設(shè)計一個低頻數(shù)字式相位測量儀的詳細(xì)資料概述

　　技術(shù)要求：

　　1． 基本要求

　?、牛?設(shè)計并制作一個相位測量儀，

　　a. 頻率范圍：20HZ —— 20KHZ。

　　b. 相位測量儀的輸入阻抗≥100K

　　c. 允許兩路輸入正弦信號峰-峰值可分別在1V-5V范圍內(nèi)變化

　　d. 相位測量絕對誤差≤2°

　　e. 具有頻率測量及數(shù)字顯示功能

　　f. 相位差數(shù)字顯示：相位讀數(shù)為0°～359.9°，分辨率為0.1°

　?、疲?參考圖2制作一個移相網(wǎng)絡(luò)

　　a． 輸入信號頻率：100HZ，1KHZ，10KHZ

　　b． 連續(xù)相移范圍：-45°～+45°

　　c． A`，B`輸出的正弦信號峰-峰值可分別在0.3V～0.5V 范圍內(nèi)變化。

　　2． 發(fā)揮部分

　　⑴． 設(shè)計并制作一個數(shù)字式移相信號發(fā)生器，用以產(chǎn)生相位測量儀所需的輸入正弦信號，要求：

　　a． 頻率范圍：20HZ-20KHZ，頻率步進(jìn)為20HZ，輸出頻率可預(yù)置

　　b． A，B輸出的正弦信號峰-峰值可分別在0.3v-0.5v范圍內(nèi)變化

　　c． 相位差范圍為0～359°，相位步進(jìn)為1°，相位差可預(yù)置。

　　d． 數(shù)字顯示預(yù)制的頻率，相位差值。

　?、疲?在保持相位測量誤差和頻率范圍不變的條件下，擴(kuò)展相位測量儀輸入正弦電壓峰-峰值至0.3-0.5v范圍

　?、牵?a target='_blank' class='arckwlink_none'>數(shù)字信號發(fā)生器校驗相位測量儀，自選幾個頻點，相位差值和不同幅度進(jìn)行校驗

　　⑷．其他

　　系統(tǒng)功能實現(xiàn)及特色：

　　相位測量儀

　　本設(shè)計保證了頻率范圍為20HZ-20KHZ，由于單片機(jī)的晶振為11.0592MHZ，它執(zhí)行一個機(jī)器周期不到1us，所以，頻率范圍還可以進(jìn)一步擴(kuò)大。

　　輸入阻抗的實現(xiàn)，我們采用了前端加射極跟隨器的方式提高了輸入阻抗對于正弦峰-峰值，我們采用了過零比較器實現(xiàn)了信號周期的采集，芯片采用LS324其正負(fù)電壓后為（-12，+12），完全滿足1V-5V正弦波峰-峰值的要求

　　數(shù)字顯示：我們利用了8 個數(shù)碼管，采用靜態(tài)顯示方式，最后兩個‘米’字型16 段數(shù)碼管可顯示26 個英文字母和兩個希臘字母，我們利用兩個‘米’

　　字?jǐn)?shù)碼管來顯示單位。

　　相位差及周期的測量：把相位差轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)，由于機(jī)器的晶振固定這樣就把相位差及周期問題轉(zhuǎn)換成時間問題，同時利用單片機(jī)RD2 內(nèi)部資源定時器 0，定時器2，周期采用定時器2的捕捉方式。

　　方案選擇：

　　一．分離元件設(shè)計方案

　　本方案利用大量數(shù)字芯片，通過各種邏輯關(guān)系構(gòu)成，但由于芯片無編程性，如果完成本次大賽的所有要求難度較大，只能完成部分功能，同時電路復(fù)雜

　　二．專用集成芯片設(shè)計方案

　　可利用專用移相芯片設(shè)計，對于本次大賽，失去了大賽的意義，所以也不采用

　　三．本著學(xué)習(xí)新技術(shù)，以高新技術(shù)為參賽原則，我們采用了DDS與CPLD機(jī)構(gòu)結(jié)合的原則，首先將DDS 技術(shù)有機(jī)的移植到CPLD 上，來作為組成的特色和亮點，DDS本身的原理是以數(shù)控震蕩器的的方式產(chǎn)生頻率，相位可控制的正弦波，電路一般包括基準(zhǔn)時鐘，頻率累加器，幅度/相位轉(zhuǎn)換電路，D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器等，我們用CPLD完成了正弦波相位累加等設(shè)計工作，利用2746存放的原始波形，DAC0832把數(shù)字量變成模擬量進(jìn)行輸出。

　　頻率的改變：我們利用了外圍芯片8253，其輸入晶振為4MHZ，通過對4MHZ 進(jìn)行分頻處理而產(chǎn)生不同的頻率值。

　　我們采用了雙路正弦波產(chǎn)生電路設(shè)計方案，這樣通過兩路相同的設(shè)計實現(xiàn)了A，B兩路的模擬信號，實現(xiàn)了A，B 同周期信號的產(chǎn)生。

　　幅值的改變：由于0832 的參考電壓不同，則輸出不同的特性，我們采用了一片0832作為參考電壓的產(chǎn)生，這樣，8位數(shù)字量使得我們進(jìn)一步把0-5V電壓分成了256 份，也就相當(dāng)于把A，B 兩路的模擬信號幅值從0到5V分成了256份，進(jìn)行了調(diào)幅。