包括数字移相信 号发生 器和相位 测量仪 ２ 部分 ， 分别 完成移相信号的发生 、 频率 与相位差 的预置、 数字显示、 号的移相 以 信
及移相后信 号相位差和频率 的测量 与相识 等功能。 中数字 式移 相信号发生 器可 以产 生预置频率 的差值 ； 其 相位 测量仪可
以测量和显 示相位信 号的频率 、 位 差。 相
厂一
后， 将波形整形电路的２ ０ ］ 厂 厂 厂 厂 ］ ］
图 １ 波形变换 示意 图
的功能， 用以产生相位测量仪所需的输入正弦信号 。 其
技术 要 求 指标 ： 率 范 围２ Ｈｚ～ ０ Ｈｚ 频 率 步进 为 频 ０ ２ｋ ，
２Ｈ ， ０ ｚ 输出频率可预置； 相位差范围为０ ３ ９ ， ～ ５ 。相位差
（ 具有设定保存功能。 ５）
实现相位 、 频率的测量， 并且具有独 自的控制功能和数
字显示 功能。
１１系统硬件 结构 ．
首 先 将 被 测 ２列 正
弦 信号 Ａ 、 Ｂ经平 滑 滤 波
后 ， 入 过 零 比较 电路 ， 输
Ａ
１系统硬件设计
总体要求 ： （ ） 有相 位 测量 功 能 ， １具 即相 位 测量 仪 的 功 能 。 其
传 感 及 检 测 仪 表
Ｃ Ｌ 低频 数 字 相 位 测 量 仪 的设 计 ＰＤ
朱 红梅 ， 美 君 潘
（ 海西部矿 业铅业 摘
要： 绍 了一种基 于复杂的可编程逻辑 器件（ Ｌ 和 高速 单片机ｓ ｃ８ ｃ ８ 介 ＣＰ Ｄ） Ｔ ９ ５ 的低频数字 相位 测量仪 。 该测量仪
京航 天航 空 大 学 出版 社 【］ 白英 彩 ． 型 计 算 机 常 用 芯 片 手 册 【 ． 海 ： 海科 学 ３ 微 Ｍ】 上 上
技 术 出版 社
２软件部分设计
系统采用硬件描述语言ＶＨ Ｌ Ｄ 和ＭＣ 一１ Ｓ５ 单片机汇
编语言， 采用 模块 化 程 序设 计 ， 要 由数 字 式移 相 信 号 主 发 生 器 波 形 产 生 程 序 、 形 发生 幅 度 控 制 子 程 序 、 波 键
参 考 文 献
器 的 自动 扫描 ， 别 闭合 建 的 建号 ， 成 显示 器 的 动态 识 完 显 示 ， 以节 省 ＣＰ 可 Ｕ处 理 键盘 和 显示 器 的 时 间 ， 高 提 Ｃ Ｕ的工 作效率 。 Ｐ
（） ３键盘设置： ～ 数字键； 一 ０ ９ Ａ 频率输入； 一 Ｂ频率步进；
而通过Ｄ ０ ３ 的置数控制波形输出的幅度， １ ０ ＡＣ ８ ２ ＭＣ ４ ３ 为基准源， 为ＤＡ ０ ３ 提供基准电压。 Ｃ ８２ 这样可以提高信
号 幅 度 的 稳 定性 。 形 发 生结 构 图 如 图４ 示 。 波 所
Ｎ Ｐ ； ＩＣ Ｄ Ｈ 判断指针的高位字节Ｒ 是 １ 否为１若是， Ｐ 加１ ， 则Ｄ Ｈ 取出正弦波Ｄ Ｃ Ａ 数据
Ｉ
０ＲＧ ８ ０ Ｈ １０
Ｓ ＴＡＲＴ： Ｍ ＯＶ
Ｓ ，６ Ｈ Ｐ＃ ０
ＭＯ Ｒ 加 ； Ｖ 定义指 向正弦波Ｄ ｃ Ａ 数据 的指针， 因为 有３ ６ 个数 据， １ 所以用 了Ｒ和Ｒ 。 两个寄存器 。
Ｍ ０Ｖ Ｒ１ ０ Ｌ ＯＯＰ Ｍ ＯＶ Ａ， ： Ｒ０ Ｍ ＯＶ ＤＶＩ ， Ｓ Ｎ－ Ｒ ＃ Ｉ ＤＡＴ Ａ ＣＪ ＮＥ Ｒ１ ＃ ， ｆ Ⅳ＿ Ｔ ， １ Ｉ０、 ＡＢ
Ｚ ＵＨ ｎ－ ｉ Ａ Ｈ ｏｇ ， ＮＭｅｊ ｍｅＰ ｉｎ － ｕ （ｅｄｎ ｕｔ Ｂａｃ ｏＱｎｈｉ ｓ ｒＭｉ ｎ Ｃ ． ｔ， ｕｎｚｏｇ １６０Ｃ ｉ ） １ａ Ｉ ｓｙ ｒ ｈ ｆ ｉ ａＷｅｔｎ ｎ ｇ ｏ Ｌｄ Ｈ ａｇｈｎ ８ １０ ， ｈ ａ ｄ ｒ ｎ ｇ ｅ ｉ ， ． ｎ
