基于FPGA与单片机的数字高压表设计

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随着社会的不断发展电气安全测试设备得到了广泛的应用,电气安全测试仪的输出信号作为标准源输入时对于数据测试结果有很大的影响。传统的测量方案需要的设备种类较多、测试接线较为复杂、工作效率低、成本高且集成度低,难以满足高压信号源评估的需求。针对这一现状,本课题在高压信号测量的研究基础上设计一台用于对电气安全测试仪输出的高压信号交直流电压、电流和频率进行综合测量的设备,这将对综合评估数字高压表设备具有重大的意义。本论文首先根据系统所要实现的功能,设计一个高性能的系统结构,然后根据所设计的结构分模块对系统进行设计。本文由高压衰减电路和电流/电压转换电路组成的双通道输入,可分别对信号进行测量。由于系统测量的对象是高压,所以必须有对高压进行衰减的外围电路并将其输出电压转换为ADC所能接受的输入电压范围。因为各种噪声的干扰,输入信号在传输的过程中会发生失真,所以需要在高压衰减电路之后添加滤波电路进行滤波。由于硬件滤波的方式不足以满足要求,故在高压表软件设计时使用数字滤波的方式提高信号质量。为了进行更好的频率测量,需要在滤波电路后增加一级整形电路。通过FPGA控制ADC进行数据采集,然后将采集到的数据经过fifo进行缓存并传输到单片机,最后单片机对数据进行处理并显示。经过测试,本课题研究的基于FPGA与单片机的数字高压表对高压信号的交直流电压、电流和频率参数的分别测量,测量结果满足设定的指标要求,实现了预期的功能。
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