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本文主要研究和设计了LXI多功能模块。LXI多功能模块为LXI C类仪器模块,它集成了5位半数字多用表(DMM)、2通道通用计数器、4通道D/A、16路数字I/O等4种仪器模块。 在硬件设计上,采用LXI接口和模块功能相分离的方法进行设计,有效的提高了设计的灵活性,当开发其它LXI模块时,本模块的LXI接口可以直接使用,只需改变功能电路即可。LXI接口电路以嵌入式处理器ARM为核心,实现用户与模块的网络通讯,同时控制模块功能电路。数字多用表硬件设计中,采用双重屏蔽与浮置技术,有效的提高了多用表的抗干扰能力;采用Σ-ΔA/D变换器,既保证了测量精度,又简化了模拟电路设计,降低了对模拟电路的精度要求;将用于多用表校准的高精度电压基准源设计在模块内部,方便了模块的校准;欧姆电流源提供了多个高精度的电流,实现了电阻的大范围、高精度测量;自动校零电路有效的减少了电路的零点飘移对测量结果的影响。通用计数器设计中,采用双计数器多周期同步测量法,消除了被测信号的±1误差,实现了频率、周期的高精度测量,精度与时间基准的精度相当;采用数字滤波方法,去除了整形电路中产生的干扰信号;采用磁耦对模拟通道与数字电路进行隔离,降低了模拟电路的设计要求。D/A设计中,选择串行接口的DAC,在满足设计要求的同时节约了FPGA引脚资源;D/A输出采用电压跟随的输出方式,改善了带载能力。16路数字I/O设计中,采用双8路缓冲器将16路数字I/O分成2组,提高了操作的灵活性。 软件设计上,ARM上运行Linux操作系统,Linux的开源性为模块网络服务器端软件设计提供了捷径。IVI-COM驱动程序开发中,COM组件用Visual Studio2005的ATL模板生成;数字多用表是IVI规定的8类仪器之一,其IVI-COM接口设计严格遵守IVI规范,保证了互换性。 模块校准用自动校准系统对不同功能、量程采用分段线性插值的方法分别进行。测试结果表明,本模块软硬件设计符合LXI C类仪器要求,数字多用表IVI-COM驱动程序设计符合IVI规范,模块技术指标达到设计要求。