ｃ ｎｇ ｎ ｒ ｔ ｉ ａ ｅｗｉ ｐ ｅ ｏ ｃ ￣ ｘ ｆｅ ｕｅ ｃ ｎｄｔ ａ ｅ ｅａｅａｓｎｗ ｖ ｈ ｔ ｒｃ ｎ ｅ ｌｒｑ ｎ ｙａ ｗｏｗａ ｅ ｖ ｓｗｉ ｐｅ ｏ ｃ ｒｅ ｈａｅｄｆｅｅ ｃ ．ｔ ａ ｏ ｔ ｕ ｕ ｌ ｈ ｎ ｉｎ ｌ ｈ ｓ － ｈ ｔ ｒｃ ｎ ｅ ｔｄｐ ｓ ｉ ｒｎ ｅ Ｉ ｃ ｎｃ ｎｉ ｏ ｓｙｃ ａ ｇｓｇ ａ ｐ ａ ｅ ｎ
自动化应用 ２ １ ９期 ００
６ ３
［ 谢 宜仁． 片机实用技术 问答【 ． ４ 】 单 Ｍ］ 北京： 民邮 电出版社 人 ［】 刘必 虎 ． 小 规模 集 成 电路 的 原 理 与应 用 【 ． 海 ： ５ 中 Ｍ】 上 上
海科 技 出版 社
【］ 付 家 才 ．ＤＡ原 理 与应 用 【 ． 京 ： 学 工 业 出版 社 ６ Ｅ Ｍ］北 化
作者简介： 朱红梅 １ ， 事工厂 电气 ＜９ ） ８ 从 维修工作。
收稿日期：０ ０ ８０ ２ １－ —３ ０
１２单 元电路设 计 ．
（） １ 数字移相原理： 将所需 的正弦波量化存人高速
６ 、￣ ＾ｆ ｕｏ ａ ｐｙｃ ｍ ２ 、 ＾ａ ｔ —ｐ ｌ ｏ ｉ自动化应用 ＾． ．
Ａ ｓｒ￣ Ｔ ｅ ａ ｅ ｉｔ ｄ ｃ ｓ ｌ ｗｆ ｑ ｅ ｃ ｈ ｓ ｍｅ ｓ ｒｎ ｔｙ ｔｍ ｗｈｃ ａｅ ｎ Ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｙａ ｄＳｎ ｌ Ｃ ｉ ｂｌ ａ ｈ ｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｕ ｅ ａ ｏ ｒ ｕ ｎ ｙｐ ａｅ ａ ｕｅ ￣ｎ ｓ ｓ ｏ ｅ ｅ ｉｈｂ ｓｄｏ ＣＰ Ｄｔ ｎ ｌｇ ｎ ｉｇｅ ｈｐＭｉｒｃ ｍｐ ｔｒ ｃ ｃｏ ｏ ｕｅ Ｓ Ｃ８ Ｃ５ ．ｈｓｓ ｓ ｍ ｉ ｍａ ｅｕ ｆｗｏｐ ｒ ，ｎ ｓ ｉｎ ｌ ｅ ｅａ ｒ ｄｔｅｏ ｅ ｉ ｐ ａ ｅ ａ ｕ ｍｅ ｔ ｄ ｌ． ｈ ｇ ａ ｇ ｎ ｒｔｒ ｄ ｌ Ｔ ９ ８Ｔ ｉ ｔ ｓ ｄ ｐｏ ｔ ｙｅ ａｔ ｏ ｅｉ ｓ ａ ｇ ｎ ｒｔ ａ ｈ ｔ ｒ ｓ ｈ ｓ ｍｅ ｓ ｒ ｎ ｍｏ ｕｅ Ｔ ｅｓ ｎ ｌ ｅ ｅａｏ ｍｏ ｕｅ ｓ ｇ ｏｎ ｈ ｉ
传 感 及 检 测 仪 表
盘／ 显示处理子程序 、 位测量仪 子程序 、 相 中断服务 子 程序 、 运算控制子程序 和主程序组成 。 波形发生器程序
流程 图如 图５ 示 。 所
ＣＬＫｌ
ＣＬ Ｋ ２
７４ ６ Ｆ８
ＬＫ 。
—
Ａ
２
７ ４Ｆ７ ４
Ｂ
３
图 ２ 波形变换 电路 图
各个领域， 对相位测量的要求也逐步向高精度、 高智能 化方向发展。 在低频范围内， 相位测量在电力机械等部
门有 着尤其重要 的意义， 通过采 用Ｐ Ｏ Ｅ 、 Ｘ＋ Ｉ Ｓ Ｒ Ｔ Ｌ ＭＡ ＰＵ
Ｉ等工具， Ｉ 完成 了系统相位测量仪 、 数字移相信号 发生
２ 部分 的功 能 ， 其 能 够 自动 产 生 正 弦信 号 ， 使 同时 可 以
Ｋ ｙ ｒｓ ｐ ａｅｍｅｓｒｍｅ ｔｒｑ ｅ ｃ— ａ ｕｅ ｎ；ｉｇｅ ｈｐｍｉ ｏ ｏ ｕｅ； ＬＤ ｅ ｗｏｄ ： ｈ ｓ－ ａｕｅ ｎ；ｅ ｕｎ ｙｍｅｓｒｍｅｔｓ ｌｃ ｉ ｃ ｃ ｍｐ ｔ ， ｆ ｎ ｒ ｒ ＣＰ
