基于ARM芯片的智能多用表设计.docVIP

《嵌入式系统应用及其开发》课程设计 基于ARMLPC2138的智能多用表的设计 院 系：电子与信息工程学院 班 级：电信10-2班 学 号： 姓 名： 指导老师： 日 期：2013-12-27基于ARMLPC2138的智能多用表的设计计 一、引言 　　多用表又称为复用表三用表繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表。一般以测量电压电流和电阻为主要目的。多用表按显示方式分为指针多用表和数字多用表。一般多用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压电阻和音频电平等有的还可以测交流电流电容量电感量及半导体的一些参数如β等。 在电子测量和检测领域中，由于多用表具有用途多，量程广，使用方便等优点，多用表已成为电子测量中最常用的一种工具。 本次设计是在传统多用表的基础上，基于ARM7芯片的智能多用表。设计的多用表除了提供电压测量、电流测量、电阻测量之外，还添加了示波、频率计功能。以此方便使用者，提高设备利用率，提高工作效率。 电压测量 用户可手动将待测电压源连接输入端口，当设备检测到电信号后自动计算并反馈测量结果。 电流测量 依据需要，当使用者需要测量电流源的电流时或检测元件连通性时，可以自动计算出电流大小并反馈给用户。 电阻测量 当用户需要测量元件的电阻值时，只需将元件接入测试电路即可获得该元件的电阻值。 频率测量（频率计） 测量信号的频率，必须先对信号整形成为标准的方波。一般地，测量频率或周期的方法有测频法和测周法两种，对于整形后频率较高的信号，可以采用标准周期的时钟信号作为门限，利用定时器对外部信号进行计数的方式，来确定被测信号的频率。如果是频率较小、周期较大的信号，采用上述方式显然误差是较大的，此时就可以以整形后信号作为门限，让定时器对标准频率的时钟信号计数达到测量频率的目的。 波形显示（示波器） 基于采样原理，采用高速模/数转换器（ADC）实现高速数据采集，将模拟信号数字化，然后借助处理器强大、高速的数据处理能力实现各种数字信号处理算法，将波形以图形的方式直观地显示出来，并能够得到被测信号丰富的各种参数。 方案论证 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、数字存储示波器的原理与特点 数字存储示波器（DSO，Digital Storage Oscilloscope）采用各种先进的测量技术来满足各种应用。它基于用采样原理，采用高速模/数转换器（ADC）实现高速数据采集，将模拟信号数字化，然后借助处理器强大、高速的数据处理能力实现各种数字信号处理算法，将波形以图形的方式直观地显示出来，并能够得到被测信号丰富的各种参数。 ARM7的发展及优点 当前有5个产品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。其中ARM7系列，优化用于对价位和功耗敏感的消费应用的低功耗，丰富的外围设计等诸多优点成为对很多开发者首选的硬件平台。 三、需求分析 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。在电子测量和检测领域中，由于多用表具有用途多，量程广，使用方便等优点，多用表已成为电子测量中常用的一种工具。而示波器作为一种用来测试、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，也是被频繁使用的设备之一。 但是由于传统的多用表是只能测量电压、电流和电阻，功能比较单一，并且多用表和示波器独立开来，实际使用中存在不便。因此设计者希望有一款仪器既能够提供多用表的测量功能又能够提供示波器的波形分析功能，以此方便使用，提高效率。 基于以上需求，本次设计的智能多用表是集示波器、频率计、万用表功能于一体的新型多用表。 硬件需求分析 设计的多用表作为一个高性能的测量仪器，不仅要满足使用者方便快捷，准确可靠的要求还要求系统要具备处理大量数据的能力，尤其是要作一些相应的数字信号处理，更是要求处理器应具备强大的运算能力，并且接口要足够丰富以满足外围设备的需要，并且要在性能和功率上有所平衡。 综合以上需求，最终我们选用发展成熟，具有较高的数据处理能力的ARM嵌入式系统作为本设计的核心。并且ARM-LPC2138，有以下特点： ●采用64脚封装（可使用的GPIO在单片应用