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表面电位计可测量带电体的表面电位,测量电荷量大小,它是静电复印、静电印刷、静电记录等研究或生产单位必备的仪器。在有些生产过程中可用来连续测量制成品的静电电位,以控制产品的质量。本文设计了一种基于数字合成技术的智能表面电位计,此仪器由两部分组成,分别是传感器部分和电子线路部分。利用DDS技术,用ARM芯片LPC2114对仪表电路进行设计。重点介绍了电子线路部分的硬件设计。
直接数字合成(DDS:Direct Digital Synthesizer)是七十年代初提出的一种新的频率合成技术,其数字结构满足了现代电子系统的许多要求,因而得到迅速地发展。DDS主要由相位累加器、波形存储器、D/A转换器、低通滤波器等构成,其中几乎所有频率合成所用的模块都可由数字器件实现,因此可以很大程度地提高输出信号的综合性能指标。基于DDS技术的振荡源具有输出频率稳定、准确、波形质量好和输出频率范围宽等一系列独特的优点。本文主要研究基于数字合成技术的智能表面电位计电子线路的整体方案和核心部分振荡源的设计。
文中,首先讨论了DDS的基本概念和理论,然后分析仪器技术指标和要求,给出DDS振荡源的两种可行技术方案。可编程逻辑器件的出现,改变了现代电子数字系统的设计方法,提出了一种全新的设计模式。因此,一种方案是用可编程逻辑器件CPLD自行设计DDS逻辑芯片。而另一种方案采用ADI公司的专用高性能DDS芯片AD9833实现。
ARM处理器是近年高速发展起来的高性能32位嵌入式微控制器,凭借其低功耗、高性能,在32位嵌入式微控制器领域处于绝对的领先地位。该表面电位计的控制核心是Philips公司ARM7TDMI-STM的LPC2114。
其次从软硬件方面介绍了利用LPC2114自带的A/D转换器设计的A/D转换模块、用于数据显示的LCD模块、用于通信的串口SPI通信模块以及信号处理模块等。