【毕业设计】数字电信号测量仪的设计与制作 ㊣ 精品文档 值得下载

处理，并送显示。

单片机最小系统如图所示。

图单片机最小系统原理图显示是种用于显示字母数字符号等的显示模块。

它能显示的数据较多字母和数字均可，满足本设计的要求。

另外，的控制电路简单，且能够达到定的精度要求，同时它通过排针，易拔易插，便于使用。

的条控制指令如下序号指令清显示光标返回置输入模式显示开关控制光标或字符移位置功能置字符发生存贮器地址字符发生存贮器地址置数据存贮器地址显示数据存贮器地址读忙标志或地址计数器地址写数据到或要写的数据内容从或读数读出的数据内容基本操作时序读状态输入输出状态字写指令输入指令码，高脉冲输出无读数据输入输出数据写数据输入数据，高脉冲输出无其中，为数据命令选择，为读写选择，为使能信号端。

软件设计该系统的程序流程图如图所示。

图程序流程图数据测量和数据分析测试使用的仪器本设计测试主要使用的仪器有四种，分别为直流稳定电源合成函数信号发生器示波器数字万用表。

数据测量表格峰峰值测量测试条件输入信号为正弦波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格二峰峰值测量测试条件输入信号为正弦波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格三峰峰值测量测试条件输入信号为正弦波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格四峰峰值测量测试条件输入信号为正弦波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格五峰峰值测量测试条件输入信号为方波，频率误差超出量程注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格六峰峰值测量测试条件输入信号为方波，频率误差超出量程注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格七峰峰值测量测试条件输入信号为方波，频率误差超出量程注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格八峰峰值测量测试条件输入信号为方波，频率误差超出量程注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格九峰峰值测量测试条件输入信号为三角波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格十峰峰值测量测试条件输入信号为三角波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格九峰峰值测量测试条件输入信号为三角波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格十峰峰值测量测试条件输入信号为三角波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格十峰峰值测量测试条件输入信号为三角波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格十二峰峰值测量测试条件输入信号为三角波，频率误差注表格中，为函数信号发生器输出峰峰值电压，为用示波器测量输入信号实际输出的峰峰值电压，为显示电压值，。

表格十三频率测量测试条件输入信号为正弦波，峰峰值误差误差注表格中，为函数信号发生器输出信号频率，为显示频率值，。

表格十四频率测量测试条件输入信号为方波，峰峰值误差误差注表格中，为函数信号发生器输出信号频率，为显示频率值，。

表格十五频率测量测试条件输入信号为三角波，峰峰值误差误差无注表格中，为函数信号发生器输出信号频率，为显示频率值，。

数据分析表格至十二数据分析当输入信号为正弦波和方波时，输出的有效值电压在范围内与输入信号峰值基本保持固定关系，但是输入信号为三角波时，当输入信号频率大于时，示波器的实际输出峰峰值随着输入信号频率的上升而下降。

