基于单片机控制的数字移相器设计
双向晶闸管的数字化移相触发控制器设计
对于移相精度，半周期对应的电角度为 180°。理论
上最小移相精度误差为：
η min = 180°
1 T/T
cy
2
（1）
·45 ·
相控制角分别为 α =10 ° 、 α =90 ° 、 α =170 ° 下的实验
波形，可以看出在不同的输出设定下，控制器均能够准
能够实现移相精准、可靠性高的数字化移相触发控制器[4-5]。
在晶闸管触发电路由模拟电路向数字电路的发展过
程中，数字化不仅可以提高系统的精度，而且能够提高
系统的抗干扰能力，还符合当前技术发展由模拟向数字
化转变的趋势。
基金项目：湖北省教育厅科学技术研究项目 （编号：Q20191804）
收稿日期：2020－12－16
控整流电路的作用下进行整流，滤波后经过共射极三极管
开关电路将脉动的直流电信号转换成脉冲波信号，供
MCU进行过零信号的检测。其具体的转换过程如图3所示。
零时刻点、根据设定的输出要求对移相相角进行实时运
算处理，得出触发脉冲的触发时刻点并输出触发脉冲信
号。程序整体流程如图 4 所示。
图4
数字式移相触发器总体流程
反馈下的闭环稳定输出单元；控制器在外部设定的作用
下通过运算计算出触发控制角，生成宽脉冲移相信号，
在交流同步信号的作用下输出，经过驱动放大后驱动双
向晶闸管[8-9]。其具体的系统框架如图 1 所示。
图1
数字化移相控制器系统
2021 年 06 月
机 电 工 程 技 术
图2
第 50 卷 第 06 期
数字化移相控制器硬件电路原理
实现控制电路与主电路的信号隔离，驱动信号在隔离电
（6） 交流信号相位同步检测模块：对交流信号的实
第4章-数字式移相信号发生器的设计
第4章
2. DDS DDS技术将输出波形的一个完整周期的幅度值都顺 序地存放在波形存储器中, 通过控制相位增量产生频 率、相位可控制的波形。DDS电路一般包括基准时钟、 相位增量寄存器、相位累加器、波形存储器、D/A转换 器和低通滤波器（LPF）等模块, 如图4.4所示。
第4章
相位 增量
相位
地址
K
m
ax
128 359 45
1021.55
则相位控制字K的位数取10 bit就能满足设计任务关于
移相的要求（分辨率为1°, 移相范围是0～359°）。
若“相位加法器”采用24 bit加法器实现, 则上述10 bit的相位控制字应扩展成24 bit, 具体扩展方法是在上述 10 bit相位控制字后面（右边）添加14个逻辑0就可以了。
基于DDS技术的数字式移相信号发生器的主 要模块框图如图4.5所示。
第4章
频率 控制 字 寄 存 器
相位 控制 字 寄 存 器
相位 累加 器
相位 加法 器
寄 存
Address1
器
寄 存
Address2
器
图4.5 基于DDS技术的数字式移相信号发生器主要模块框图
第4章
3. 1)确定系统时钟频率fcp 不妨设输出信号最高频率为fmax 、最高频率 fmax下的最少采样点数为Smin , 则有
第4章
4.3 系统硬件设计
4.3.1 DDS 1. DDS 1971年, 美国学者J.Tierncy、C.M.Rader和B.Gold提出了以全数
字技术从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。 随着电子技术的发展和水平的提高, 一种新的频率合成技术——直接数 字频率合成（DDS, Direct Digital Synthesis）技术得到了飞速发展。 DDS技术是一种把一系列数字形式的信号通过D/A转换而成模拟形式的 信号合成技术, 目前使用最广泛的一种DDS方式是利用高速存储器作查 找表, 然后通过高速D/A转换输出已经用数字形式存入存储器的正弦波。
基于STM32的简易移相显示器设计(20170518何英杰)
摘要本文是基于STM32的简易移相显示器设计，实现了对波形相位的调整并将相应参数通过OLED显示出来。
RC移相是指,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的移相电压。
简易移相显示器是利用信号发生器输出正弦波，通过RC电路与运放联系起来组成的全通滤波电路调整波形，采用STM32F103RC微处理器作为控制和测量芯片，将移相后测得的相位差、频率和幅值等从OLED上显示。
整个系统的电路结构简单明了，可靠性能高，多次实验测试结果满足基本要求和发挥部分要求。
