基于ARM LPC2138实验平台的智能多用表毕业论文

摘要本设计是一款基于ARMLPC2138实验平台的智能多用表；实现了一般简单多用表和数字存储示波器的功能。ARM7该系统具有操作简便、界面直观等特点。本论文主要论述了一种智能多用表的各种模块的设计及实现。在对数字式示波表和数字式万用表进行简要讨论的基础上，对数字式示波表和数字式万用表的系统设计进行了简要的设计分析；对参数测量模块中的电压测量、电流测量、电阻测量和频率测量等模块作了详细的介绍和分析；在对这些模块进行文字讲述的同时结合了各个任务电路图；为智能多用表的设计提供了比较好的设计思路。关键词:测量电路;波形显示;框图。AbstractThisisadesignbasedonARMLPC2138experimentalplatformsmartmultimeter;realizationofthegeneralsimplemultimeteranddigitalstorageoscilloscopefunction.ARM7Thesystemissimple,intuitiveinterfaceandotherfeatures.Thisarticlefocusesonasmartmultimeterthevariousmodulesofthedesignandimplementation.InthedigitalOscillorgaphdigitalmultimeterandabriefdiscussiononthebasisofthedigitalOscillorgaphdigitalmultimeterandthesystemdesignwasthedesignbriefanalysisoftheparametersmeasuredinthemodulevoltagemeasurement,thecurrentmeasurement,Resistancemeasurementandfrequencyofmeasurementmodules,suchasadetaileddescriptionandanalysisinthetextofthesemodulesonthevarioustasksatthesametimecombiningthecircuit;smartmultimeterforthedesignofarelativelygooddesignideas.Keywords:measurementcircuit;waveformdisplay;diagram.目录第一章绪论..................................................................................11.1智能多用表概述..................................................................11.2智能多用表国内外发展状况..............................................11.3智能多用表的原理与特点..................................................21.4智能多用表的主要性能指标..............................................3第二章智能多用表系统框图及实现..............................................52.1智能多用表需求分析..........................................................52.2智能多用表系统整体框架..................................................62.3ARM核心的LPC2138处理器介绍..................................8第三章外围电路设计......................................................................93.1电源电路设计......................................................................93.2信号调理电路设计............................................................103.3触发电路设计....................................................................183.4频率测量电路设计............................................................19第四章数据采集系统设计............................................................204.1采样时钟设计....................................................................204.2ADC采样模块设计..........................................................224.3FIFO设计..........................................................................234.4采样的方法与实现............................................................27第五章数据处理............................................................................345.1系统数据处理....................................................................345.2数据显示............................................................................37第六章系统调试与改进................................................................386.1系统调试............................................................................386.2系统改进............................................................................41结束语..............................................................................................42参考文献..........................................................................................43附录..........................................................................................43致谢..........................................................................................81江西理工大学2008届本科生毕业设计（论文）1第一章绪论1.1智能多用表概述在现代科技领域当中，电子测量手段一直是电子技术应用与发展的重要课题，可以想象，如果没有精密的检测手段，将很难生产出高质量的电子产品，而在电子设备的使用过程中，如果没有方便可靠的检测工具，则不能很好的对设备进行维护，了解机器运行情况，也不能在出故障时进行分析和处理。可以说，如果不是检测手段和检测工具的发展，电子技术也就不可能有今天的成就，当然，电子技术的发展也极大的促进了检测手段和测量仪器的发展和进步。在电子测量和检测领域中，多用表无疑是最常见、应用最广泛的电子仪器之一。它作为一种用来测试、显示被信号的波形和能够记录、存储、处理待研究变化过程波形参数的电子测量仪器。它能够将电信号的瞬变过程以曲线、图形、字符或数据域参数的形式清晰地展现在显示器屏幕上，变成人眼能直接观察到的轨迹图像。就多用表的显示原理而论，它不仅是观测电压、电流、电阻或其它被测信号波形的显示仪器，而且是种能够测量、显示被观察信号波形参数数值大小的电子仪表。而通过相应的测量传感器，多用表也可以很方便地观测和研究各种非电量的变化现象和过程。该多用表集成万用表和数字存储示波器为一体。1.2智能多用表国内外发展状况传统的多用表是从万用表演变过来的，万用表只能测量电压、电流和电阻，功能比较单一，后来把自动量程,数据保持,相对值测量,自动关机,可测温度、湿度、照度、噪声,交直流电压、交直流电流、电阻、电容、频率和占空比等等一些功能加上去就产生了现代的多用表。虽然现代多用表比较成熟，功能比较完善，但是待测信号的波形还得用示波器才能显示出来，所以想到做一个智能多用表集现代多用表和数字存储示波器为一体的电子测量仪器。针对为何使用数字存储示波器这个问题，下面的一些理由足以说服你。传统的模拟示波器虽然功能齐全，但是由于受阴极射线管的影响使得其带宽很难得到实质的提高，模拟示波器显示时采用的荧光物质的余辉时间都是一定的，导致其难以观测到周期较长的信号（如周期为数秒乃至更长），而对于单次发生的信号，传统的示波器则基本上无法观察。如果要实现波形存储功能，模拟示波器一般要通过一些特殊的材料物质来实现，这需要增加昂贵的成本，导致整个示波器的性价比降低。另外，模拟示波器还无法对信号进行一些特殊的数学处理（如FFT），由于传统的示波器所存在的这些缺点，从而使其应用受到了限制。在今天几乎无所不在的电子产品应用中，尤其是加速现代化的国防领域，现江西理工大学2008届本科生毕业设计（论文）2代军事通信的迅速发展，电子技术的应用，数字网络的出现，以及航空、航天领域特殊的环境要求，都对电子设备线路的安装、维护提出了更高的要求，而此时传统的模拟示波器已经无法胜任，此时人们寄希望于电子技术领域的最新成就，检测工具的发展促进了电子技术的发展，电子技术的发展反过来又对检测工具提出了更高的要求。自美国尼科莱特公司于1972年研制成功数字存储示波器以来，各国先后生产各种型号与规格的具有数字存储和取出显示功能的测量示波器。以前这一领域都是被国外一些大厂家（如Tektronix、Fluke）所垄断，而目前国内一些厂商也在涉及这一领域，通过自己的技术积累、自主创新以及开展多领域的技术合作，获得了一定的成果，但即便如此，市场的大部分份额仍被Tektronix、Fluke占有，国内的厂家难以与之抗衡，更为遗憾的是，不论是国外厂家，还是国内厂家，都对数字示波器的一些关键技术进行封锁，导致我们在设计数字示波器时基本上是无多少资料可查，能找到的，都是些大同小异的文章。所以做出来的智能多用表也是在已有的多用表上加入当前较为先进的数字式示波器功能，使得电子测量工具更具集成性。1.3智能多用表的原理与特点[1]1、现代多用表的原理与特点多用表中测量电压、电流和电阻部分是基于电压的AD采样技术来实现数据的采集，然后经过一些算法对原始信号进行采集最后在显示屏上显示出所测量信号的结果。对于温度等其他功能是应用相应的传感器来检测出对应的物理量并把测量结果显示出来2、数字