《電子技術(shù)應(yīng)用》
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單片機智能頻率信號裝置
嵌入式技術(shù)網(wǎng)
摘要: 在電力系統(tǒng)發(fā)電機組的調(diào)試試驗工作及其它工程實踐中,特別是旋轉(zhuǎn)機械的調(diào)試工作中,廣泛使用低頻信號發(fā)生源。在以往的實踐中,大量使用的為由晶體管組成的低頻信號發(fā)生器或由電子管組成的工頻信號源;這些儀器體大笨重,攜帶困難;同時模擬器件隨時間和溫度的漂移使輸出信號不穩(wěn)定,給調(diào)試工作帶來了極大的不便。此外,在旋轉(zhuǎn)機械的起動、停止和試運轉(zhuǎn)過程中,還需要測量其轉(zhuǎn)速(頻率)及記錄其變化過程。本文介紹一種由單片機組成的同時兼具信號發(fā)生和頻率測量的智能信號裝置,它充分發(fā)揮單片機智能控制的特長,具有體積小、重量輕、能發(fā)生超低頻信號、可編程模擬旋轉(zhuǎn)機械的動態(tài)過程等一系列優(yōu)點。
Abstract:
Key words :

  0 概 述

  在電力系統(tǒng)發(fā)電機組的調(diào)試試驗工作及其它工程實踐中,特別是旋轉(zhuǎn)機械的調(diào)試工作中,廣泛使用低頻信號發(fā)生源。在以往的實踐中,大量使用的為由晶體管組成的低頻信號發(fā)生器或由電子管組成的工頻信號源;這些儀器體大笨重,攜帶困難;同時模擬器件隨時間和溫度的漂移使輸出信號不穩(wěn)定,給調(diào)試工作帶來了極大的不便。此外,在旋轉(zhuǎn)機械的起動、停止和試運轉(zhuǎn)過程中,還需要測量其轉(zhuǎn)速(頻率)及記錄其變化過程。本文介紹一種由單片機組成的同時兼具信號發(fā)生和頻率測量的智能信號裝置,它充分發(fā)揮單片機智能控制的特長,具有體積小、重量輕、能發(fā)生超低頻信號、可編程模擬旋轉(zhuǎn)機械的動態(tài)過程等一系列優(yōu)點。

  1 系統(tǒng)組成

  智能信號裝置以8031為主芯片構(gòu)成,其系統(tǒng)組成如圖1所示。其中2764用于存放工作程序,6116用于存放編程參數(shù)、控制參數(shù)、信號設(shè)定值及測量結(jié)果,8279用于鍵盤掃描和顯示參數(shù)信息,DAC1210用于模擬輸出,8254用來產(chǎn)生高精度的方波信號和擴展頻率測量的分辨率和精度。

  2 頻率測量

  頻率測量原理見圖1,被測信號經(jīng)濾波、整形、二分頻后送至8254的GATE0口,由方波的正半周啟動16位計數(shù)器。計數(shù)器的溢出次數(shù)由8031的 INT0計數(shù),方波的下降沿申請INT1中斷讀取8254計數(shù)器0的計數(shù)值和溢出次數(shù)。顯然,由于二分頻的作用,所測之值即為被測信號的周期。即:T= C/f0(式中:f0———8254的時鐘頻率;C———計數(shù)值)

  3 信號發(fā)生

  設(shè)置有方波和正弦波兩路信號輸出。正弦由模擬輸出通道輸出;方波由可編程計數(shù)器8254的計數(shù)器1、計數(shù)器2串級分頻后經(jīng)功率放大輸出。8254的計數(shù)器1和計數(shù)器2均按方式3運行。當(dāng)計數(shù)器的編程值為N時,則輸出一個周期為N/f0占空接近

  4 模擬輸出

  模擬輸出由DAC1210構(gòu)成。主要是將被測信號的頻率轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的電壓輸出,供錄波和其它裝置采樣使用。此外,在需要正弦波信號的應(yīng)用場合,也可以將其編程為正弦波輸出,構(gòu)成第二路信號發(fā)生器。此時,DAC1210的輸出由定時器1按1/n個信號周期定時啟動,其值則由存儲于EPROM正弦波序列查表確定。已知單片機的定時時間為:

波的波形失真度較小,取n=12,則fmin=1.27Hz,fmax=83333. 3Hz。為保證發(fā)生超低頻率,則n值也應(yīng)能根據(jù)信號要求自動調(diào)整。此外,若以n個周期等距地劃分正弦波,則正弦波周期的分辨率為nμs(12M晶振),工頻時(50Hz)其周期值為20000μs,頻率分辨率為0.03Hz(n=12),不能滿足某些特定工程的需要,所以,應(yīng)根據(jù)信號頻率自動調(diào)整n個定時時間內(nèi)的定時值,以保證輸出正弦波的分辨率最高。

  5 編程控制

  由于采用單片機構(gòu)成信號裝置,可以充分發(fā)揮單片機的控制和數(shù)據(jù)存儲功能,構(gòu)成智能型儀表。除信號發(fā)生值可以任意設(shè)置(數(shù)字給定)外,還可設(shè)置模擬端口的功能及調(diào)整模擬輸出與被測信號的對應(yīng)關(guān)系;或?qū)l(fā)出的信號編程為階躍變化、斜坡變化、等幅周期性變化、衰減周期性變化、按時間過程連續(xù)性曲線變化等,其變化幅值、斜率、變化周期、衰減率等均可根據(jù)實際情況進行編程,以滿足各種特定的工程需要。

  6 結(jié)束語

  以本文原理構(gòu)成的儀器已形成產(chǎn)品,并在水輪發(fā)電機組的測試試驗中得到了應(yīng)用。由于其具有測量范圍寬、測量精度高、實時性好、智能化程度高、體積小、重量輕、攜帶方便及一機多用等特點,取得了令人滿意的效果,具有較高的推廣價值。

  參考文獻

1 程遠楚.80C51FA在智能信號裝置中的應(yīng)用.電子技術(shù)應(yīng)用,1997年第6期
2 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1990年
3 余水寶.單片機在高精度測頻中的應(yīng)用.電子測量技術(shù),1995年

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