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　　2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　
　　如圖5所示，電阻測(cè)量?jī)x硬件系統(tǒng)由單片機(jī)、可調(diào)恒流恒壓源、調(diào)節(jié)電路和顯示電路等組成。其中，可調(diào)恒流恒壓源提供6檔恒定電流和一檔恒定電壓，zui大輸出電壓約2V，輸出6檔電流分別為670mA，67mA，6．7mA，670μA，67μA，6．7μA。調(diào)節(jié)電路包括程控放大電流和程控濾波電路，實(shí)現(xiàn)小信號(hào)放大、恒流源校準(zhǔn)測(cè)量選擇、量程控制等功能。　　
　　3、單元電路
　　
　　3．1恒流恒壓電路
　　
　　該電阻測(cè)量?jī)x量程范圍達(dá)到3mΩ～3MΩ，因A／D采樣電壓范圍有限，若使用同一種恒流電壓測(cè)量，電流過大或過小都會(huì)影響測(cè)量精度或使電路發(fā)熱量過大引起溫漂。恒流恒壓電路提供了670mA～6．7μA的6檔恒流輸出和3V的恒壓輸出。-5V電壓一路經(jīng)過反相比例放大器后得到3V的穩(wěn)壓輸出。恒壓源輸出電阻為千分之一精度的金屬膜電阻，阻值為1．5MΩ，利用電阻分壓關(guān)系實(shí)現(xiàn)測(cè)量zui大電阻3MΩ，此時(shí)所有的場(chǎng)效應(yīng)管都關(guān)閉。
　　
　　恒流源電路由開環(huán)放大電路、射極跟隨器電路、場(chǎng)效應(yīng)管電路、深度負(fù)反饋電路構(gòu)成，如圖6所示。　　
　　根據(jù)虛短虛斷原理：
　　
　　通過式（10）求出Vi-Vn=0．66V，為恒定值，I=0．66／R。由此，通過由單片機(jī)控制的場(chǎng)效應(yīng)管Q的開閉，使不同阻值的電阻所在支路導(dǎo)通得到各檔恒流源。
　　
　　3．2量程控制電路
　　
　　根據(jù)每個(gè)量程的上、下限電阻值可以得到相應(yīng)的電壓值區(qū)間。當(dāng)執(zhí)行自動(dòng)量程切換時(shí)，比較由當(dāng)前量程測(cè)得的電壓值是否符合本量程區(qū)間。若符合，則不切換量程；若不符合，則根據(jù)比較結(jié)果增加或減小一個(gè)檔位，再次測(cè)量電壓并比較，直至測(cè)量電壓處于某一電壓區(qū)間內(nèi)。
　　
　　硬件上，單片機(jī)通過4094移位寄存器輸出場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電平來控制管子的導(dǎo)通與斷開，以使不同支路導(dǎo)通產(chǎn)生各種檔位的恒流。為了分離數(shù)字電路與模擬電路，在單片機(jī)與移位寄存器間加了光電耦合器件，以減小相互的影響。
　　
　　3．3數(shù)據(jù)采集電路
　　
　　如圖7所示，待測(cè)電阻上的電壓由四端法輸入，經(jīng)過程控放大電路和程控濾波電路后輸入A／D采樣。由單片機(jī)控制開關(guān)，使反饋支路的電阻值不同而分別產(chǎn)生1倍、2．5倍和5倍的電壓放大倍數(shù)，并配合A／D內(nèi)部可編程增益放大器PGA提供1～8倍的增益，使每一檔的A／D輸入電壓值保持在0～2V的范圍內(nèi)。　　
　　因?yàn)锳／D可選觸發(fā)工作方式包括連續(xù)采樣和外部觸發(fā)采樣兩種方式。為了保證采用外部觸發(fā)方式時(shí)不產(chǎn)生混疊，也為了進(jìn)一步提高測(cè)量的抗*力，在采樣之前，加入了可選濾波電路。
　　
　　4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　
　　電阻儀從功能模塊上共分為測(cè)量值顯示、功能模式設(shè)置與上位機(jī)通信三大模塊。其中，測(cè)量模式設(shè)置又包含自動(dòng)／手動(dòng)量程模式設(shè)置、清零、電流模式設(shè)置、速度模式設(shè)置、比較器設(shè)置。
　　
　　系統(tǒng)軟件程序分為單片機(jī)程序和上位機(jī)程序。單片機(jī)程序負(fù)責(zé)控制電路、讀取A／D值并計(jì)算電阻值，所用型號(hào)為STC11F32XE，采用C語言進(jìn)行編程。上位機(jī)程序負(fù)責(zé)與電阻測(cè)量?jī)x通信和處理數(shù)據(jù)，采用C++語言編程。
　　
　?。?）單片機(jī)程序主流程。單片機(jī)程序的主流程如圖8所示，單片機(jī)上電后需初始化，包括初始化各控制引腳，讀取E2PROM中的系數(shù)值與顯示數(shù)據(jù)，初始化PT6311，調(diào)整至默認(rèn)測(cè)量模式。初始化后，主循環(huán)查詢是否有按鍵按下。無鍵按下，則判斷當(dāng)前模式，跟據(jù)測(cè)量模式、清零模式、比較器模式的不同狀態(tài)執(zhí)行相應(yīng)子程序，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為顯示代碼后寫入顯示驅(qū)動(dòng)芯片PT6311后顯示；若有鍵按下，則根據(jù)按鍵號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的功能函數(shù)，設(shè)置測(cè)量模式后再執(zhí)行相應(yīng)功能。　　
　?。?）上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。除了VFD顯示，還可以通過RS232串口由PC機(jī)采集數(shù)據(jù)。用戶可自行設(shè)置采樣間隔和是否存盤，采集得數(shù)據(jù)以TXT文件形式保存，以方便用戶進(jìn)一步分析。軟件采用多線程操作的方式，在兩個(gè)不同的線程中處理數(shù)據(jù)讀取與數(shù)據(jù)處理，通過事件同步。
　　
　　5、測(cè)量結(jié)果
　　
　　將電阻測(cè)量?jī)x與PC機(jī)相連，對(duì)1Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。分析結(jié)果如圖9所示：測(cè)量值穩(wěn)定在0．9978～0．9980Ω之間，精度達(dá)到0．2％，上下跳動(dòng)字?jǐn)?shù)為1。
　　
　　對(duì)1MΩ標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如圖10所示。測(cè)量值穩(wěn)定在0．996MΩ，精度達(dá)到0．4％，跳動(dòng)字?jǐn)?shù)為1。　　
　　6、結(jié)論
　　
　　該測(cè)量?jī)x以單片機(jī)為核心，采用C及C++語言開發(fā)程序，通過高精度穩(wěn)壓源電路、四端測(cè)量法、有效的抗干擾設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了大量程的高精度電阻測(cè)量。實(shí)際測(cè)試結(jié)果證明，測(cè)試速度在15次／s時(shí)，測(cè)量精度達(dá)到0．5％，讀數(shù)跳動(dòng)在3字以下。