基於單片機控制數字移相器的系統硬體電路設計

2020-12-18 電子發燒友

基於單片機控制數字移相器的系統硬體電路設計

佚名 發表於 2020-04-15 16:04:59

簡 述

移相電路常用於同步檢測器的數據處理中。目前資料上有很多移相電路，其實現方法多種多樣，大致可分為模擬式和數字式移相器兩類。模擬式移相器的電路較為複雜、線性差、測試精度低；數字式移相器大多以標準邏輯器件按傳統數字系統設計方法設計而成，其缺點為功耗大、可靠性低。本文介紹的基於單片機控制的數字移相器，採用環形隊列實現信號波形的任意相位移相，並且保持波形的幅度、頻率不變。其測試精度高，失真度小。系統原理方框圖如圖1所示。

1系統硬體電路設計

本系統的硬體電路主要由輸入信號倍頻電路、AT89C51單片機、A/D轉換器、D/A轉換器、6116存儲器及鍵盤/顯示等電路構成。

1.1輸入信號倍頻電路

倍頻電路由鎖相環CC4046及雙BCD同步加法計數器4518組成。4518作分頻器用，實現720分頻，其中，U3：A實現9分頻，U2實現80分頻。倍頻電路中鎖相環的輸入信號是經過電壓比較電路把工頻信號變換成的方波信號。當分頻器的輸出信號（U2：A的6腳輸出信號）與鎖相環的輸入信號fi相一致時，鎖相環晶片U1鎖存輸出的信號頻率為fo。假如輸入信號頻率fi=50Hz，則輸出頻率fo=36kHz。具體電路如圖2所示。

該倍頻信號的波形如圖3所示，主要有兩方面的用途，一是控制A/D轉換的採樣點數及採樣的時間間隔（即一個周期採樣720個點）。二是控制D/A輸出數據的時間間隔，從而達到輸入信號頻率與輸出信號頻率一致。

1.2單片機系統主電路

本電路主要由單片機AT89C51、鍵盤/顯示電路、模數轉換器AD574A、數模轉換器DAC0832、6116存儲器等構成，具體電路如圖5所示（鍵盤/顯示電路和6116存儲器等圖中未畫出）。鍵盤主要用來實現移相的具體數值（度）的設置，功能鍵包括設置鍵、數字鍵（「↑」、「→」）、復位鍵、運行鍵等五個鍵，最多可置720個0（720×0.5度=360度），因此可達到0～360度的相移。根據任意設定的相位數值，把相位及數據存儲到隊列（如圖4所示）中的相應位置置0。顯示用四位數碼管實現，最低位為小數位，其餘3位為整數位，可顯示範圍為0.5～360度。

A/D實現對波形數據（幅度）的採集、轉換。A/D每採集一個點，就存入存儲器的隊列中。同樣D/A藉助單片機先從隊列中讀入一個數據，再由倍頻信號fo來控制D/A輸出數據的時間間隔，D/A的第一周期輸出從「輸出1」口輸出，以後則從「輸出2」口輸出，對採集的720個數據循環輸出，因此達到了移相的目的。

另外，因D/AC0832模/數晶片輸出的波形存在毛刺，需要進行濾波，通過實驗，在其輸出端加一個1000p的電容就可以使這些毛剌基本消失，得到較平滑的波形。

2系統軟體設計

整個系統軟體的執行過程為：首先，通過鍵盤設置移相的數值，同時在顯示器上顯示出移相的度數；其次，啟動A/D把轉換結果存入隊列，在A/D的轉換過程中，D/A從隊列中讀出相應數據後D/A輸出；第三，D/A不斷循環輸出，實現連續的移相後的工頻信號。系統軟體流程框圖如圖6所示。

3結束語

該數字移相器可對任意波形信號（如正弦波、三角波、鋸齒波、方波等波形）進行任意相位的移相，具有測量精度高、跟蹤速度快的特點，根據設定要求移相後所獲得的輸出波形與輸入信號波形的幅度、頻率逼近，即輸出移相後波形的失真度較小。
責任編輯；zl

