幅频特性自动测试系统的设计与实现

摘要

测试是人们了解和认识外界事物的主要手段。自从人们掌握后，很长的一段时间里测试过程完全是由人工操作来完成的。后来随着科技的发展和技术的进步，测量工具和设备也在发生着翻天覆地的变化，由原来单一的测试工具逐渐演变为多功能、高性能的仪器和设备。测试过程也跟着发生了变革，由原来的人工测试、半人工测试转变为自动测试、智能测试。测试应用范围涉及军事、交通、能源和环境等社会各个领域。基于此，本文设计并实现了带LAN接口的幅频特性自动测试系统，结合检测设备对被测对象进行幅频特性测试。
　　本文首先就系统在实现过程中所使用的TCP/IP协议及可程控仪器标准命令(StandardCommandsforProgrammableInstruments，SCPI)命令作了简单的介绍，然后对系统的方案进行了选择，主要包括测试设备的主要芯片、接口板的接口类型及测试应用软件的开发工具等。
　　系统的硬件主要从ARM外围电路、FPGA外围电路和内部模块电路、模拟信号处理电路、系统输入和显示模块及接口板硬件电路等几个方面进行设计的。设计之前，对模拟信号滤波电路做了仿真。仿真结果显示，滤波电路的选择满足设计要求。在硬件设计和焊接过程中，利用实验室的测试仪器逐步对电源、芯片管脚和模拟信号处理等电路进行了检测，结果表明硬件设计合理，电气连接正确。在对FPGA内部模块设计时，利用设计软件自带的SignalTapⅡ嵌入式逻辑分析仪对DDS模块进行了测试，并得出正确的测试结果。
　　在硬件设计的基础上，对系统程序软件进行了设计和开发。在对ARM进行程序设计时，按照模块的功能逐步地实现了程序的编写，主要包括实现系统按键输入、LCD显示、与FPGA通信、中断处理数据等功能。对单片机的编程主要是逐步实现TCP/IP协议的嵌入、SCPI命令的解析和数据的发送等功能。测试设备和接口板的软件设计完成后，利用Labwindows/CVI对系统测试应用软件进行开发，实现了用户测试数据和命令发送等功能。
　　最后，分别对测试设备和接口板进行了单元测试。结果显示测试设备产生的106Hz-9.2MHz正弦波，频率准确率小于0.1%；接口板也可以收到测试应用软件发送来的数据，并能正确的解析。然后，将测试设备和接口板连接进行综合测试，结果表明测试设备能按照解析的数据输出相应的信号。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 自动测试统发展现状

1.3 论文的主要工作

1.4 论文的章节安排

2 幅频特性自动测试系统构建

2.1 系统关键技术及原理

2.2 系统实现方案选择

2.3 本章小结

3 幅频特性自动测试系统的硬件设计

3.1 ARM 控制模块设计

3.2 FPGA 外围模块设计

3.3 FPGA 内部功能模块设计

3.4 模拟信号处理电路

3.5 按键电路设计

3.6 LCD 显示模块

3.7 接口板模块

3.8 本章小结

4.1 测试设备软件设计

4.2 接口板软件设计

4.3 测试应用程序设计

4.4 本章小结

5 系统检测和测试

5.1 硬件检测

5.2 软件分析

5.3 系统测试及结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

参考文献

附录 A 测试设备电路图

附录 B 接口板电路图

附录 C 程序部分代码

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