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| 基于单片机的低频数字相位测量仪的设计 | |
| 西安工业学院 史国清 倪晋平 刘文军 | |
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摘要：提出了一种基于AT89C52单片机开发的低频数字相位测量仪的设计。系统以单片机AT89C52及可编程逻辑器件为核心，构成完备的测量系统。可以对10 Hz～20 kHz频率范围的信号进行频率、相位等参数的精确测量，测相绝对误差不大于1°；采用数码管显示被测信号的频率、相位差。硬件结构简单，软件采用汇编语言实现，程序简单可读写性强，效率高。与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高的优点。
关键词：单片机；低频；集成电路；可编程逻辑器件；绝对误差
Designs of Lowfrequency Digital Phase Measurement Based on Single Chip
SHI Guoqing， NI Jinping， LIU Wenjun
(Xi'an Institute of Technology， Xi'an，710032，China)
Abstract：A new kind of low-frequency digital phase measureme nt instrument is presidented which is based on AT89C52This is a complete syste m whose core is based on single chip AT89C52 and CPLDIt may measure the frequency and phase of the signal which begin from 10 Hz to 20 kHz，absolute err or isn′t more than 1°The data are displayed on numeral displayerHardware structure is simple and software is realized by compiling languageCompared wit h traditional circuit，it has many advantages of faster processing speed，good st ability and high ratio between property and price
Keywords：single chip; lowfrequency; IC; CPLD; absolu te error
频率是信号的重要参数之一，如何获得这一准确数据已经在信息领域显得越来越重要了［1，2］。相位测量在信号提取、检测、处理等方面有着重要的应用［3］。本设计采用89C52单片机和可编程逻辑器件（CPLD）为核心，利用单片机进行数据处理并显示结果，软件采用汇编语言实现，构成低频信号频率相位测量仪。
1系统工作原理
本设计以89C52单片机和可编程逻辑器件（CPLD）为核心，构成低频信号频率相位测量仪。该仪器具有移相、频率和相位测量2大功能。移相电路由移相网络和信号放大电路组成，对固定频率信号（100 Hz，1 kHz，10 kHz）可满足-45~+45的相移要求；频率、相位测量电路由阻抗变换电路、整形电路、分频电路、计数器电路、锁存器、数据处理和显示电路等组成，可对10 Hz~20 kHz信号进行频率和相位测量。单片机系统是整个硬件系统的核心，他既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器，并完成对最终显示的控制。
(1) 单片机89C52（内部带8 kB FLASH ROM）、地址锁存器74LS573和数据存储器6264（内部 RAM为8 kB）构成的［4］。
(2) 数据处理主要是正确判断对所输入的信号是测频还是测相，并完成测频、测相的功能。
(3) 由控制面板、显示接口芯片8279构成显示电路。
2精度分析
本设计要求相位测量精度绝对误差≤1°，因此，在所测信号一个周期中，只有计数数值超过360次时才能达到要求。对于被测信号频率为20 kHz时，其周期为50 μs，在50 μs内计数值为360次，由此可计算出时间基准信号的频率为20 kHz×360=7.2 MHz，所以采用8 MH z晶振作为时基信号源，完全可以满足精度要求［5］。
3系统设计总框图
系统设计总框图如图1所示。 （图片） （图片） （图片） | |
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