基于arm的阻抗测量系统的设计 (1)

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1、DesignofimpedancemeasurementsystembasedonARMZhangYahui西北师范大学研究生学位论文作者信息论文题目基于ARM的阻抗测量系统的设计姓名张亚辉学号2010210880专业名称电路与系统答辩日期2013.6.2联系电话E_mail通信地址(邮编)：备注：西北师范大学硕士学位论文摘要阻抗是描述网络和系统的一个重要参量，是一个复杂的量值，且随施加其上的信号频率和电压的变化而变化。在集中参数系统中，表明能量损耗的参量是电阻元件R，而表明系统储存能量及其变化的参量是电感元件L和电容元件C。严格地分析这些元件内的电磁现象是非常复杂的，因而在一般情

2、况下，往往把它们当作不变的常量来进行测量。需要指出的是，在阻抗测量中，测量环境的变化、信号电压的大小及其工作频率的变化等都将直接影响测量的结果。为了实现阻抗的高精度测量，提出了在不同的频率范围内测量，得到被测物体的阻抗。本论文阐述了STM32控制的阻抗测量系统的设计和实现方法。STM32是ST公司推出的基于Cortex-M3内核的32位微控制器系列，采用高效的哈佛结构、三级流水线，拥有独立的指令总线和数据总线，能够满足控制领域的高实时性要求；在本系统中STM32处理器主要完成对同步正交信号源的控制、AD的采集、对阻抗的计算、液晶显示测试结果。在软件设计方面，使用STM32官方提供的

3、完整、高效的固件库，无需使用汇编操作外设特性，减小了代码开发的周期、降低了开发的难度，提高了程序的可读性和易维护性。阻抗测量系统需要两路同频严格正交信号源，且信号频率在要求范围内程控可调，采用直接数字频率合成技术，以DDS芯片AD9854为核心，设计了用于阻抗测量系统所需的同步正交信号源。采用双差分减法器从而实现了阻抗到电压的转换，为了有效的抑制噪声干扰，采用了双相锁定放大器。同步信号源0°参考信号为阻抗转换电路提供驱动，转换后的电压信号经过乘法器MLT04，分别和同步信号源的0°和90°参考信号相乘，实现了阻抗的虚、实部分离，两路信号经过低通滤波器后，用两路AD同时进行采集，得到

4、被测对象的阻抗值。最后，对基于ARM的阻抗测量系统的设计进行了测试和验证。被测模拟电路选用了一阶RC低通滤波器，实验结果表明，该方法具有测量自动化程度高、测试结果误差小、抗干扰能力强。关键词：阻抗测量；锁定放大器；STM32；AD9854；液晶显-I-基于ARM的阻抗测量系统的设计AbstractImpedanceisdescribednetworkandanimportantparameterinthesystem,isacomplexquantity,withitssignalfrequencyandvoltagechanging.Inthelumpedparametersys

5、tem,showthatenergylossisresistanceelementparameterR,andindicatethatstoredenergyandthechangeofthesystemparametersisinductanceelementL,andcapacitanceelementC.Strictlyelectromagneticphenomenaintheanalysisofthesecomponentsisverycomplex,soingeneral,tendtoviewthemasthesameconstantsformeasurement.Isp

6、roposedinordertorealizemeasurementofimpedanceindifferentfrequencyrangeofthemeasurement,theimpedanceoftheobjecttobetested.ThispaperexpoundstheSTM32controltheimpedancemeasurementsystemdesignandimplementationofthemethod.STM32isintroducedbasedonthearchitectureofSTcompanycoreM332-bitmicrocontroller

7、series,adoptefficientharvardstructure,level3lines,withindependentinstructionbusanddatabus,cansatisfythehighreal-timerequirementsinthefieldofcontrol;STM32processorinthissystemmainlycompletecontrolofthesynchronousorthogonalsignalsource,AD