推荐-FPGA和MCU的相位测量仪的设计 精品
基于单片机和FPGA的低频数字相位测量仪研究
105相位是交流信号的重要参数之一，相位差的测量是电子和电力测量中经常遇到的问题，如何获得准确的相位差已经越来越重要。
例如在电力系统中，当电网合闸时，要求两电网信号的相位必须相同，如果信号相位不同，就会在电网中产生很大的冲击电流，造成严重事故。
因此，相位测量在信号提取、检测、处理等方面有重要的应用意义。
随着数字电子技术在实际生产应用中的发展，由数字逻辑电路组成的控制系统已经逐渐成为现代测量、检测技术中的主要方法。
本文介绍了一种基于单片机和FPGA的低频数字相位测量仪，该设计具有测量精度高、反应速度快、稳定性好、读数方便等明显特点。
[1]图1 FPGA 数据采集电路系统框图图2 FPGA 数据采集电路仿真图基于单片机和FPGA 的低频数字相位测量仪研究郭贝贝 仝战营(河南机电高等专科学校 河南新乡 453002)摘要：本文设计了一种基于单片机和FPGA的低频数字相位测量仪。
系统采用等精度的测量方法可以较精确的测量出两个相同频率信号的相位差。
系统中的FPGA部分进行数据采集，单片机部分对数据进行处理，并在数码管上显示待测信号的相位差。
与传统相位测量仪相比，本系统有处理速度快、稳定性高、性价比高等优点。
关键词：单片机 FPGA 低频相位差设计中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)06-0105-02106取相应的数据，最后再将模板文件转换为html网页文件呈现给用户，供浏览器端查阅。
4、实现功能定制报表提供了能源成本管理、能源平衡管理、能源台账管理、能源介质结算管理、能源介质综合管理等方面的管理、呈现和分析，提供了对各个工序、厂区在每天、每月、每年产品和副产品产出、原料消耗、能源生产与消耗的成本情况和能源折标情况；对能源管理过程中的重要能源介质进行深入的分析和管理；提供了公司各个主要能源介质在结算时的采购情况和外售情况并对公司内的各系统在公司各个主体工序、重要耗能设备的消耗量、单耗情况进行了统一综合的统计和分析。
相位测量仪报告
相位测量仪摘要：本设计以单片机和可编程逻辑器件FPGA为控制核心，实现数字信号的产生、逻辑信号的采集和示波器的显示。
系统主要由三个模块组成:信号发生，数据采集与波形显示。
本设计经过单片机产生逻辑信号，利用FPGA作为数据处理器和DAC控制器，能准确、清晰的在模拟示波器上显示出逻辑波形、触发标记、光标。
利用键盘输入和液晶显示，能实现逻辑预设和触发模式设置。
经验证，本方案完成了全部基本功能和扩展功能。
关键词：逻辑分析仪可编程逻辑器件单片机Abstract:The design of the microcontroller and FPGA programmable logic devices for the control of the core, digital signal generation, logic signal acquisition and oscilloscope display. System consists of three modules: signal, data acquisition and waveform display. After the microcontroller generates the logic signal design , as a data processor using FPGA and DAC controllers , accurate, clearly shows the logic waveforms. The use of keyboard and LCD display , and to achieve pre-trigger mode logic. Proven, the program completed all the basic features and extensions. Keywords:logical link control Programmable logic devices MCU一、方案设计与论证1、数字式移相信号发生器方案一：采用FPGA实现DDS直接频率合成技术。
将FPGA技术与mcu相结合单芯片解决方案
将FPGA技术与mcu相结合单芯片解决方案嵌△式设计人员花费大量时间为手头的任务寻找合适的微控!避（MCU）O通常，空间是一种约束，原始性能、I/O、内存资源、功耗和外围设备的正确组合成为寻找合适的圣杯。
如果您具有特定设计所需的特殊逻辑，则搜索会变得更加复杂。
也许这是一种“秘方”，您的公司比任何人都知道如何做得更好，并使最终产品脱颖而出。
