【正文】 4IHV V D D V? ? ? ? ?，而LPC2290 的 I/O 輸出高電平為 ， 所以不能直接使用 LPC2290 的 I/O 與它相連。在本示波器中， 為了使不同幅度的信號都能夠衰減到同一范圍內(nèi)， 衰減倍數(shù)共 設(shè)置 1 1 20 六級 [10]。 信號調(diào)理電路設(shè)計 信號調(diào)理電路 作用是將 輸入的信號通過一定的比例進行衰減或放大，得到滿足 ADC 測量范圍的電壓信號。 基于 Thumb 的一個關(guān)鍵的概念就 是“超精簡指令集”。 本圖中 主要由按鍵開關(guān)電路、各種轉(zhuǎn)換電路、頻率測量電路、衰減 /放大電路、 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 和液晶顯示電路組成 ， 其中衰減 /放大電路和 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 是本系統(tǒng)的核心 。 uC/OSII提供了很多系統(tǒng)服務(wù)，例如信號量、互斥型信號量、事件標(biāo)志、消息郵箱、消息隊 列、塊大小固定的內(nèi)存申請與釋放及時間管理函數(shù)等。但這一部分內(nèi)容很少，方便使用者將內(nèi)核移植到自己的微處理器上，移植 uC/OSII 很簡單，耗時為幾小時到幾天不等，完全取決于操作者的水平和所使用的微處理器的復(fù)雜程度。鑒于此，我們 需要 選用 一個實時 操作系統(tǒng)作為軟件平臺，這可以很好的滿足我們的要求 [4][5][6]。 結(jié)合以上考慮，我們選用 ARM 來 作為嵌入式控制器。在示波表中，釋抑時間的數(shù)值可設(shè)為固定值，并且用戶不可訪問。采樣速率是數(shù)字示波器的一項重要指標(biāo)，如果采樣速率不夠，則會出現(xiàn)頻率混迭現(xiàn)象，根據(jù)奈奎斯特定理，只采樣速率小于信號頻率的 2 倍時就會出現(xiàn)頻率混迭現(xiàn)象。 帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一。它 基于用采樣原理， 采用高速 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADC） 實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集， 將模擬信號數(shù)字化， 然后借助處理器強大、高速的數(shù)據(jù)處理能力實現(xiàn)各種 數(shù)字信號處理 算法 ，將波形以圖形的方式 直觀地顯示 出來， 并能夠得到被測信號豐富 的 各種參數(shù) 。如果要實現(xiàn)波形存儲功能，模擬示波器一般要通過一些特殊的材料物質(zhì)來實現(xiàn)，這需要增加昂貴的成本，導(dǎo)致整個示波器的性價比降低 。 它能夠?qū)㈦娦盘柕乃沧冞^程以曲線、圖形、字符或數(shù)據(jù)域參數(shù)的形式清晰地展現(xiàn)在顯示器屏幕上，變成人眼能直接觀察到的軌跡 圖像 。 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?；?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。 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。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。另外，模擬示波器還無法對信號進行一些特殊的數(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 。 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 機上，進一步作詳細(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。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。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。如 200μ s。 ARM 內(nèi)核采用精簡指令集計算機（ RISC）體系結(jié)構(gòu)，具有大量的通用寄存器。 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。實踐證明 uC/OSII 可以在很大一部分微處理器上運行。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)。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，并在測量完后進行數(shù)據(jù)處理 和在液晶顯示屏上顯示 ?；旧希?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。信號調(diào)理由輸入保護、耦合電路、衰減器、放大器、跟隨器組成 。 