正弦波參數(shù)分析儀設(shè)計報告摘要本作品以MSP430單片機為控制核心，由波形變換電路、峰值檢測電路、顯示電路、單片機自帶AD轉(zhuǎn)換電路組成。將信號變?yōu)榉讲ê罂芍苯佑蓡纹瑱C測出其的頻率，其峰值由峰值檢測電路轉(zhuǎn)換為直流信號并被單片機測量。關(guān)鍵字：正弦信號;頻率;峰值;MSP430單片機;AbstractThisdesigntakeMSP430MCUascontrolcore,Providedbythewaveformconversioncircuit,thePeakdetectioncircuit,thedisplaycircuit,ADconversioncircuitinMCU.ThefrequencyofSignalcanbedirectlymeasuredbythemicrocontrollerwhenitistransformedassquarewave,itspeakbythepeakdetectorcircuitisconvertedintoaDCsignalandSCMmeasurements.Keyword:sinusoidalsignal;frequency;Peak;MSP430microcontroller;一、系統(tǒng)方案論證與比較頻率測量方案選擇方案一：采用計數(shù)器芯片74LS161和8253。該計數(shù)器芯片可以精確地對矩形波信號進行計數(shù)并直接與單片機交換數(shù)據(jù)，但其測量頻率很有限，外圍電路復(fù)雜，價格較貴。方案二：利用MSP430單片機內(nèi)部含有兩個定時/中斷計數(shù)器，且每個定時/計數(shù)器均含有16位，可以通過定時器實現(xiàn)測頻與測周,能夠很好的滿足測量頻率為高頻或是低頻時的測量要求。最終選擇方案二，同時為了提高頻率計的量程，分別對高頻和低頻信號采用測頻和測周的測量方法。且由此設(shè)計的頻率計具有精度高、測量時間短，耗能少，使用方便等優(yōu)點。峰值測量方案選擇方案一：以運放、二極管以及電容器組成精密峰值保持電路，并通過ADC對保持電路幅度進行測量，同時電路中引入反饋電路，實現(xiàn)方便對輸出進行調(diào)試。方案二：模擬直接運算變換法。根據(jù)有效值數(shù)學(xué)定義用集成組件乘法器、開方器等一次對被測信號進行平方、平均值和開方等計算，直接得出輸入信號的有效值。在這種電路設(shè)計中，當(dāng)輸入信號幅度變小時，平方器輸出電壓的平均值下降很快，輸出很小，往往與失調(diào)和漂移電壓混淆，因此該電路的動態(tài)范圍很窄，且精度不高。最終采用方案一，其電路實現(xiàn)簡單，價格低廉，調(diào)試方便，加入反饋電路能對輸入信號進行更加準(zhǔn)確的測量。1、系統(tǒng)整體框圖1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖2、模塊電路設(shè)計（1）波形轉(zhuǎn)換圖2波形轉(zhuǎn)換電路為了避免對原始信號產(chǎn)生干擾，此電路引入了一級跟隨。同時由于單片機不能有效的識別正弦信號，所以需將正弦信號轉(zhuǎn)換為頻率相同的方波，故將正弦信號經(jīng)LM311電壓比較器轉(zhuǎn)換為方波信號，從而使單片機準(zhǔn)確的判斷信號。峰值測量電路圖3峰值保持電路系統(tǒng)軟件設(shè)計圖5軟件流程圖五、測試方案與測試結(jié)果1.測試數(shù)據(jù)表一數(shù)據(jù)記錄

實際值測量值頻率峰值有效值平均值頻率峰值有效值平均值12517.715.91.00025.418.016.212000141412731.0001992.21408.71268.31002517.715.999.99525.117.816.010020001414127399.9951987.71405.51265.41k2517.715.91.000k24.917.615.91k2000141412731.000k1988.11405.81265.710k2517.715.99.898k23.316.414.810k2000141412739.898k1977.01398.01258.6100k2517.715.9100.4k21.215.013.5100k200014141273100.4k2013.61423.81281.9500k2517.715.9501.2k22.615.914.3500k200014141273501.2k2015.21424.91282.91M2517.715.91.002M24.417.015.21M1000707636.61.002M983.6695.5626.22、測量結(jié)果分析由測試結(jié)果可以看出，頻率最大誤差小于0.5%完全滿足指標(biāo)要求；峰值測量最大誤差基本滿足指標(biāo)要求；分析誤差產(chǎn)生的原因，除去電路元器件自身特性導(dǎo)致的誤差，電路板布局走線也會產(chǎn)生干擾影響測量結(jié)果，同時采用充放電的方法測量峰值，充放電時間的控制對于結(jié)果有很大的影響，會導(dǎo)致不精確性。3、方法改進合理選取峰值檢測中充放電電容電阻的大??；合理布局規(guī)劃線路，縮短器件間的連接距離，減少信號間的相互干擾和自激；五、參考文獻【1】孫肖子等著.《電子設(shè)計指南》高等教育出版社，2006.1.【2】全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培