单片机侧频率毕业设计开题报告.doc

沈 阳 工 程 学 院 毕业设计开题报告 基于单片机测信号的相位 系 部： 自动控制工程系 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 指导教师： 开题时间：2012 年 3月 26 日 一、总体说明 在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。 相位测量仪的用途极为广泛，可以测量两电压、两电流及电压、电流之间的相位，是电力部门、工厂和矿山、石油化工、冶金系统正确把握电力使用情况进行二次回路检查的理想仪表。 相位测量仪可使用于变压器件生产厂,收录机,电视机,整机生产厂或有关科研单位,作为产品验收,检验,样品分析的测试仪器,是提高产品质量和工作效率的最佳辅助工具。 2国内外现状及发展趋势： 随着科学技术的突飞猛进的发展，电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。低频数字式相位测量仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，比如在电力系统中电网并网合闸时，要求两电网的电信号相同，这就要求精确的测量两工频信号之间的相位差，还有测量两列同频信号的相位差在研究网络、系统的频率特性中具有重要意义。近年来，随着科学技术的迅速发展，很多测量仪逐渐向“智能仪器”和“自动测试系统”发展，这使得仪器的使用比较简单，功能越来越多。 在实际工作中,经常会遇到需要检测两个信号的相位差,这也是研究网络相频特性中不可缺少的重要方面。近年来,随着以计算机参与的数字合成和使用数据样本求解测量特性为特征的第三代自动测试系统和虚拟仪器的出现,提出了使用同步实时取样技术获得取样序列,从而计算两信号之间的相位差的方法。虽然这些方法都不再依赖于标准时标信号,而直接通过采样点经过数值处理即可得到被测信号相位,但其被测信号的频率都很低,最高也只有几十KHz,而且计算复杂、运算量大,已经远远不能满足现代相控阵技术的要求。 美国ADI推出的AD8302型相位检测器设计的宽频带相位差及频率测量系统能精确测量2个独立的射频（RF）、中频（IF）或低频信号的增益、相位差及频率。可广泛用于全球移动通信系统（GSM），码分多址（CDMA）、宽带码分多址（WCDMA）、时分多址（TDMA）移动电话、个人通信业务（PCS）及宽带基础设施网络等领域。a．频率范围： 20Hz～20KHz。 b．允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V～5V范围内变化。 c. 相位测量仪的输入阻抗≥100K。 d. 相位测量绝对误差≤ 1%。 e. 具有频率测量及显示功能。 2主要工作： 方案一：将被测的两路正弦波信号经比较器整形成方波信号，利用异或门电路进行鉴相处理，将得到的脉冲序列经过RC平滑滤波取出其直流分量，该直流电平的幅值与两路信号的相位差成正比，将此信号送入A/D转换器由单片机进行运算处理从而计算出相位差值。 方案二：采用脉冲填充计数法，将正弦波信号整成方波信号，其前后沿分别对应于正弦波的正相过零点与负相过零点，对两路方波信号进行异或操作之后输出脉冲序列的脉宽可以反映两列信号的相位差，以输入信号所整成的方波信号作为基频，经锁相环倍频得到的高频脉冲作为闸门电路的计数脉冲，由单片机对获取的计数值进行处理得到两路信号的相位差。 方案三：鉴相部分同方案二，将两路方波信号异或后与晶振的基准频率进行与操作，得到一系列的高频窄脉冲序列。由于晶振频率是固定的，故只需把被处理后的脉冲序列送入单片机计数器的脉冲输入端口进行计数，由单片机定时器产生的中断来控制单片机计数，最后将记得的数值进行运算处理便可以得到所要测量的相位差。 对以上三种方案进行比较，方案一在低频段时，RC滤波电路的输出波动很大，难以达到要求的相位精度，而方案二在所测频率较高时，受锁相环工作频率等参数的影响会造成相位差测量的误差，极大地影响测量的精度，采用方案三由高精度的晶振产生稳定的基准频率，可以满足系统高精度、高稳定度的要求。 三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施 本课题难点及解决方法主要有： (1)在每个Ic的电源引脚上并接一个O．1uF的高频电容，以减小IC对电源的影响。高频电容布线时，连线应靠近电源端并尽力粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，从而影响滤波效果。 (2)供电电源取自电网中220V交流电压，电网的噪声有可能通过电源电路干扰装置内部电路，因而成为抗干扰的关键。在输入、输出、电源等回路加滤波电容，有效地抑制输出电源上的高频噪声。