100Hz 1KHz 10KHz
-46.78o～+43.12o -45.81o～+41.07o -44.11o～+42.56o 99mV～5.44V 90mV～5.50V 89mV～5.60V （3）相位差与幅度的校验
根据题意要求，自选几个频点进行校验， 表3 f=20Hz时校验数据表
设定相位差 显示相位差 误差 10o 9.83o 1.71％ 设定幅值（V） 实际幅值（V） 误差 0.3 3.0 5.5 45o 44.85o 0.33％ 0.3 3.0 5.5 0.32 2.96 5.42 0.32 3.04 5.36 0.25％ 1.35％ 1.47％ 0.25％ 1.31％ 2.61％ 续 表3 f=20Hz时校验数据表
设定相位差 显示相位差 误差（％） 设定幅值（V） 实际幅值（V） 误差（％） 90o 90.42o 0.46％ 0.3 3.0 5.5 150o 150.29o 0.19％ 0.3 3.0 5.5 270o 271.31o 0.11％ 0.3 3.0 5.5 359o 359.02o 0.05％ 0.3 3.0 5.5 0.33 3.00 5.44 0.33 3.04 5.36 0.32 3.04 5.36 0.32 3.02 5.40 9.10％ 0 1.10％ 9.10％ 1.31％ 2.61％ 6.25％ 1.31％ 2.61％ 6.25％ 0.63％ 1.85％ 表4 f=200Hz时校验数据表
设定相位差 显示相位差 误差（%） 设定幅值（V） 实际幅值（V） 误差（%） 10o 9.73o 2.7％ 0.3 3.0 5.5 0.3 0.31 3.04 5.42 0.32 3.25％ 1.30％ 1.47％ 6.25％ 11
45o 44.27o 1.62％ 3.0 5.5 3.04 5.47 0.30 3.04 5.42 0.34 3.02 5.40 0.31 3.02 5.34 0.32 3.01 5.41 1.30％ 0.50％ 0 1.30％ 1.47％ 11.76％ 0.63％ 1.85％ 3.12％ 0.62％ 6.36％ 6.25％ 0.30％ 1.84％ 90o 90.04o 0.04％ 0.3 3.0 5.5 150o 150.81o 0.54％ 0.3 3.0 5.5 270o 270.91o 0.34％ 0.3 3.0 5.0 359o 359.24o 0.06％ 0.3 3.0 5.5 表5 f=2KHz时校验数据表
设定相位差 显示相位差 误差（%） 设定幅值（V） 实际幅值（V） 误差（%） 10o 9.96o 0.4％ 0.3 3.0 5.5 45o 44.38o 1.37％ 0.3 3.0 5.5 90o 90.29o 0.32％ 0.3 3.0 5.5 150o 150.54o 0.35％ 0.3 3.0 5.5 270o 271.68o 0.6％ 0.3 3.0 5.5 359o 358.62o 0.1％ 0.3 3.0 5.5 0.31 3.03 5.45 0.32 3.04 5.40 0.30 3.02 5.46 0.32 3.02 5.43 0.31 3.00 5.42 0.30 3.05 5.38 3.12％ 0.9％ 0.9 6.25％ 1.2％ 1.85％ 0 0.66％ 0.73％ 6.25％ 0.60％ 1.28％ 3.12％ 0 1.47％ 0 1.64％ 2.06％ 12
表6 f=20KHz时校验数据表
设定相位差 显示相位差 误差（%） 设定幅值（V） 实际幅值（V） 误差（%） 10o 9.96o 0.4％ 0.3V 3.0V 5.5V 45o 45.82o 1.82％ 0.3 3.0 5.5 90o 90.64o 0.7％ 0.3 3.0 5.5 150o 150.29o 0.19％ 0.3 3.0 5.5 0.32 3.05 5.40 0.31 3.00 5.20 0.32 3.03 5.39 0.30 3.04 5.10 6.25％ 1.64％ 1.85％ 3.13％ 0 5.76％ 6.25％ 0.10％ 2.04％ 0 1.31％ 7．80％ 续 表6 f=20KHz时校验数据表
设定相位差 显示相位差 误差（%） 设定幅值（V） 实际幅值（V） 误差（%） 270o 270.41o 0.15％ 0.3 3.0 5.5 359o 358.85o 0.04％ 0.3 3.0 5.5 0.33 3.05 5.30 0.31 3.10 5.32 9.10％ 1.64％ 3.77％ 3.13％ 3.30％ 3.38％
5 误差分析
（1）相位测量电路的误差分析
在相位测量过程中，受电子元器件性能的影响，在正弦波经过零检测电路整成方波的过程之中，两路信号不可能做到时延特性完全的一致，前端放大电路以及过零检测电路会带来方波信号相对于输入信号的过零点偏移，所以得到的两个方波信号的相位差实际上是输入信号的相位差和两路过零比较电路相位差的综合相差，由于是在一定的时间内对脉冲的个数进行计数，因此将引入截断误差，尤其当两路信号的相位差较小时，截断误差的存在将在很大程度上对相位测量的精度造成影响。
（2）移相网络的误差分析
由于移相网络是基于阻容移相的原理，因此电阻与电容的阻值大小将决定移相的范围，由于采用的是常规的金属膜电阻，其阻值与理论计算值存在误差，
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因此造成实际移相范围与理论计算值存在一定的偏差。
（3）数字式移相信号发生电路的误差分析
在数字式移相信号发生电路中，由于锁相环的稳定度的影响，波形的微小振荡就会使得输出和设定值之间存在输出偏差，同时由于D/A转换过程中不可避免的存在量化误差，所以产生的波形幅值与频率将会与设定的预期值形成一定的误差。
由于通用板本身结构的限制，以及电路中两路信号的串扰等影响，都会使得系统存在一定的误差。
五 总结
本系统实现了题目基本部分以及发挥部分的要求，经过测试，相位测量仪的测量范围为：电压（峰峰值）：0.2V～30V；频率：2Hz～65kHz；显示分辨率为0.01度，测量的绝对误差在2o以内。数字式移相信号发生器在20Hz-20kHz范围内波形能够稳定输出，并且扩展到5Hz~23KHz，频率步进达到2.5Hz，相位差步进1o,幅值在0.1V-5.5V范围内可调，人机交互接口采用双键盘（有线键盘＋红外遥控键盘）带语音提示的模式；由于单片机留有空闲的I/O口，因此可以进一步对系统的功能进行扩展，比如加入相位测量的自适应调节、加入波形的打印功能或者将语音播报的功能进一步完善等，使得系统更趋于智能化、人性化的特点。
参考文献：
［1］陈炳和.计算机控制系统基础.北京：北京航天航空大学出版社，2001. ［2］谢自美.电子线路设计·实验·测试（第二版）.武汉：华中理工出版社，2000. ［3］张彦斌等.凌阳十六位单片机原理及应用. 北京：北京航天航空大学出版社，2003. ［4］张菊鹏等.计算机硬件技术基础（第二版）.北京：清华大学出版社，2000. ［5］王福昌.锁相技术.武汉:华中理工大学出版社,1997.
附图：单片机最小系统图
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