综合应用计算机开发多功能测试仪

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1、综合应用计算机一开发多功能测试仪陈奇明摘要：介绍计算机和单片机开发的多功能测试器结合，测试仪以单片机作为主控制核心，测试部份包括示波器测虽:，信号发生器，万用表测量。当单片机开发的多功能测试器为计算机连机使用吋，又成为大的测试仪,功能更加强人，操作更为简便，更利于教学研究实验。本系统开发用的器件，多使用现代的人规模集成电路，其特性是体积小，功能强，可靠性高，价格低廉，应用性广。关键词：计算机，测试仪，测试摸块，数据传输引言开展教学研究，实验是关键，而实验的仪器设备是研究的重要工具，在学校中由于大量的测量仪器价格昂贵，体积人，携带不便，使学校中的科学实验研究难以

2、普及深入，学校所提侣的科研创新仅仅停胡在一个理念上，缺乏大量实际的实验操作。计算机的普及应用，及大规模集成电路的发展，为开发高质量低成本的教学实验仪器设备提供了可能，这里设计的《综合应用计算机-开发多功能测试仪》，是利用现代的单片机开发的多功能测试仪，它可以作为独立的多功能测试仪使用，每一种功能的测试仪操作使用与传统的仪器操作使用相対应。设计中增加了单片机通讯接II与计算机的连接，使测试仪的功能更全面得以发挥，操作更方便，观察更S［观，使用更安全和研究更深入,而且使用现代的人规模集成一电路，电路设计简便，开发周期短，可扩充性强，更适合现代的教学实验研究。1系统

3、总体设计本系统是山单片机构成中央处理模块，控制信号发生器模块、万用表测量模块、示波器探测模块（此模块要与让算机连接使用）、仪器转换控制模块和液品显示模块等构成独立多功能测试仪，通过仪器转换控制模块控制相应的控件，可转到对应测最模块上，并在液晶显示模块上显示对应的测最参数。当使用单片机通信接II与计算机连接时，打开和应的应用软件系统，通过键盘和鼠标可以方便的対仪器进行控制操作，并且使多功能测试仪的性能得到进一部的扩展。如图1为系统总体结构图。液晶显示模块通信接口万用表测量模块信号发生器模块控制处理模块单片机示波器探测模块计算机应用控制系统仪器转换控制模块图1多功

4、能测试仪系统结构图2硬件电路的设计木系统设计的多功能测试仪，是用单片机与相应的集成电路组合，来设计高性能的测试仪器。在硬件电路设计中单片机起关键作用，它控制着系统中的各个模块，并対测试中的数据进行传输和处理，同时还対测试中的各种状态进行跟踪、检测和判断。因此单片机型号的选用对测试仪性能和质量有着极人的影响，为降低成本,这里选性价比极高的国产STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，其价格才几元人民币，其主要性能和功能指标如图2所示。图2STC12C5A60S2单片机内部主要功能结构图单片机工作频率是首选参数之一，直接影响测试模块的精确度，选用的STC12C5

5、A60S2单片机工作频率为:0〜35MHz,在设置高速模式卞：1个时钟/机器周期，和当于普通8051：0〜420MH肌ISP/IAP为在线系统可编程/在线应用可编程，利丁•产品开发屮的调整和测试，缩短开发周期。单片机内部的大量的EEPROM为实吋数据测最的存储提供空间。其内部木身还带有8路10位高速A/D转换器，速度可达250KHz（25万次/秒），在STC12C5A60S2单片机屮还有-两路可编程计数器阵列PCA/PWM,PCA是一个特殊的16位定时器，有2个16位的捕获/比较模块与之相连，每个模块可编程在4种模式下：上升/下降沿捕获，软件定时器，高速输出或

6、可调制脉冲输出。可方便设计为电压测试，按键扫描，频谱检测等，使电路设计更为简便。2.1信号发生器模块的设计信号发生器主要是输出各种信号波形，対设备进行调整测试，因此要求输出的信号要稳定，频率可根据测试耍求调整，幅度可调。信号发生器频率的调整，可以使用单片机中的一个吋间/计数器T0模块，用它吋间产生的脉冲去控制信号发生器。为了获取稳定的输出信号，本系统使用AD7008集成电路来实现肓接数字频率合成的信号。其原理是根据奈奎斯特取样，从连续信号的相位＜1）考虑，対一个正弦信号进行取样，量化，编码，形成一个正弦函数表，存储在存储器屮。合成时，通过改变相位累加器的频率控

7、制字，来改变相位增最，相位增量的不同将导致一周的取样点的的不同，因角频率◊=△在取样频率不变的情况下，通过改变相位累加器的频率控制字，将这种变化的相位/幅值量化的数字信号通过D/A变化及低通滤波器，即可得到合成的相位变化的模拟信号。由VAD7008集成电路集相位调制，频率调制，幅度调制及I/O正交调制等多功能丁•一身，输出信号频率最高可达20MHz,分辨率nJ达0.02Hz。另外一个特点，即它输出的信号上没有叠加任何变化电流脉冲，输出信号是一个平稳的变化波形，而且相位保持连续的变化。信号发生器电路结构，如图2.1所示。图2.1信号发牛器电路结构图山于AD700

8、8的输出端有一•个10位的D/A数字模