输入信号峰峰值为时，输出信号有效值转换存在较大误差，这是由于转换芯片的输出有效值偏差大而造成。

当输入信号为方波时，由于本系统采用的是单片机，采用内部基准，故而最大只能测量电压，因而被测方波信号峰峰值为，故不能测量。

④当输入信号为三角波时，当信号频率较大时，存在较大测量误差。

表格十三至十五数据分析本系统采用单片机直接测频，故而对于测量低频信号时，测量时间相对较长，故需等待段稳定时间。

由于本系统的整形电路存在些问题，测量频率与信号的输入幅度有关系，输入信号幅度大小与所能测量的频率范围成反比，即输入幅度越大，能测量的频率越低。

对于小信号测频，应先将小信号放大整形后在测量频率。

总结电路设计在设计的初始阶段设计思路是采用和电压比较器场管等组成峰值电压采样保持电路，输入信号对电容充电，电压达到最大值之后，输出的电压与输入的电压作比较。

从而测得峰值。

然而，这种方法对信号的频率有定的限制，芯片的工作频率也无法达到要求。

同时，测量的幅度受频率影响大。

故此方法是不能采用的。

电路调试在硬件调试过程中，刚开始使用的电路简单，没有精度调节外围电路。

故峰值转换电路转化出来的真有效值与理论值存在较大误差，使精度降低。

后来，查阅资料，对的外围电路进行调整，进步提高测量精度，减少有源整流器的非线性误差。

在软件调试过程中，主要是对采集回来的数据进行转换，由于函数信号发生器理论输出电压值与实际输出值存在差异并且受频率的影响。

同时，由于定时时间有以及，故对按键的扫描显得不灵敏，所以按键控制还有待解决。

心得体会本设计完成了对正弦方波三角波信号幅度和频率的测量，并给出了测试结果。

本次设计的主要困难点是在硬件电路的设计上，由于自身知识量不足，了解的芯片也不多，对查找的芯片的用法的了解也是模棱两可，所以在电路的设计上走了很长的弯路。

不过，在这次的设计中，是我学到了很多东西，特别是在硬件的设计上，你在选择芯片时，应该全面考虑到你的设计要求，比如芯片的工作频率等。

还有，在软件编程的过程中，应该做到有条有理，顺序井然，才能实现更好的控制。

致谢在这次的毕业设计中，感觉电路的设计很困难，遇到了很多问题，度很盲目，不过在袁老师的悉心指导和鼓励下，经过不断的探索和努力，毕业设计和论文最终顺利完成。

在此，我衷心的感谢袁老师的帮助，感谢在设计过程中给予我帮助的同学。

阎石，数字电子计数基础北京高等教育出版社，年沙占友型真有效值流转换器河北机电学院，潘琢金译，混合信号微控制器数据手册沈阳航空工业学院附录系统图泉州师范学院毕业论文设计题目数字电信号测量仪的设计与制作物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业级班学生姓名苏国栋学号指导教师袁放成职称教授完成日期年月日教务处制数字电信号测量仪的设计与制作苏国栋物理与信息工程学院电子信息科学与技术专业班指导教师袁放成教授摘要本系统设计了个用于测量频率和峰峰值的电信号测量仪，以高精度，宽频带的真有效值转换芯片，以及为核心，其外围电路简单可靠。

的输出即为真有效值，再经单片机内部采集数据，由程序进行真有效值峰峰值转换处理，实现峰值测量。

同时，信号经构成的施密特触发器整形，送至单片机进行测频，实现频率测量。

关键词峰值频率引言随着社会科学技术的进步，电子电力技术也迅猛发展，对于电信号的测量也越来越重要。

在信号测量领域中，电压，频率是信号测量的两个主要参数，如何获得这正确的数据已经在信息领域显得越来越重要了。

本系统利用真有效值芯片，以及整形电路，通过采集，数据处理。

其中具有高精度，受温度影响小的特点，误差小。

总体方案设计本系统主要由单片机最小系统直流稳压电源峰值测量电路整形电路和显示五个模块组成。

其中，直流稳压电源模块给峰值测量电路单片机整形电路和显示模块提供稳定的工作电压峰值测量模块的功能是函数信号发生器输入信号的峰峰值转换成对应的真有效值电压整形电路将输入的信号整成同频率的脉冲信号单片机系统模块主要是采样输出的有效值电压，同时测量频率，并将结果显示在显示屏上。

系统框图如图所示。

图系统框图单元模块设计电源直流稳压电源由变压器整流电路及稳压电路组成。

采用线性稳压芯片和分别获得电压和电压，电压供给获得电压。

其中有两路，路与为峰值测量电路提供正负电源，另外路为整形电路提供电源。

为单片机提供稳定电源。

其原理图设计如图所示。

函数信号发生器直流稳压电源峰值测量电路整形电路单片机显示图稳压电源原理图频率测量电路频率测量原理频率是指单位时间内信号的重复次数。

根据频率的定义在个已知的确定的标准时间间隔内，测出信号的重复次数，那么即可得到频率。

其原理如图所示如下图频率测量原理框图相关资料内部原理框图如图所示。

被测信号整形单片机定时并计数单片机处理及显示图内部结构框图是比较器的输入端也称阈值端，用标注，是比较器的输入端也称触发端，用标注。

和的参考电压电压比较的基准和由经过三个电阻分压给出。

在控制电压输入端悬空时。

如果外接固定电压，则，。

是置零输入端。

只要在端加上低电平，输出端便立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。

正常工作时必须使处于高电平。

施密特触发器将定时器的和两个输入端连在起作为信号输入端，如图所示，即可得到施密特触发器。

由于比较器和的参考电压不同，因而锁存器的置信号和置信号必然发生在输入信号的不同电平。

因此，输出电压由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的值也不相同，这样就形成了施密特触发特性。

构成的施密特触发器可将输入信号为正弦波，三角波等整成同频率的方波，符合本设计的要求，故采用施密特触发器作为整形电路。

图施密特触发器峰值测量电路方案使用二极管峰值检波电路。

将输入信号经固定放大后经过二极管和电容进行峰值检波，由单片机内部采集电压，并且进行处理，送至显示。

但是，该方案的输出随着频率的变化而会产生较大波动，没有规律。

方案二采用真有效值转换芯片。

直接将待测量的交流信号取样，输出有效值，经单片机采用转化并显示。

在内，的工作状态基本上不变，符合本设计要求。

综上，本系统采用方案二。

峰值测量原理