Ｕ 引 吾 随着 相 位 测量 技 术广 泛 应 用于 国 防 、 研 、 科 生产 等
表， 显然不能够满足所需的精度要求。 随着 电子技术 以 及微机技术 的发展 ， 字式仪 表因其高精度 的分辨率 数
以及高度 的智能化 、 观化 的特 点得 到越来越广 泛的 直
应用 。 本方 案基 于复杂 的Ｃ Ｌ Ｐ Ｄ和高速 单片机Ｓ Ｃ ９ ５ ， Ｔ ８Ｃ ８ 与 常用 的方法 相 比， 好地 解 决 了在 高 频 时精 度 低 、 较 易 受干扰 的问题 。
３ 结语
对 于 低频 相位 的 测量 ， 传统 的模 拟指 针式 仪 用
图 ４ 波 形 发 生 结 构 图 （ 数 字 移相 信 号 发生器 键盘 显示 电路 ： 用键盘 ２） 通 显 示 电路 采用 Ｉ ｔｌ 司生 产 的通 用 可编 程 键盘 和显 示 ｎｅ公
电路 的接 口电路芯 片 ８ ９ ， ２ ７ 以实 现对 键盘 和显示 ２ ７８９ 可
关键词 ： ｇａ 量 ； ， 频率测量 ； ｌ 单片机； Ｌ ＣＰ Ｄ
Ｄ ｓｇ ｆ ｏ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｐｈ ｓ ａ ｕ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎＣＰＬ ｅ ｉｎｏ Ｌ ｗ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｅ Ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｓｅ Ｂ ｓ ｄ ｏ ａ Ｓ Ｄ
２ 所示 。 为了判断输 出的 ２ 方波 波形超前 或滞 列 路输 出方 波送人Ｄ触发
器 进 行 极 性 判 别 ， 后 然
广］ 厂］
厂］
显示， 相位读数为０ ３ ９ 。分辨率为０１ 。 ～５ ． ， ９ ．。
（ 具 有 信号 发 生功 能 ， ２） 即数 字 式移 相信 号 发生 器
ＣＰＬＤ
８９ Ｃ５１
单 片 机
图 ５ 波 形 发 生 器 程 序 流 程
频 率 相 位
显 示
波 形 产 生部 分 程 序 如 下 ：
Ａ ５４ Ｅ Ｕ ６ ０Ｈ Ｄ７２ Ｑ ００
０ＲＧ ８ ０ Ｈ ００
基 准频 率
Ｉ
图 ３ 系 统 硬 件 结构 Ｓ Ｃ ９ ５ 单 片机 ， Ｔ ８Ｃ ８ 然后访 问存 储器地 址 ， 用时 间差产 利 生２ 列具 有 相 位差 的阶梯 波 ， 经Ｄ／ 换 后滤 波 整 形 再 Ａ转 输 出 。 Ａ ０ ３ 的输 出电压 为Ａ ４ ２ Ｄ Ｃ ８２ Ｄ７ ５ 提供基 准 电压 ， 从
ｓｉ ｈｆ ｔＡｎ ｈ ｈ ｓ ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｄ ｌ ｈ ｓ ｅｆｎ ｔ ｎｏ ｍｅ ｓ ｒ ｇａ ｄｄ ｓ ｌ ｉｇｔｅｓ ｎ ｌ ｈ ｓ ｎ ｐ ａｅｄｆｅｅ ｃ ｏ ｔ ｏｓ ｇ ａ ． ｄｔｅｐ ａ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｍｏ ｕｅ ａ ｔ ｕ ｃｉ ｆ ａ ｕ ｎ ｎ ｉｐａ ｎ ｈ ｇ ａ ｐ ａｅａ ｄ ｈ ｓ ｉ ｒｎ ｅ ｆ ｈ ｏ ｉ ｙ ｉ ｗ ｎ ｎ ｌ ｉ ｓ