一种方波移相器及移相方法技术

本发明专利技术公开了一种方波移相器，包括微处理器、移相模块以及触摸屏；所述微处理器分别和移相模块与触摸屏相连；移相模块包括分频器、100选1选择器以及100个D触发器，每个D触发器的信号输出端与其后的D触发器的信号输入端连接，第一个D触发器信号输入端直接接入待移相的方波信号；待移相的方波信号和每个D触发器的输出信号都连接到100选1选择器，分频器的输出端与每个D触发器的时钟信号输入端相连，本发明专利技术通过触摸屏进行指令输入和移相信息显示，并通过处理器对指令信息进行采集与处理，并将处理完的指令信息发送给采用CPLD的移相模块，CPLD根据接受到的移相指令对输入的方波进行移相，本发明专利技术结构简单，频率带宽大且，且制造简单，生产成本较低。

Square wave phase shifter and phase shifting method

The invention discloses a square wave phase shifter, which comprises a microprocessor, phase shifter module and the touch screen; the microprocessor respectively and phase shifter module is connected with the touch screen; phase shifting module includes a frequency divider, 100 1 selector and 100 D flip-flop, D flip-flop output signal of each terminal is connected to signal input and the D trigger end of the first D trigger signal input terminal to directly access the phase square wave signal; the output signal for phase square wave signal and each D flip-flop are connected to the 100 selected 1 selector, clock signal input and output frequency divider with each D flip-flop connected to the command input and phase information display through the touch screen, and the processor through the acquisition and processing instruction information, and transmits the processed information to the instruction using phase shifting module of CPLD, according to CPLD The utility model has the advantages of simple structure, large frequency bandwidth, simple manufacture and low production cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利属于数字信号处理
，尤其涉及一种方波移相器。
技术介绍
随着集成电路技术和信息处理技术的发展，移相技术在信号处理电路、微弱信号检测的锁定放大电路和交流信号的功率研究以及交流电能的测量过程中，有着举足轻重的地位和作用。在这些相关电路中，我门都会发现移相器的身影，例如电能表需要利用移相器来改变功率因素以便检测其误差；在微弱信号检测中，参考信号(通常为方波)移相后与混合信号相乘，经积分得到直流量，通过直流量来进行微弱信号检测。移相器的精度直接影响检测的性能，通常要求移相器在0-180度内步进可调。因此，设计出一套性能稳定的移相器将有很大的市场应用前景。目前常用的移相器为RC移相器，通常由电阻、电容和运算放大器构成，通过改变元器件参数来实现移相功能。当前的方波移相器大多结构复杂、频率带宽小、成本高、不易实现。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术一种方波移相器及移相方法，通过用微处理器向移相模块发出移相指令，相应的移相指令，CPLD接收到相应的移相指令后对方波进行相应的移相，并将相应的移相信息在显示模块上显示出来。此系统具有结构简单，成本低，便于程控、频率带宽大且易于实现的特点。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种方波移相器，包括微处理器、移相模块以及触摸屏；所述微处理器分别和移相模块与触摸屏相连；移相模块包括分频器、100选1选择器以及100个D触发器，每个D触发器的信号输出端与其后的D触发器的信号输入端连接，第一个D触发器信号输入端直接接入待移相的方波信号；待移相的方波信号和每个D触发器的输出信号都连接到100选1选择器，分频器的输出端与每个D触发器的时钟信号输入端相连。进一步的，所述移相模块采用CPLD。进一步的，所述微处理器的型号为STM32F103ZET6。进一步的，所述CPLD采用ATLTRA公司的MAXII系列EPM570T100C5芯片。一种方波移相器的移相方法，其特征在于，具体为：设移相模块所提供的时钟信号周期为T，由微处理器发送过来的分频系数为N，则经过分频后所得到的驱动D触发器的时钟信号周期为T×N，输入的待移相的方波信号周期为Tin，则信号Q1的波形相对于输入方波信号移相为信号Q2的波形相对于输入方波信号移相为信号Q3的波形相对于输入方波信号移相为以此类推，信号Q100的波形相对于输入方波信号移相为本专利技术的有益效果是：通过触摸屏进行指令输入和移相信息显示，并通过处理器对指令信息进行采集与处理，并将处理完的指令信息发送给采用CPLD的移相模块，CPLD根据接受到的移相指令对输入的方波进行移相，本专利技术结构简单，频率带宽大且，且制造简单，生产成本较低。