电信号测量仪的设计与实现

2、 脉宽测量 测量电路在检测到脉冲的上升沿时打开计数器，在下降沿时关闭计数器， 所测脉冲宽度为 TW = N / fs ，其中 N 为计数值，fs 为计数器的工作频率。 3、 峰值测量 测量正弦信号 VPP 的原理框图如下图所示
被测信号
峰值电压保持
滤波
显示
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峰值电压采样保持电路由一片采样保持器芯片 和一块电压比较器构成。 采样保持器的输出电压 和输入电压通过电压比较器进行比较，当 Vi>V0 时，电压比较器输出高电平，送到采样保持器的 逻辑控制端 8 脚，使之处于采样状态；当 Vi 达到 峰值而下降时，Vi<V0，电压比较器输出低电平， 采样保持器的逻辑控制端置低电平，使之处于峰 值保持状态。
基本测量原理
1、 频率、周期测量 频率的测量按照频率的定义进行：在某个已知的标准时间 间隔 T（如 1s）内，测出被测信号重复的次数 N，f=N/T 就 是信号频率。基本原理框图如图 1 所示
被测信号
放大整形
时间闸门
计数器
译码显示
门控信号 晶振
分频信号
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图中晶振提供测量的时间基准，经分频后产生准确地时间间隔 T，作为门控 信号去开启与关闭 时间闸门。闸门开启时，被测信号经过放大整形后，进入计数器进行计数， 闸门关闭时，停 止计数。若在时间间隔 T 内，计数值为 N，则被测信号的频率 f=N/T。 由于单片机具有程序运算功能，且频率为周期的倒数，测的频率值，即可 通过运算得到周
4、 相位测量 相位指两个同频率正弦信号间的相位角之差。
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三、 系统设计 ㈠ 硬件部分设计 1. 电源部分由于被测信号易受干扰而发生失真，使
测量精 确度下降，故自制稳压电源供电电路图如下：
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双 12V 的交流电经四个二极管整流、电容滤波后经两个 三端稳压管稳压得到 ± 8V 后给系统的运放等供电，再经 7805 稳压管为单片机提供工作电压+5V。 2. 信号整形电路 单片机很难直接对正弦信号进行频率的测量，当正弦波和 方波在同一输入端时就更难直接测量，两正弦波的相差也 无法直接测量，因而使用整形电路把正弦波变成占空比为 50%，频率丌变的方波，便于进行频率和相差的测量。图 中，正弦信号用电压比较器 LM393 和 0.1V 的电压作比较， 便可得到同频的方波，用于测量其频率。和负 0.1V 比较 可得负半波对应的负脉冲，进入单片机后可识别是否是正 弦波，原信号和相移后的信号经过零比较后可得到同频的 两路方波信号。稳压管用于电平的转换。
是则测量脉宽、占空比
否则测量相位差、峰峰值
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四、 系统指标测测
1、指标测测
⑴ 频率、周期测测： 用函数信号发生器产生频率范围为 1Hz～10KHz 的 方波信号（TTL 电平，占空比 50%，，用标准频率计测的标准频率，再用设 计的测量仪测出频率，求出误差。 ⑵脉宽测测：用函数信号发生器产生频率范围为 1Hz～10KHz 的方波信号， 用标准周期测量仪 测出周期，再除以 2，得到标准脉宽，再用设计的测量仪测出脉宽，求出误差。 ⑶占空比测测：用函数信号发生器产生频率范围为 1Hz～10KHz 的方波信 号，用标准周期测量仪测出周期，用标准数字频率计测出脉宽，两者相除，得 到标准占空比，再用设计的测量仪测出占空比，求出误差。 ⑷峰值测量：用用函数信号发生器产生频率范围为 1Hz～10KHz 的正弦波信 号，用标准交流毫 伏表测出有效值，通过运算得到标准峰值，再用设计的测量仪测出占空比，求 出误差。
4.
系统控制电路
此部分是系统的主要控制部分，要完成信号的选通和 计数脉冲的分频，及显示数值功能，两个模拟电子开关 集成 CD4052 作为信号的选通开关，8253 作为计数脉 冲的分频，LCD1602 作为系统的显示器件。
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二、软件部分设计
⑴系统程序流程
开始 N 初始化
否则检测信号输入 信号指示 是否为方波
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对本次设计研究的期待
希望通过本次的研究能够使更多的人了解并 认识到多功能电子钟的重要性。 更希望的是通过本次研究能够使更多的人投 身都多功能电子钟的研究中去，能够使我们 的生活更加的简单、快捷、方便。
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电信号测量仪的设计不实现
指导老师：王庆春 报告人：孙新
选题的意义
本系统以单片机为核心设计了一种用于测量频率、周期、脉宽、占空 比、峰峰值的简易信号测
量仪，其中还可分辩正弦波不方波，利用单片机的数学运算和控制功 能，结合部分中规模数字电路，实现测量中的功能自动切换。各项实测 表明，设计原理正确合理，指标符合设计要求。 但目前市场上各式各样的LCD数字电子钟大多数用全硬件电路实现，电 路结构复杂，功率损耗大等缺点。因此有必要对数字电子钟进行改进。
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3.
Vpp 测量电路
电路原理图wk.baidu.com下：
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由采样保持集成电路 LF398 和电压比较器 LM393、场 管等组成峰值电压采样保持电路，其原理是：输入的电压 进入采样集成，对电容充电，电压达到最大值（峰值）之 后，输出的电压和输入的电压作比较，电压达到最大后， 由于输出电压大于圆锥形入电压，比较器的输出使采样集 成禁止电压的输入而保持峰值不变。运放 OP07 用于对信 号进行两倍的电压放大，满足 A/D 转换器ADC0832 的最 大电压分辩条件。ADC0832 是一个 8 位串行 A/D 转换器， 用于采集正弦信号的 Vpp 值。