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1、江苏城市职业学院毕业设计（论文）（2012 届）设计（论文）题目 标 准 相 位 差 输 出 分 析 系 统办 学 点 （系） 昆 山 办 学 点 专 业 计 算 机 网 络 技 术 班 级 09 普 专 学 号 090408350327 学 生 姓 名 周 小 青 起 讫 日 期 2011 年 12 月 20 日 2012 年 4 月 22 日 地 点 江 苏 城 市 职 业 学 院 昆 山 办 学 点 指 导 教 师 徐 辰 职 称 讲 师 年 月 日江 苏 城 市 职 业 学 院 教 务 处 制摘要本设计利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，相位差输出装置，两个波形的赫兹都是 50
2、，在两波形相同的前提下，以一个波形为基础，另一个波形延迟 1ms,3ms,5ms,7ms,赫兹相同而产生相位差。本实验中有一示波器，A,C波就是显示两波形的相位差的变化。实验中有四个开关按键，key1 key4按下去数码管分别显示 1ms,3ms,5ms,7ms。标准相位差输出装置设计用 STC89C52RC设计一个 4位 LED数码显示所按得的延迟时间。关键词：相位差，单片机，示波器、定时器AbstractThe design of SCM timer / counter timing and counting principle, phase difference output devic
3、e, a two waveform Hz is 50, in the two waveform of the same premise, to a waveform as the foundation, another wave of delayed 1ms,3MS,5ms,7ms, Hz phase and phase difference. In this experiment a oscilloscope, A, C wave is revealed two waveform of the phase difference changes. Experiments with four s
4、witch keys, key1 key4press down on the digital tube display 1ms,3MS,5ms,7ms.Standard phase difference output device design - design using STC89C52RC and a4 LED digital display according to delay time.Key words: SCM, phase difference, oscilloscope, timer目录摘要ABSTRACT第一章：绪论1.1课题研究的现状1.2课题研究相关概念1.2.1相位和
5、相位差的概念1.2.2单片机的含义与分类1.3课题研究的内容与意义第二章：设计任务2.1设计指标2.2设计要求2.3硬件图及设计说明第三章：程序设计与说明3.1程序设计3.2软件说明第四章：使用说明4.1使用说明4.2硬件调试第五章：结束语参考文献1.1课题研究的现状相位差测量技术的研究由来已久，最早的研究和应用是在数学的矢量分析和物理学的圆周运动以及振动学方面，随之在电气及电力方面也相应得到重视和发展。随着电子技术和计算机技术的发展，相位差测量技术得到了迅速的发展，目前相位差测量技术已较完善，测量方法及理论也较成熟，相位差测量仪器已系列化和商品化。现代相位测量技术的发展可分为三个阶段 1：第
6、一阶段是在早期采用的诸如李沙育法、阻抗法、和/差法、三电压法等，这些测量方法通常采用比对法和平衡法，虽然方法简单，但测量精度较低；第二阶段是利用数字专用电路、微处理器等来构成测试系统，使测量精度得以大大提高；第三阶段是充分利用计算机及智能化测量技术，从而大大简化设计程序，增强功能，使得相应的产品精度更高、功能更全。同时，各种新的算法、测量手段和新的设计方法及器件也随之出现在相位测量技术方面，美国一直处于领先地位，主要的研究机构及公司有NBS、HP、ADYU 公司及 DRANETZ实验室，俄罗斯在此领域也具有较高的水平。商品化的通用相位计的水平为低频段达 Hz 数量级，甚高频可达 100GHz，
7、相位分辨率可达 0.001，相位测量范围为 0360，180180，少数可达 720。在相位准确度方面，低频为0.002，高频为0.2，微波为0.5。随着电子技术的迅速发展，国外从 60年代后期开始设计和制造基于过零交叉检测原理的低频相位计，并开始用于工频相位的测量。在国内，60 和 70年代是相位测量研究的黄金时代，有众多的研究所、工厂及其它行业部门均进行了相位测量技术的研究并取得了一定的成果，如国家计量科学院、国防科工委、电子部十、十四、十七研究所、天津无线电一厂、南京电讯仪器厂等单位，初步奠定了我国相位测量的基础，研制了一批专用、通用的相位计产品。1964 年我国第一台相位测量仪器 US