关键字STM32；RC移相；运放；AD检测；OLEDAbstractThis design is based on the simple RC circuit phase shift display that implements the adjustment and the corresponding parameters of waveform phase through the OLED display.RC phase-shift refers to, capacitance current, circuit for capacitance charging, the charging current for a fraction of a second maximum value at the beginning, the voltage tends to 0, with the increase of capacitance charging quantity, and small current, voltage gradually increased, to the end of the capacitor charging capacitor charging current tends to 0, voltage of the capacitance for a maximum of circuit, this completes a charge cycle, if the capacitor voltage as output, can get a 90 - degree phase shift voltage lags behind the current.Simple phase shift display is the use of the output sine wave signal generator, through the RC circuit with op-amp all-pass filter circuit adjusts waveform, adopting STM32F103RC microprocessor as the measurement chip, after phase shift measurement of phase difference, frequency and amplitude on the OLED display.The circuit of the whole system structure is simple, reliable performance is high, the experiment many times test results meet the basic demands and play a part.Keywords：STM32,RC phase shift, Op amp, AD testing, OLED一、系统方案与理论分析设计基本要求：(1)幅值显示——信号源幅值1~8V，与信号源的幅值一致；(2）频率显示——信号源频率在10Hz~105Hz，与信号源频率一致；(3)相位显示——超前移相90°，滞后移相90°。
可编程控制移相器设计与实现
数 字移 相主 要 有两 种形 式 ：一种 是 先将 正 弦波信 号数字 化 ， 通过 ２片 ＤＡ转 换芯 片在 单片 机 的控制 下连 续 地循 环输 出 该数 据 ／ 表 ，可 得两 路 正弦波 信 号 ，如若 当所 得 的数 据序 列 不相 同 时 ，转 换后 存 在着 相位 差 。另 一种 是先 将参 考信 号 整形 为方 波 信号 ，并 以此 信 号为 基准 ，延 时 产生 另一 个 同频 的方 波信 号 ，再 通过 波形 变换 电路将 方波 信号 还 原成 正弦 波信 号 。 以延 时 的长 短 来决 定两
基于AVR单片机和FPGA实现DDS的数字式移相信号发生器设计方案
基于AVR单片机和FPGA实现DDS的数字式移相信号发生器设计方案1 前言移相信号发生器属于信号源的一个重要组成部分，但传统的模拟移相有许多不足，如移相输出波形易受输入波形的影响，移相角度与负载的大小和性质有关，移相精度不高，分辨率较低等。
而且，传统的模拟移相不能实现任意波形的移相，这主要是因为传统的模拟移相由移相电路的幅相特性所决定，对于方波、三角波、锯齿波等非正弦信号各次谐波的相移、幅值衰减不一致，从而导致输出波形发生畸变。
目前利用DDS 技术产生信号源的方法得到了广泛的应用，但是专用DDS 芯片由于采用特定的集成工艺，内部数字信号抖动很小，不可以输出高质量的模拟信号。
随着现代电子技术的发展，特别是随单片机和可编程技术的发展而兴起的数字移相技术却很好地解决了这一问题。
在众多的单片机之中，AVR 单片机是目前最新单片机系列之一，其突出的特点在于速度高、片内硬件资源丰富等。
以FPGA 为核心的PLD 产品，是近几年集成电路中发展最快的产品。
采用FPGA 芯片，可并行处理多项任务，其高速性能好(执行速度达到纳秒级)，纯硬件系统的可靠性高。
利用FPCA 实现DDS 能很好地解决专用DDS 芯片的诸多缺点，他可以根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能，具有良好的实用性。
本文结合AVR 系列单片机ATmega16 和采用FPGACyclone 器件实现DDS 的一种数字式移相信号发生器设计新方案。
该方案具有灵活可变的特点，更重要的是可以和其他功能模块组合扩展为任意信号发生器。
