基于arm_lpc2138实验平台的智能多用表_毕业论文(编辑修改稿)

基于arm_lpc2138实验平台的智能多用表_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

代码一样，是在相同的 32 位寄存器上进行操作。 Thumb 代码仅为 ARM 代码规模的 65%，但其性能却是连接到 16 位存储器系统的相同 ARM 处理器性能的 160%。 取指 译码 执行 取指 译码 执行 江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 9 第三章 外围电路设计 电源电路设计 电源是整 个系统 的能源提供者，电源性能的好坏直接关系到整个系统的成败。 由于本系统不但含有数字电路，还含有模拟电路，尤其是含有对噪声极为敏感的 A/D 转换器件，所以模拟 电路 与数字 电路 应该 单独供电 ，这样才能 降低噪声和出错几率 ，基于这种考虑，本系统 分别设计了模拟电源和数字电源，两者之间的地通过一个大电感连接在一起。 模拟电源和数字电源的的前端都是通过变压器经桥式整流后提供的，此部分电路如 图 ： A1K2D11N4007 * 4D3D4D2C122200uFC2123JP1C182200uFC4TVPTVN 图 31 变压器桥式整流电路 需要采用 模拟 电源供电的 主要 包括运算放大 器 、 A/D 转换器， 模拟电源 电路原理图如 图 2，为了降低纹波，其输出级增加了二级滤波电路。 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 20xx 5 26 S he e t of F i l e : D : \ w ode w e nj i a n\ ..\ S he e t c hD oc D r a w n B y :2200uF / 16VC22200uF / 16VC32200uF / 16VC42200uF / 16VC52200uF / 16VC6100pFC7100pFC8R1R2D S 1D S 2V i n V outGND780510m HL10m HL2123V D D A + 5V123V D D A 5V2200uF / 16VC1V i nV outGND7905T V NT V P 图 321 正负 5 负模拟电源电路原理图 江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 10 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 20xx 5 26 S he e t of F i l e : D : \ w ode w e nj i a n\ ..\ S he e t c hD oc D r a w n B y :2200uF / 16VC22200uF / 16VC32200uF / 16VC42200uF / 16VC52200uF / 16VC6100pFC7100pFC8R1R2D S 1D S 2V i n V outGND781210m HL10m HL2123V D D A + 12V123V D D A 12V2200uF / 16VC1V i nV outGND7912T V NT V P 图 322 正负 12 负 模拟电源电路原理图 需要采用数字电源供电的主要有 A/D 转换器、高速 FIFO、 多路选择开关、按键控制芯片等，数字电源电路如下： 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 20xx 5 26 S he e t of F i l e : S he e t c hD oc D r a w n B y :2200uF / 16VC32200uF / 16VC5100pFC7R1D S 1V i n V outGND7833123V D D D + V D D A + 5V 图 33 数字电源电路图 由于数字系统对电源的纹波及噪声要求都比较低 ，故在 电路中 没有 加 LC 滤波电路。 信号调理电路设计 信号调理电路 作用是将 输入的信号通过一定的比例进行衰减或放大，得到满足 ADC 测量范围的电压信号。 信号调理由输入保护、耦合电路、衰减器、放大器、跟随器组成。 1. 输入耦合、保护和电压跟随电路 江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 11 VDDD+5VQ11KR18VDDA+12VVDDA12VK1RelaySPDTP1BNCD3100pFC25D1D2Vo110uFC23C24567411MAX41871UA10uFC26C27 图 34 耦合、输入保护、跟随器部分 图 为输入耦合、保护和电压跟随部分电路原理图。 MAX4187 为 270MHz 四通道电流反馈型运算放大器 [9]。 继电器 K1 控制耦合方式， 三极管 Q1 处于开关状态 ， 当 LPC2138 的 引脚输出低电平时， Q1 截止， 继电器 处于常开状态 ，此时信号通过电容 C25 耦合输入运放的同相输入端，只有交流信号通过， 即处于 交流耦合状态 ； 当 引脚输出高电平时， Q1 饱和导通，此时继电器处于常闭状态，输入信号直接至运放的同相输入端，即处于直流耦合状态。 D D2为 肖特基二极管 ， 正向导通压降仅 左右 ， 将输入运放的电压钳位在 177。 ，防止被测信号的电压过高烧坏后级元器件， 起输入保护作用。 2. 信号衰减电路 由于 ADC 的输入信号需在一定的范围内，当被测信号过大时，就需要先对其 进行一定倍数的衰减，来满足 ADC 的参数要求。 在本示波器中， 为了使不同幅度的信号都能够衰减到同一范围内， 衰减倍数共 设置 1 1 20 六级 [10]。 江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 12 R28 R30 R31 R32100*31KR41VDDD+5V5K1R44Vo1Vo247pFC30C31R29R27R26121314U1CMAX4187Q59013Q69013Q790134K7R164K7R174K7R331KR471KR481KR49VDDD+5VAtt_AAtt_BAtt_CAtt_A Att_B Att_CX013X114X215X312X41X55X62X74GND8VCC16Xout3A11B10C9EN6NC7U19MAX4167 图 35 信号衰减电路 图 为 本系统的 信号衰减电路， 信号从运算放大器的反相端输入 ， C30 作运放的相位超前补偿，以消除自激振荡。 MAX4167 是美信公司生产的 8 选 1 高速模拟开关， 典型条件下，选通时电阻值仅为 8Ω，非选通的通道衰减达 93dB，输入输出频率特 性曲线在 50MHz 时仍相当平坦， 其功能框图 见 图 3[7] [8] [9] 图 36 MAX4617 功能框图 A、 B、 C 为选通控制引脚， X 为公共端， X0~X7 为模拟输入端， ENABLE为使能端，低电平有效，其真值表如 表 01： 江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 13 表 01 MAX4617 真值表 为了得到不同的衰减倍数，在系统运行时通过 LPC2290 的 、 、 控制 MAX4167 的 C、 B、 A 电平状态来选择相应的 X0~X5，从而改变电阻网络的分配，得到不同的 衰减 倍数。 现设置当 Xout 连接到不同的 Xn 时，电压 衰减 倍数如 表 032： 表 02 所选开关和电压 衰减 倍数关系 开关选择 电压 衰减 倍数 Xout－ X0 20 Xout－ X1 16 Xout－ X2 12 Xout－ X3 8 Xout－ X4 4 Xout－ X5 2 为了满足 表 032 的倍数关系，由1 fv RA R，运放的反馈电阻网络应有如下关系： 江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 14 3226 27 28 29 30 3131 3226 27 28 29 3030 31 3226 27 28 2929 30 31 3226 27 2828 29 30 31 3226 2727 28 29 30 31 3226120116112181412RR R R R R RRRR R R R RR R RR R R RR R R RR R RR R R R RRRR R R R R RR                       (1) 对上述方程组进行整理，可得： 26 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 3226 27 28 29 30 31 322 0 01 6 1 6 01 2 1 2 1 2 08 8 8 8 04 4 4 4 4 02 2 2 2 2 2R R R R R R RR R R R R R RR R R R R R RR R R R R R RR R R R R R RR R R R R R R                                     0 (2) 此方程组共 6 个方程， 7 个未知量，属不完 全 约束，有无穷多组解，但要人工计算得到一组合适 的 解是比较麻烦的，为此可以借助 MATLAB 强大的计算能力来解决。 上述 线性方程组的系数矩阵 1 1 1 1 1 1 2 01 1 1 1 1 1 6 1 61 1 1 1 1 2 1 2 1 21 1 1 8 8 8 81 1 4 4 4 4 41 2 2 2 2 2 2A             调用 MATLAB 的 rref（）函数可得 系数 矩阵 A 的行最简形： 1 0 0 0 0 0 140 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 a  江西理工大学 20xx 届本科生毕业设计 （ 论文 ） 15 由于线性方程组的右端 0b ,方程组 (2)是 齐次线性方程组 ,故由系数 矩阵A 的行最简形直接可得： 26 3227 3228 3229 3230 3231 3214 67 79 01 53RRRRRRRRRRRR    （ 3） 若取 32 1RK，则此时 31 ，当模拟开关选择的衰减倍数为 20 时，运算放大 器 的输入阻抗 仅为 3 2 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2//( ) 2 3 5 .3R R R R R R R R       ，这对信号的的处理是很不利的。 为了 增大运放的输入阻抗，并且 各个电阻的阻值都尽量合理，所取 值能够通过现有电 阻简单的并联或串联得到（标称值），可 取32 10RK， 此时 26 27140 ， 28R K R K   ， 2 8。