基于LM3S1138高精度电阻电感电容智能测试仪的研究

论文摘要

随着各种集成电路技术的发展,各类仪器日趋小型化和智能化;同时,人们对测试仪的测试过程、测试精度也有了较高的要求,同样RLC测试仪也不例外。传统的阻抗测试方法,如交流电桥法（测量时间长）、L-C谐振法（精度较低）等各有优缺点。所以木文在比较了几个方案后,最终选择阻抗电压变换法来设计高精度RLC智能测试仪,即采用阻抗电压变换器法测量电阻R、电感L、电容C的智能测试仪。把电感值L（或者电容C）通过振荡器转变成频率信号f,然后送至单片机LM3S1138,在单片机的内部计数器中进行计数,记录下产生方波的脉冲频率,并通过程序运算计算出电感值（或者电容值）,这样就能够把模拟量转换为数字量,最终通过串行口传到移位寄存器,然后经过LCD屏显示出来,显示最终测量结果。本文首先讨论了智能仪表的基本概括和发展趋势。然后通过方案比较确定本课题的硬件设计方案及芯片选择。对以MAX038为主要芯片的智能信号发生器和以LM3S1138为主控制器构成系统的基本特点、内部工作原理及结构,实际使用功能等进行具体分析讨论。并且重点研究了该系统的应用编程和应用设计。具体研究了频率测量、阻抗测量、人机界面和AD/DA等几个模块的实际编程应用。最终实现该智能测试系统的搭建实验并且进行调试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展状况
• 1.3 智能仪表发展趋势
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 测量原理
• 2.1 阻抗测量方案选择
• 2.1.1 交流电桥法
• 2.1.2 L-C 谐振法
• 2.1.3 阻抗-电压变换器法
• 2.1.4 矢量电压比的算法
• 2.2 MCU 微控制器
• 2.2.1 Cortex-M3 处理器内核
• 2.2.2 LM3S1138 处理器片内资源
• 2.2.3 内部存储器
• 2.2.4 通用输入/输出端口（GPIO）
• 2.2.5 通用定时器（Timer）
• 2.2.6 其他资源
• 2.3 编程软件和编程语言
• 2.4 系统总体方案
• 2.5 本章小结
• 3 RLC 测试仪硬件部分
• 3.1 智能信号发生器
• 3.1.1 振荡频率的确定
• 3.1.2 MAX038 芯片使用方法
• 3.1.2.1 MAX038 主要性能
• 3.1.2.2 MAX038 调节方式
• 3.1.3 MAX038 信号发生器电路
• 3.1.4 MAX038 稳定性
• 3.1.5 MAX038 控制电路
• 3.2 人机界面
• 3.2.1 ST7920 控制器液晶屏模块
• 3.2.2 主要参数
• 3.2.3 人机界面功能描述
• 3.2.4 LCD 驱动电压对比度调节电路
• 3.2.5 显示步骤
• 3.3 峰值检波电路
• 3.4 频率检测电路
• 3.5 本章小结
• 4 RLC 测试仪软件开发
• 4.1 主程序
• 4.2 频率测量程序
• 4.3 电感电容测量模块
• 4.3.1 电阻测量模块
• 4.3.2 电感测量模块
• 4.3.3 电容测量模块
• 4.3.4 程序流程图
• 4.4 人机界面模块
• 4.5 AD/DA 模块
• 4.5.1 A/D 采样
• 4.5.2 D/A 转换
• 4.5.2.1 TLC5615 芯片原理
• 4.5.2.2 单片机GPIO 基本设置
• 4.5.3 D/A 模块程序
• 4.6 本章小结
• 5 测试结果与误差分析
• 5.1 系统测试电路
• 5.2 系统测试结果
• 5.3 误差分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结
• 参考文献
• 附录1：系统总体电路原理图
• 附录2：PCB 板上视图
• 附录3：PCB 板下视图
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文