附图说明图1为本专利技术的移相原理图；图2为本专利技术一种方波移相器的系统结构图；图3为本专利技术的一种方波移相器实现方案图。具体实施方式如图1-图3所示，本专利技术一种方波移相器，控制部分采用ST意法半导体公司的STM32F103ZET6微处理器1作为主体控制核心。方波的移相模块2采用ATLTRA公司的MAXII系列EPM570T100C5的CPLD。移相模块2包括分频器、100选1选择器以及100个D触发器，每个D触发器的信号输出端与其后的D触发器的信号输入端连接，第一个D触发器信号输入端直接接入待移相的方波信号；待移相的方波信号和每个D触发器的输出信号都连接到100选1选择器，分频器的输出端与每个D触发器的时钟信号输入端相连。指令输入和移相信息显示采用TFT触摸屏3，TFT触摸屏3可对RGB565彩色图片进行显示，并且支持多种图像的扫描模式，图像显示窗口大小可以自定义，同时还支持最多5点触摸功能。其中微处理器1负责读取和处理来自TFT触摸屏3的用户相关的移相指令，并将相关的移相指令发送给CPLD；CPLD接受到来自微处理器1传来的移相指令后对所输入的方波进行相应的移相操作；TFT触摸屏3模块主要用来对用户的移相指令进行采集和对应移相信息的显示。如图3所示，屏触摸屏3的数据管脚DB0和DB1分别与STM32F103ZET6微处理器1的PD14和PD15相连，DB2、DB3分别与其PD0和PD1管脚相连，DB4到DB12分别对应连接STM32F103ZET6微处理器1的PE7到PE15管脚，DB13到DB15分别连接PD8、PD9、PD10三个引脚，微处理器1可以通过这些数据管脚向触摸屏3写入或读取数据；当片选信号CS管脚为高电平时，触摸屏3被使能，当为低电平时触摸屏3被禁用，此管脚与处理器的PG12管脚相连；数据/命令控制端RS为低电平时为命令模式，被置为高电平时为数据模式，此管脚与STM32F103ZET6微处理器1的PG0相连；RD和WR引脚分别为触摸屏3的读写控制管脚，这两个引脚与微处理器的PD4和PD5引脚连接；T_CLK引脚为触摸时钟输入引脚，为触摸功能提供基准时钟信号，此脚与微处理器的PC0引脚相连；T_CS引脚为触摸功能使能引脚，当此引脚为高电平的时触摸功能被打开，当为低电平时触摸功能被关闭，此管脚与STM32F103ZET6的PC1脚相连；T_D0为触摸功能数据输出引脚，T_DIN为触摸数据输入引脚，这两个引脚分别与微处理器的PC2和PC3相连；T_IRQ为触摸功能中断引脚，当有触摸信号来临时，此引脚会产生中断信号，该引脚与微处理器的PC10相连，作为中断输入；RST为触摸屏3的复位信号，此管脚与STM32F103ZET6微处理器1的NRST脚相连，在系统刚上电时就对其进行复位。CPLD的P40-P47引脚分别与微处理器的PE0-PE7引脚相连，用作地址输入引脚，当值为00000000时，Q0输出，值为00000001时，Q1输出，依次类推，当值为01100100时，Q100输出；P50-P65引脚分别与微处理器1的PB0-PBE相连，为分频系数输入引脚，给CPLD中的分频器提供分频系数；CPLD的P49引脚与STM32F103ZET6的PA8引脚相连，当引脚为高时，选中地址输入，引脚为低时，选中分频系数输入。电源模块分别为主控芯片STM32F103ZET6和CPLD提供+3.3V电源，给触摸屏3提供+5V的电源。工作的时候，CPLD提供的时钟信号为50M，为分频器和数据选择器的时钟驱动信号；cnt_clk为经分频器分频后所得到的时钟信号，为100个D触发器的时钟驱动信号；Squin为输入的待移相的方波信号；out为移相后的方波输出信号；N为来自为微处理器的自定义分频系数；sel为来自微处理器的移相指令信号。由边沿D触发器的特性方程：Qn+1＝D(Clk上升沿触发)可知，Q0、Q1、Q2……Q100的波形和所输入的待移相Squin方波波形一样。时序上，其中Q0与Squin一致，Q1比Q0滞后一个cnt_clk时间，Q2比Q1滞后一个cnt_clk时间，Q3比Q2滞后一个cnt_clk时间，以此类推，Q100也比Q99滞后一个cnt_clk时间。本移相器正是利用D触发器的此特性来实现对方波的移相。假设CPLD所提供的时钟信号周期为T，由微处理器发送过来的分频系数为N，则经过分频后所得到的驱动D触发器的时钟信号周期为T×N，输入的待移相的方波信号周期为Tin，则Q1相对于输入方波信号移相为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方波移相器，其特征在于,包括微处理器(1)、移相模块(2)以及触摸屏(3)；所述微处理器(1)分别和移相模块(2)与触摸屏(3)相连；移相模块(2)包括分频器、100选1选择器以及100个D触发器，每个D触发器的信号输出端与其后的D触发器的信号输入端连接，第一个D触发器信号输入端直接接入待移相的方波信号；待移相的方波信号和每个D触发器的输出信号都连接到100选1选择器，分频器的输出端与每个D触发器的时钟信号输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种方波移相器，其特征在于,包括微处理器(1)、移相模块(2)以及触摸屏(3)；所述微处理器(1)分别和移相模块(2)与触摸屏(3)相连；移相模块(2)包括分频器、100选1选择器以及100个D触发器，每个D触发器的信号输出端与其后的D触发器的信号输入端连接，第一个D触发器信号输入端直接接入待移相的方波信号；待移相的方波信号和每个D触发器的输出信号都连接到100选1选择器，分频器的输出端与每个D触发器的时钟信号输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种方波移相器，其特征在于：所述移相模块采用CPLD。3.根据权利要求1所述的一种方波移相器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：行鸿彦，刘刚，徐伟，魏佳佳，张一波，徐斌，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32