在这种情况下，很可能没有人按照您想要的方式制造MCU还有另一种选择：协同MCU和FPGA配对。
高度密集的FPGA可以吸收如此多的逻辑，以至于它们可以与微控1避甚至内部微控制器结合，从而比单独使用任何一个部分做得更多。
此外，您的逻辑的专有本质隐藏在FPGA内部，不会被窥探。
本文讨论了允许设计人员将FPGA技术与嵌入式处理器相结合的几个选项。
我们将研究单片方法、片上系统（SOC）解决方案、堆叠和模块。
单甚庄解决方案可以使Micros运行得非常快。
我们都熟悉触手可及的数千兆赫处理避。
然而，更快的处理器通常成本更高且更难实现。
PCB走线变成了传输线，需要严格的阻抗控制，尤其是在关键路径信号上。
并非每个设计都能承担使用此类设备进行开发的成本和时间。
这使得以较低速度运行的成本更低、更通用的处理器成为我们设计的替代、更经济的选择。
对于要求不高的应用，仅此一项就很好，但是当对速度的需求超过了微型的周期时间时，我们就不得不做出选择。
基于软件的方法无法与功能的硬逻辑实现的速度竞争。
您可以在板上使用离散逻辑，或将处理器内核与纯逻辑资源（如FPGA）耦合。
虽然使用更简单、不太复杂的处理器可以相当容易地设置、控制和监视实时控制和状态机设计，但有时需要更高端的外围设备、更宽的数据路径、更高的安全性和更快的执行速度需要。
这种级别的处理器马力的一个很好的例子是MicroSemiSmartFUSiOn2系列部件，例如M2S050T-FGG896,它实际上是基于SoC 的，将硬核IP块和FPGA结合在一个芯片上。
基于FPGA+MCU的伺服电机控制器设计
毕业设计（论文）基于FPGA+MCU的伺服电机控制器设计学院: 信息科学技术学院专业：姓名：指导老师：电子科学与技术梁鸿宇学号：职称：********** 赵慧元讲师中国·珠海二○一○年五月北京理工大学珠海学院毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计《基于FPGA+MCU的伺服电机控制器设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。
承诺人签名：日期：年月日基于FPGA+MCU的伺服电机控制器设计摘要本文首先对通用伺服控制平台项目做了整体的设计规划，并着重分析了基于FPGA的电机接口模块的设计和核心算法，给出相应的接口电路，并对等精度算法和设计思路在ALTERA QUARTUS 9.0的环境下进行了仿真，在实验电路上进行了测试。
主要目的在于研究出一款高性能的基于FPGA的伺服电机接口模块。
关键词：伺服控制平台 FPGA 等精度算法电机接口模块THE DESIGN OF FPGA+MCU BASED SERVOMOTOR CONTROLLERABSTRACTThis first general-purpose of this dissertation is the overall project design and planning for the servo control platform, and also it analyzed the core algorithms for the FPGA based interface design. Given a appropriate interface circuit ,An equal precision algorithms designed with FPGA is introduced．It adopts Verilog HardwareDescription Language to implement in servo motor interface modules ,and adds pulse width measurement on the base of traditional frequency measurement, and the HDL was simulated in the ALTERA QUARTUS 9.0 environment. Intended to design a high-performance FPGA-based servo motor interface module.Keywords：servo control platform FPGA equal precision algorithm servo motor interface module目录摘要ABSTRACT1引言 (1)1.1项目背景 (1)1.2研究意义 (1)2 系统组成 (2)2.1 运动控制器 (2)2.1.1 MCU功能 (2)2.1.2 FPGA功能 (2)2.1.3光电隔离模块功能 (2)2.2伺服驱动器 (2)2.2.1常用伺服驱动器简介 (2)2.3伺服电机 (3)2.3.1伺服电机简介 (3)2.3.2伺服电机工作原理 (4)2.3.3伺服电机的控制 (4)2.4HMI (4)2.5控制器上位机部分 (4)2.5.1上位机功能 (4)2.6以太网模块 (4)2.6.1以太网模块功能 (4)3 FPGA接口模块详细介绍 (5)3.1实现功能 (5)3.1.1 速度控制模块 (5)3.1.2 位置控制模块 (5)3.1.3 CPU接口模块 (6)3.2速度与位置检测算法讨论 (6)3.2.1M法 (6)3.2.2T法 (6)3.2.3等精度测频算法 (6)3.2.4高精度数字测速算法 (9)3.3速度与位置控制算法 (20)3.4硬件部分 (14)3.4.1ALTERA FPGA介绍 (14)3.4.2FPGA硬件部分 (14)3.4.2.1电源及晶振部分 (14)3.4.2.2内存及FLASH (15)3.4.2.3主芯片 (15)3.4.2.4JTAG下载 (16)3.4.3输入输出光电隔离 (17)3.4.3.1输入光电隔离模块 (17)3.4.3.2输出光电隔离模块 (18)3.5软件部分 (18)3.5.1 verilog HDL编程语言介绍 (18)3.5.2输入输出端子定义 (18)3.5.3寄存器定义 (19)3.5.4FPGA架构 (20)3.5.5主要模块介绍 (20)4 仿真实验结果 (22)5 应用案例 (24)6 结论 (26)谢辞参考文献附录1 引言1.1项目背景此项目为待开发项目《基于RABBIT5700+FPGA的伺服电机控制器》的前期规划方案，目的在于帮助研发人员了解伺服电机控制器的有关知识和给出基于FPGA的接口模块的设计概要说明。
基于FPGA的脉冲信号参数测量仪设计
173脉冲参数测试仪是在信号类常用的一种仪器,用它可以测量峰峰值、有效值、频率、上升沿和下降沿时间、占空比等。
大型台式的测试仪功能比较齐全,而手提便携式的功能还没那么完善且生产数量较少,测量精度也没有台式的高。
现在最便携式的测量仪器普遍用的就是万用表,它可以测量直流电压、电阻、电流、电容等。
本设计采用FPGA作为主控芯片,以整形电路、控制电路、显示电路三大模块为基础,设计出测量峰峰值、频率、占空比、上升沿和下降沿时间的参数的脉冲参数测试仪。
本文主要介绍了三大模块电路,并对相应的硬软件设计思路方法进行阐述。
1 方案理论分析我们设计的脉冲信号测量仪主要分为以下几个部分:精密整流半波电路、电压比较器、FPGA控制系统以及LCD显示。
本设计中的核心是由FPGA构成的控制系统,ADC通过对THS3001输出端口进行电压采样,测量信号电压幅度。
FPGA内部的计数定时功能来完成待测信号频率、占空比以及脉冲上升时间的测量。
信号参数测量仪。
本方案主要以FPGA为核心控制系统,利用FPGA的硬件计数功能来实现信号参数的测量,并且利用FPGA把测出的数据送到LCD显示。
其原理框图如图1所示。
方案的核心器件是FPGA,在高速环境下,FPGA比单片机更加适用,且使用FPGA大大降低硬件电路的复杂程度,减小体积,使电路的工作也更加稳定可靠。
抗干扰和速度上,FPGA比单片机更有优势。
基于FPGA 的脉冲信号参数测量仪设计虞昊迪(浙江海洋大学,浙江舟山 316022)摘要:本文提出一种脉冲信号参数测量仪的设计方案,介绍以FPGA作为控制核心,实现脉冲信号的幅值、频率、占空比、上升与下降时间参数测量。
本方案测量信号参数的方法是将待测信号经过电阻分压,精密半波整流,ADC直接对运放输出端进行采样,从而测得信号幅值。
待测信号通过高速电压比较器分别与10%、90%峰值比较,比较结果送FPGA,利用FPGA的定时计数功能,获得频率值、占空比以及脉冲信号上升、下降时间t r 。
基于FPGA／MCU的光电式滚转角测量仪
Ｈ３ ３ 波长 所示 ， 实物如 图５ 所示 ， １ Ｑ 为光敏三极 Ａ Ｄ转换 ，然后通过相应算法对转换值 的窄角度红外发光二极管Ｐ ０ ， 进行处理 ，从而解算出滚转角。 Ｍ３ ８ ０９ １ 通过５ ０ ．． ４ｔ ｍ， １ Ｑ限流 电阻与弹上 的 管 ，Ｌ ５ Ｄ为双通道集成运算放大 陀螺仪 或者磁探测模 块相 连接 ，当滚 器。 Ｑｌ 在 上施加９ Ｖ的偏置电压 ， 保证
调试 ， 外接５ ＭＨ 有源 平转换成２ ２ ０ ｚ ３ 电平 ， 使用异步串口与上
图 ７Ｆ ＧＡ与上位机 串口连接图 Ｐ
Ｉ１ ｉ ｝
晶振为芯片提供基准频 位机进行通信 ，电路连接如图 ７ 所示。
率。
Ｌ Ｄ显示模块 ：由于滚转角度值 Ｅ
ＭＣ Ｕ选用 Ｃ ｇ ａ ｙ ｎ ｌ 范围在０ ３ ０ 度－６ 度之 间， 因此使用三位
转到某角度 时， 延径向发射红外光 ， 侧
支架上 的光敏三极 管对 其进行接 收 ， 把光信号 转换为 电压信号 ，经过处理
