1. 研究目的与意义
我的毕业设计名称为：基于单片机的相位测试仪，该课题涉及本专业知识，贴合本专业的学习和研究方向，相位测量仪的用途极为广泛，可以测量两电压、两电流及电压、电流之间的相位，随着相位测量技术广泛应用于各个领域，对相位测量的要求也逐步提高，在低频范围内，相位测量在电力、机械等部门有着非常重要的意义，随着电子技术以及微机技术的发展，数字式仪表因其高精度的测量分辨率以及高度的智能化、直观化的特点得到越来越广泛的应用。相位测量仪可使用于变压器件生产厂,收录机,电视机，整机生产厂或有关科研单位，作为产品验收,检验,样品分析的测试仪器,是提高产品质量和工作效率的最佳辅助工具,因此我有必要对基于单片机的相位测试仪进行研究。
2. 课题关键问题和重难点
本课题主要研究目标是利用单片机设计出可测量频率为1Hz-1kHz两路正弦交流信号的相位差的测试仪器，主要内容是以AT89C52为控制核心为实现该项目目标，应完成实现整体电路的系统结构图，原理图以及仿真结果和最终运行结果，主要难点是实现对音频范围内的正弦交流信号的相位的测量，可测的信号相位差在0～360度范围内，测量精度可达1度。整形电路、数据显示电路简单电路功能的实现，掌握硬件电路的设计和单片机的软件编程基于单片机的运算控制电路的硬件设计与程序设计，并在设计仿真后其功能的实现，各模块连接后低频数字式相位仪功能的实现，以及设计中出现意料外的复杂多样的问题。
3. 国内外研究现状（文献综述）
本课题主要研究目标是利用单片机设计出可测量频率为1Hz-1kHz两路正弦交流信号的相位差的测试仪器，主要内容是以AT89C52为控制核心为实现该项目目标，低频数字式相位仪简介当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。随着科学技术的发展，电子技术广泛的应用于工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等诸多领域中，而电子测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，数字相位差测量技术也在诸多领域有着广泛的实用价值。低频数字相位测量仪在工业领域中是经常用到的一般测量工具，主要应用于同频率正弦信号间的相位差的测量显示，精确测量出两个信号的相位差是非常重要的。相位差的测量一般方法可分为模拟和数字方法两种:传统方法是依靠模拟器件,其测量系统复杂、需要专用器件、精度不高，但硬件成本非常。由于集成电路迅猛发展,通过集成电路技术制成电子仪器的电路结构简洁、性能优良、测量精确同时易于调试，精度明显比普通的模拟式测量高。国内外研究及应用现状在国防、科研、生产等多个领域中，相位测量技术得到的广泛的应用，对于相位的测量也向着高智能化、高精度、方向发展，，相位测量在低频范围内对于电力、机械等部门都有着极其重要的意义，随着微机技术以及电子技术的发展，对于低频数字式相位测量，通过传统的模拟指针式仪表，明显不能满足所需精度的要求，而数字式仪表以其直观化的特点、高度的智能化、高精度的测量分辨率得到了越来越广泛的应用。
低频数字式相位仪原理相位差测量的基本原理主要有三种:对信号波形的变换和比较﹑对傅氏级数的运算及对三角函数的运算,其实现方法如下:
1、过零点检测法这是一种将相位测量变为时间测量的方法,其原理是将基准信号通过零的时刻与被测信号通过零的时刻进行比较,由二者之间的时间间隔,推算出两信号之间的相位差。这种方法的特点是电路简单,对启动采样电路要求不高,同时该方法还具有测量分辨率高、线性好、易数学化等优点。 2、倍乘法每一各周期函数均可以通过傅里叶级数表示,运算器为一个乘法器,两个信号均为频率相等的正弦数,相位差是一个角度a ,再对运算结果进行积分运算，即连接一个积分电路,从而得到一直流电压Ｖ=Kcos a，, 被测信号相位差余弦与电路的输出成比例,所以其测量范围在45度以内,要想测量范围扩展到360度,需要附加一些电路才能做到。这种方法由于应用了积分环节,可以滤掉信号波形中的高次谐波,抑制了谐波对测量准确度的影响。
4. 研究方案
（1）整形电路设计
信号整形电路的原理就是利用单门限电压比较器，当输入信号每通过一次零时触发器的输出就要产生一次突然的变化。当输入正弦波时，每过一次零，比较器的输出端将产生一次电压跳变，它的正负向幅度均受到供电电源的限制，因此输出电压波形是具有正负极性的方波，这样就完成了电压波形的整形工作。
但是如果输入信号在门限值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动（起伏）。为了避免过零点多次触发的现象，使用施密特触发器组成的整形电路。施密特触发器在单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络。由于正反馈的作用，它的门限电压随着输出电压Uo的变化而改变，因此提高了抗干扰能力。
5. 工作计划
阅读毕设任务书了解毕业设计任务，收集资料，初步了解该课题设计所涉及知识。
利用资源查找资料熟悉相位测试仪工作原理以及工作过程。
利用资源学习MCS－51系列单片机的功能和应用，并掌握使用方法。
