基于LabVIEW的智能万用表系统的研制
摘要——本文使用51系列单片机C8051F020单片机为控制核心进行智能万用表系统。该系统由测量模块和存储器组成。模块，通信模块，齿轮选择模块，
基于此的微控制器模块和接口模块虚拟仪器。微控制器模块从存储模块中读取相应信息，然后在齿轮选择模块选择一个齿轮时产生控制信号。接收控制信号，测量模块测量被测的信号，并返回结果。一个有效的值由微控制器转换成结果，并将其发送到PC，以显示在接口中。
关键词-智能数字万用表;C8051F020;LabVIEW;VISA
- 介绍
摘要智能多表是一种具有微处理器或单片机的高端数字仪器。它结合了软件和硬件，以及由软件决定的智能级别。LabVIEW是由NI公司提供的虚拟仪器开发平台，它包含了许多用于促进项目开发的特殊功能库，被许多仪器开发人员所接受。因此，基于LabVIEW，作者设计了智能数字万用表系统。该系统实现了以下功能:
(1)测量交流、直流和毫伏电压、二极管和电阻;
(2)范围选择、动态记录、数据保存、相对测量和定时功能。
- 系统设计
根据智能仪表的一般框架，作者设计的数字万用表系统的框图如图1所示。测量模块用于恢复信号并执行模拟到数字的转换。存储模块用于存储控制数据，这对于系统的正常工作是必不可少的。通信模块用于在应用程序系统和上机之间交换数据。齿轮选择模组是根据变换顺序来改变齿轮的。微控制器模块用于控制其他模块。接口模块用于为用户提供CGI。通过转动齿轮旋钮，接口模块发送指令，控制齿轮转换，显示测量结果。此外，通过按下按钮，可以实现范围转换、数据保存、相对测量和定时功能。
- 系统实现
- 硬件
- 测量模块
FS9704是数字万用表的专用芯片，被选为模拟前端。采用高分辨率ADC作为核心元件，FS9704可以测量直流和交流电压、直流和交流电流、电阻、电容和频率。它也可以测量二极管的正偏性，并作为峰值保持探测器。为了实现模块的功能，设计了一个印刷电路板，如图2所示。
除了FS9704外，测量模块中还包括相应的外围电路。外围电路引出了几个终端，而这些终端在不同的设备上有不同的连接。
（2）存储模块
这个模块中使用了AT45DB081D。它是一个串行接口闪存芯片，在系统编程中反复出现，它的存储空间为800万比特，包括一个主存和两个SRAM数据缓冲区，为264字节。
- 通讯模块
rs-232接口用于C8051F020和PC之间的通信。为了提高通信的可靠性，减少各种噪声的影响，当MCU与rs-232总线通信时，必须从TTL级转换到rs-232逻辑层，反之则是相反的。在实际应用中，选用了usb/uart桥芯片CP2102 5，以简洁电路设计和方便连接的原因。通过在上面运行芯片驱动程序，可以将USB端口读取和写入简单的串行端口。
（4）齿轮选择模块
齿轮转换的本质是改变几个在测量模块中领先的终端的连接。不同的齿轮与不同的连接相对应。两个终端之间的连接可以通过一个继电器控制，这些终端可以连接在一起。通过这种方式，有几个继电器组，可以实现齿轮的转换。根据该方法，设计了一个继电器阵列电路板，如图3所示。
通过该电路板实现了两种换档方式，即手动控制模式和单片机控制模式。前一种模式是通过按下键盘上的键来实现的，而后者则由C8051F020在微控制器模块中执行。
- 微处理器模块
C8051F020 6是一种混合信号的ISP闪存芯片，它被选为系统的微控制器，可以满足高稳定性和可靠性、体积小、功耗低、成本低、周边资源丰富的数字多米处理器的要求。
B. 软件
- 微处理器端
MCU端编程是实现微控制器模块控制其他模块的功能。主流程流程图如图4所示。
- PC端
PC客户端的万用表接口是使用虚拟仪器工程工作台LabVIEW开发的。通过调用相关的功能和VISA(Virual仪表软件架构)工具包，设计人员可以很容易地开发界面和串行通信。
界面设计分为四个部分，即显示场、功能按钮、齿轮选择钮和端子，以方便操作、生动形象、满足用户习惯的原因。显示字段由主要和副显示字段组成，其中可以显示与测试信号相关的读数和符号。功能按钮实现了范围选择、动态记录、数据保存、相对测量和定时功能。齿轮旋钮实现了齿轮之间的转换。终端是为了让接口与实际输入终端相似，而不是实际的输入终端。该接口的主要流程图如图5所示。
万用表的设计界面如图6所示。
- 性能测试和评估
当软件开发完成时，用多米系统测量信号。本文以直流电压的8.0000 V范围测量为例。
- 系统结构
系统的连接图如图7所示。系统中包括了三部分，即万用表系统、标准资源和测试信号发生器。在实际应用中，34401A是作为标准资源执行的，而测试信号是由Agilent E3631A提供的。
在万用表系统中，具有C8051F020和AT45DB081D的主控制电路板实现了微控制器模块和存储模块的功能。PC的界面实现了齿轮选择的功能和测量结果的显示。
B. 数据的采集和处理
操作电压稳定源E3631A的输出，使信号从-8 V增加到8V，并在1V步长上增加，并在此步骤前记录万用表系统和34401A的读数。实验数据如图8所示。
在图8中，在x坐标系中显示了34401A的度量值，并且多米系统的值在y坐标(左边)中显示。红色点是测量值，蓝色曲线是使用原点软件的线性拟合结果。拟合函数在公式(1)中显示。
VFS9704 = 0.98031V34401A 0.0003728 (1)
绿色曲线显示了两个测量值的差值，这意味着Delta;V=VFS9704-V34401.。
C. 测量结果分析