ｇ ５
之后送给主控板 ，主控板通过判断是 哪个光敏三极 管接 收到 了信号来确定 图 ５光敏接收模块实物图
图 ２滚转角测量仪截面图
ｗ ｗｅ ｐ ． ｍ． ２０ ． ・ ｗ ． ｗｃ ｃ ｅ ｏ 几・ ０ ７ 誊子痤品ｔ １ ７ ５ 幂 ５
萋 攒鞠
蕊
ｉ 强撒 ０ 。 撼臻
图 ３滚转角测量仪硬件框图
立
滚转角测量仪物理架
量仪， 安装于实验转台上 ， 实时输出滚 构如图 １ ２ 、 所示 。 为滚转 ａ
ｂ
体 ，可沿轴向 做 ３６ ０度旋
／
ａ＼ ｋ
＞
图 １滚转角测量仪侧面图
ｇｌ
基于FPGA的低频数字式相位测量仪
摘要本系统以单片机和FPGA为核心，辅以必要的模拟电路，构成了一个基于具有高速处理能力的FPGA的低频数字式相位测量仪。
该系统由相位测量仪、数字式移相信号发生器以及移相网络组成；移相网络能够产生-45°~45°相位差的两路信号；相位测量仪能够测量出具有0°~359°的两路信号的相位差；而数字式移相信号发生器能够产生出相位差为0°~359°的且具有数字设置步进为1°的两路输出信号。
经过实验测试，以上功能均可以准确实现。
一、方案设计与论证1、移相网络设计方案本设计的核心问题是信号的模拟移相程控问题，其中包括波形相位以及波形幅度的程控。
在设计过程中，我们首先考虑了赛题中提供的方案。
如图1-1所示：该模拟电路主要采用高、低通电路的临界截止点来产生极值相位的偏移。
当高、低通电路的截止频率等于输入信号频率时，根据其幅频特性，信号波形所产生的相位分别为45°和-45°，恰好满足赛题要求的连续相移范围-45°~45°的调节。
由于高、低通电路在截止点时会产生幅度的衰减，故电路在后级加了放大电路，且采用了电压串联负反馈的方式提高了输入阻抗并降低了输出阻抗，电路最后还设计有调幅装置，能够很好地满足A、B输出的正弦信号峰—峰值可分别在0.3V—5V范围内变化。
综上所述，该移相网络能够满足赛题的所有要求，且电路设计简单、易行，故我们直接采用了这种方式来产生模拟的相移输出。
2、数字式移相信号发生器设计方案本单元设计的关键在于两个波形相位差的准确定位，在设计中我们综合考虑了两种实现方案：方案一：采点式相位确定。
利用相位范围0°~ 360°设定每个波形含有360个点，即每一点都对应一度，以保证相位的精确定位。
但当输入波形频率较高时，FPGA中的 DDFS对该波形的采点数将降低，该方法也不再适合；此外360个点的波形很难利用DDFS的地址线准确产生，由于DDFS在运行时地址是不断向下扫描的，其多余地址中的零数据也将同样会被显示输出，使得波形不再准确。
基于FPGA的脉冲信号测量仪的设计
link appraisement
柳志远 （1995－），男，汉族，浙江温州人，浙江海洋大学，船舶与机电工
程学院，本科，主要研究方向为信号处理。
图1
析，由这两路方波的相位差就可以计算出上升时间。
占空比测量
待测脉冲信号的占空比参数也可以通过多周期同步测量法测频率参数的同时直接得到如图1所示
系统整体设计
频率为1M
信号幅值测量结果如上，可以看出在固定待测信号频率、占空比其中一个参数的同时改变另一个，且不论高频还是低
3.2.2：幅值为1V
信号占空比测量结果如上，可以看出在固定待测信号频率、幅值其中一个参数的同时改变另一个，且不论是高频还
幅值为1V
信号频率测量结果如上，可以看出在固定待测信号幅值、占空比其中一个参数的同时改变另一个，且不论是高占空比
占空比为50
信号占空比测量结果如上，可以看出在固定待测信号频率、幅值其中一个参数的同时改变另一个，上升时间参数的
图2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
存档日期：存档编号：本科生（）题目：基于FPGA和MCU的相位测量仪的设计学院：电气工程及自动化学院专业：电气工程及其自动化XX大学教务处印制随着社会和历史的不断进步，相位测量技术广泛应用于国防、科研、生产等各个领域，对相位测量的要求也逐步向高精度、高智能化方向发展，在低频范围内，数字式相位测量仪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。
本文首先论述了相位测量技术的国内外发展概况，并根据现状设计了此相位测量系统。
该设计包括系统设计的理论分析，系统结构设计及硬件实现，最终验证了该测量系统的可行性和有效性。
该设计采用单片机与FPGA相结合的电路实现方案,很好地发挥了FPGA的运算速度快、资源丰富、编程方便的特点,并利用了单片机的较强运算、控制功能,使得整个系统模块化、硬件电路简单、使用操作方便。
文章主要介绍设计方案的论证、系统硬件和软件的设计,给出了详细的系统硬件电路图和系统软件主程序流程图。
