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基于LabWindows/CVI和自研GPIB接口仪器的自动测试系统

作　者: 胡小行
导　师: 杨景常
学　校: 西华大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 自动测试系统 GPIB控制芯片 CPLD CVI GPIB接口仪器
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

自动测试系统（Automated Test System，以下简称为ATS）是由计算机代替人工管理和控制的测试系统。它包括人机交互单元，通用接口单元，测试单元。测试单元与人机交互单元之间通过接口单元模块对数据进行传递和解析来实现系统的有效工作。本文的工作主要由三个部分组成，第一部分是带接口平台的数字万用表的设计，单片机通过响应CPLD的中断来实现接口功能。由单片机，ICL7135模数转换和CPLD设计成一个数字万用表，并将其与设计的GPIB接口模块通过接口平台实现对接。第二部分是GPIB（General Purpose Interface Bus）接口模块的设计，利用CPLD（ComplexProgrammable Logic Device）来实现GPIB控制芯片，GPIB控制芯片采用从底向上的模块化设计方法，将GPIB控制芯片划分为多个子模块：接口消息模块、地址译码模块，中断模块，多路数据选择模块，接口功能模块，功能寄存器模块等。再将其和单片机设计成接口模块。第三部分是人机交互单元的设计，利用LabWindows/CVI提供给开发者的仪器控件和GPIB函数，实现对GPIB接口仪器的测试功能配置和控制。为验证GPIB控制芯片的各个模块，在Quartus II中编写Testbench文件，用QuartusII调用Modelsim对设计进行后仿真，给出仿真结果，并通过人机交互单元与GPIB接口单元进行数据通信，实现人机交互单元对测试单元的SCPI命令控制和测量数据的接收，最终实现系统的功能性要求和测试应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-12
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外自动测试系统发展现状  10-11
    1.2.1 自动测试系统总线 GPIB 的发展状况  10-11
    1.2.2 自动测试系统测控软件的发展状况  11
  1.3 本课题研究的主要内容  11-12
2 自动测试系统  12-14
  2.1 基于 GPIB 总线的自动测试系统  12
  2.2 GPIB 接口仪器  12-13
  2.3 基于 LabWindows/CVI 的系统测试软件  13-14
3 带接口平台的数字万用表的设计  14-23
  3.1 硬件电路单元模块的设计  15-20
    3.1.1 单片机与 ADC 模块电路的设计  15-16
    3.1.2 CPLD 控制电路的设计  16-17
    3.1.3 CPLD 内部电路的设计  17-18
    3.1.4 测量功能模拟信号调理电路的设计  18-19
    3.1.5 键盘接口电路设计  19-20
  3.2 软件的设计  20-22
    3.2.1 数字万用表主程序设计  20-21
    3.2.2 测量配置中断服务程序设计  21
    3.2.3 测量功能中断服务程序设计  21-22
  本章小结  22-23
4 GPIB 接口模块的设计  23-52
  4.1 GPIB 接口模块的基础研究  24-27
    4.1.1 GPIB 接口功能  24-25
    4.1.2 GPIB 总线结构  25-27
  4.2 基于 CPLD 的 GPIB 接口芯片的设计  27-30
    4.2.1 GPIB 芯片接口功能  28
    4.2.2 GPIB 接口芯片内部寄存器  28-29
    4.2.3 GPIB 内部译码电路和数据通路  29-30
  4.3 GPIB 接口功能的设计  30-45
    4.3.1 可综合的状态机设计方法  30
    4.3.2 带延时状态机的设计方法  30
    4.3.3 利用 Quartus II 调用 ModelSim 进行后仿真的方法  30-31
    4.3.4 受方挂钩（AH）功能的设计  31-33
    4.3.5 听者（L）功能的设计  33-34
    4.3.6 讲者（T）功能的设计  34-36
    4.3.7 源方挂钩（SH）功能的设计  36-38
    4.3.8 服务请求（SR）功能的设计  38-40
    4.3.9 并行查询（PP）功能的设计  40-42
    4.3.10 远控本控（RL）功能的设计  42-44
    4.3.11 器件触发（DT）功能和器件清除（DC）功能的设计  44-45
  4.4 GPIB 接口芯片内部寄存器的设计  45-49
    4.4.1 寄存器的 verilog 语言描述方法  45
    4.4.2 数据输入寄存器（DIR）的设计  45-46
    4.4.3 数据输出寄存器（CDOR）的设计  46-47
    4.4.4 中断状态寄存器（ISR0）的设计  47-48
    4.4.5 辅助命令寄存器（AUXCR）的设计  48-49
  4.5 GPIB 内部译码电路和数据通路的设计  49-51
    4.5.1 地址线译码器的设计  49
    4.5.2 地址译码器的设计  49
    4.5.3 通令、专令译码器的设计  49-50
    4.5.4 逻辑数据通路的设计  50-51
  本章小结  51-52
5 LabWindows/CVI 设计系统测试软件  52-59
  5.1 CVI 控制 GPIB 接口的设计  53-57
  5.2 CVI 控制仪器的设计  57-59
6 系统调试与结果  59-64
  6.1 硬件调试  59
  6.2 软件调试  59-62
    6.2.1 GPIB 接口模块的软件调试  59
    6.2.2 CVI 系统测试软件的调试  59-61
    6.2.3 数字万用表的软件调试  61-62
  6.3 系统调试  62-64
结论  64-65
参考文献  65-67
附录 A 万用表和 GPIB 接口板 PCB  67-68
附录 B CPLD 设计 GPIB 接口部分程序  68-79
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  79-80
致谢  80-81

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