用单片机实现数字相位变换器的设计方法

1、    用单片机实现数字相位变换器的设计方法        乐建华 邵祥兵 时间:2008年11月18日     字 体: 大 中 小        关键词:        ? 摘? 要：? 关键词： 数字相位变换器? 脉冲调相? AT89C2051单片机?数字相位变换器又称脉冲

2、调相器,是鉴相型位置伺服系统中的主要控制线路。它的作用是将脉冲信号转换为相位变化信号。在传统的系统设计中,脉冲调相器是通过纯硬件线路实现的,线路复杂、设计难度大、调试难度也较大。作者在旋转变压器鉴相型位置检测系统中设计脉冲调相器时,改变传统的纯硬件设计方法,采用单片机实现脉冲调相,使硬件设计工作大大简化,易于实现,且电路调试简便。1 脉冲调相器的工作原理?在上述旋转变压器鉴相型位置检测系统中,要求脉冲调相器输出400Hz的调相信号。一个脉冲产生的相移为=1.8°,则计数器的容量应为200,触发脉冲的频率应为80kHz。2 硬件电路硬件电路如图2所示。?2.1 电路实现的功能(1)产生

3、两个频率为80kHz的异步时钟脉冲信号FA和FB;(2)在时钟脉冲FA的反相信号作为计数脉冲触发容量为200的计数器过程中,控制FB的反相信号插入计数脉冲,使计数器输出信号相位前移;或阻塞进入计数器,即扣除脉冲,使计数器输出信号相位后移。2.2 工作原理频率为160kHz的时钟脉冲源CP160K经二分频器U1A分频后产生两个频率为80kHz的方波信号Q和。Q和再分别与CP160K作与运算,由门U3A和U4A分别输出，获得两个频率为80kHz的异步脉冲信号和FB,波形如图3所示。?通过U4B触发容量为100的计数器U6计数,在二分频器U1B的第9脚输出400Hz方波信号。当单片机接收到正调相指令

4、时,将P1.2置为0,P1.3置为1,门U5A打开,通过门U5A,此时U3B也打开,FB通过门U3B变成,并和同时进入门U4B,形成计数脉冲系列。由于FA和FB是异步信号,因此达到了在计数脉冲系列中插入脉冲的目的,使计数器U6A多计一个数,从而使二分频器U1B输出信号相位前移,工作波形如图4(a)所示。当单片机接收到负调相指令时,将P1.2置为1,P1.3置为0。此时门U5A被封锁并输出1,时钟脉冲被阻塞,同时门U3B被封锁并输出1,时钟脉冲FB也被阻塞,达到了在计数脉冲系列中减去脉冲的目的,使计数器U6A少计一个数,从而使U1B输出信号相位后移,波形如图4(b)所示。?3 软件设计程序设计的

5、主要思路是：执行正方向调相时,根据给定的脉冲数(假设脉冲数为N),控制P1.3的状态,实现插入N个的操作,参见图4(a);执行负方向调相时,根据给定的脉冲数N,控制P1.2的状态,实现阻塞N个的操作,参见图4(b)。程序框图如图5所示,程序清单见程序1和程序2,其中寄存器B中存放给定脉冲数N。?程序1：正方向调相程序?MA6：? MOV A,B? JZ MA4?MA7：? JB? P1.6， ? JNB P1.6， ? NOP? SETB P1.3? JB P3.1， ? JNB P3.1， ? CLR P1.3? DJNZ B， MA7?MA4：? RET?程序2： 负方向调相程序?MA8：? MOV A, B? JZ? MA9?MA10： ? JB? P1.6， ? JNB P1.6， ? NOP? SETB P1.2 ? JB? P1.6， ? JNB P1.6， ? CLR? P1.2? DJNZ B， MA10?MA9： RET? 通过该系统的设计,体会到在一些复杂数字电路的设计中,如果处理速度允许,采用类似AT89C2051的低价位单片机来实现其中的部分硬件电路功能,可降低设计难度、缩短研制时间、提高设计效率。随着微机处理速度的不断提高,这种方法会获得更广泛的应用。?参考文献1 王润孝,秦现生. 机床数控