关键词: 数字式相位测量仪单片机 FPGA 设计方案Along with the social and historical progress, phase measurement technology is widely used in national defense, scientific research, production and other fields, on the phase measurement requirements are also gradually to high precision, high intelligent direction, in the range of low frequency digital phase measurement instrument, because of its high precision measurement resolution and highly intelligent, intuitive characteristics have been more and more widely applied.This text first discusses the phase measuring technology development in domestic and international, and according to the present situation designs the phase measuring system. The design includes system design theory analysis, system structure design and hardware realization, finally verified the feasibility and validity of the system.The bination of MCU and FPGA is adopted in the design .It has the features of FPGA high operating speed, abundant resources and convenient programming. And the use of MCU’s strong operation and control function, which makes the whole system modularized, the hardware circuit is simple and the operation is convenient. The paper mainly introduces the designs of the demonstration, hardware and software, the hardware circuits and main software program are given in detail.Keywords:Digital phase measuring instrument MCU FPGA Design strategy目录I1 绪论1.1 课题背景及研究意义随着社会和历史的不断进步，科学技术突飞猛进的发展，电子技术广泛应用于工业、交通、国防、科研、生产等各个领域，而相位测量技术又是电子技术中进行信息检测的重要手段，在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。
对相位测量的要求也逐步向高精度、高智能化方向发展。
在低频范围内，相位测量在电力、机械等部门有着尤其重要的意义，对于低频相位的测量，用传统的模拟指针式仪表显然不能够满足所需的精度要求，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。
相位差是工业测控领域经常需要测量的参数，如电力系统中功率因数的测量、铁路系统中相敏轨道电路相位差的测量以及科氏质量流量计中的相位差测量等等。
而相位差的测量又不同于传统的电压、电流信号或物位、温度量的测量。
首先，相位差信号依附于电压、电流信号中，如何剔除电压、电流、频率变化对相位差测量的影响是相位差测量中很重要的一个方面；其次相位差是一个比较量，测量两路信号之间的相位差不仅需要保证两路信号的频率相同，而且要排除由于两路信号的幅值等其它因素不一致而对测量造成的影响。
因此，如何准确可靠地测量相位差是值得研究的课题[1]。
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，是电力部门、工厂和矿山、石油化工、冶金系统正确把握电力使用情况的理想仪表。
