专利名称：一种基于arm的便携式多用途测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电压、电流、电阻测试技术领域，尤其是一种基于ARM的便携式多用途测试仪。
背景技术：
电压、电流、电阻的测量技术最常见的就是多用表，即万用表，因其价格便宜，便于携带，被广泛用在科研、生产、维修、检测等场合。万用表的设计原理是将电压、电流、电阻信号转换成合适的电压信号，送入模数转换芯片，并做液晶显示，测试参数的变换和档位通过旋转开关切换，高档一点的万用表，具备了量程自动转换功能，只需要切换测试对象。万用表是一个独立运行的测量仪器，数据结果只能人工读取，在自动测试系统中，无法和其它测试设备连接，完成自动校准，自动测试，并将测试数据上送，缺乏自动化。后来发展出现了单片机作为多用途测试仪的控制器，但由于单片机内部资源有限，所以还得额外增加外设，如AD/DA转换器，且运算能力和控制能力都稍弱，而这几年最新发展起来的ARM技术，则CPU运算速度快，FLASH存储空间大，集成了 AD/DA等功能模块，I/O端口资源丰富，控制灵活，因此采用基于ARM控制芯片的电压、电流、电阻的多用途测试仪设计则可以达到功能更加完善、性能更加优越、电路结构更加简洁，完全满足既定的设计指标要求。
发明内容本实用新型的目的就是克服无法实现自动化的不便，设计一种利用ARM控制器，利用真有效值转换芯片，根据上位机的测试任务要求，自动运行，控制测量电路，量程自动转换，对被测对象进行测量，并返回测试结果到上位机显示。实现本实用新 型之目的的技术解决措施如下:—种基于ARM的便携式多用途测试仪,包括机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机1、ARM控制器2、信号调理电路3、真有效值转换电路4 ；ARM控制器2包括CPU控制单元2.1、RS232接口单元2.2、测量数据分析处理单元2.3，信号调理电路3包括通道切换管理电路3.1、程控放大电路3.2、恒流源电路3.3 ;真有效值转换电路4包括真有效值转换单元
4.1和AD转换单元4.2 ;信号调理电路3的通道切换管理电路3.1和恒流源电路3.3通过IO数据线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接，程控放大电路3.2通过3线SPI总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接。所述基于ARM的便携式多用途测试仪的ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过RS232接口单元2.2与PC工控机I连接。所述基于ARM的便携式多用途测试仪的真有效值转换电路4的AD转换单元4.2与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过3线SPI总线连接。所述基于ARM的便携式多用途测试仪的ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136ARM芯片。所述基于ARM的便携式多用途测试仪的信号调理电路3采用MAX532芯片。[0010]所述基于ARM的便携式多用途测试仪的真有效值转换电路4的AD转换单元4.2采用MAXl 167芯片。 本多用途测试仪的系统工作原理主要是CPU控制单元通过RS232接口接收在上位工控机设置的测量任务，解析成测量输出执行指令，控制量程自动切换，调理成合适的输入电压信号，测量并发送结果到上位机显示。与现有技术相比，本测试仪的优点及积极效果在于采用了 ARM芯片和真有效值转换芯片，利用ARM有较强的运算能力，能对数据进行快速的处理和传输，满足了上位机与测试仪间的通信联系；真有效值转换芯片确保外部输入信号非正弦也能同样测试精确，在上位机上Windows界面下进行测量，操作直观、简单，携带方便，满足野外实际的操作需要。
图1是本新型所述的电路原理框图示意图；图2是本新型所述ARM控制器与信号调理、真有效值转换结构框图示意图；图3是本新型所述ARM控制器电路图；图4是本新型所述/[目号调理电路图；图5是本新型所述真有效值转换电路图；图6是本新型所述多用途测试仪的实施例面板示意具体实施方式
参见图1至图6给出的实施例以及示意图。一种基于ARM的便携式多用途测试仪，包括机壳、面板，在 机壳内安装有PC工控机1、ARM控制器2、信号调理电路3、真有效值转换电路4 ;ARM控制器2包括CPU控制单元2.1、RS232接口单元2.2、测量数据分析处理单元
2.3，信号调理电路3包括通道切换管理电路3.1、程控放大电路3.2、恒流源电路3.3 ;真有效值转换电路4包括真有效值转换单元4.1和AD转换单元4.2 ;信号调理电路3的通道切换管理电路3.1和恒流源电路3.3通过IO数据线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接，程控放大电路3.2通过3线SPI总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接。本实施例ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过RS232接口单元2.2与PC工控机I连接。真有效值转换电路4的AD转换单元4.2与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过3线SPI总线连接。