2 系统总体方案设计及实现他包括键盘按键控制部分，单片机系统部分，FPGA 部分，以及幅度控制。
基于C8051F120的全数字移相全桥电路
目录一．绪论 (6)二．硬件部分2.1 系统功能及技术指标 (7)2.2 系统方框图 (7)2.3 移相全桥电路设计 (7)2.4电路功能说明 (8)2.5 控制电路 (9)2.6 D/A数模转换模块 (10)2.7放大模块 (11)2.8保护模块 (12)三．软件部分3.1 C8051F120简介 (13)3.2 定时/计数器模块简介 (14)3.3程序框图简介 (16)3.4 PWM波形生成方法 (17)3.5 控制原理及调试方式 (17)四．系统输出结果及总结4.1 输出波形仿真 (18)4.2 结论 (19)4.3 总结 (19)四参考文献 (20)绪论移相全桥PWM控制方式是谐振变换技术与常规的PWM技术的结合。
基本工作原理为：每个桥臂的两个开关管180互补导通，两个桥臂的导通之间相差一个相位，即为移相角。
通过调节此移相角的大小，来调节输出电压的脉冲，在变压器的副边得到占空比D可以调节的正负半周对称的交流方波电压，从而达到调节相应的输出电压的目的。
移相PWM控制方式利用开关管的结电容和高频变压器的漏电感作为谐振元件，利用高频变压器漏感储能对功率开关管两端输出电容的充放电来使开关管两端电压下降为零，使全桥变换器的四个开关管一次在零电压下导通，在缓冲电容的作用下零电压关断，从而有效地降低了电路的开关损耗和关断噪声。
本系统由c8051f120单片机控制，通过PCA计数器控制输出，产生移相全桥电压波形，加在IGBT上，从而控制其通断，使其能达到开关频率25KHz，效率不低于93%的目的。
开题研究背景及意义随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，任何电子设备都离不开可靠的电源，对电源的要求也越来越高。
传统的线性稳压电源具有稳定性能好、输出电压纹波小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。
由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管的功耗较大，电源效率很低，一般只有45％左右。
基于单片机和CPLD的数字式移相信号发生器的设计
基于单片机和CPLD的数字式移相信号发生器的设计
彭建亮;朱凡
【期刊名称】《仪器仪表用户》
【年(卷),期】2005(012)003
【摘要】介绍了一种基于单片机和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的高精度数字式移相信号发生器的设计,叙述了其工作原理和设计思想,完成了该移相信号发生器的软硬件的设计.经过半年的使用,表明稳定性好,精度高,效果十分理想,有推广价值.【总页数】3页(P19-21)
【作者】彭建亮;朱凡
【作者单位】空军工程大学,工程学院航空自动控制工程系,西安,710038;空军工程大学,工程学院航空自动控制工程系,西安,710038
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
【相关文献】
1.基于FPGA的数控移相正弦信号发生器的设计 [J], 杨帆
2.基于CPLD的三相晶闸管数字移相触发器设计 [J], 张均华;肖国春;徐锋;王兆安
3.基于单片机的数字式可移相正弦信号发生器设计 [J], 刘晓艳;杨宁
4.基于DDS技术的数字移相正弦信号发生器的CPLD设计与仿真 [J], 雷能芳;苏变玲
5.基于FPGA的移相正弦信号发生器的设计 [J], 张洋
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基于DSC的移相全桥变换器数字控制系统设计
科学技术创新2019.27基于DSC 的移相全桥变换器数字控制系统设计吴红雪（电子科技大学成都学院，四川成都610000）TI 公司Piccolo 系列的DSP 微控制器实现了对DSP 和MCU 功能的完美结合，又可以称作DSC(Digital Signal Controller)，即数字信号控制器。
TMS320F28027是这一系列的典型代表，这款DSC 除各种标准外设之外，还内含硬件模拟比较器、12位模数转换器、增强型脉宽调制器（ePWM ）等硬件资源，通过对相关寄存器的灵活配置，即可在CPU 开销较小的情况下产生复杂的控制信号。
本设计采用TMS320F28027作为主控制器对全桥变换器进行控制，给出了数字移相控制策略以及几种电路保护方案。
1控制对象本设计的控制对象原理图如图1所示，是一种带钳位的PS-FB-ZVS PWM 变换器，其在基本全桥变换器的变压器原边加入了两个钳位二极管和一个谐振电感[1]，采用移相控制方式。
图1带钳位的PS-FB-ZVS PWM 变换器拓扑结构2变换器的控制系统设计采用TMS320F28027作为主控芯片的控制系统框图如图2所示。
