基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现

1、基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现在传统的测量中，往往用法、规律分析仪等测量等仪器。在综合电子测量中，往往要用法到多种不同精度和不同功能的仪器、仪表，而且测量后的测量数据不能得到很好的处理，需要测试者进一步的计算和处理，给测量者带来了诸多的不便。本文针对这些问题，介绍应用技术和技术，设计研制多功能的电子测量仪的主要技术。1 基本原理电子测量普通主要测量、频率、相位等基本参量，同时将这些参量举行分析和处理，以数据图表或图形的方式显示出来。测最仪器普通可由测量信号采集、测量信号处理、测量数据分析、人机交互、显示等几个部分构成。其基本结构1所示。测量信号采集部分主要采集电压或电流信号；测量

2、信号处理部分主要完成信号的滤波、比对、转换等工作；分析部分主要完成信号处理后的分析工作；人机交互部分主要完成需求的设置、量程的调节等工作；显示部分将测量和分析结果以数据、图形等形式显示出来。 近年来因为dsp技术的飞快进展和虚拟仪器技术的广泛应用，促使电子测量仪表技术得到迅速的进展。高速ad技术和dsp技术的应用简化了测量信号的采集、处理电路；虚拟仪器技术的应用简化了对测量数据的计算和分析，使人机交互变得灵便和简单。1.1 耦合耦合电路主要完成被测信号的输入。普通，被测信号不能够挺直举行ad转换，必需将信号变换到ad的范同内。耦合后，输入信号为：其中：k为压缩因子，k1时，对被测信号线性放大，

3、k1时，对被测信号线性缩小。f(t)为变换时产生非线性畸变和噪声，应在软件计算时减弱。 1.2 ad及da电路ad电路是将经耦合电路变换的被测信号离散化。变换后的信号为：其中，nz，ts=1fs，fs为ad抽样频率。式(2)可表示为：通过dsp软件处理，减弱式(3)中f(n)(t-nts)。 da电路的作用主要产生一个校验信号。dsp产生的数字校验信号，经过da电路变换成模拟校验信号，对系统举行校验。通过校验调节，量程和产生减弱参数。1.3 数字信号处理dsp电路数字信号处理dsp电路是囫囵系统的核心，通过dsp系统，对输入的被测信号举行滤波处理、谱分析。采纳fir滤波器，采纳雷米兹(reme

4、z)算法，谱分析算法采纳gabor变换办法，窗函数采纳高斯窗函数。处理后的数据放在特地开拓的数据缓冲区内，供显示部分和计算机拜访。校验数字信号由dsp部分产生，校验数字信号可通过键盘部分或计算机设置，可设置为正弦波、方波、脉冲、随机信号。1.4 键盘及显示考虑到测量仪器可能不和计算机协作用法，而是单独用法，将键盘和显示设计到系统中。键盘和显示是人机交互的界面。通过键盘可设置、调节测量仪器的参数。显示部分显示参数的设置和测量数据，测量曲线。1.5 计算机dsp通过接口和计算机互连，计算机通过虚拟仪器软件拜访、操作测量仪系统。计算机拜访dsp处理的数据，将这些数据进一步处理后，以图形或数据的形式显

5、示在计算机界面上，或存人数据库。2 硬件设计按照图1的基本原理，以式设计囫囵硬件电路。信号采样电路，通过数据、控制、选通、状态信号总线和dsp核心电路衔接。其硬件结构2所示。2.1 ad及da总线为了能使硬件系统具有可扩展性和具有一定的开放性，对ad信号采样部分和da模拟信号输出部分采纳总线方式设计。主要包括数据总线、控制总线、选通总线和状态总线。(1) 数据总线数据总线主要是ad和da电路数据的输入输出总线。在控制总线、选通总线的控制下，ad电路将采样后的数字信号输入到dsp中。同样，通过数据总线将校验数字信号输出到da电路中。(2) 控制总线控制总线主要控制ad和da的工作。对于每个ad或

6、da电路，惟独在控制信号有效的状况下，该电路才干工作。控制总线需要和选通信号有效的状况下，控制才有效。(3) 选通总线选通总线主要协作控制总线使某个ad或da电路工作。选通总线通过ad或da电路上的译码电路产生的选通信号触发电路工作。(4) 状态总线状态总线主要将ad或da电路的工作状态通知给dsp，dsp通过检测状态总线的数据，得到ad或da的工作状态。状态信号通过状态编码电路，在选通信号的协作下输入到dsp。2.2 ad及da电路ad电路主要用来将输入的被测信号转换为数字信号，而da转换主要将dsp通过数据总线输出的数字信号转换为模拟信号。ad及da要和dsp的数据、控制、选通、状态总线接

7、口。其ad电路基本原理3所示。da电路的基本电路原理和ad电路相像。da电路接收数据总线的数字信号，在控制总线信号的控制下，当选通总线的信号经译码后有效时，才干工作。2.3 耦合电路(1) 沟通耦合电路当测量沟通大信号时，通过转变耦合电路前端变量器的变比使信号变小。同时通过限幅电路的庇护，使ad电路处于正常的工作范围。其基本电路原理4所示。(2) 直流耦合电路 当测量直流大信号时，通过调节直流耦合电路的变比，同时通过限幅电路的庇护，使ad电路处于正常的工作范围。3 软件设计为了使系统具有开放性、可扩展性和通用性，采纳平台化的设计思想。将囫囵软件分为底层支持层，中间调度操作层和顶层应用层。软件的

8、基本层次结构5所示。3.1 支持层支持层主要包括ad，da电路驱动函数，状态检测函数，ad，da转换执行函数。ad，da电路驱动函数，主要对硬件的控制总线举行操作，即操作硬件电路上的控制总线和选通总线。其核心伪代码为：状态检测函数检测函数主要检测状态总线的状态，其核心伪代码为：ad，da转换执行函数主要执行ad，da转换，其核心伪代码为：3.2 调度操作层调度操作层主要的任务是，定时检测键盘或计算机虚拟仪器的指令，执行键盘操作、显示、多路ad数据采集或执行da输出。ad或da转换的核心伪代码为：3.3 应用层应用层主要完成键盘操作，显示，pc接口，虚拟仪器数据接口等功能。主要技术是操作指令缓冲区，数据缓冲区。键盘操作程序的核心伪代码：pc和虚拟仪器的接口是通过网卡举行接口的，计算机通过网卡以tcpip的方式拜访dsp的数据缓冲区、指令缓冲区。其核心伪代码：4 结 语本文所设计的多功能电工测量仪已在试验室实现，通过测试，达到了预期的设计目标。多