简易低频数字相位测量仪 .pdfVIP

安徽建筑工业学院计算机控制技术课程设计

简易低频数字相位测量仪

——基于飞思卡尔XS128芯片

院系：机电学院

设计人员：

班级：08自动化二班

学号

指导老师：汪萍

作者：童二宝第1页2020-3-21

安徽建筑工业学院计算机控制技术课程设计

一．课题目的

(1)熟练掌握电子系统的设计方法

(2)设计并实现一个简易的低频数字相位测量仪表

二.设计内容

将两路1KHz的正弦波信号分别送到两个过零比较器，使双极性的正弦波编程单极性的

方波。若两路正弦波信号存在相位差，那么两路方波也必然存在相同的相位差值。将两路方

波存在的相位差对应的时间间隔作为单片机的计数时间T1，即可得到两路正弦波的相位差，

相位差=T1/T*360度。T=1/f=0.0001S

三.所用器材

（1）飞思卡尔MC9S12XS128单片机

（2）CodewarriorIDE软件

（3）龙丘单片机芯片配套BDM下载器

（4）OCMJ4X8C液晶LCD模块

（5）5V电源模块若干（含电池）

（6）导线若干

四.参考资料

（1）XS128单片机技术手册

（2）OCMJ4X8C液晶说明书

（3）Codewarrior软件基础使用说明

作者：童二宝第2页2020-3-21

安徽建筑工业学院计算机控制技术课程设计

五．设计步骤

1.方案论证

方案一：将被测量输入信号通过模拟鉴相器鉴相，将模拟鉴相器的输出电压进行A/D转换，

由单片机处理后显示数据。

鉴相低通滤波/单片

器A/D转换机

方案二：将被测量信号输入波形经比较器整形后，利用门电路鉴相，在通过RC电路积分后

进行A/D转换。根据相位差与电平成正比的关系，由单片机经过查表或简单的计算处理后

得到相位差值。

方案三：鉴相部分与方案二相同。将整形出来的两路数字信号相与后，形成新的数字信号，

用单片机测量出其波形宽度，经过简单的换算后，即可以得出要测量的相位差值。

经过比较，方案一中被测信号的输出电压幅值变化比较大，难以满足鉴相器的输入要求。方

案二中，积分电路输出波动会很大，相位精度不能保证。方案三的相位精度受频率影响小，

容易控制，稳定性高，可以实现较高的精度，因此采用此方案。其系统框图如下：

A

U1过零比较器整形电路

U2

B

OCMJ4X8C

MC9S12XS128单片机

LCD显示

2.基本原理

两路1KHz的正弦波信号U1、U2经过过零比较器后变成单极性的方波信号A、B，若

U1、U2存在相位差，则A、B