相位差的测量与显示系统的设计(附件)【字数：8919】
摘 要伴随着信息技术和以及电子应用的快速的发展，测试相位差的手段因其常用性和实用性，同样进入发展的快车道，目前已成为了当代科研不可欠缺的重要部分！相位差的检测技巧在信号的变更和消息筛选和控制技能等各个方面有非常重要的意义，尤其是在电气化工程、产业自主化技术和主动控制以及通信电子等等许许多多的方面都有十分深远的作用。于是，相位差的衡量与显示对于信号的处置以及检测起着尤为关键地作用。充分考虑了这次毕业设计课题的要求和需求，结合了所学专业的知识和老师的建议，以相位差测量的方法为切入点，设计了以检测相位差为目的的检测与显示电路，这个电路可以用来检测一个正弦波经过移相电路的作用以后和原来的正弦波信号之间的相位差，然后再经进行测试和显示，以达到毕业设计的要求。
目 录
第一章 绪论 1
1.1相位测量技术的发展史、近况和未来的发展趋向 1
1.2 研究背景和意义 3
第二章 系统的硬件设计 4
2.1 系统的总体框图 4
2.2信号预处理电路 4
2.3 辅助电源电路 12
2.4.单片机小系统电路 13
第三章 系统的软件设计 18
3.1 软件的设计 18
3.2 编写软件程序 19
第四章 系统的仿真与调试 20
4.1仿真原理图 20
4.2仿真测试图 21
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
附录A 程序： 26
附录B 电路原理图： 33
第一章 绪论
1.1相位测量技术的发展史、近况和未来的发展趋向
周期性信号的主要因素是相位，因此，如何简便并且准确地测量相位差，是现如今的信号测量的重要研究方向。
伴随着信息技术和以及电子应用的快速的发展，测量相位差的技术因其常用性和实用性，同样进入发展的快车道，目前已成为了当代科研不可欠缺的重要部分！相位检测技术已经有很长的一段发展历史，一开始是用在数学的计算领域以及物理学的科学研究当中，慢慢的发展下去，该项技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
对于电气领域的作用也慢慢的凸显出来了。借着信息技术发展的东风，相位的测试技巧也有了新的突破在各行各业中都起到了积极的作用。
现在所使用的有关相位差的测试所使用的技术经历了几个时期的发展。其一，就是在最早的时候使用的比较基础，操作比较简单，但同时也存在着测量的准确性太低的缺点。其二，便是率先采纳了数字转换电路，让相位差衡量的准确性和灵敏度有了很大的进步。最后一个阶段，就是在计算机技术迅猛发展时，采用了信息检测的手段，那么，我们就可以获得一个全新概念的测试手段，一般将其称为两次细分法。这个新型的手段超越了往常的测量方法，同时具有较高的测量精度、较强的对抗干扰的能力以及极高的灵敏性。
在日常的电气测试研究中，常常要用到相位差的测量与检测技术。同时，相位的检测在计算机相频特征的钻研中也起着非常积极的功用。当前测量相位差大量的使用过零比较法，其主要的工作进程便是将两个具有相同周期的信号经过变换成方波，然后记录下信号通过零点的时间节点，就可以获得一个时间的差额，来测量出相位差。
1.1.1国外发展状况
相对于国内，国外的许多发达国家早就开始了对与这个技术的开发和研究，尤其是以美国为首的几个科技大国在这个领域一直保持领先姿态。如图11所示，美国著名的电气制造公司设计制造的Anglient 51332型 通用型计数器，以及如图12所示的美国著名的电气制造企业设计并制造的CH600 A型相位检测计，都拥有非常好的性能指标，在做到能同时测量包括相位、幅值在内的多个参数的情况下，还能保持高精度，强干扰能力。
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图11 51332型计数器
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图12 CH600A型相位检测计
1.1.2 国内发展状况
放眼国内，针对相位差测量的研究开始时间太晚，直到1960年才引起重视，在这之后经过几十年的发展，我国也取得了重大的成果，但还是存在着精度低、灵敏度小等等的缺点。但是近几年随着国内研究环境的改善，发展的势头越来越快，测量的手段也在快速的进步当中，如上海某知名的电气制造集团自主研发制造的WPA906 6A型相位测试计，如图13所示，这个这杯突破了国产相位计的局限性，再精度。测量范围等有大幅度的提升。
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图13
表11 WP9066A多功能相位计技术参数
类型
测量范围
测量精度
相位
0～360°
±1°
电压
0～250V
±1.5%
电流
0.1～40A
±2%
频率
1Hz～9999Hz
1Hz
功能
测量交流电流，以及电流电压两者的产生的相位关系
综合国内外的情况来看，中国在相位差的测量方面与技术领先的大国相差较远，难点就在于如何提高测量的精确度、灵敏度以及数字化的程度。
1.1.3 发展趋势
初始阶段我们主要使用和差法、以及阻抗法这些操作简单但是测量精确度低的测量手段，但是随着科学研究的深入发展，我们势必需要一些精确度更高的方法来测量相位差这是未来很长一段时间社会的发展趋势，即相位差测量的高精确性、高灵敏性以及高度的数字化、功能的齐全化。
1.2 研究背景和意义
伴随着信息技术和以及电子应用方面的快速的发展，测试相位差的手段因其常用性和实用性，同样进入发展的快车道，目前已成为了当代科研不可欠缺的重要部分！如何对有用的信息进行筛选和处置是现代发展的重中之重。相位差的测
量在许许多多的行业都有十分深远的影响。比如：