控制电路将检测到的电压、电流信号进行A/D 转换等一系列数据处理后，通过模拟比较事件触发PWM 发生器产生PWM 信号，采用隔离驱动方式控制主电路开关管的导通与关断。
图2控制系统框图2.1峰值电流模式数字控制PWM 移相脉冲产生基于TMS320F28027的峰值电流模式数字控制移相全桥变换器控制部分框图如图3所示。
图3控制部分框图控制电路通过模数转换器ADC 将采样到的主电路输出电压V o 转换为数字量，然后送到数字电压调节器得到调整量V d 。
为保持系统稳定，采用峰值电流控制模式时，应对系统进行斜坡补偿[2]。
本设计的斜坡补偿方案是在电压调整量V d 的基础上减掉一个数字斜坡补偿量V ramp 作为峰值电流的基准信号，将此基准信号写入数模转换器的10位数据寄存器（DACVAL ）转换成模拟量Va 作为内部硬件模拟比较单元（AC ）的基准值，当采样到的变压器原边电流值i P 上升至与模拟基准值V a 一致时，则会产生模拟比较事件（COMP1OUT ）以触发ePWM 模块产生PWM信号。
利用单片机来控制的数字移相器设计方案
利用单片机来控制的数字移相器设计方案 简述 移相电路常用于同步检测器的数据处理中。
目前资料上有很多移相电路，其实现方法多种多样，大致可分为模拟式和数字式移相器两类。
模拟式移相器的电路较为复杂、线性差、测试精度低；数字式移相器大多以标准逻辑器件按传统数字系统设计方法设计而成，其缺点为功耗大、可靠性低。
本文介绍的基于单片机控制的数字移相器，采用环形队列实现信号波形的任意相位移相，并且保持波形的幅度、频率不变。
其测试精度高，失真度小。
系统原理方框图如图1所示。
1系统硬件电路设计 本系统的硬件电路主要由输入信号倍频电路、AT89C51单片机、A/D转换器、D/A转换器、6116存储器及键盘/显示等电路构成。
1.1输入信号倍频电路 倍频电路由锁相环CC4046及双BCD同步加法计数器4518组成。
4518作分频器用，实现720分频，其中，U3：A实现9分频，U2实现80分频。
倍频电路中锁相环的输入信号是经过电压比较电路把工频信号变换成的方波信号。
当分频器的输出信号（U2：A的6脚输出信号）与锁相环的输入信号fi相一致时，锁相环芯片U1锁存输出的信号频率为fo。
假如输入信号频率fi=50Hz，则输出频率fo=36kHz。
具体电路如图2所示。
该倍频信号的波形如图3所示，主要有两方面的用途，一是控制A/D转换的采样点数及采样的时间间隔（即一个周期采样720个点）。
二是控制D/A 输出数据的时间间隔，从而达到输入信号频率与输出信号频率一致。
1.2单片机系统主电路 本电路主要由单片机AT89C51、键盘/显示电路、模数转换器AD574A、数模转换器DAC0832、6116存储器等构成，具体电路如图5所示（键盘/显示电路和6116存储器等图中未画出）。
键盘主要用来实现移相的具体数值（度）的设置，功能键包括设置键、数字键（↑、→）、复位键、运行键等五个键，最多可置720个0（720&TImes;0.5度=360度），因此可达到0～360度的相移。
基于STC89C52的程控移相器的设计
图 ３两级全通滤波器实现 Ｏ 。 ～１ ８ ０ 。 移相
如 图 ３所 示 。
Ｗ Ｗ Ｗ ． ｅ ｉ ｅ １ ６ ９ ． ｃ ｏ ｍ Ｉ １ １
电子电路设计与方案
图 ４ 利用 Ｘ ９ ２ ４ １的 移 相 电 路
●１ ． ２利 用 Ｘ ９ ２ ４ １数字电位器实现程控相移
的 方 波 ，利 用 单片 机 的捕 获 功 能 ，计 量 输入 输 出 信 号之
： —
—
：
ｌ ／ ２ａ ｒ ｃ ｔ ａ ｎｏ ） Ｒｘ ｃ
１ ＋ｊ ｃ ｏ Ｒ ｘ ｃ
等式 （ １ ）
可 见，若 Ｃ 、ｆ 保 持 不变 ，调整 Ｒ ｘ的值 ，可 以改 变输
入输 出信号之 间的相位差。设相移角度为 １ ３ ，则 ：
ｔ ａ ｎ ｆ 一
ｒ１
Ｒｘ ＝ — — — — — — ＿ ＝ Ｉ ， 一
１ ０
１ １ ９ ４． １ ８
５ ０
８ ０ ７ １ ． ２ｌ
生变 化，在波形输 出的同 时，对 Ｕｂ采样 ，对波 形
进 行 相 应 的 处 理 转 换 成 方
２ ０ ２ ４ ６ ５ ． Ｏｌ ６ ０ １ １ ７ ３ ０ ． ４
３ ０
３ ９ １ ０ ． １ ３
比较 ，根据比较结果进 行
图 ２全通 滤波移 相电路图
由表 ｌ可 以看 出相移角度与 电阻值的 函数关系并不是线
性的 ，但可 以发现相移 角度在 Ｏ 。 到９ Ｏ 。 这段区 间内，电阻值 的变化近似线性 ， 相邻的两个相移角度 之间的阻值变化很小 ， 因此 ，可 以采用一款最大值在 ６～８ ｋ Ｑ 的电位器 ，完成相移 在 ０ 。 到９ ０ 。 的变化 ，然 后通过全通滤波移相 电路 的级联 加信 号的反相 器，即可 完成相位角在 ０ 。 ￣ １ ８ ０ 。 之间的相 移，电路
基于ISP芯片的可编程数字移相器设计
基于ISP芯片的可编程数字移相器设计移相常用于同步检测器的数据处理系统中。
