设计一个低频数字式相位测量仪的详细资料概述

　　技术要求：

　　1． 基本要求

　　⑴． 设计并制作一个相位测量仪，

　　a. 频率范围：20HZ —— 20KHZ。

　　b. 相位测量仪的输入阻抗≥100K

　　c. 允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V-5V范围内变化

　　d. 相位测量绝对误差≤2°

　　e. 具有频率测量及数字显示功能

　　f. 相位差数字显示：相位读数为0°～359.9°，分辨率为0.1°

　　⑵． 参考图2制作一个移相网络

　　a． 输入信号频率：100HZ，1KHZ，10KHZ

　　b． 连续相移范围：-45°～+45°

　　c． A`，B`输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3V～0.5V 范围内变化。

　　2． 发挥部分

　　⑴． 设计并制作一个数字式移相信号发生器，用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号，要求：

　　a． 频率范围：20HZ-20KHZ，频率步进为20HZ，输出频率可预置

　　b． A，B输出的正弦信号峰-峰值可分别在0.3v-0.5v范围内变化

　　c． 相位差范围为0～359°，相位步进为1°，相位差可预置。

　　d． 数字显示预制的频率，相位差值。

　　⑵． 在保持相位测量误差和频率范围不变的条件下，扩展相位测量仪输入正弦电压峰-峰值至0.3-0.5v范围

　　⑶．用数字信号发生器校验相位测量仪，自选几个频点，相位差值和不同幅度进行校验

　　⑷．其他

　　系统功能实现及特色：

　　相位测量仪

　　本设计保证了频率范围为20HZ-20KHZ，由于单片机的晶振为11.0592MHZ，它执行一个机器周期不到1us，所以，频率范围还可以进一步扩大。

　　输入阻抗的实现，我们采用了前端加射极跟随器的方式提高了输入阻抗对于正弦峰-峰值，我们采用了过零比较器实现了信号周期的采集，芯片采用LS324其正负电压后为（-12，+12），完全满足1V-5V正弦波峰-峰值的要求

　　数字显示：我们利用了8 个数码管，采用静态显示方式，最后两个‘米’字型16 段数码管可显示26 个英文字母和两个希腊字母，我们利用两个‘米’

　　字数码管来显示单位。

　　相位差及周期的测量：把相位差转换成脉冲个数，由于机器的晶振固定这样就把相位差及周期问题转换成时间问题，同时利用单片机RD2 内部资源定时器 0，定时器2，周期采用定时器2的捕捉方式。

　　方案选择：

　　一．分离元件设计方案

　　本方案利用大量数字芯片，通过各种逻辑关系构成，但由于芯片无编程性，如果完成本次大赛的所有要求难度较大，只能完成部分功能，同时电路复杂

　　二．专用集成芯片设计方案

　　可利用专用移相芯片设计，对于本次大赛，失去了大赛的意义，所以也不采用

　　三．本着学习新技术，以高新技术为参赛原则，我们采用了DDS与CPLD机构结合的原则，首先将DDS 技术有机的移植到CPLD 上，来作为组成的特色和亮点，DDS本身的原理是以数控震荡器的的方式产生频率，相位可控制的正弦波，电路一般包括基准时钟，频率累加器，幅度/相位转换电路，D/A转换器和低通滤波器等，我们用CPLD完成了正弦波相位累加等设计工作，利用2746存放的原始波形，DAC0832把数字量变成模拟量进行输出。

　　频率的改变：我们利用了外围芯片8253，其输入晶振为4MHZ，通过对4MHZ 进行分频处理而产生不同的频率值。

　　我们采用了双路正弦波产生电路设计方案，这样通过两路相同的设计实现了A，B两路的模拟信号，实现了A，B 同周期信号的产生。

　　幅值的改变：由于0832 的参考电压不同，则输出不同的特性，我们采用了一片0832作为参考电压的产生，这样，8位数字量使得我们进一步把0-5V电压分成了256 份，也就相当于把A，B 两路的模拟信号幅值从0到5V分成了256份，进行了调幅。