微波自动测量系统的数据采集卡研制

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1、摘要本文首先介绍了微波自动测量系统的原理，该系统改变了传统人IN量时速度慢、精度不高，而且易受人为干扰的测量模式，采用了自动测量的方法，大大提高了测量的精度和速度。同时，该系统还将点频测量以及扫频测量集一身，不仅可以测量点频状态下反射系数、驻波比，还可以测量扫频状态下的反射参量，谐振腔Q值等。该系统采用了国内最受欢迎的可视化编程软件LabVIEW进行编程，使界面不仅美观，而且简单易于操作。该系统性价比高，非常适用于微波教学实验中。在该系统中，数据采集卡起着十分重要的作用，是连接微机系统和网络分析仪的重要纽带。当前，由于数据采集系统的应用范围越来越宽、所涉及到的

2、测量信号和信号源的类型越来越多、对测量的要求也越来越高，国内现在已有不少数据测量和采集的系统，但很多系统存在功能单一、采集通道少、速率低、精度不高、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统。因此，本论文通过对数据采集技术的研究，结合微波自动测量系统的技术要求，提出了一套完整的技术方案，设计了一套基于微波自动测量系统的多通道高精度的数据采集卡，该卡采用单片机和CPLD相结合的技术，并采用12位高采样率的AD转换芯片和12位多通道的DA转换芯片进行模数和数模转换，提高了系统测量精度和速度。该卡通过串口实现单片机与PC机

3、之间的通信，从而实现数据的快速可靠的传输，并将数据在PC机上显示。本文主要通过硬件和软件两大块来详细介绍数据采集卡的构成原理。硬件主要由六个模块构成：AD转换模块、DA转换模块、数字量输出接口模块、CPLD模块、单片机模块、串口通讯模块。其中，单片机提供数据总线通过串口与PC进行通信，并控制CPLD产生系统所需的译码电路和控制信号。CPLD的高集成性能够降低以前采用分离元件设计电路的复杂程度，简化了系统的硬件设计，缩短了开发周期，提高了系统可靠性和保密性，它的ISP(在线编程)功能极大的方便了整个开发过程。软件主要包括上位机以及下位机软件设计两大块。下位机采用

4、C语言进行编程，基于业界比较流行的KEILC编程环境，而上位机采用LabVIEW进行编程，通过调用NI—VISA与单片机进行通信，并制定了一套通信协议。最后，结合微波自动测量系统的软件，进行点频及扫频状态下的检测。测试结果表明，利用单片机和CPLD所设计的数据采集卡，所测得的测量误差达到了课题的设计要求，证明了论文所选方案的可行性和实用性。同时，该方案还可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域。关键词：自动测量；数据采集；LabVIEWAbstractFirstly,theprincipleofthemicrowaveauto—meas

5、urementsystemisintroducedinthepaper．Thesystemhaschangedthetraditionalmanualmeasuringpatternwithshortcomingsoflowspeed，lowprecision，easilytobeinterruptedbypeople，andadoptstheauto—measurementmethodthatgreatlyimprovesmeasuringspeedandprecision．Besides，withthissystem，oneportreflectionco

6、efficient，SWRcanbegotatdot—frequency．Oneportreflectionparameters，twoportstransmissionparametersandQvalueofmicrowaveresonatorcanbemeasuredoversweepfrequency．Adoptingdomesticpopulargraphicprogrammingsoftware‘·__——·-__—ILabVIEW，theinterfaceofthissystemisbeautyandeasilytobeoperated．This

7、systemiscost—effective，anditisusedwidelyformicrowaveteachingandexperiment．Inthesystem，thedataacquisitioncardasanimportantlinkwhichconnectsthemicrocomputersystemandnetworkanalyzer,hasplayedanimportantrole．Nowadays，theapplicationscopeofthedataacquisitionsystemisbecomingincreasinglywid

8、er,andthetypesofthe