相位测量仪可应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。
1.2 国内外发展动态经过几十年，特别是近十几年的建设与发展，我国仪器仪表行业已经初步形成产品门类品种比较齐全，具有一定生产规模和开发能力的产业体系，成为亚洲除日本以外第二大仪器仪表生产国。
而数字化测量技术则已经成为数字化制造技术的一个不可或缺的关键组成部分，采用适度先进的信息化数字测量技术和产品来迅速提升我国装备制造业水平，是当前一个重要的发展方向。
传统的测量方法很多，有示波器测量法，可变延迟法，基于数据采集板的相位测量新方法，将相位差转化为时间间隔法，电压测量法，示零法等。
通常的测量方法是对两路输入信号进行处理，应用过零检测的方法使其变换成两个方波，然后对这两个方波进行比较得到鉴相脉冲，即相位差脉宽。
再由鉴相脉冲来控制计数器的关停，即用高频时钟脉冲去填充两个信号的相位差，从而实现相位差的测量。
相位的数字测量方法基本分为硬件电路测量和A/D采样后利用软件计算两种。
硬件法测量由于电路结构比较复杂、易受外界干扰影响以及准确度较差的缺点，限制了它的进一步发展。
近年来，随着计算机软硬件及其外围设备的日益发展，以数字信号处理为核心的软件法测量技术在相位差的测量中得到了越来越多的关注，并取得了较快的发展。
FPGA是20世纪90年代发展起来的大规模可编程逻辑器件，随着EDA（电子设计自动化）技术和微电子技术的进步，FPGA在超高速、实时测控方面有非常广阔的应用前景；并且FPGA具有高集成度、高可靠性，几乎可将整个设计系统下载于同一芯片中，从而大大缩小了电路的体积[2]。
目前，单片机的主流仍然是8位高性能单片机。
其发展具体体现在CPU功能的增强，内部资源的增多，引脚的多功能化、低电压、低功耗等方面。
单片机的发展是为了满足不断增长的自动检测、控制的要求，具体体现在传感器的接口、各种工业对象的电气接口、功率驱动接口、人机接口、通信网络接口等。
这些接口性能的发展体现在高速的I/O能力、程序运行监控能力、信号实时处理能力等。
总之，单片机将向高性能、高可靠性、低电压、低功耗、低噪音、低成本的方向发展[1]。
现在采用单片机与FPGA相结合的电路实现方案,很好地发挥了FPGA运算速度快、资源丰富、编程方便的特点,并利用了单片机较强的运算、控制功能,使得整个系统模块化、硬件电路简单、使用操作方便。
而且可以很好地完成该设计所要求的各项指标。
1.3 课题设计任务设计一个低频数字式相位测量仪，要具有频率测量和数字显示功能，并且要求能提高测量、显示精度和系统稳定性，使显示结果更加精确。
其设计示意图如图1-1所示。
图1-1 相位测量仪示意图该设计要满足的要求有：频率范围：20HZ—20KHZ、相位测量仪的输入阻抗≥100ΚΩ、允许两路输入正弦信号峰-峰值可分别在1V—5V范围内变化、相位测量绝对误差≤2°、具有频率测量及数字显示功能、相位差数字显示：相位读数为0—359.9°，分辨率为0.1°。
2 设计方案论证从功能角度来看，相位测量仪要完成信号频率的测量和相位差的测量。
相位测量仪有两路输入信号，也就是被测信号，它们是两个同频率的正弦信号，频率范围为20HZ —20KHZ （正好是音频范围），而这两个被测信号的幅度分别为Up-p=1V —5V （可以扩展到0.3V —5V ），但两者幅度不一定相等。
不妨令两个同频率的正弦信号为)sin()()sin()(02220111ϕωϕω+=+=t A t A t A t A m m ，则相位差02010201)()(ϕϕϕωϕωθ-=+-+=t t ，由此可以看出，相位差在数值上等于初相位之差，θ是一个角度。
令θωθT =，式中θT 是相位差θ对应的时间差，且令T 为信号周期，则有TT θθ=×360°，由此可以看出，相位差θ与θT 有一一对应的关系，我们可以通过测量时间差θT 及信号周期T 而计算出相位差θ，这就是相位差测量的基本原理。
因此，相位差的测量本质上就是时间的测量，而时间的测量就要用到电子计数器[5]。
时间的测量方法有很多种，而本设计关于相位测量仪的技术指标要求会影响到我们对方案的选择。
我们知道，MCU 应用系统一般能较好地实现各种不同的测量和控制功能，但有的时候却达不到设计要求的技术指标。
而FPGA 具有集成度高，I/O 资源丰富，稳定可靠，工作速度快，可现场在线编程等优点，往往能满足一些设计要求比较高的技术指标。
因此，人们在进行电子系统设计的时候，用MCU 实现系统功能，FPGA 完成系统指标。
2.1 以MCU 为核心的实现方案以单片机为核心的相位测量仪的原理框图如图2-1所示。
图2-1 以MCU 为核心的相位测量仪的原理框图两路待测信号经电路整形后变成了矩形波信号Ⅰ、Ⅱ，而且Ⅰ和Ⅱ是同频率但不同相位的矩形波。