本設(shè)計(jì)目的在于測(cè)量出任意兩相同頻率正弦信號(hào)之間的相位差,并將測(cè)量結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來(lái)。具體實(shí)現(xiàn)方法為:先通過(guò)比較電路將兩路同頻信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖信號(hào),然后將其中的一路信號(hào)通過(guò)反相器取反后與另一路信號(hào)相與,得到一等脈寬的脈沖波形,此脈沖波形的脈寬t,即表示兩信號(hào)的相位差。將原信號(hào)對(duì)應(yīng)的任意一路脈沖信號(hào)(周期為T(mén))倍頻后,作為單片機(jī)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖,并對(duì)相位差脈沖記數(shù),得記數(shù)值為W。設(shè)倍頻電路的倍頻系數(shù)為A,則記數(shù)脈沖周期為T(mén)/A,可得到兩信號(hào)相位差角計(jì)算公式:
其中N=360/A,N為常數(shù),是相位測(cè)量系統(tǒng)的最小精確度。
經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)編程即可實(shí)現(xiàn)此簡(jiǎn)單運(yùn)算式,并將運(yùn)算結(jié)果Q送LED顯示。原理框圖如圖1所示。
2系統(tǒng)硬件電路原理分析與設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)硬件電路由比較整形電路、倍頻電路、單片機(jī)AT89C51及顯示電路組成。
2.1比較整形電路
電路采用電壓比較器LM339。LM339內(nèi)有4個(gè)電壓比較器,取其中的兩個(gè)比較器即可。兩路信號(hào)分別接兩個(gè)比較器同相輸入端,將反相輸入端接地,即構(gòu)成過(guò)零比較電路。兩比較器輸出即轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。將其中一路脈沖通過(guò)反相器CC4069取反后與另一路信號(hào)通過(guò)與門(mén)CC4081相與,可得一等脈寬的脈沖信號(hào),此脈寬即記載著兩輸入信號(hào)之間的相位差,我們稱之為相位差脈寬。轉(zhuǎn)換過(guò)程見(jiàn)圖2。