范围误差，理想范围和实际射程的差值，可以用全尺寸百分比表示。如果用变量表示理想范围和实际范围之间的差值，那么误差范围可以在公式(2)中显示。
根据图8所提供的数据，直流电压范围内8万5千伏的范围误差小于2%。图8中的绿色曲线告诉我们测量差异的变化是早期的。研究结果为进一步的校准研究提供了参考。
总而言之，万用表的直流电压的8万伏特电压范围是可行的。通过对其它齿轮的测试，证明直流电压、交流电压、mv直流电压、二极管和电阻装置是可行的。
- 结论
本文对智能多米系统的设计与实现进行了探讨，并完成了以下工作:
(1)万用表系统的相应硬件电路设计;
(2)在硬件系统与PC之间的通信时，可以正确地在多米界面上显示测量值。同时，该接口可以实现范围选择、动态记录、数据保存、相对测量和定时功能。
(3)测量直流电压、交流电压、mv直流电压、二极管和电阻的测量方法。
参考文献
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实时i-v和p-v曲线示踪计使用LabVIEW
摘要——本文介绍了一种低成本、简单的光伏模块的监控与处理技术。使用实验室虚拟仪器工程工作台(LabVIEW)接口功能可以跟踪这条曲线。构建的LabVIEW软件以实时的方式显示专用图窗口上的电变量(电压、电流和功率)。电流与电压(i-v)和功率与电压(p-v)特性被选作任何选定的面板，显示和存储准确。本文提出的技术具有数字万用表(DMM)与LabVIEW相结合的额外功能，并将其集成到数据采集和处理的应用类型中。用户有可能以图表、表格和文件(.lvm)的形式实时观察和记录数据。整个系统由个人计算机和LabVIEW软件组成，两个DMMs，太阳能模块，一个可变电阻负载。本文还讨论了光伏系统负荷分析领域的进一步研究计划。
关键词——LabVIEWPV模块，i-vamp;p-v曲线示踪计，数字万用表(DMM)
- 介绍
现在太阳能是最常用的。它是清洁能源和可再生能源。它在减少大气污染、气体排放和其他环境问题方面发挥了重要作用。从过去的几年里，光伏电池在世界各地的能源产量不断增长。对i-v和p-v曲线的跟踪是该行业的主要问题。
在这种方法中，对整个PC的控制可能是廉价且可行的解决方案。这台计算机完成了所有的测量、计算和分析。首先，用户从太阳能光伏组件获得电流和电压两倍多。被收购的数据通过USB电缆传输给PC。一些PV模块在户外进行长时间的操作时，会降低甚至失效，这种情况会以多种方式发生。在模块和字符串的PV单元的降解过程中，通常使用电流电压(i-v)特性，以及从它们获得的参数，如短路电流(ISC)、开路电压(VOC)、最大功率(Pmax)和填充系数(FF=pmax/iscvoc)。另一方面，可以对i-v特性进行监测，并对实际操作条件下模块产生的实际功率进行比较。
因此，i-v特性不仅在电力转换器系统中使用，而且在PV系统设计中，使这些系统更有成本效益。光伏模块通常使用直流负载测试，在很短的时间内可以改变整个范围的负载电阻。然而，市场上的产品往往价格不菲。无论如何，通过使用相当简单和便宜的电路，也可以利用一个功率MOSFET的适当操作来建立一个电子直流负载，正如所描述的那样。最近，为PV发电系统开发了实验室虚拟仪器工程工作台(LabVIEW)监测系统。LabVIEW是一个图形化程序包，用于在PC硬盘中处理、显示和存储数据。使用数据采集、电池阵列和个人计算机的独立光伏监控系统的原型已经开发出来。摘要介绍了使用虚拟仪器概念的光伏模块的性能。该设备具有实时信号测量的能力，提供关于光伏电站的性能的信息，以及它所产生的能量质量。本文介绍了两种光伏系统(每一种)的性能结果和分析结果。从LabVIEW软件中获得的数据测量数据是通过USB接口获得的，这是一个普通的PC机。
文章提出了一种用于测量光伏独立系统电气参数的性能监测和实验测试系统。两个智能万用表被用作监测光伏系统性能的硬件。基于LabVIEW包的万用表软件的软件用于显示、存储和处理pc-硬盘上收集的数据。本研究的目的是为独立的光伏监控系统开发一个平台，以收集数据并评估其性能。
- 数字万用表
数字万用表（DMM）是实验室和电气或电子工业中始终存在的工具。数字万用表使用数字和逻辑技术，这意味着它们使用数字技术而不是模拟技术，因此可以集成新的测试和测量功能。通常，DMM能够提供基本测量包括：直流和交流电压，直流和交流电流和电阻，但使用集成电路技术，大多数数字万用表都能够提供额外的测试能力, 例如电容，频率，温度，二极管和晶体管的测试或连续。然而，这些额外的测试功能可能不如专用测试仪器提供的那些精确，但它们非常有用，特别是在不需要非常高的精度的情况下。
也可以通过通信端口将这样的仪器连接到计算机，因此还可以执行在线测量。通常在这种情况下，仪器会附带适当的软件。基于这些一般性考虑，我们建议使用低成本DMM（如FLUKE 287/289），以与数据采集系统类似的方式，将其连接到计算机，以便于在实验室或工业中进行各种量的许多测量所需的工作。
- 实验装置
该系统被用于监测和分析位于印度坎塔纳的潘塔纳格特的农业科技大学的一个独立光伏系统。整个系统由LabVIEW环境监视和控制。
图3显示了独立光伏系统实验装置的框图。整个设置包括两个PV模块(每个模块40个)，两个DMMs，显示仪表，连接电线，可变电阻和一台PC。面板安装并暴
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