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用单片机实现数字相位变换器的设计方法

摘 要： 介绍了用单片机实现数字相位变换器(又称脉冲调相器)的一种设计方法。主要描述了数字相位变换器的工作原理，基于AT89C2051单片机的硬件电路的工作原理以及软件设计的基本思想和程序设计方法。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

用一个频率为fcp的时钟脉冲去触发一个容量为Ｍ的计数器时，如用四位二进制计数器，其容量为16，那么在计数器的最后一级输出端可获得一个频率为1/16fcp的方波信号。如果在时钟脉冲触发计数器的过程中，向计数器加入一个额外的脉冲，则由于计数器提前完成16个数的计数任务，而使得最后一级的输出提前翻转，从而使计数器的输出产生了一个正的相移Δθ，如图1(a)所示。同理，在时钟脉冲触发计数器的过程中，如果扣除一个脉冲，则由于计数器推迟完成16个数的计数任务而使最后一级的输出延时翻转，从而导致其输出产生一个负的相移Δθ，如图1(b)。

Δθ与计数器容量有关，即Δθ=360°/M。如果在时钟脉冲触发计数器的过程中，向计数器加入或扣除的不止是一个脉冲，而是N个脉冲，则计数器输出相移θ=NΔθ。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Δθ＝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。