基于單片機(jī)的微弱信號(hào)頻率和相位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息檢測(cè)控制技術(shù)，具體涉及一種基于單片機(jī)的微弱信號(hào)頻率和相位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，因此頻率的測(cè)量就顯得尤為重要，而頻率計(jì)則是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器，
[0003]在電子技術(shù)中，頻率和相位是最重要和最基本的參數(shù)，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果有十分密切的關(guān)系，因此信號(hào)的頻率和相位測(cè)量系統(tǒng)和方法在計(jì)算機(jī)、通訊、科研等各個(gè)領(lǐng)域顯得非常重要。
[0004]目前，常見的頻率計(jì)大多由信號(hào)輸入電路、信號(hào)處理電路和計(jì)數(shù)顯示電路組成，這類頻率計(jì)響應(yīng)速度快、成本低。2010年，錢偉提出的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?201010574470.0)，利用單片機(jī)結(jié)合放大電路獲得了簡(jiǎn)易的頻率計(jì)；2013年，王火明提出的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?201310411422.3)，利用邏輯電路和定時(shí)器相結(jié)合的方法測(cè)量了信號(hào)的頻率；2014年，胡天吉提出的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?201410164401.0)，利用DSP芯片結(jié)合整形電路，設(shè)計(jì)了數(shù)字頻率計(jì)；2015年2月王雪提出的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?201510082488.1)，利用CPLD芯片做出了調(diào)制域頻率計(jì)數(shù)器及其連續(xù)測(cè)頻方法。
[0005]以上現(xiàn)有技術(shù)具有一定的使用價(jià)值，但是，這些系統(tǒng)的頻帶較窄，性能不穩(wěn)定，且無法測(cè)量復(fù)雜多變信號(hào)的頻率，而且在測(cè)量過程中多采用技術(shù)的方法不能準(zhǔn)確的測(cè)量信號(hào)的波形，信號(hào)的整形不理想，不能同時(shí)測(cè)量信號(hào)的相位，因此，這些系統(tǒng)和方法的應(yīng)用面較窄，限制其在電子測(cè)量中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供過一種基于單片機(jī)的微弱信號(hào)頻率和相位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明的一種基于單片機(jī)的微弱信號(hào)頻率和相位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，包括耦合器和電源模塊；所述耦合器上依次連接有第一級(jí)放大電路、第二級(jí)放大電路、整形電路、分頻電路和單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)的另一端分別連接有顯示模塊和存儲(chǔ)模塊；所述第一級(jí)放大電路上還串聯(lián)有與第二級(jí)放大電路相并聯(lián)的幅值檢測(cè)電路，幅值檢測(cè)電路的另一端連接于單片機(jī)系統(tǒng)；所述耦合器上還連接有相位檢測(cè)電路，相位檢測(cè)電路的另一端連接于單片機(jī)系統(tǒng)；所述電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)供電。
[0008]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)系統(tǒng)為DSP控制器、ARM控制器和普通單片機(jī)控制器中的任意一種；所述顯示模塊為液晶顯示和LED顯示中的任意一種。
[0009]進(jìn)一步的，所述存儲(chǔ)模塊為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、靜態(tài)存儲(chǔ)器和同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器中的任意一種。
[0010]進(jìn)一步的，所述電源模塊為線性穩(wěn)壓電源。
[0011]進(jìn)一步的，所述第一級(jí)放大電路包括第一放大器芯片、電源和若干電阻、電容；所述電阻Rl的一端連接地線，另一端連接信號(hào)的輸入端和第一放大器芯片的第一引腳；電阻R2的一端連接地線，另一端連接第一放大器芯片的第八引腳；第一放大器芯片的第三引腳通過電阻R4分別連接電阻R3和電阻R5，其中電阻R4的另一端連接單片機(jī)系統(tǒng)，電阻R5的另一端連接電源；第一放大器芯片的第五引腳連接電阻R6，電阻R6的另一端作為信號(hào)的輸出端；第一放大器芯片的第六引腳連接電容C2，電容C2的另一端連接地線；第一放大器芯片的第七引腳連接電容Cl，電容Cl的另一端連接地線，同時(shí)，第一放大器芯片的第六、七引腳分別連接電源模塊。
[0012]進(jìn)一步的，所述幅值檢測(cè)電路包括均方根直流轉(zhuǎn)換芯片、電源和若干電阻、電容；所述電阻R7—端連接均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第四引腳，電阻R7的另兩端連接電源模塊；均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第六引腳連接電阻R8的一端，電阻R8另一端連接均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第11引腳；均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第12引腳和第13引腳分別通過電容C4和電容C3和地線連接，同時(shí)，均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第12引腳和第13引腳分別連接電源模塊；均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第15引腳連接第一級(jí)放大電路的輸出端，均方根直流轉(zhuǎn)換芯片的第11引腳連接單片機(jī)系統(tǒng)。
