畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)字電信號(hào)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作

1、 泉 州 師 范 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 數(shù)字電信號(hào)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作 物理與信息工程 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專(zhuān) 業(yè)07級(jí) 1 班學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 教授 完成日期 2011年04月16日 教務(wù)處 制數(shù)字電信號(hào)測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與制作070303017物理與信息工程學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)1班 指導(dǎo)教師 教授 【摘要】：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)用于測(cè)量頻率和峰峰值的電信號(hào)測(cè)量?jī)x，以高精度，寬頻帶的真有效值轉(zhuǎn)換芯片ad637，以及ne555為核心，其外圍電路簡(jiǎn)單可靠。ad637的輸出即為真有效值，再經(jīng)c8051f410單片機(jī)內(nèi)部a/d采集數(shù)據(jù)，由程序進(jìn)行真有效值峰峰值轉(zhuǎn)換處理，

2、實(shí)現(xiàn)峰值測(cè)量。同時(shí)，信號(hào)經(jīng)555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器整形，送至c8051f410單片機(jī)進(jìn)行測(cè)頻,實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量。 【關(guān)鍵詞】c8051f410；ad637；ne555;峰值；頻率1. 引言 隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子電力技術(shù)也迅猛發(fā)展，對(duì)于電信號(hào)的測(cè)量也越來(lái)越重要。在信號(hào)測(cè)量領(lǐng)域中，電壓，頻率是信號(hào)測(cè)量的兩個(gè)主要參數(shù)，如何獲得這一正確的數(shù)據(jù)已經(jīng)在信息領(lǐng)域顯得越來(lái)越重要了。本系統(tǒng)利用真有效值芯片ad637，以及整形電路，通過(guò)c8051f410采集，數(shù)據(jù)處理。其中ad637具有高精度，受溫度影響小的特點(diǎn)，誤差小。2. 總體方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、直流穩(wěn)壓電源、峰值測(cè)量電路、整形電路和顯示

3、五個(gè)模塊組成。其中，直流穩(wěn)壓電源模塊給峰值測(cè)量電路、c8051f410單片機(jī)、整形電路和顯示模塊提供穩(wěn)定的工作電壓；峰值測(cè)量模塊的功能是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸入信號(hào)的峰峰值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的真有效值電壓；整形電路將輸入的信號(hào)整成同頻率的脈沖信號(hào)；單片機(jī)系統(tǒng)模塊主要是采樣ad637輸出的有效值電壓，同時(shí)測(cè)量頻率，并將結(jié)果顯示在lcd顯示屏上。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器直流穩(wěn)壓電源峰值測(cè)量電路ad637整形電路c8051f410單片機(jī)lcd顯示圖2-1 系統(tǒng)框圖3. 單元模塊設(shè)計(jì) 3.1電源直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路及穩(wěn)壓電路組成。采用線性穩(wěn)壓芯片lm7805和lm7905分別獲得+5v電壓和

4、-5v電壓，+5v電壓供給asm1117-3.3v獲得3.3v電壓。其中有兩路lm7805，一路與lm7905為峰值測(cè)量電路提供正負(fù)5v電源，另外一路7805為整形電路提供電源。asm1117-3.3v為c8051f410單片機(jī)提供穩(wěn)定電源。其原理圖設(shè)計(jì)如圖3-1所示。圖3-1穩(wěn)壓電源原理圖3.2 頻率測(cè)量電路3.2.1 頻率測(cè)量原理 頻率是指單位時(shí)間內(nèi)某信號(hào)的重復(fù)次數(shù)。根據(jù)頻率的定義：在某個(gè)已知的確定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔t內(nèi)，測(cè)出信號(hào)的重復(fù)次數(shù)n，那么即可得到頻率f= n / t。其原理如圖3-2-1所示如下：被測(cè)信號(hào)整形單片機(jī)定時(shí)并計(jì)數(shù)單片機(jī)處理及顯示圖3-2-1 頻率測(cè)量原理框圖3.2.2 5

