬件電路設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算
1、正弦波產(chǎn)生電路
方案一：利用 8038 芯片或 MAX038 可以實(shí)現(xiàn)壓控的函數(shù)發(fā)生器通過改變少量的外圍元件，可實(shí)現(xiàn)正弦波，方波，三角波，并可實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)，但采用模擬器件由于元件分散性太大，即使使用單片函數(shù)發(fā)生器，參數(shù)也與外部元件有關(guān)，外接的電阻，電容對參數(shù)影響很大，因而產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定度差，精度低，抗干擾能力差，調(diào)節(jié)困難，成本也高。而且靈活性差，不能實(shí)現(xiàn)智能化。實(shí)現(xiàn)步進(jìn)更困難
方案二：利用單片機(jī) 89c52 芯片，發(fā)送脈沖信號，在一定頻率范圍內(nèi)，再經(jīng)過低通濾波，可以實(shí)現(xiàn)正弦信號。這種方法可以實(shí)現(xiàn)頻律的步進(jìn)與預(yù)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)字智能化。它的原理框圖：


　　這種方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)生的波的頻率較低，難以達(dá)到高頻的要求。題目要求是： 20HZ—20