[0013]進(jìn)一步的，所述第二級(jí)放大電路包括第二放大器芯片、電源和若干電阻、電容；所述第一級(jí)放大電路的輸出端通過電阻R9連接到第二放大器芯片的第二引腳；電阻RlO—端連接地線，另一端連接第二放大器芯片的第三引腳；電容C7的一端連接地線，另一端連接第二放大器芯片的第四引腳，并與電源連接，同時(shí)，第二放大器芯片的第四引腳通過電容CS連接第二放大器芯片的第七引腳；第二放大器芯片的第六引腳通過電阻Rll作為第二級(jí)放大電路的信號(hào)輸出端。
[0014]進(jìn)一步的，在整形電路中，從第二級(jí)放大電路輸出的信號(hào)連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端連接第一選擇器芯片的第六引腳；第一選擇器芯片的第二引腳連接地線；第一選擇器芯片的第16引腳連接電源；第一選擇器芯片的第七引腳作為整形后的輸出端；在分頻電路中，從整形電路輸出的信號(hào)連接第二選擇器的第6引腳和第一計(jì)數(shù)器的第14引腳；第二選擇器的第I引腳連接地線，第16引腳連接電源，第15引腳連接第I引腳后與地線連接，第二選擇器的第1、14引腳分別作為一路分頻信號(hào)輸出，控制分頻信號(hào)的頻率，第二選擇器的第4引腳連接第二計(jì)數(shù)器的第8引腳，第二選擇器的第5引腳分別連接第一計(jì)數(shù)器的第8引腳和第二計(jì)數(shù)器的第14引腳；第I計(jì)數(shù)器的第2、3、6、7和10引腳連接地線，第一計(jì)數(shù)器的第5引腳連接電源；第2計(jì)數(shù)器的第2、3、6、7和10引腳連接地線，第二計(jì)數(shù)器的第5引腳連接電源；第二計(jì)數(shù)器的第7引腳作為分頻后的信號(hào)輸出，并且連接單片機(jī)系統(tǒng)上。
[0015]進(jìn)一步的，所述相位檢測(cè)電路的輸入端是連接起始信號(hào)，分成兩路信號(hào)，其中一路信號(hào)通過電阻R16連接第三放大器芯片的第3引腳，第三放大器芯片的第二引腳通過電阻R14連接地線，同時(shí)，第2引腳通過電阻R15連接第6引腳，第4引腳連接地線，第7引腳連接電源，第6引腳連接第四放大器芯片的第3引腳，第四放大器芯片的第7引腳通過電容Cll連接地線，第四放大器芯片的第6引腳通過二極管Dl輸出信號(hào)連接到觸發(fā)器芯片的第3引腳；另一路信號(hào)的輸入端連接到通過電阻R21連接第五放大器芯片的第3引腳，第五放大器芯片的第7引腳連接電源，第4引腳連接地線，第2引腳通過電阻R20連接其第6引腳，第五放大器芯片的第6引腳連接第六放大器芯片的第3引腳，第六放大器芯片的第2、4引腳連接地線，第7引腳連接電源，第6引腳連接通過二極管D2連接觸發(fā)器第11引腳，觸發(fā)器芯片的第2、4、10、12引腳連接電源，第I引腳連接其第8引腳，觸發(fā)器芯片的第13引腳作為相位檢測(cè)信號(hào)的輸出與單片機(jī)系統(tǒng)連接，通過顯示模塊顯示信號(hào)的相位。
[0016]本發(fā)明還公開了一種基于單片機(jī)的信號(hào)頻率自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0017]所述輸入信號(hào)被親合器分成兩束信號(hào)，其中一路信號(hào)進(jìn)入第一級(jí)放大電路，經(jīng)放大后的信號(hào)一部分進(jìn)入第二級(jí)放大電路，經(jīng)第二級(jí)放大電路放大的信號(hào)進(jìn)入整形電路，經(jīng)整形后的信號(hào)進(jìn)入分頻電路進(jìn)行分頻，分頻后的信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)處理，之后進(jìn)入顯示模塊顯示以及存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)；經(jīng)第一級(jí)放大電路放大后的另一路信號(hào)進(jìn)入幅值檢測(cè)電路，檢測(cè)電路輸出的直流信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)處理，根據(jù)設(shè)置的檢測(cè)閾值，單片機(jī)返回信號(hào)給第一級(jí)放大電路進(jìn)行增益的控制，可以保證第一級(jí)放大電路根據(jù)輸入信號(hào)的強(qiáng)弱進(jìn)行增益的自動(dòng)控制；從耦合器輸出的另一路信號(hào)進(jìn)入相位檢測(cè)電路，相位檢測(cè)后的信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)處理，并且經(jīng)存儲(chǔ)模塊和顯示模塊進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。
[0018]有益效果:本發(fā)明結(jié)合單片機(jī)控制，利用多級(jí)放大技術(shù)，以分頻器和觸發(fā)器相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方法，獲得高性能智能化信號(hào)自動(dòng)檢測(cè)；具體包括以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的頻率和相位，無需人工過多干預(yù)操作，大大提高測(cè)量效率；
[0020](2)本發(fā)明中的控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)控制及中斷等處理功會(huì)K。
[0021 ] 綜上所述，本發(fā)明自動(dòng)化程度高，速度快測(cè)量效率高，安全性能好，操作方便。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)連接框圖；
[0023]圖2為實(shí)施例中第一級(jí)放大電路示意圖；
[0024]圖3為實(shí)施例中幅值檢測(cè)電路示意圖；
[0025]圖4為實(shí)施例中第二級(jí)放大電路示意圖；
[0026]圖5為實(shí)施例中整形和分頻電路示意圖；
[0027]圖6為實(shí)施例中相位檢測(cè)電路示意圖；
[0028]圖7為實(shí)施例中檢測(cè)的低頻波形圖；
[0029]圖8為實(shí)施例中檢測(cè)的尚頻波形圖；
[0030]圖9為本發(fā)明