5、55相關(guān)資料1 555內(nèi)部原理框圖如圖3-2-2所示。圖3-2-2 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 vi1是比較器c1的輸入端（也稱(chēng)閾值端，用th標(biāo)注），vi2是比較器c2的輸入端（也稱(chēng)觸發(fā)端，用tr標(biāo)注）。c1和c2的參考電壓（電壓比較的基準(zhǔn)）vr1和vr2由vcc經(jīng)過(guò)三個(gè)5k電阻分壓給出。在控制電壓輸入端vco懸空時(shí)，vr1=2/3vcc，vr2=1/3vcc。如果vco外接固定電壓，則vr1=vco，vr2=1/2vco。 rd是置零輸入端。只要在rd端加上低電平，輸出端vo便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時(shí)必須使rd處于高電平。3.2.3 施密特觸發(fā)器1將555定時(shí)器的vi1

6、和vi2兩個(gè)輸入端連在一起作為信號(hào)輸入端，如圖3-2-3所示，即可得到施密特觸發(fā)器。由于比較器c1和c2的參考電壓不同，因而sr鎖存器的置0信號(hào)（vc1=0）和置1信號(hào)（vc2=0）必然發(fā)生在輸入信號(hào)v1的不同電平。因此，輸出電壓vo由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖剿鶎?duì)應(yīng)的vi值也不相同，這樣就形成了施密特觸發(fā)特性。555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器可將輸入信號(hào)為正弦波，三角波等整成同頻率的方波，符合本設(shè)計(jì)的要求，故采用施密特觸發(fā)器作為整形電路。圖3-2-3 555施密特觸發(fā)器 3.3 峰值測(cè)量電路方案一：使用二極管峰值檢波電路。將輸入信號(hào)經(jīng)固定放大后經(jīng)過(guò)二極管和電容進(jìn)行峰值檢波，由單片機(jī)內(nèi)部a/

7、d采集電壓，并且進(jìn)行處理，送至顯示。但是，該方案的輸出隨著頻率的變化而會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，沒(méi)有規(guī)律。方案二：采用真有效值轉(zhuǎn)換芯片ad637。直接將待測(cè)量的交流信號(hào)取樣，輸出有效值，經(jīng)單片機(jī)采用轉(zhuǎn)化并顯示。在400khz內(nèi)，ad637的工作狀態(tài)基本上不變，符合本設(shè)計(jì)要求。綜上，本系統(tǒng)采用方案二。峰值測(cè)量原理框圖如圖3-3所示。ad637真有效值轉(zhuǎn)化信號(hào)源c8051f410單片機(jī)圖3-3 峰值測(cè)量原理框圖3.4 高精度寬帶有效值/dc轉(zhuǎn)換器ad637外圍電路設(shè)計(jì) 3.4.1 ad637相關(guān)資料2 ad637的內(nèi)部原理框圖如圖3-4-1所示。它主要由四個(gè)部分組成：有源整流器，平方/除法器，濾波放大器和緩

8、沖放大器。其中，輸入電壓可以是ac或者dc。輸入電壓通過(guò)有源整流器a1和a2轉(zhuǎn)化為單極性電流i1。i1流入平方/除法器的一個(gè)輸入端，平方除法器的輸出電流為i4，i1與i4具有如下關(guān)系：i4=i12/i3; 平方除法器的輸出電流i4驅(qū)動(dòng)a4，并且與外部平均電容cav構(gòu)成了低通濾波器。如果低通濾波器的時(shí)間常數(shù)（rc）大于輸入信號(hào)的最大周期，那么a4的輸出電壓將正比于平方/除法器的輸出平均電流i4。濾波放大器的輸出通過(guò)外圍電路提供i3，這個(gè)i3等于i4的平均值。i3通過(guò)a3，返回平方/除法器，從而完成了真有效值的轉(zhuǎn)換。其中：vout=24k*i4; 如果沒(méi)有接平均電容cav，那么ad637將計(jì)算輸入

9、信號(hào)的絕對(duì)值電壓。但是為了確保輸出的穩(wěn)定，要接一個(gè)5pf的電容。此時(shí),i3=i4;vout=|vin|; 5腳是片選段，高電平有效。通過(guò)該引腳可以是ad637工作在微功耗的備用模式。圖3-4-1 ad637內(nèi)部原理圖 ad637具有高精度，寬頻帶的特點(diǎn)。其測(cè)量誤差(+/-0.2%讀數(shù)+0.5mv)。當(dāng)輸入信號(hào)有效值為100mv時(shí)，其頻帶寬度可達(dá)600khz，當(dāng)輸入信號(hào)有效值為2v時(shí)，其頻帶寬度可達(dá)8mhz。 3.4.2 ad637外圍電路設(shè)計(jì)圖3-4-2 ad637外圍電路圖3.5 單片機(jī)系統(tǒng) c8051f410單片機(jī)內(nèi)部自帶12位a/d，其最高轉(zhuǎn)換速率可達(dá)200ksps。adc系統(tǒng)包含一個(gè)可