8、2型交流相位差计问世，其极限误差为 30。1979年 12月国家计量总局正式批准进行相位量值传递。从 80年代开始，将微处理器广泛地用于各个技术领域，多种型号的电子相位计投入市场，取代了以往的相位计。在 70年代中期以后，由于资金、技术、管理、市场等因素的原因，国内相位测量技术的发展进入了低潮，研究相位测量的单位和技术人员越来越少。目前，国内生产商品化相位计的主要厂家仅有天津中环电子仪器公司，相位计量机构是中国计量科学研究院和国防科工委。总的来说，我国的相位测量技术与国外有较大的差距，主要体现在产品种类较少，配套产品少；产品测试功能单一；仪器精度、数字化和自动化程度不高；相位计量标准不完备。目
9、前国外提出了改进测相位测量精确度的方法，包括有：(1)用专用数字处理芯片，利用正余弦表格及傅立叶变换方法来计算相位差，可大大提高测量精度。(2)采用新器件及设计方法提高相位测量精度及展宽工作频率范围。(3)采用新的算法来进行相位测试。(4)采用高精度相位测量设备，通过相位输出信号，利用桥路与输入信号相位进行比较，从而测出相位差。现代电子测量仪器与智能测量技术、计算机技术紧紧结合在一起，每一次计算机技术和电子技术的革命都带来电子测量仪器的革命。因此，只有不断的采用新技术和新方法，才能使相位计的性能和精度得以不断的提高。相位差的测量在研究网络特性中具有重要作用。设计一个测量快速、精确的相位差计已成
10、为生产科研中重要课题。1.2 课题相关概念1.2.1 相位和相位差的概念(1) 相位是信号的三种特性之一(另两种分别为频率、幅度)，它说明谐波振荡在某一瞬时的状态。在数学上定义为正弦或余弦函数的幅角，其数学模型为：u(t)=E sin(t+) (2-1)式中 是初相角，t+ 就是相位角，通常称为相位。(t)=t+ (2-2)由(2-2)式可以看出相位是时间 t的线性函数。令 1(t)、2(t)表示角频率为 1、2 的两个简谐振荡的相位，则有：(t)=1(t)-2(t)=(1-2)t+(1-2)=t+(1-2) (2-3)由(2-3)式可知相位差也是时间 t的线性函数。若 1=2 即两个同频信号
11、，则有：(t)= 1(t)- 2(t)=1-2 (2-4)显而易见，两个同频信号的相位差为常数，由其初相位角之差确定，即我们通常所说的静态相位差。假设，我们选定一个信号为参考信号，认定它的初相角为零，譬如：1=0即：u1(t)=Esin(t) (2-5)u2(t)= Esin(t+) (2-6)由(2-5)式确定的信号叫做基准信号，(2-6)式确定的信号则称为被测信号。这时，相位差=1-2=- (2-7)这里的负号表示 1 滞后 2 或 2 超前 1。这种“静态”相位差，在国防、科研和工业生产中是很有用的。例如：工频电压加在具有感性的负载上，则电压与电流的相位不同，具有差值，一个交变信号通过电
12、路或滤波器都要产生相移，等等。(2) 物理学中的相位差两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫做相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和电流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电
13、压。加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于 180。这种情况叫做反相位，或者叫做反相。1.2.2单片机的含义与分类单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成一个小而完善的计算机系统。51 系列单片机51系列单片机最早有 Intel公司推出，主要有 8031系列，8051 系列。后来 Atmel公司以 8051的内核为基础推出了 AT89系列单片机。其中 AT89C51 AT89C52 AT89S51 AT89S52 AT89S8252等单片机完全兼容 8051系列单片机，所有的指令功能也是一样的。就是功能上做了一系列的扩展，比如说 AT89S系列都支持 ISP功能，AT89S52 AT89S8252 增加了内部 WDT功能，增加了一个定时器等功能。为了学习简单 Atmel也推出了 8051指令完全一样的 AT89C2051 AT89C4051等单片机，这些单片机可以看成精简型的 8051单片机。比较适合初学者的需要。AVR 单片
