摘 要：相位差是一个很重要的物理量，对它的测量具有实用价值。本文以单片机为核心，辅以过零比较器、异或门等电路组成相位差测量仪。两个有相位差的交流信号通过两个过零比较器后转变为矩形波，两路矩形波通过异或门电路把信号的相位差转化为时间差，通过单片机对于时间差的测量，可实现对两路交流信号相位差的间接测量，测量结果在LCD上显示出来，达到数字测量的目的。文章介绍了测量的原理，整体电路图的设计以及各个模块电路的设计。该测量方法具有硬件电路简单，测量精度高，抗干扰性好等优点。59078

毕业论文关键词：相位差，单片机，过零比较器，LCD

Abstract:  Phase difference is a very important physical quantities, its measurement has practical value. Based on the single chip microcomputer as the core, supplemented by the zero comparator, the XOR gate circuit considers revising of phase difference measurement instrument. Two phase ac signal through the two after the zero comparator into rectangular wave, rectangular wave through the two road XOR gate circuit convert the phase difference of signals for time, by single-chip computer for the measurement of time lag, which can realize the signal phase difference for two way communication of indirect measurement, measurement results are displayed on the LCD, achieve the goal of digital measurement. This paper introduces the measuring principle, the design of the whole circuit diagram and each module circuit design. The measurement method has simple hardware circuit, high accuracy, good anti-jamming, etc.

Keywords： Phase difference, the single chip microcomputer, a zero comparator, the LCD 

1  引言 4

1.1  论文研究背景和意义 4

1.2  相位差测量技术的发展现状 4

2  系统总方案的设计 5

2.1  方法论证与选择 5

3  系统的硬件设计 6

3.1  过零比较电路 6

3.2  异或门电路 8

3.3  单片机模块 10

3.4  LCD液晶显示部分 13

3.5  辅助电源电路 14

4  软件的设计 14

4.1  中断服务程序流程图 14

4.2  显示子程序流程图 16

5  系统性能测试及误差分析 16

5．1  主要指标参数分析 16

5．2  测量误差分析 16

结  论 18

参考文献 19

致  谢 20

附录一  系统整体电路图 21

附录二  程序清单 22

1 引言

1.1  论文研究背景和意义

相位差测量仪在工业领域是广泛使用的一种测量仪器。特别是在差动检测、继电保护、电能计量、电力建设中发挥重要作用，具有很高的应用价值，相位差测量仪已经成为电力系统各部门必不可缺少的重要仪器。

测量两路同频信号的相位差对于电工仪表的使用和电工实验很重要。常用的测量方法有有多种，例如电压法、零示点法、时间间隔法以及示波器测量等多种测量方法。相位差测量仪随着社会的逐步发展也取得突破性进展，以往采用的小规模集成电路具有许多缺陷，测量的精度不高、适用范围小且电路线路相当复杂等许多不足之处，而今，随着小规模集成电路的迅速发展，CPU的迅速普及，基于单片机的数字化相位差测量技术逐渐受到大众的青睐并得以重视，它具有精度高，成本低等许多优点，而且相位差测量技术逐渐在各个领域都有涉及，数字化相位差测量电路采用过零比较法，将两路信号转变为矩形波信号，再根据两路信号的过零时刻，测出时间差，计算出相位差，这就是过零比较法。这种方法是科学研究必不缺少的重要部分。为提高相位差测量的精密度，应设计一种单片机控制的测量系统，使它等具有精密度高、运行速度快、数字化显示等优点，具有很高的事业价值。