智能萬用表芯片的分析研究及應用設計.pdf

1、智能萬用表是帶微處理器或單片機的高檔數(shù)字儀表，它是硬件、軟件相結合，軟件決定儀器智能高低的新型儀表。其主要優(yōu)點是準確度高、功能強，具有自動校準、自動測量、自動數(shù)據(jù)處理等功能，可通過RS-232 或IEEE-488 標準接口與計算機相連，實現(xiàn)自動測試及實時控制功能。可在現(xiàn)場或?qū)嶒炇沂褂?，也可嵌入測控系統(tǒng)中使用。
　　 本課題的研究對象為專用智能萬用表芯片F(xiàn)S9704，其內(nèi)部核心部件是高分辨率Σ-△ADC，它配合其他功能網(wǎng)絡完成測量

2、功能。同時，F(xiàn)S9704還具有微處理器接口，可以通過接口總線與微處理器進行連接，控制FS9704的動作。
　　 FS9704 應用系統(tǒng)主要由以下模塊組成：測量模塊、微控制器模塊、存儲模塊、顯示模塊、通訊模塊、電源模塊。采用混合信號微控制器C8051F020作為控制部件，實現(xiàn)對測量模塊的控制，存儲模塊的讀寫，顯示模塊的顯示，與上位機的通訊等功能。本文主要進行了以下研究工作：
　　 一方面，以智能萬用表的基本組成和一般工作原

3、理為切入點，研究了FS9704芯片的內(nèi)部結構，剖析了其工作原理。
　　 首先，分析了FS9704 內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的結構和工作原理，討論了其傳輸特性，得到了模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出等效電壓的轉(zhuǎn)換算法。
　　 然后，分析了FS9704的內(nèi)部功能網(wǎng)絡，說明了功能解碼器、復用器和預濾波器、運算放大器和比較器等部分的工作原理，著重研究了毫伏電壓檔下的FS9704 功能網(wǎng)絡圖。
　　 接著，介紹了FS9704的微處理器接口，說明了其內(nèi)

4、部控制寄存器的讀寫方法，并對其中斷機制和測量寄存器功能進行了研究。
　　 最后，分析了FS9704的電源系統(tǒng)工作原理。
　　 另一方面，主要對智能萬用表芯片應用系統(tǒng)的設計思路和實現(xiàn)方法進行說明。
　　 首先，對應用系統(tǒng)進行了功能模塊劃分，將其分為了測量模塊、微控制器模塊、存儲模塊、顯示模塊、通訊模塊和電源模塊五部分。
　　 然后，介紹了各模塊的設計和實現(xiàn)方法，著重就其中的核心技術問題進行了討論。測量模塊主

5、要完成待測信號的調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，整個過程在微處理器的控制下完成。微處理器通過控制接口、按照一定的控制時序?qū)崿F(xiàn)對FS9704的控制?？刂七^程中所需的一些配置信息可通過SPI 接口從外部FLASH 存儲器讀取，所需記錄的數(shù)據(jù)也可寫入該存儲器中。測量得到的結果可以驅(qū)動液晶顯示模塊進行顯示。此外，使用通訊模塊，上位機可以方便地與單片機進行通訊，監(jiān)控測量過程，存儲、顯示測量數(shù)據(jù)。
　　 最后，對各功能模塊進行了軟硬件集成設計，完善了系統(tǒng)功