文档介绍：总线化电子测量系统的系列模块化仪器的研究与设计
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Research and Design on Series Modular Instruments of
Bus-Based Electronic Measurement System
作者姓名：陆浩
专业名称：测试计量技术及仪器
指导教师：李冶 教授
学位类别：工学硕士
答辩日期：2015 年 6 月 1 日
摘 要
随着测试技术的不断发展，对测量仪器的要求越来越高，通常需要对一个产
品的多种参数进行测试，传统仪器显得力不从心，于是总线化、模块化仪器应运
而生。模块化仪器将多种测试功能结合在一起，通过总线进行控制，采用这种方
式不但减小了体积，同时简化了测试的复杂性。
通过软件定义的模块化仪器已成为测量行业中最重要的发展趋势，用户可以
对测试系统进行更灵活的配置去满足不断变化的测试需求。以软件为核心的模块
化仪器能够帮助用户提高测试效率与降低测试成本，通过增加功能模块可满足未
来不断升级扩展的需要，此外，通过软件定义使人机界面更加友好。虚拟仪器技
术就是通过高性能的模块化硬件与高灵活的软件相结合在总线上进行信息传递
去实现各种测试目的。利用虚拟仪器环境和实际信号相连，通过对数据的分析获
得实用信息，共享成果。虚拟仪器提供的各式各样的工具，可以满足任何项目的
需求。
本文中的电子测量系统是吉林大学研发的，被命名为可重构测控系统，通过
自定义的 RMS(Reconfigurable Monitoring System)总线将各独立的模块化仪器连
接起来，形成一个具有多种功能的测试工具。所有功能模块均采用 3U 标准尺寸，
即插即用在可重构测控系统的机箱上。基于 FPGA 与单片机的方式，模块化仪器
实现对硬件电路的控制，同时通过 RMS 总线与控制板卡进行信息传递，控制板
卡通过 USB 总线与计算机进行通信。软件采用高灵活性与高效性的图形化编程
语言 LabVIEW 对模块化仪器进行控制，同时可实现对数据的分析、处理和显示。
整个系统集合了计算机技术、虚拟仪器技术、电子测量技术，具有信号发生、信
号的时域测量和频域测量、基本电参量测量、线性分立式元件测量、数字信号逻
辑分析等功能，可作为高校实验教学仪器使用。
在系列模块化仪器设计完成之后，本文通过实验的方法对每一个模块进行测
试，最后给出实验结果，验证该设计的可行性。
关键词： 
总线化，可重构测控系统，模块化仪器，FPGA，LabVIEW
I
Abstract
With the continuous development of test technology, the requirements for
measuring instruments are more and more strict, various parameters of a product
usually need to be tested, traditional instruments appear to be inadequate, so the
bus-based and modular instruments arise at the historic moment. Modular instruments
controlled by bus combine a variety of test functions together,in this way not only
reduces the size, and simplifies the complexity of the test.
Through software-defined modular instruments have become the most important
development trend of measurement