10、編程的模擬多路選擇器，用于選擇a/d的輸入。c8051f410內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-5-1所示3。圖3-5-1 c8051f410單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖在該系統(tǒng)中，c8051f410單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，主要完成以下幾個(gè)功能：1） 通過(guò)內(nèi)部ad，采集ad637有效值輸出端電壓，并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算處理，并送lcd顯示。2） 利用定時(shí)器0和定時(shí)器1，對(duì)整形后的信號(hào)測(cè)頻。定時(shí)器0用于定時(shí)時(shí)間，既設(shè)定閥門(mén)時(shí)間，它關(guān)系到測(cè)量頻率的范圍。定時(shí)器1作為計(jì)數(shù)器使用，對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。再由單片機(jī)計(jì)算處理，并送lcd顯示。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-5-2所示。 圖3-5-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 3.6 lcd1602顯

11、示lcd1602是一種用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的顯示模塊。它能顯示的數(shù)據(jù)較多（字母和數(shù)字均可），滿足本設(shè)計(jì)的要求。另外，lcd1602的控制電路簡(jiǎn)單，且能夠達(dá)到一定的精度要求，同時(shí)它通過(guò)排針，易拔易插，便于使用。lcd1602的11條控制指令如下：序號(hào)指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001i/ds4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001dcb5光標(biāo)或字符移位000001s/cr/l*6置功能00001dlnf*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志

12、或地址01bf計(jì)數(shù)器地址10寫(xiě)數(shù)據(jù)到cgram或ddram10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從cgram或ddram讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容lcd1602基本操作時(shí)序：讀狀態(tài)輸入rs=l,r/w=h,e=h輸出d0-d7=狀態(tài)字寫(xiě)指令輸入rs=l,r/w=l,d0-d7=指令碼，e=高脈沖輸出無(wú)讀數(shù)據(jù)輸入rs=h,r/w=h,e=h輸出d0-d7=數(shù)據(jù)寫(xiě)數(shù)據(jù)輸入rs=h,r/w=l,d0-d7=數(shù)據(jù)，e=高脈沖輸出無(wú) 其中，rs為數(shù)據(jù)/命令選擇，rw為讀/寫(xiě)選擇，e為使能信號(hào)端。3.7 軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的程序流程圖如圖3-7所示。圖3-7 程序流程圖4. 數(shù)據(jù)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析 4.1 測(cè)試使用的儀器本設(shè)計(jì)測(cè)試主

13、要使用的儀器有四種，分別為：直流穩(wěn)定電源、合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、數(shù)字萬(wàn)用表。 4.2 數(shù)據(jù)測(cè)量表格一：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為正弦波，頻率f=10hz）uip-p (mv)usp-p(mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001051211615.23500534549152.810001040104000150015801576-40.25200021202117-30.1425002645264720.07630003145314940.127350037203688-320.86400042504227-230.54450047604746-140

14、.29500053105281-290.546注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格二：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為正弦波，頻率f=1khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001051241918.0950054254530.5510001040104330.28815001580158000200021202118-20.0925002650265220.07630003150315

15、660.19350037403696-441.17400042604236-240.56450048004756-440.91500053105294-160.30注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格三：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為正弦波，頻率f=10khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001051211615.23500536551152.79100010301043131.26

16、15001580158000200021202118-20.0925002645264940.15300031403153130.414350037303690-401.07400042504233-170.40450047604751-90.189500053105288-220.414注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格四：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為正弦波，頻率f=100khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p

17、 (mv)u(mv)誤差（%）1001041151110.5750053454281.4910001028103240.38915001565156610.06320002105210610.04725002630263880.304300031253136110.349350036803665-150.40740004200420220.04745004720472220.042500052405254140.267注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格

18、五：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為方波，頻率f=10hz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）10011011665.45500540546611.11100010801072-80.74150015851584-10.063200021052102-30.14250026202616-40.1530003100310220.0635003780378440.15400043204314-60.138450048404434（超出量程）50005360注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入