ARM控制器负责接收上位机的测试任务并解析成电路执行指令进行相应的调节控制，并把最终的测量结果送到上位机上进行显示，是整个运算控制的核心，ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。信号调理电路3采用MAX532芯片，真有效值转换电路4的AD转换单元4.2采用MAXl 167芯片。工控机I即上位机把已设置的测量任务信息通过RS232接口发给ARM控制器上的主控芯片LPC2136 ARM，主控芯片LPC2136 ARM解释成电路测量执行指令，传递给通道切换管理电路3.1，程控放大电路3.2和AD转换单元4.2，并将AD转换单元的测量数据，通过串口通信协议RS232，发生到上位机上显示，程控放大电路3.2和AD转换单元4.2组成量程自动转换电路，判断AD值的大小，控制程控放大的倍率，利用二分查找法，缩短判断回合，尽快选择到恰当的档位。本新型的工作流程是:系统开机后，首先初始化、进程调度、上位机通信进程、测量任务数据输入进程、异常处理进程。在上位机上完成测量任务信息设定后，上位机自动会通过RS232接口把信息内容发送到ARM控制器上，ARM控制器收到后，切换到被测量通道，电压和电阻同一通道，电流单独一通道，通过检测转换数据，不断调整放大倍数，只到信号幅度在测量范围内，将档位信息和测量数据一并发到上位机上，由上位机进行计算显示。本新型为了保证测量精度，信号调理部分采用高精度、低温漂、低偏置电流运放，AD采用位数采用12bit，基准源采用专用串行电压基准，另外消除通道误差，通过软件在测量之前对通道测定，测量结果扣除通道误差值。本测试仪操作过程如下:1、单项测试模式:选择测试项目，直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻，测试完成后，自动显示测量数据；2、自动测试模式:根据测试任务的循序安排，自动切换测试项目，等待测试完成，测试结果送入系统统一处理。所述的一种基于ARM的便携式多用途测试仪技术指标如下:1、显示精度:四位半± I个字2、显示速度:3次/秒3、直流电压输入范围:±2V ±400V4、交流电压输入范围:2V 250V (AC)5、直流电流·输入范围:±2mA ±2A6、交流电流输入范围:2mA 2A (AC)7、电阻输入范围:10 2M欧8、输入阻抗:> IM 欧 /15pF9、测量精度:0.1%本新型测量模拟前端和数字处理部分采用完全隔离，保证外部测试AC220V时，不会影响整个设备，故电源采用12V转正负5V的DC/DC转换器(图5，U24)，信号采用光耦进行完全隔离。
权利要求1.一种基于ARM的便携式多用途测试仪，其特征是:机体外部包括机壳、面板，其机体内安装有PC工控机(1)、ARM控制器(2)、信号调理电路(3)、真有效值转换电路(4) ;ARM控制器(2)包括CPU控制单元(2.1)、RS232接口单元(2.2)、测量数据分析处理单元(2.3)，信号调理电路(3)包括通道切换管理电路(3.1)、程控放大电路(3.2)、恒流源电路(3.3)；真有效值转换电路(4)包括真有效值转换单元(4.1)和AD转换单元(4.2);信号调理电路(3)的通道切换管理电路(3.1)和恒流源电路(3.3)通过IO数据线与ARM控制器(2)上的CPU控制单元(2.1)连接，程控放大电路(3.2)通过3线SPI总线与ARM控制器(2)上的CPU控制单元(2.1)连接。
2.根据权利要求1所述一种基于ARM的便携式多用途测试仪，其特征在于ARM控制器(2)上的CPU控制单元(2.1)通过RS232接口单元(2.2)与PC工控机(I)连接。
3.根据权利要求1所述一种基于ARM的便携式多用途测试仪，其特征在于ARM控制器(2)的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。
4.根据权利要求1所述一种基于ARM的便携式多用途测试仪，其特征在于信号调理电路(3)采用MAX532芯片。
5.根据权利要求1所述一种基于ARM的便携式多用途测试仪，其特征在于真有效值转换电路(4)的AD转换单元·(4.2)采用MAXl 167芯片。
专利摘要一种基于ARM的便携式多用途测试仪，涉及电压、电流、电阻测试技术领域。包括机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机、ARM控制器、信号调理电路、真有效值转换电路；ARM控制器包括CPU控制单元、RS232接口单元、测量数据分析处理单元，信号调理电路3包括通道切换管理电路、程控放大电路、恒流源电路；真有效值转换电路包括真有效值转换单元和AD转换单元；信号调理电路的通道切换管理电路和恒流源电路通过IO数据线与ARM控制器上的CPU控制单元连接，程控放大电路通过3线SPI总线与ARM控制器上的CPU控制单元连接。ARM控制器上的CPU控制单元通过RS232接口单元与PC工控机连接。在上位机Windows界面下设定测量任务，本新型具有操作直观、简单，携带方便的特点。
文档编号G01R15/12GK203117253SQ20122059276
公开日2013年8月7日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者唐颖, 黄凤江, 任际周, 李晶, 李大军, 赵晓凤, 陈熙 申请人:成都理工大学