传统移相器的实现办法有多种，大致可分为模拟式和数字式两类。
模拟式移相器电路复杂、线性差、精度低；而数字式移相器大多以标准规律器件(如中小规模TTL系列、系列)按传统数字系统设计办法设计而成，其主要缺点是规律规模小、功耗大、牢靠性低。
本文介绍一种基于在系统可编程规律器件实现的新型可编程数字移相器的设计计划，该移相器移相范围为0~360°，辨别率为1°，它可以便利地和微处理机及其它设备联接，以构成同步检测器数据处理系统。
1 新型数字式移相器的工作原理图1为数字移相器的工作原理框图，其工作原理如下：输入信号的频率为fi，数字锁相环被设置在360倍输入信号频率上，即锁相环输出频率为360fi。
90分频器由8421BCD码计数器构成的模90计数器组成，对锁相环输出信号举行计数分频，并将计数器的输出以8421BCD码的形式输入数值，该信号将和来自锁存器的相角码举行比较。
相角码为两位8421BCD码，它的值为所需相移角度数对于90求余运算所得的结果。
象限码为所需相移角度数整除90所得的结果，用两位二进制码表示。
象限码表示相移角所在的象限，其第一到第四象限的象限码分离表示为00、01、01、11。
例如，所需相移角度数为295°，则295-3X90＝25，所以对应的相角码为00100101，因为相移角位于第四象限，其象码为11。
当计数器计到和相角码相等时，比较器输出"="为"1"电平。
因为锁相环的输出频率是360fi，计数器工作的每一循环为除以90，因而在输入信号的每个周期内，数值比较器输出"="为"1"电平的状态就浮现四次。
这样，通过移相输出控制电路，在象限码的作用下，就可获得精确的移信任号输出。
图1中，移相输出控制电路除形成移信任号外，还产生计数器复位信号、锁相环鉴相器输入信号，通过锁相环的自动调整功能，以保证信号和输入信号的循环周期相全都，并和计数器复位信号同相。
基于数字控制的移相全桥ZVS-PWM变换器的设计
基于数字控制的移相全桥ZVS-PWM变换器的设计 [ 2008-04-26 00:42:26]字体大小：摘要：介绍了一种采用辅助谐振网络的移相全桥ZVS-PWM 变换器，简述其工作原理。
使用TMS320LF24 07A 作为主控芯片，实现了数字移相控制及全桥变换零电压软开关。
试制了一台8kW/20kHz的样机，给出了实验波形及结论。
关键词：数字控制；辅助谐振网络；移相；零电压开关Abstract:The operating principle of a PS FB (phase-shifted full-bridge) ZVS-PWM converter with au xiliary resonant network are introduced. A digital control system using TMS320LF2407A as the mai n control chip was designed to achieve digital PS control algorithm, as well as ZVS for IGBT. An 8kW/20kHz prototype was designed. The experimental waveforms and conclusions are provided.0 引言在DC/DC 变换器中，针对移相全桥软开关PWM变换器的研究十分活跃，它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一，尤其是在中、大功率的应用场合[1]。
实现全桥变换器的移相PWM控制的方法很多，传统的控制方法是通过专用的集成控制芯片（UC3879、UC3895）来调节其两桥臂间导通的相位差，以实现其PWM 模拟控制。
但是，近年来随着数字信号处理技术日趋完善成熟，各种微控制器性能价格比的不断提高，采用DSP 或CPLD数字控制已经成为大中功率开关电源的发展趋势[2]。
相对于模拟控制，数字控制可以完成复杂的控制算法，不存在温漂，避免模拟信号的畸变失真，减小杂散信号的干扰，实现通讯和网络控制的功能，使控制系统具有更高的稳定性和更强的灵活性。
基于STM32的数字移相器系统设计
2018.07设计与研发基于STM 32的数字移相器系统设计张娇(西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西西安，710065 )摘要：数字移相器是由移相变压器、数字式相位显示仪、电压电流数显表及电源等单元组成的新一代便携式电工仪器，既 能满足三相移相的要求，又能满足单移相器的要求。
针对这个原理，设计了基于STM 32的一种数字移相器。
通过STM 32内部ADC +DMA 的方式将采集到的外部信号直接存储到缓冲区，再通过将缓冲区的原始信号数据送至DAC 进行输出，通过EC 11旋转编码器控制输出信号的相移，从而实现数字移相器的功能。
通过测试，该系统可在原始信号上实现手动连续可变相移,且有设备简单，效率高等优点。
