基于單片機(jī)控制的數(shù)字移相器設(shè)計(jì)

0概述

移相電路常用于同步檢測器的數(shù)據(jù)處理中。目前資料上有很多移相電路，其實(shí)現(xiàn)方法多種多樣，大致可分為模擬式和數(shù)字式移相器兩類。模擬式移相器的電路較為復(fù)雜、線性差、測試精度低；數(shù)字式移相器大多以標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件按傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)而成，其缺點(diǎn)為功耗大、可靠性低。本文介紹的基于單片機(jī)控制的數(shù)字移相器，采用環(huán)形隊(duì)列實(shí)現(xiàn)信號波形的任意相位移相，并且保持波形的幅度、頻率不變。其測試精度高，失真度小。系統(tǒng)原理方框圖如圖1所示。

1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的硬件電路主要由輸入信號倍頻電路、AT89C51單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、6116存儲器及鍵盤/顯示等電路構(gòu)成。

1.1輸入信號倍頻電路

倍頻電路由鎖相環(huán)CC4046及雙BCD同步加法計(jì)數(shù)器4518組成。4518作分頻器用，實(shí)現(xiàn)720分頻，其中，U3：A實(shí)現(xiàn)9分頻，U2實(shí)現(xiàn)80分頻。倍頻電路中鎖相環(huán)的輸入信號是經(jīng)過電壓比較電路把工頻信號變換成的方波信號。當(dāng)分頻器的輸出信號(U2：A的6腳輸出信號)與鎖相環(huán)的輸入信號fi相一致時，鎖相環(huán)芯片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(zhuǎn)換的采樣點(diǎn)數(shù)及采樣的時間間隔(即一個周期采樣720個點(diǎn))。二是控制D/A輸出數(shù)據(jù)的時間間隔，從而達(dá)到輸入信號頻率與輸出信號頻率一致。