（1）测量电路的谐振特征。为了检查电路有没有发生谐振，采用测出这两个信号的过零点的时间是否一致，来做出判断，如果为一致，则那么就说明该电路没有发生谐振，反之，就说明有。
（2）测量测量信号的传输特性。我们可以测量信号的振幅率频和相位频率特征，然后分析信号的传输特性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1相位测量技术的发展史、近况和未来的发展趋向 1
1.2 研究背景和意义 3
第二章 系统的硬件设计 4
2.1 系统的总体框图 4
2.2信号预处理电路 4
2.3 辅助电源电路 12
2.4.单片机小系统电路 13
第三章 系统的软件设计 18
3.1 软件的设计 18
3.2 编写软件程序 19
第四章 系统的仿真与调试 20
4.1仿真原理图 20
4.2仿真测试图 21
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
附录A 程序： 26
附录B 电路原理图： 33
第一章 绪论
1.1相位测量技术的发展史、近况和未来的发展趋向
周期性信号的主要因素是相位，因此，如何简便并且准确地测量相位差，是现如今的信号测量的重要研究方向。
伴随着信息技术和以及电子应用的快速的发展，测量相位差的技术因其常用性和实用性，同样进入发展的快车道，目前已成为了当代科研不可欠缺的重要部分！相位检测技术已经有很长的一段发展历史，一开始是用在数学的计算领域以及物理学的科学研究当中，慢慢的发展下去，该项技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
对于电气领域的作用也慢慢的凸显出来了。借着信息技术发展的东风，相位的测试技巧也有了新的突破在各行各业中都起到了积极的作用。
现在所使用的有关相位差的测试所使用的技术经历了几个时期的发展。其一，就是在最早的时候使用的比较基础，操作比较简单，但同时也存在着测量的准确性太低的缺点。其二，便是率先采纳了数字转换电路，让相位差衡量的准确性和灵敏度有了很大的进步。最后一个阶段，就是在计算机技术迅猛发展时，采用了信息检测的手段，那么，我们就可以获得一个全新概念的测试手段，一般将其称为两次细分法。这个新型的手段超越了往常的测量方法，同时具有较高的测量精度、较强的对抗干扰的能力以及极高的灵敏性。
在日常的电气测试研究中，常常要用到相位差的测量与检测技术。同时，相位的检测在计算机相频特征的钻研中也起着非常积极的功用。当前测量相位差大量的使用过零比较法，其主要的工作进程便是将两个具有相同周期的信号经过变换成方波，然后记录下信号通过零点的时间节点，就可以获得一个时间的差额，来测量出相位差。
1.1.1国外发展状况
相对于国内，国外的许多发达国家早就开始了对与这个技术的开发和研究，尤其是以美国为首的几个科技大国在这个领域一直保持领先姿态。如图11所示，美国著名的电气制造公司设计制造的Anglient 51332型 通用型计数器，以及如图12所示的美国著名的电气制造企业设计并制造的CH600 A型相位检测计，都拥有非常好的性能指标，在做到能同时测量包括相位、幅值在内的多个参数的情况下，还能保持高精度，强干扰能力。
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图11 51332型计数器
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图12 CH600A型相位检测计
1.1.2 国内发展状况
放眼国内，针对相位差测量的研究开始时间太晚，直到1960年才引起重视，在这之后经过几十年的发展，我国也取得了重大的成果，但还是存在着精度低、灵敏度小等等的缺点。但是近几年随着国内研究环境的改善，发展的势头越来越快，测量的手段也在快速的进步当中，如上海某知名的电气制造集团自主研发制造的WPA906 6A型相位测试计，如图13所示，这个这杯突破了国产相位计的局限性，再精度。测量范围等有大幅度的提升。
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图13
表11 WP9066A多功能相位计技术参数
类型
测量范围
测量精度
相位
0～360°
±1°
电压
0～250V
±1.5%
电流
0.1～40A
±2%
频率
1Hz～9999Hz
1Hz
功能
测量交流电流，以及电流电压两者的产生的相位关系
综合国内外的情况来看，中国在相位差的测量方面与技术领先的大国相差较远，难点就在于如何提高测量的精确度、灵敏度以及数字化的程度。
1.1.3 发展趋势
初始阶段我们主要使用和差法、以及阻抗法这些操作简单但是测量精确度低的测量手段，但是随着科学研究的深入发展，我们势必需要一些精确度更高的方法来测量相位差这是未来很长一段时间社会的发展趋势，即相位差测量的高精确性、高灵敏性以及高度的数字化、功能的齐全化。
1.2 研究背景和意义
伴随着信息技术和以及电子应用方面的快速的发展，测试相位差的手段因其常用性和实用性，同样进入发展的快车道，目前已成为了当代科研不可欠缺的重要部分！如何对有用的信息进行筛选和处置是现代发展的重中之重。相位差的测
量在许许多多的行业都有十分深远的影响。比如：
（1）测量电路的谐振特征。为了检查电路有没有发生谐振，采用测出这两个信号的过零点的时间是否一致，来做出判断，如果为一致，则那么就说明该电路没有发生谐振，反之，就说明有。
（2）测量测量信号的传输特性。我们可以测量信号的振幅率频和相位频率特征，然后分析信号的传输特性。
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