关键词：STM 32F 407 ;移相器；EC 11编码器Design of Digital Phase Shifter System Based on STM32Zhang Jiao(Key Laboratory of photo electricity Gas & oil Logging and Detecting of Ministry of Education , X i ? anShiyou University , X i ^ an Shaanxi , 710065)Abstract: The digital phase shifter is a new generation of portable electrical instruments composed ofphase-shifting transformers , digital phase displays , voltage and current digital display and power supply units , which not only meet the requirements of three-phase phase shift , but also meet the requirements of single-shift Phase of the request . Aiming at this principle , a digital phase shifter based on STM 32 is designed . Through the STM 32 internal ADC + DMA way to collect the external signal is stored directly to the buffer , and then by the buffer of the original signal data sent to the DAC output , EC 11 rotary encoder control the output signal phase shift , in order to achieve digital Phase shifter function . Through the test , the system can be achieved in the original signal manual continuous variable phase shift , and the device is simple , high efficiency .Keywords: STM 32F 407; phase shifter ; EC 11 encoder〇引言移相器是一种用于改变信号的相位的器件，用于产生与输入 信号存在相位差的同频信号，是相位计量，测试中常用仪器之一, 广泛应用于航空、电网、通讯和仪表测量等方向[1]。
数字移相技术的分析和实现
数字移相技术的分析和实现作者：武汉理工大学沈维聪长江轮船总公司职工大学刘义菊来源：《电子产品世界》摘要：两个同频信号之间的移相，是电子行业继电保护领域中模拟、分析事故的一个重要手段，利用移相原理可以制作校验各种有关相位的仪器仪表、继电保护装置的信号源。
因此，移相技术有着广泛的实用价值。
本文介绍两种基于单片机的数字移相方法，借以说明实现移相的原理，并对两种移相方法进行性能分析和比较。
关键词：移相单片机 D/A转换计数器两个同频信号之间的移相与实现方式所谓移相是指两种同频的信号，以其中的一路为参考，另一路相对于该参考作超前或滞后的移动，即称为是相位的移动。
两路信号的相位不同，便存在相位差，简称相差。
若我们将一个信号周期看作是3600，则相差的范围就在0°～360°。
要实现移相，通常有两个途径：一是直接对模拟信号进行移相，如阻容移相，变压器移相等，早期的移相通常采用这种方式。
采用这种方式制造的移相器有许多不足之处，如：输出波形受输入波形的影响，移相操作不方便，移相角度随所接负载和时间等因素的影响而产生漂移等．在此不予讨论．另一个是随电子技术的发展，特别是单片机技术的发展而兴起的数字移相技术，是目前移相技术的潮流。
数字移相技术的核心是：先将模拟信号或移相角数字化，经移相后再还原成模拟信号。
数字移相主要有两种形式：一种是先将正弦波信号数字化成，并形一张数据表存入ROM芯片中，此后可通过两片D／A转换芯片在单片机的控制下连续地循环输出该数据表，就可获得两路正弦波信号，当两片D ／A转换芯片所获得的数据序列完全相同时，则转换所得到的两路正弦波信号无相位差，称为同相。
当两片D／A转换芯片所获得的数据序列不同时，则转换所得到的两路正弦波信号就存在着相位差。
相位差的值与数据表中数据的总个数及数据地址的偏移量有关。
这种处理方式的实质是将数据地址的偏移量映射为信号间的相位值。
另一种是先将参考信号整形为方波信号，并以此信号为基准，延时产生另一个同频的方波信号，再通过波形变换电路将方波信号还原成正弦波信号。