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 四位數字移相器的原理、性能特點及電路設計
    1 引言微波移相器是一種微波控制電路，其主要作用於是對微波信號的相位進行控制以滿足系統的需要。
  • 基於AT89S51單片機的PID溫度控制系統設計
    溫度控制技術不僅在工業生產有著非常重要的作用，而且在日常生活中也起著至關重要的作用。本文對系統進行硬體和軟體的設計，在建立溫度控制系統數學模型的基礎之上，通過對PID控制的分析設計了系統控制器，完成了系統的軟、硬體調試工作。
  • 基於單片機控制的多功能充電系統設計
    基於單片機控制的多功能充電系統設計 佚名 發表於 2020-04-16 15:59:52 前 言 由於石油危機和日益嚴重的環境汙染
  • 基於GPS結合電子羅盤實現天線自動跟蹤系統的設計
    機械跟蹤系統是利用機械方法驅動天線將波束指向衛星。電子跟蹤系統是利用移相器改變天線單元的相位，控制天線方向圖使其波束指向衛星。本文採用電子跟蹤方案，通過GPS結合電子羅盤採集天線載體運動及姿態信息，通過波控機控制移相器，完成天線的自動跟蹤。
  • 基於51系列單片機的智能照明控制系統設計方案
    目前我國高校的教學樓和學生宿舍的照明系統大多採用定時方式控制，存在電能的大量浪費和照明模式不靈活等問題。本文基於51單片機，通過設置時間、感應光照與聲音，針對教學樓和宿舍的不同需求設定照明狀態，實現對照明系統智能動態的控制。測試結果表明該系統可以在不同條件下改變照明狀態，適應不同場所的需求，達到智能控制的目的。
  • 基於MC9S12XSl28單片機的智能循跡小車的硬體設計
    摘要：給出了一種基於MC9S12XSl28單片機的智能模型車硬體系統的設計方法，該系統的核心控制器採用MC9S12XSl28晶片，並採用數字攝像頭0V6620採集路面信息，電機驅動模塊則採用MC33886 H橋晶片。
  • 基於STC89C52單片機的溫度檢測系統設計
    摘要：為了檢測現場溫度，並直觀反映其變化趨勢，設計了基於STC89C52單片機的溫度檢測系統。利用數字溫度傳感器DS18B20採集溫度信號，該信號送入STC89C52單片機處理，後由液晶顯示器LCD12864(ST7920)顯示溫度值，並繪製出溫度變化曲線。實測結果表明，系統可靠性、測試精度及溫度趨勢曲線繪製達到設計要求。
  • 51單片機+PID算法水溫控制系統設計
    本系統設計採用基於PID算法的單片機控制來實現水溫的調控。單片機控制部分採用AT89C51單片機為核心，採用軟體編程，實現用PID算法來控制PWM波的產生，繼而控制電爐的加熱來實現溫度控制。通過編程對PID各參數的調整，來達到提高加溫速度，減小超調的目的。
  • 基於51單片機的電子廣告牌電路設計
    在此主要介紹以AT89S51為控制晶片，用8×8的點陣屏4塊來級聯實現16×16的點陣屏，從而用於廣告牌顯示等。1 系統設計方案 鑑於所設計的點陣屏為16×16單色顯示，可以用8×8的點陣屏4塊來級聯實現，此時點陣屏的行列各為16管腳，需要擴展口，採用74LS164串行輸入並行輸出來實現。
  • 基於單片機控制 LED智能照明系統設計
    因此，直流驅動LED光源的系統方案必然是變壓器+整流(或開關電源)+恆流源。這2種方案系統都會有15%~30%的電量損耗，如果用交流直接驅動LED光源發光，系統效率將很輕鬆地達到90%以上。目前，公共建築的照明燈具大多仍採用手動開關，其故障率高，只適應於白熾燈，不適合於LED燈及其它照明設施的使用，下面我們介紹一套基於傳感器、微控器控制的AC直接驅動LED照明系統的設計方案。
  • 基於單片機與計算機串口的溫度實時監控系統設計
    ，不能對監控的數據進行分析，不便於對溫度情況進行長期的監測和科學的分析，為了解決以上問題，本文設計了一個能實時響應溫度並進行控制的溫度實時控制系統，並且採用與計算機串口通信結合的方式通過計算機增大了系統儲存量，而且在計算機系統中收集和處理溫度控制系統的數據，大幅度的增強了該系統的功能，並具備較強的擴展性。
