【正文】 基于 ARM_LPC2138 實驗平臺的智能多用表 目 錄 第一章 緒 論 .................................................................................. 1 智能多用表概述 .................................................................. 1 智能多用表國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r .............................................. 1 智能多用表的原理與特點 .................................................. 2 智能多用表的主要性能指標(biāo) .............................................. 3 第二章 智能多用表系統(tǒng)框圖及實現(xiàn) .............................................. 5 智能多用表需求分析 .......................................................... 5 智能多用表系統(tǒng)整體框架 .................................................. 6 ARM 核心的 LPC2138 處理器介紹 .................................. 8 第三章 外圍電路設(shè)計 ...................................................................... 9 電源電路設(shè)計 ...................................................................... 9 信號調(diào)理電路設(shè)計 ............................................................ 10 觸發(fā)電路設(shè)計 .................................................................... 18 頻率測量電路設(shè)計 ............................................................ 19 第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................ 20 采樣時鐘設(shè)計 .................................................................... 20 ADC 采樣模塊設(shè)計 .......................................................... 22 FIFO 設(shè)計 .......................................................................... 23 基于 ARM_LPC2138 實驗平臺的智能多用表 采樣的方法與實現(xiàn) ............................................................ 27 第五章 數(shù)據(jù)處理 ............................................................................ 34 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理 .................................................................... 34 數(shù)據(jù)顯示 ............................................................................ 37 第六章 系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn) ................................................................ 38 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................................ 38 系統(tǒng)改進(jìn) ............................................................................ 41 結(jié)束語 .............................................................................................. 42 參考文獻(xiàn) .......................................................................................... 43 附 錄 .......................................................................................... 43 致 謝 .......................................................................................... 81 基于 ARM_LPC2138 實驗平臺的智能多用表 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 1 第一章 緒 論 智能 多用表 概述 在現(xiàn)代科技領(lǐng)域當(dāng)中，電子測量手段一直是電子技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的重要課題，可以 想象 ，如果沒有精密的檢測手段， 將 很難生產(chǎn)出高質(zhì)量的電子產(chǎn)品，而在電子設(shè)備的使用過程中，如果沒有方便可靠的檢測工具，則不能很好的對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，了解機(jī)器運(yùn)行情況，也不能在出故障時進(jìn)行分析和處理。 基于 ARM_LPC2138 實驗平臺的智能多用表 Abstract This is a design based on ARM LPC2138 experimental platform smart multimeter。在對數(shù)字式示波表和數(shù)字式萬用表進(jìn)行簡要討論的基礎(chǔ)上， 對 數(shù)字式示波表和數(shù)字式萬用表 的系統(tǒng)設(shè)計 進(jìn)行了簡要的設(shè)計分析；對 參數(shù)測量模塊 中的 電壓測量、電流測量、 電阻測量 和頻率 測量等模塊作了詳細(xì)的介紹和分析；在對這些模塊進(jìn)行文字講述的同時結(jié)合了各個任務(wù) 電路圖 ； 為智能多用表的設(shè)計提供了比較好的設(shè)計思路?