一种简易数字移相器的设计
第33卷第2期湖南文理学院学报(自然科学版)Vol.33No.2 2021年6月Journal of Hunan University of Arts and Science(Science and Technology)Jun.2021 doi:10.3969/j.issn.1672–6146.2021.02.013一种简易数字移相器的设计黄子君,王文虎,彭琛,聂超凡(湖南文理学院计算机与电气工程学院,湖南常德,415000)摘要:基于微处理器STM32F407的数字移相器,提出了一种数字可调的双路移相器。
移相器由微处理器片内ADC采集输入信号,借助FFT算法,分辨输入信号的频率,为精确取出一周期输入信号的N点序列,调节ADC的采样频率刚好为输入信号的N倍,取出N点数据序列,运用片内定时器精确控制DAC输出的延时,从而控制移相度数,DAC循环输出N点信号序列,并经过低通滤波器,得到移相信号。
为保证移相信号幅频无失真,引入反馈验证,采集输出的移相信号与输入信号进行频谱比对,若不一致,则重新移相,直至幅频一致。
设计实现了输入信号0º～360º任意度数的移相,移相效果良好。
关键词:数字移相;FFT;微处理器;两路移相中图分类号:TN623文献标志码:A文章编号:1672–6146(2021)02–0063–05Design of a simple digital phase shifterHuang Zijun,Wang Wenhu,Peng Chen,Nie Chaofan(College of Computer and Electrical Engineering,Hunan University Arts&Science,Changde415000,China)Abstract:Based on the digital phase shifter of microprocessor STM32F407,a digital adjustable dual-channel phase shifter is proposed.The phase shifter collects the input signal by the on-chip ADC of the microprocessor,and uses the FFT algorithm to distinguish the frequency of the input signal.In order to accurately extract the N-point sequence of the input signal in a period,adjust the sampling frequency of the ADC to be exactly N times the input signal.The N-point data sequence uses the on-chip timer to precisely control the delay of the DAC output,thereby controlling the degree of phase shift.The DAC cyclically outputs the N-point signal sequence and passes through a low-pass filter to obtain the phase-shifted signal.In order to ensure that the amplitude and frequency of the phase-shifted signal is not distorted,feedback verification is introduced,and the collected and output phase-shifted signal is compared with the input signal.The design realizes the phase shift of the input signal by any degree from 0ºto360º,and the phase shift effect is good.Key words:digital phase shift;FFT;MCU;two-way phase shift移相器为微波信号调节处理电路中必不可少的器件,在雷达、通信和仪器仪表等领域有着广泛的应用。
单片机 pwm移相
单片机 pwm移相
《单片机PWM移相》
在单片机控制技术中，PWM（脉宽调制）是一种常用的控制方法，它通过控制脉冲的宽度来
实现信号的调制，从而达到控制电路的目的。
而在一些特定的应用场景中，需要实现多路
PWM信号的移相，以实现更加精细的控制。
这就需要利用单片机的定时器和计数器功能来实
现PWM移相。
