Проектирование автоматического фазометра - Курсовая работа

Фазометр - электроизмерительный прибор, предназначенный для измерения углов сдвига фаз между двумя изменяющимися периодически электрическими колебаниями. Угол сдвига фаз представляет собой модуль разности фаз двух гармонических сигналов U1(t) и U2(t) одинаковой частоты. Выбор метода измерения угла сдвига фаз зависит от диапазона частот, амплитуды сигнала и от требуемой точности измерения. Измерение угла сдвига фаз может выполняться как методом непосредственной оценки, так и методом сравнения. Измерительные приборы, специально предназначенные для измерения угла сдвига фаз, называются фазометрами.При этом зная частоту измеряемого сигнала можно найти его фазу исходя из следующей формулы: (1), где t± - время между прохождением эталонного и измеряемого сигнала через ноль, f - частота измеряемого сигнала, множитель 360 переводит безразмерную величину в градусы. Исходя из того, что данные измерений следует передавать в компьютер через COM-порт, то фазометр будет содержать микроконтроллер, так как с помощью него наиболее просто реализовать связь с компьютером по интерфейсу RS-232. Когда второй сигнал достигнет нулевого значения - в таймере будет храниться число, которое соответствует разности фаз эталонного и измеряемого сигналов, и произойдет сброс таймера. Определитель фазы выполняет следующие функции: 1) Как только измеряемый сигнал меняет полярность, на выходе этого устанавливается сигнал для запуска таймера. Сигналы с выходов триггеров DD2.1 и DD2.2 поступают на входы микросхемы 2И DD3.1, и на ее выходе в промежуток времени между переходами измеряемого и эталонного напряжения через ноль будет сигнал логической "1".В данной работе используются микросхемы с напряжением питания 5В. Поэтому блок питания также надо проектировать на 5В. Рассчитаем потребление схемы. Генератор потребляет 50 МА, счетчик 50 МА, триггер (Texas Instruments SN7474 - 20 МА, инвертор (ST Microelectronics HCF4069) - 10 МА, микросхема 2И-НЕ - 4 МА, микроконтроллер (ATMEGA48) - 20 МА, преобразователь уровней (MAX232) - 10 МА.Частота будет измеряться с помощью сигнала с выхода усилителя на транзисторе VT2. Микроконтроллер будет настроен так, чтобы прерывание вызывалось когда на этом выводе будет сигнал низкого уровня. Перед измерением частоты сигнала в переменной FRQ заносится ноль, разрешается прерывание INT0 (в регистр маски EIMSK отправляется 1). Когда на этом входе буде сигнал низкого уровня то прерывание будет вызываться и увеличивать значение регистра DPTR на 1. Увеличение времени выполнения этой подпрограммы вызвано тем, что сигнал фазы может иметь максимальную длительность равную периоду сигнала (а не половине как при измерение частоты), что может привести к переполнению регистра DPTR в случае если подпрограмма занимает 5 мкс.Микроконтроллер должен осуществлять такие действия: 1) начальную настройку своих узлов и периферийных устройств; 2) прием параметров измерения фазы от компьютера;Программа, которая будет выполняться ПК должна осуществить следующие действия: 1) определить у пользователя параметры измерения фазы; 4) в случае если он исправен послать сообщение о параметрах измерения фазы; 5) считать числа соответствующие фазе и частоте;Procedure send_char(Base : word ; Value : byte); Function get_char( Base : word ) : Boolean; if ((Status and $1E) 0) or ((Status and 1) = 0 ) then get_char := False else begin OPENCOM(Base,24,3 0 0); {4800,8-bit,1 stop-bit,no control error} send_char(Base , 0); {start} if(get_char(BASE)=TRUE) then k:=Value; {meassage about working of device} k:=k and 1; if(k=0) then begin send_char(Base , i); {number of measurements} send_char(Base , l); {time of measurement} for k:=1 to i do begin if(get_char(BASE)=TRUE) then k:=Value; {higer byte of freaquency} freaquency:=k*256;Основной сложностью во время его проектирование был выбор компонентой базы, так как данный фазометр должен измерять фазу у сигнала с частотой 100КГЦ с точностью 0.2%. Для измерения фазы сигнала вначале измеряется его частота с помощью микроконтроллера, а затем генератор программируется на частоту в 212 раз большую, чем частота сигнала.

Содержание

Введение

1. Выбор структуры автоматического фазометра

2. Расчет блока питания

3. Разработка алгоритма работы программы

4. Описание алгоритма программы для МК

5. Программа для МК

6. Описание алгоритма программы для ПК

7. Программа для ПК

Выводы