數(shù)字式相位差測量儀的設(shè)計

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1、目錄緒論11系統(tǒng)設(shè)計方案21.1設(shè)計任務(wù)的分析21.1.1設(shè)計主要內(nèi)容及基本要求21.1.2技術(shù)指標(biāo)21.2系統(tǒng)方案的選擇21.3系統(tǒng)的總體設(shè)計方案32系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計42.1信號整形電路的設(shè)計42.1.1LM339的簡介42.1.2最簡單的信號整形電路的設(shè)計42.1.3采用了施密特觸發(fā)器組成的信號整形電路的設(shè)計52.2FPGA數(shù)據(jù)采集電路62.2.1FPGA數(shù)據(jù)采集電路的功能分析62.2.2FPGA數(shù)據(jù)采集電路的原理72.2.3FPGA數(shù)據(jù)采集電路中各模塊確定7462.3單片機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算控制電路的設(shè)計82.3.1單片機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算控制電路的設(shè)計82.3.2

2、數(shù)據(jù)顯示電路的設(shè)計93軟件部分的設(shè)計123.1FPGA數(shù)據(jù)采集電路的VHDL語言程序設(shè)計123.1.1VHDL語言的簡介123.1.2VHDL語言程序設(shè)計123.2單片機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算控制電路的程序設(shè)計123.2.1數(shù)據(jù)處理的技巧分析123.2.2軟件設(shè)計思路134系統(tǒng)的仿真與調(diào)試174.1FPGA數(shù)據(jù)采集電路的調(diào)試174.1.1軟件調(diào)試174.1.2程序下載194.1.3調(diào)試中的問題204.2單片機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算控制電路的軟件制作與調(diào)試204.2.1操作過程204.2.2問題分析214.3系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試與驗證21結(jié)論22參考文獻(xiàn)23附錄一：元器件清單25附錄二：程

3、序清單26致謝4746數(shù)字式相位差測量儀的設(shè)計摘要本設(shè)計——數(shù)字式相位差測量系統(tǒng)使用FPGA和單片機(jī)相結(jié)合，構(gòu)成整個系統(tǒng)的測控主體。FPGA主要負(fù)責(zé)采集兩個同頻待測正弦信號的頻率和相位差所對應(yīng)的時間差，而兩個同頻待測正弦信號經(jīng)過信號整形電路變成方波后送入FPGA數(shù)據(jù)采集電路中。而單片機(jī)負(fù)責(zé)讀取FPGA所采集到的數(shù)據(jù)并根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算待測正弦信號的頻率和相位差，并同時通過功能鍵切換在八位七段共陽極數(shù)碼管上顯示出待測信號的頻率和相位差,具有數(shù)字顯示功能。此系統(tǒng)具有不易受外界干擾，可靠性好，測量精度高等優(yōu)點。如在此設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)一步從可靠性、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行完善

4、，便可應(yīng)用于實際的工業(yè)系統(tǒng)之中?！娟P(guān)鍵詞】相位差測量FPGA單片機(jī)46DesignofDigitalPhaseDifferenceMeasurementInstrumentAbstractThedesignthatdigitalphasedifferencemeasurementsystemcombinesFPGAwithSCMwhichconstitutesthemainmeasuringandcontrollingsystemofthisentiredesign.FPGAisusedtocollectthetimedifferencesrespect

5、ivelycorrespondingtothefrequencyandphasedifferenceofthemeasuredsinesignalswiththesamefrequency.Aheadofthat，themeasuredsinesignalsofthesamefrequencyshouldbechangedtotheformsofsquarewavesbytheplasticcircuitmodule.Atthesametime,SCMisusedtoacceptthedatasignalscollectedbyFPGA,andthena

6、ccordingtothesedatasignals,calculatesthefrequencyandphasedifferenceofthemeasuredsinesignalswiththesamefrequency.Andalsoonthemeanwhile,SCMcanswitchthefunctionbuttonstoshowfrequencyandphasedifferencebythe8CommonAnodeSeven-SegmentLEDswhichhavethefunctionsofdigitaldisplay.Thissystemc

7、anresisttheoutsideinterferencesandhastheadvantagesofreliabilityandhigh-precisionmeasurement.Ifthisdesignisfurtherimprovedinstabilizationandreliability,itcanbeusedintherealindustrialsystem.【Keywords】phasedifferencemeasurementFPGASC46緒論同頻率正弦信號間的相位差測量在電工技術(shù)、工業(yè)自動化、智能控制及通訊、電子等許多領(lǐng)域都有著廣泛

8、的應(yīng)用，如電工領(lǐng)域中的電機(jī)功角測試，介質(zhì)材料損耗角的確定等。因此，相位差測量技術(shù)