；?ARM_LPC2138 實驗平臺的智能多用表 基于 ARM_LPC2138 實驗平臺的智能多用表 摘 要 本設(shè)計 是一款 基于 ARM LPC2138 實驗 平臺 的智能多用表 ；實現(xiàn)了 一般簡單多用表和數(shù)字存儲示波器的功能。 關(guān)鍵詞 :測量電路 。 realization of the general simple multimeter and digital storage oscilloscope function. ARM7 The system is simple, intuitive interface and other features. This article focuses on a smart multimeter the various modules of the design and implementation. In the digital Oscillaph digital multimeter and a brief discussion on the basis of the digital Oscillaph digital multimeter and the system design was the design brief analysis of the parameters measured in the module voltage measurement, the current measurement, Resistance measurement and frequency of measurement modules, such as a detailed description and analysis in the text of these modules on the various tasks at the same time bining the circuit?？梢哉f，如果不是檢測手段和檢測工具的發(fā)展，電子技術(shù)也就不可能有今天的成就，當(dāng)然，電子技術(shù)的發(fā)展也極大的促進(jìn)了檢測手段和測量儀器的發(fā)展 和 進(jìn)步。就 多用表 的顯示原理而論，它不僅是觀測電壓、電流 、電阻 或其它被測信號波形的顯示儀器，而且是種能夠測量、顯示被觀察信號波形參數(shù)數(shù)值大小的電子儀表。 雖然 現(xiàn)代多用表 比較成熟， 功能比較完善 ， 但是 待測信號的波形還得用示波器才能顯示出來，所以想到做一個智能多用表集現(xiàn)代多用表和數(shù)字存儲示波器為一體的電子測量儀器。另外，模擬示波器還無法對信號進(jìn)行一些特殊的數(shù)學(xué)處理（如 FFT），由于傳統(tǒng)的示波器所存在的這些缺點， 從而使其應(yīng)用受到了限制 。 所以做出來的智能多用表也是在已有的多用表上加入當(dāng)前較為先進(jìn)的數(shù)字式示波器功能，使得電子測量工具更具集成性。 作為一種存儲式的示波器，它能夠以數(shù)字編碼的形式來存貯信號， 這意味著它能對信號波形“凍結(jié)”，即具有“固像”功能，以供進(jìn)一步詳盡分析，這一點尤其適于用于研究觀測非重復(fù)性的單脈沖信號、隨機(jī)信號或緩慢變化的信號，并能夠?qū)崿F(xiàn)各個信號波形的對比，還可以在波形存儲下來后 方便地通過各種接口（如 USB 接口） 將數(shù)據(jù)傳送至 PC 機(jī)上，進(jìn)一步作詳細(xì)的處理和分析 ，這些功能都是傳統(tǒng)的模擬示波器所不具備的。 所測量量 程 的精度 精度也是一個評價電子測量儀器的標(biāo)準(zhǔn)，如果精度太低儀器所測量的結(jié)果跟實際值的誤差比較大，這樣對于一些 要求較高的場合顯然不適用，但是精度高了測量的范圍就會相應(yīng)的縮小了。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬兩種。例如說 TEK 公司的 TES520B 的帶寬為 500MHz，實際上是指其模擬帶寬為 500MHz，而最高數(shù)字實時帶寬只能達(dá)到 400MHz 遠(yuǎn)低于 模擬帶寬。而采樣速率一味過高，則 ADC 不能得到最佳的信噪比，影響系統(tǒng)性能。在數(shù)字示波器中釋抑時間，是指從產(chǎn)生觸發(fā)并采集完 LCD 一屏的當(dāng)前掃描時間開始起算直到允許下一次觸發(fā)的這段時間。如 200μ s。 智能多用表 需求分析 對于 智能多用表 的研制 我個人認(rèn)為是 一項難度較高的工程， 所以在設(shè)計之前我們有必要來分析其需求。 ARM 內(nèi)核采用精簡指令集計算機(jī)（ RISC）體系結(jié)構(gòu)，具有大量的通用寄存器。豐富的片內(nèi)外設(shè)也大大的簡化了我們的系統(tǒng)設(shè)計 [2][3]。 2 uC/OSII 的簡單介紹 uC/OSII 是 Jean 設(shè)計的完整、可移植、可固化、可裁剪的占先式實時多任務(wù)內(nèi)核，代碼絕大部分是用標(biāo)準(zhǔn) C 語言編寫的。與一些商用的公開代碼的實時內(nèi)核相比，它的源代碼清晰易讀，結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，注釋詳盡。實踐證明 uC/OSII 可以在很大一部分微處理器上運(yùn)行?？蓜儕Z性和多任務(wù)也是 uC/OSII的重要特性，它總是運(yùn)行處于就緒態(tài)的優(yōu)先級最高的任務(wù)。中斷可以掛起 uC/OSII正在執(zhí)行的任務(wù)，中斷退出后執(zhí)行的任務(wù)是當(dāng)前就緒任務(wù)中優(yōu)先級最高的任務(wù)，而不一定是被中斷的任務(wù)。 圖 21 是本 智能 多用表的整體結(jié)構(gòu)框圖，從該框圖可以看出，除微控制器外， 智能 多用表主要由模擬通道、數(shù)據(jù)緩沖、 模數(shù)轉(zhuǎn)換、 存儲器擴(kuò)展和人機(jī)交互接口組成。本系統(tǒng) 由LPC2138 來實現(xiàn)對各個功能單元的操作與控制， 輸入的被測信號先是經(jīng)過 衰減 /放大電路 ，然后再 通過按鍵開關(guān)分 三路分別送入 AD 采樣單元， 由微控制器發(fā)送相應(yīng)的控制字來控制各個參數(shù)的測量，并在測量完后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 和在液晶顯示屏上顯示 。 下圖為 2138 處理器的內(nèi)核?；旧?， ARM7TDMIS處理器具有以下兩個指令集： 標(biāo)準(zhǔn) 32 位 ARM 指令集 16 位 Thumb 指令集 Thumb 指令集的 16 位指令長度，使其可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) ARM 代碼兩倍的密度，卻仍然保持 ARM 的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢，而這些優(yōu)勢是使用 16 位寄存器的 16 位處理器所不具備的。 由于本系統(tǒng)不但含有數(shù)字電路，還含有模擬電路，尤其是含有對噪聲極為敏感的 A/D 轉(zhuǎn)換器件，所以模擬 電路 與數(shù)字 電路 應(yīng)該 單獨(dú)供電 ，這樣才能 降低噪聲和出錯幾率 ，基于這種考慮，本系統(tǒng) 分別設(shè)計了模擬電源和數(shù)字電源，兩者之間的地通過一個大電感連接在一起 。信號調(diào)理由輸入保護(hù)、耦合電路、衰減器、放大器、跟隨器組成 。 D D2為 肖特基二極管 ， 正向?qū)▔航祪H 左右 ， 將輸入運(yùn)放的電壓鉗位在 177。 江西