LXI多功能仪器多用表及频率计模块的研究与实现

论文摘要

本课题主要任务是研究用于LXI多功能仪器的多用表和频率计模块的设计与实现方法,以及与基于32位嵌入式微处理器(S3C2410)的多功能仪器系统控制平台进行数据传输的相关技术。多功能仪器模块通过扩展总线接口和自定义的通信协议与多功能仪器系统控制平台进行信息交换,并按照多功能仪器系统控制平台发出的控制命令执行相应的仪器功能操作和数据传输。同时,可通过多功能仪器系统控制平台上的LXI总线接口实现多功能的网络化仪器。本文首先介绍了国内外总线仪器发展现状,分析了LXI总线的特点和优势,确定了LXI总线在未来仪器总线中的重要地位,强调了研制LXI多功能仪器的重要性和必要性。由于多用表和频率计为LXI总线系统中最常用最基本的功能模块,从而确定了可用于LXI多功能仪器的多用表和频率计模块的研究和实现为论文的工作重心。在对比几大著名仪器厂商相关仪器的基础上,确定以直流电压/电流、交流电压/电流、二/四线电阻和频率的测量为该功能模块的基本功能,并确定了相关技术指标。在理论研究的基础上,提出了符合仪器功能、技术指标等要求的多功能测量模块方案。在硬件电路设计中,提出并解决了相关的技术难点,设计出多功能测量模块硬件电路并进行调试。在软件设计中,编写了功能模块监控程序、A/D转换控制程序、数据处理程序和接口通信程序并进行软件调试。最后,制定了科学的系统测试方案,验证了模块的功能和相关指标。多用表和频率计模块是LXI总线系统中最常用、最基本的测量模块,它的研究对推动LXI总线技术的研究和发展具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.1.1 总线仪器概述
• 1.1.2 LXI总线及其特点和优势
• 1.2 本课题的主要研究内容及意义
• 1.3 国内外研究状况
• 1.3.1 国外研究概况
• 1.3.2 国内研究概况
• 1.4 主要工作内容
• 第二章 系统整体方案设计
• 2.1 模块功能和技术指标
• 2.2 本课题面临的关键问题及解决方案
• 2.2.1 直流电压精度及分辨力指标
• 2.2.2 交流电压测量精度
• 2.2.3 电流测量精度
• 2.2.4 电阻测量精度
• 2.2.5 频率测量精度
• 2.2.6 系统的稳定性及可靠性
• 2.3 系统整体方案设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 硬件系统电路设计
• 3.1 输入信号调理电路
• 3.1.1 直流电压信号调理电路
• 3.1.2 交流电压信号调理电路
• 3.1.3 电流信号调理电路
• 3.1.4 电阻信号调理电路
• 3.1.5 频率信号调理电路
• 3.1.6 输入信号选择电路
• 3.2 模拟测量电路
• 3.2.1 24 位AD转换电路设计
• 3.2.2 频率测量电路设计
• 3.3 数字电路部分设计
• 3.3.1 MCU选型及电路设计
• 3.3.2 FPGA选型及电路设计
• 3.3.3 CPLD选型及电路设计
• 3.4 接口电路设计
• 3.4.1 ARM9 扩展总线接口资源
• 3.4.2 扩展总线接口设计
• 3.5 PCB板的设计及系统噪声分析
• 3.5.1 PCB板的布局与布线
• 3.5.2 PCB板抗干扰设计措施
• 3.5.3 系统噪声分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 软件系统设计
• 4.1 系统主程序
• 4.2 固件驱动程序
• 4.2.1 功能模块监控程序
• 4.2.2 A/D转换控制程序
• 4.3 数据处理程序
• 4.3.1 A/D转换数据处理
• 4.3.2 测频数据处理
• 4.3.3 校准程序
• 4.4 接口通信程序
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统测试方案及测试结果
• 5.1 系统测试内容及测试方法
• 5.2 测试结果
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果
• 附录A FPGA 测频逻辑电路
• 附录B 校准程序
• 附录C 误差限测试及计算方法
• 附录D 图片
• 附录E 原理图