19、信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格六：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為方波，頻率f=1khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1081201211.11510000538550122.23100010701080100.9315001590159660.3820002110211660.284250026202630100.382300031003114140.45235003800380440.105400043304326-40.092450048704434（超出

20、量程）50005360注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格七：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為方波，頻率f=10khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001081201211.11500540550101.85100010761076001500159015900020002110211440.18925002625262610.03830003105311050.16535003800

21、380220.053400043304324-60.139450048404434（超出量程）50005350注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格八：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為方波，頻率f=100khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）10010811680.704500535546112.05100010601072121.1315001585158610.0632000210021

22、0440.185250026052616110.4230003100310000350037903788-20.053400043104308-20.046450047904434（超出量程）50005330注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格九：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為三角波，頻率f=10hz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001101241412.72500555570152

23、.7210001088108910.092150016501643-70.42420002195220050.227250027502743-70.25930003260326990.276350038803861-190.489400044204418-20.045450049704958-120.241500055205511-90.163注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格十：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為三角波，頻率f=1khz

24、）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001101281816.36500557574173.05100010741089151.3915001645164610.0620002195220490.4125002745275490.327300032553273180.55350038903854-360.92400044504411-390.88450049704951-190.38500055105508-20.03注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd16

25、02顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格十一：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為三角波，頻率f=10khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001101281816.36500552574223.9100010661089232.1515001645164610.057200021852200150.68250027202754341.25300032303273431.33350038503847-30.07840004400440440.09450049504947-30.06500055105504-60.108注：

26、表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格十二：ad637峰峰值測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為三角波，頻率f=80khz）uip-p (mv)usp-p (mv)uop-p (mv)u(mv)誤差（%）1001061241816.9500536567315.78100010361082464.44150015851636-493.09200021202186663.11250026452740953.593000314032551153.663500372038

27、301102.954000426043801202.814500478049201402.925000530054731733.26注：表格中，uip-p為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出峰峰值電壓，usp-p為用示波器測(cè)量輸入信號(hào)實(shí)際輸出的峰峰值電壓，uop-p為lcd1602顯示電壓值，u=uop-p-usp-p。表格十三：頻率測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為正弦波,峰峰值1.5v）finfoutf誤差（%）finfoutf誤差（%）1hz1hz0 hz05 khz4.985khz15hz0.310 hz11hz1 hz9.17 khz6.979khz21hz0.330 hz30hz0 hz010 kh

28、z9.971khz29hz0.2950 hz49hz1 hz2.030 khz29.916khz84hz0.2870 hz70hz0 hz050 khz50.027khz27hz0.054100hz99hz1 hz1.060 khz60.038khz38hz0.063300hz299hz1 hz0.33470 khz70.029khz29hz0.041500hz498hz2 hz0.380 khz80.031khz31hz0.039700 hz697hz3 hz0.4390 khz90.042khz42hz0.0471 khz997hz3 hz0.3100 khz100.033khz33hz0

29、.0333 khz2992khz8hz0.267125 khz125.031khz31hz0.025注：表格中，fin為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率，fout為lcd1602顯示頻率值，f=|fout-fin|。表格十四：頻率測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為方波,峰峰值3v）finfoutf誤差（%）finfoutf誤差（%）1hz1hz0hz05 khz4.985khz15hz0.310 hz10hz0hz07 khz6.98khz20hz0.28630 hz30hz0hz010 khz9.97khz20hz0.250 hz49hz1hz2.030 khz30.014khz14hz0.0477

30、0 hz69hz1hz1.450 khz50.027khz27hz0.054100hz99hz1hz1.070khz70.017khz17 hz0.024300hz299hz1hz0.334100 khz99.98khz20hz0.02500hz498hz2hz0.3300 khz299.993khz7 hz0.002700 hz698hz2hz0.286500 khz500.006khz6 hz0.0121 khz997hz3hz0.3700 khz700.018khz18 hz0.0033 khz2.991khz9hz0.31 mhz1000.012khz12 hz0.0012注：表格中，

31、fin為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率，fout為lcd1602顯示頻率值，f=|fout-fin|。表格十五：頻率測(cè)量（1）（測(cè)試條件：輸入信號(hào)為三角波,峰峰值1.6v）finfoutf誤差（%）finfoutf誤差（%）1hz1hz0hz05 khz4.985khz15hz0.310 hz10hz0hz07 khz6.980khz20hz0.28630 hz30hz0hz010 khz9.970khz30hz0.350 hz50hz0hz030 khz30.014khz14hz0.04770 hz69hz1hz1.4550 khz50.027khz27hz0.054100hz99hz1hz1.