江西理工大學(xué) 20xx 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 12 R28 R30 R31 R32100*31KR41VDDD+5V5K1R44Vo1Vo247pFC30C31R29R27R26121314U1CMAX4187Q59013Q69013Q790134K7R164K7R174K7R331KR471KR481KR49VDDD+5VAtt_AAtt_BAtt_CAtt_A Att_B Att_CX013X114X215X312X41X55X62X74GND8VCC16Xout3A11B10C9EN6NC7U19MAX4167 圖 35 信號衰減電路 圖 為 本系統(tǒng)的 信號衰減電路， 信號從運算放大器的反相端輸入 ， C30 作運放的相位超前補償，以消除自激振蕩 。此時使用一個 NPN 三極管做反相器即可進行電平轉(zhuǎn)換，這樣 LPC2290 就可以正確的操作 MAX4167 了。如果沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將會是具有隨機起點的很多波形雜亂重疊的圖象，如 圖 8 和 圖 9 所示。如果是頻率較小、周期較大的信號，采用上述方式顯然 誤差是較大的 ， 此時 就 可以以 整形 后 信號作為門限， 讓定時器 對標(biāo)準(zhǔn)頻率的時鐘信號計數(shù)達到測量 頻率 的目的。 圖 是本系統(tǒng)采用 MC12429構(gòu)成的時鐘發(fā)生電路，外部輸入晶振為 16MHz。 MC12429的 TEST引腳是一個多功能的CMOS輸出端，它可以通過串行輸入的低三位 (T[2： 0])進行配置 ，配置結(jié)果如 表 05。由于 A/D 總有一定的輸入量程，超出了該量程，轉(zhuǎn)換結(jié)果就會出現(xiàn)很大的誤差。 該系統(tǒng)沒有用到其他外加的A/D 轉(zhuǎn)換器，只是想把 ARM 自帶的 A/D 功能發(fā)揮到極點，及用到它的最快采樣速率和中斷方式進行采樣，再對采樣得到的數(shù)據(jù)進行處理，對于示波器而言就把采樣得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后在液晶屏上顯示出來 (信號波形、幅值、有效值、頻率等等 )；對于測量電流和電阻功能部分而言就是簡單的把測量得到的電流大小和電阻大小在液晶屏上 顯示出來。 D0~D17 為數(shù)據(jù)輸入引腳， Q0~Q17 為數(shù)據(jù)輸出引腳。 SN74V293提供主復(fù)位和局部復(fù)位兩種復(fù)位方式。 WEN1DNC3VCC20D819D918D1017D1116D1215SEN2GND14D1313D1412D1511D1610VCC9D178GND7IW6DNC5VCC4D721D622GND23D524D425D326GND39D227D128D029GND30Q031Q132GND33Q234Q335VCC36Q437Q538Q640Q741Q943RT60OE59VCC58Q1757Q1656GND55Q842GND54Q1553Q1452VCC51Q1350Q1249GND48Q1147GND46Q1045VCC44REN61RCLK62RM63EF/OR64PFM65PAE66PRS79VCC67IP68BE69FSEL170HF71FSEL072OW73PAF74FF/IR75FWFT/SI76LD77MRS78WCLK80U9SN74V293VDDD+VDDD+VDDD+VDDD+VDDD+VDDD+VDDD+100R94VDDD+Q129018SN74V2931KR924K7R86VDDD+SampCLK100R87100R88100R93100R90100R89100R91VDDD+LPC2290_OELPC2290_CS2100R95DA0DA1DA2DA3DA4DA5DA6DA7DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15EMC_BUS100R7010uFC49 圖 44 SN74V293 組成的 FIFO 電路 DA0~DA7 是 AD9288 轉(zhuǎn)換通道 A 的輸出數(shù)據(jù)， DB0~DB7 是通道 B 的輸出數(shù)據(jù)， D0~D15 為 FIFO 往 LPC2290 輸出的數(shù)據(jù)。 實時采樣 實時采樣是一種最基本的采樣方式。但實際上以接近奈奎斯特判定頻率兩倍的速率去采樣的話是很難獲得測量精度的， 如 圖 45 所示。由于所有的配置都是在主復(fù)位期間完成的， 而本系統(tǒng) 在使用的過程中不需要改變其配置， 只需要在系統(tǒng)上電的時候配置一次，故 MRS 引腳只要在系統(tǒng) 剛 上電的時候輸入低電平，其余時刻都保持高電平就 可滿足其要求 。 FIFO 電路設(shè)計 在本數(shù)字存儲示波器 為雙通道的數(shù)字存儲示波器 ， 采用的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9288 也是雙 通道的，每通道 8 位，并將其配置為雙通道同時采樣，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時輸出的模式（詳見 ADC 采樣模塊設(shè)計 ） ， 此時可認(rèn)為 AD9288 的數(shù)據(jù)輸出是 16 位的，即通道 B 的 8 位輸出數(shù)據(jù)作為高 8 位，通道 A 的 8 位輸出數(shù)據(jù)作為低 8 位。最快至 6ns的讀寫訪問周期，輸入輸出 可 獨立地 配置為 18位或 9位的總線寬度， 這種特性使得使用者能夠非常靈活地針對自己的需要對其進行數(shù)據(jù)寬度配置。 FIFO（ First In First Out）是一種先進先出存儲器。這樣，采樣結(jié)果就會相對于模擬信號產(chǎn)生很大的畸變，不能有效的反映真實的信號