以常用的51单片机为例，它提供了丰富的定时器和计数器资源，可以很方便地实现PWM移
相功能。
首先，需要使用定时器产生基准时钟信号，然后再利用计数器控制脉宽的变化，从而实现PWM信号的移相。
具体的步骤如下：
1. 初始化定时器和计数器，设置基准时钟信号和计数器计数值；
2. 编写PWM输出函数，根据输入的相位参数，计算出相应的脉宽值，并将其加载到计数器中；
3. 在需要移相的时候，调用PWM输出函数，即可实现PWM信号的移相。
通过以上步骤，就可以实现单片机PWM信号的移相，从而实现更加精细的电路控制。
在实际
的应用中，这种技术常常用于电机控制、照明调光等场景，以满足不同的控制需求。
需要注意的是，不同的单片机型号在实现PWM移相时可能有所不同，具体的实现方法需要根
据手册来进行调整和修改。
同时，PWM移相过程中需要考虑时序和稳定性等因素，以确保系
统的稳定和可靠性。
总之，单片机PWM移相是一种常用的控制技术，它可以实现精细的信号处理和控制，应用广泛，是单片机控制技术中的重要组成部分。
希望今后能够在更多的领域中看到它的应用，为电路控制带来更多的便利和效率。
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基于单片机控制的数字移相器设计
时间：2012-05-02 13:28:22来源：作者：
0概述
移相电路常用于同步检测器的数据处理中。
目前资料上有很多移相电路，其实现方法多种多样，大致可分为模拟式和数字式移相器两类。
模拟式移相器的电路较为复杂、线性差、测试精度低；数字式移相器大多以标准逻辑器件按传统数字系统设计方法设计而成，其缺点为功耗大、可靠性低。
本文介绍的基于单片机控制的数字移相器，采用环形队列实现信号波形的任意相位移相，并且保持波形的幅度、频率不变。
其测试精度高，失真度小。
系统原理方框图如图1所示。
1系统硬件电路设计
本系统的硬件电路主要由输入信号倍频电路、AT89C51单片机、A/D转换器、D/A转换器、6116存储器及键盘/显示等电路构成。
1.1输入信号倍频电路
倍频电路由锁相环CC4046及双BCD同步加法计数器4518组成。
4518作分频器用，实现720分频，其中，U3：A实现9分频，U2实现80分频。
倍频电路中锁相环的输入信号是经过电压比较电路把工频信号变换成的方波信号。
当分频器的输出信号(U2：A的6脚输出信号)与锁相环的输入信号fi相一致时，锁相环芯片U1锁存输出的信号频率为fo。
假如输入信号频率fi=50Hz，则输出频率fo=36kHz。
具体电路如图2所示。
该倍频信号的波形如图3所示，主要有两方面的用途，一是控制A/D转换的采样点数及采样的时间间隔(即一个周期采样720个点)。
二是控制D/A输出数据的时间间隔，从
而达到输入信号频率与输出信号频率一致。
1.2单片机系统主电路
本电路主要由单片机AT89C51、键盘/显示电路、模数转换器A D574A、数模转换器DAC0832、6116存储器等构成，具体电路如图5所示(键盘/显示电路和6116存储器等图中未画出)。
键盘主要用来实现移相的具体数值(度)的设置，功能键包括设置键、数字键(“↑”、“→”)、复位键、运行键等五个键，最多可置720个0(720×0.5度=360度)，因此可达到0～360度的相移。
根据任意设定的相位数值，把相位及数据存储到队列(如图4所示)中的相应位置置0。
显示用四位数码管实现，最低位为小数位，其余3位为整数位，可显示范围为0.5～360度。
A/D实现对波形数据(幅度)的采集、转换。
A/D每采集一个点，就存入存储器的队列中。
同样D/A借助单片机先从队列中读入一个数据，再由倍频信号fo来控制D/A输出数据的时间间隔，D/A的第一周期输出从“输出1”口输出，以后则从“输出2”口输出，对采集的720个数据循环输出，因此达到了移相的目的。
另外，因D/AC0832模/数芯片输出的波形存在毛刺，需要进行滤波，通过实验，在其输出端加一个1000p的电容就可以使这些毛剌基本消失，得到较平滑的波形。
2系统软件设计
整个系统软件的执行过程为：首先，通过键盘设置移相的数值，同时在显示器上显示出移相的度数；其次，启动A/D把转换结果存入队列，在A/D的转换过程中，D/A从队列中读出相应数据后D/A输出；第三，D/A不断循环输出，实现连续的移相后的工频信号。
系统软件流程框图如图6所示。
3结束语
该数字移相器可对任意波形信号(如正弦波、三角 波、锯齿波、方波等波形)进行任意相位的移相，具有测量精度高、跟踪速度快的特点，根据设定要求移相后所获得的输出波形与输入信号波形的幅度、频率逼近，即输出移相后波形的失真度较小。
参考文献
1何立民著.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1990
2万心平，张厥盛，郑继禹著.锁相技术.西安：西安电子科技大学出版社，1989
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