32、060 khz60.028khz28hz0.047300hz300hz0hz070 khz70.04khz40hz0.057500hz530hz30hz5.6680 khz80.041khz41hz0.05700 hz717hz17hz2.4290 khz90.042khz42hz0.0461 khz997hz3hz0.3100 khz100.043khz43hz0.0433 khz2991khz9hz0.3200 khz無(wú)注：表格中，fin為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率，fout為lcd1602顯示頻率值，f=|fout-fin|。4.3 數(shù)據(jù)分析表格一至十二數(shù)據(jù)分析：當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波和方波

33、時(shí)，輸出的有效值電壓在0-400khz范圍內(nèi)與輸入信號(hào)峰值基本保持固定關(guān)系，但是輸入信號(hào)為三角波時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)頻率大于10khz時(shí)，示波器的實(shí)際輸出峰峰值隨著輸入信號(hào)頻率的上升而下降。輸入信號(hào)峰峰值為100mv時(shí)，輸出信號(hào)有效值轉(zhuǎn)換存在較大誤差，這是由于轉(zhuǎn)換芯片的輸出有效值偏差大而造成。當(dāng)輸入信號(hào)為方波時(shí)，由于本系統(tǒng)采用的是c8051f410單片機(jī)，采用內(nèi)部基準(zhǔn)2.2v，故而最大只能測(cè)量2.2v電壓，因而被測(cè)方波信號(hào)峰峰值為4.4v，故不能測(cè)量5v。當(dāng)輸入信號(hào)為三角波時(shí)，當(dāng)信號(hào)頻率較大時(shí)，存在較大測(cè)量誤差。 表格十三至十五數(shù)據(jù)分析：本系統(tǒng)采用單片機(jī)直接測(cè)頻，故而對(duì)于測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)，測(cè)量時(shí)間相對(duì)

34、較長(zhǎng)，故需等待一段穩(wěn)定時(shí)間。由于本系統(tǒng)的整形電路存在一些問(wèn)題，測(cè)量頻率與信號(hào)的輸入幅度有關(guān)系，輸入信號(hào)幅度大小與所能測(cè)量的頻率范圍成反比，即輸入幅度越大，能測(cè)量的頻率越低。對(duì)于小信號(hào)測(cè)頻，應(yīng)先將小信號(hào)放大整形后在測(cè)量頻率。5. 總結(jié)5.1 電路設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的初始階段設(shè)計(jì)思路是采用lf398和電壓比較器lm393、場(chǎng)管等組成峰值電壓采樣保持電路，輸入信號(hào)對(duì)電容充電，電壓達(dá)到最大值之后，輸出的電壓與輸入的電壓作比較。從而測(cè)得峰值。然而，這種方法對(duì)信號(hào)的頻率有一定的限制，芯片的工作頻率也無(wú)法達(dá)到要求。同時(shí)，測(cè)量的幅度受頻率影響大。故此方法是不能采用的。5.2 電路調(diào)試在硬件調(diào)試過(guò)程中，剛開(kāi)始使用的ad637電路簡(jiǎn)單，沒(méi)有精度調(diào)節(jié)外圍電路。故峰值轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化出來(lái)的真有效值與理論值存在較大誤差，使精度降低。后來(lái)，查閱資料，對(duì)ad637的外圍電路進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步提高測(cè)量精度，減少有源整流器的非線性誤差。在軟件調(diào)試過(guò)程中，主要是對(duì)ad采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于函數(shù)信號(hào)發(fā)生器理論輸出電壓值與實(shí)際輸出值存在差異并且受頻率的影響。同時(shí)， 由于定時(shí)時(shí)間有1s以及100ms,故對(duì)按鍵的掃描顯得不靈敏，所以按鍵控制還有待解決。 5.3 心得體會(huì)本設(shè)計(jì)完成了對(duì)正弦、方波、三角波信號(hào)幅度和頻率的測(cè)量，并給出了測(cè)試結(jié)果。本次設(shè)計(jì)的主要困難點(diǎn)是在硬件電路的設(shè)計(jì)上，由于自身知