  • 基於單片機的大型LED顯示系統設計
    通常用單一單片機作為主控器件控制和協調大屏幕顯示。由多片單片機構成的多處理器系統，其中一片作為主CPU，其他作為子CPU共同控制大屏幕的顯示，該系統可以減輕主CPU 的負擔，提高了LED點陣的刷新頻率。
  • 單片機控制的密碼鎖設計(含電路圖及源程序)
    單片機控制的密碼鎖設計。AT89S52單片機P1引腳外接獨立式按鍵S1-S8，分別代表數字鍵0-5、確定鍵、取消鍵。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/172702.htm3.3.1模塊1 系統設計（1）分析任務要求。寫出系統整體設計思路根據題目的要求，需要考慮如下幾個任務：按鍵的輸入，密碼的判斷，密碼輸入正確或錯誤的計時、輸出信號的控制等。
  • 基於單片機的快速位置伺服系統的設計
    1 系統控制方案 由於設計的角度伺服系統的負載比較大，而且相對於工業控制要求而言系統精度和快速性要求高，所以整個系統採用混合閉環的控制結構，所謂混合閉環的控制結構，就是系統內同時存在半閉環和閉環。半閉環起到控制作用，而全閉環只用於穩態誤差補償，兩者相結合可獲得較高的位置控制精度和跟蹤速度。
  • 基於MSP430F1611單片機實現多功能電路保護裝置的設計
    基於MSP430F1611單片機實現多功能電路保護裝置的設計 陳明,包鑫 ,朱墨子 發表於 2020-12-14 10:14:32 電力系統的飛速發展對繼電保護不斷提出新的要求
  • 基於單片機和FPGA的遠程溫度監控系統
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/173754.htm1 系統的總體設計本設計是基於單片機和NiosⅡ軟核的溫度監控系統，其系統框圖如圖1所示。本系統採用Dallas單線數字溫度傳感器DS18B20採集溫度數據，打破了傳統的熱電阻、熱電偶再通過A／D轉換採集溫度的思路。用Atmel公司的FLASH單片機AT89S51對數位訊號進行處理和控制，通過RS 232串口傳到以NiosⅡ構成的嵌入式處理機中對溫度進行監視與報警。
  • 基於單片機控制的小型簡易程控交換系統
    實際中實現交換系統的方案有較大差別，缺乏統一模式，這就給詳細、具體地掌握系統的內部結構帶來了一定的困難。基於以上原因，我們考慮將單片機知識與程控交換的基本原理相結合來設計簡易的交換系統。該系統採用單片機、網絡交換晶片和用戶接口電路晶片，以單片機為微控制器來實現通信系統的呼叫響應、處理、應答，話路接續，通話計時及復位拆線等基本功能。
  • 成本低、易於編程控制的DLP投影STM32單片機驅動電路研究設計
    該設計能使DLP顯示儀硬體電路結構更加精簡，電路控制更易於實現，能夠方便的整合到各種儀器中。 1 信號輸入控制 傳統的數字微鏡顯示技術的信號輸入端是由DVI接口提供圖像信號和行場同步信號，由MSP430單片機對DLPC100進行基本的控制，且是通過I2C總線進行控制信號的傳輸，整個過程涉及的晶片較多，線路較複雜，本文設計中我們採用基於Cortex_M3內核的STM32系列單片機對信號輸入部分進行改進，將Stm32發送的圖像信號和行場同步信號傳送給DLPC100，來控制DLP1700
  • 基於Arm 單片機的車載兒童報警系統設計
    朱  琳，蔣美琪，楊  興，曾  誠摘  要：本設計是一種基於STM32單片機和GSM通訊模塊的車載兒童安全報警系統，主要是由信號採集模塊、 單片機STM32F103為核心的控制模塊、SIM900A為核心的GSM/GPRS通訊定位模塊和客戶端組成。
  • 基於單片機的視力保護器設計
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201610/307351.htm1 總體設計1.1 系統設計方案本系統採用STC89C52RC DPIP40單片機作為核心控制單元，通過HC—SR04超聲波測距模塊測量人的面部到書本的距離，當測得距離小於30 cm或設定距離時產生聲光報警。