题目名称 题目来源 学生姓名 B 常月 基于单片机的数字相位差测量仪设计 题目类型 2 导师姓名 赵亚威 班级学号 1103020104 专 业 测控技术与仪器 课题的背景和意义： 在某些领域，实际工作中，时常会遇到需要检测两个信号之间的相位差的问题，因此，研究精确的测量两个信号之间的相位差，具有很重要的意义。相位检测和数据判决技术是电力系统自动控制和谐波分析与控制的关键技术。在电工仪表以及电工实验中，常常需要测量两列同频信号的相位差。当电网并网合闸时，要求两电网的电信号之间的相位相同，这就需要精确测量两列同频信号的相位差。 传统的测量方法有很多，有示波器测量法、转化为时间间隔法、电压测量法、零示法等。有的相位计随着频率的变化，其误差呈规律性变化，当工作频率变化较大时，其误差的变化，远远超出了允许范围。 相位测量仪的用途极为广泛，可以测量两电压、两电流及电压电流之间的相位，是电力部门、工厂和矿山、石油化工、冶金系统正确把握电力使用情况的理想仪表。相位测量仪可应用于变压器见生产厂、收录机、电视机、整机生产厂或有关科研单位，作为产品验收、样品分析的测试仪器，是提高产品质量和工作效率的最佳辅助工具。 国内外研究现状： 经过几十年，特别是近几十年的建设与发展，我国仪器仪表行业已经初步形成产品种类比较齐全，具有一定生产规模和开发能力的产业体系，成为亚洲除日本以外的第二大仪器仪表生产国。数字化测量技术已经成为数字化制造技术的一个不可或缺的关键组成部分。 随着集成电路技术的发展，国内外在研究数字相位差测量仪方面取得了很大的进步，用单片机组成的数字相位差测量电路具有精度高、成本低的优点，日益受到了人们的重视，数字测量仪得到了越来越广泛的使用。 课题的主要内容： 基于51单片机设计数字相位差测量装置，能够对两路低频信号的频率和相位差等参数进行测量，误差小于1°，并通过显示电路实现被测信号的参数显示。 主要完成单片机主控电路、相位差测量电路、电源电路、显示电路等硬件原理图设计；完成系统主程序、显示程序、数据采集和处理程序等系统软件设计，完成硬件调试和制作。 课题的研究方案： 本文设计最大的特点是将两路信号通过74LS74 双稳态触发器转换成一路脉宽信号,而脉宽的宽度为信号的相差,使得软件编程变得非常方便,也提高了精度，通过集成函数发生器产生两个频率可变的正弦信号波A和B，其中B信号接移相网络，产生滞后或超前的相位，此时，将A，B两信号通过稳压管限幅以达到合理的输入。 填表说明: 题目类型: 1、工程设计； 2、应用研究； 3、理论研究； 4、其它；（选1、2、3、4）。
题目来源: A、自拟课题； B、民用科研课题；C、国防科研课题；（选A、B、C）。 开题报告内容使用宋体小四字号。
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如图1所示，采用单片机和计数器实现数字相位测量，将两路输入信号分别通过放大、限幅、过零比较，再将两路整形后的信号输入到异或门，所得脉冲的宽度可以反映相位差的大小。 因为采用较高频率的晶振，因此对极小的相位差也能检测到。且利用四个计数器和一个D触发器还可以对一路输入信号进行等精度测量，克服了单片机在低频或高频部分±1所引入的较大误差，提高了资源的利用率。 图1 日程安排： 2月28日-3月6日：按任务书要求撰写并提交开题报告。 3月7日-3月27日：相位差测量电路、单片机最小系统硬件设计。 3月28日-4月17日：数据采集和处理电路、显示电路等硬件设计。 4月18日-5月8日：系统软件设计并仿真。 5月9日-5月29日：硬件制作并调试。 5月30日-6月12日：系统完善，撰写论文、准备答辩。 参考文献： （1）吕凤 C++语言基础教程.清华大学出版社，2000. （2）李伟，王祥仲 AutoCAD2004直通车.清华大学出版社，2003. （3）邱关源 电路.高等教育出版社，1999. （4）基于单片机的数字相位差测量仪设计.. (5)丁学钧，刘建臣 AutoCAD2004中文实用教程.国防工业大学出版社，2003. 指导教师意见 学院意见 指导教师(签字): 年 月 日
学院院长(签字): 年 月 日
填表说明: 题目类型: 1、工程设计； 2、应用研究； 3、理论研究； 4、其它；（选1、2、3、4）。
题目来源: A、自拟课题； B、民用科研课题；C、国防科研课题；（选A、B、C）。 开题报告内容使用宋体小四字号。
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