國(guó)標(biāo)新款回路電阻測(cè)試儀的設(shè)計(jì)和要求概述
揚(yáng)州科拓電氣科技有限公司的工程師們通過(guò)大量的實(shí)踐和總結(jié)，結(jié)合試驗(yàn)要求，回路電阻對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行100A通流試驗(yàn)時(shí)測(cè)試時(shí)間不低于15秒，傳統(tǒng)的按就出數(shù)電流自動(dòng)退出的儀器將要退出試驗(yàn)?？仆仉姎鈱?duì)回路電阻測(cè)試儀的研究已經(jīng)達(dá)到了水平，全部采用貼片技術(shù)生產(chǎn)，開(kāi)關(guān)電源大功率輸出。
、通過(guò)對(duì)回路電阻測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)和研究，我們加深掌握了以單片機(jī)為控制、數(shù)據(jù)采集處理為核心的設(shè)計(jì)方法、液晶顯示模塊的使用以及電子電路設(shè)計(jì)的知識(shí)。
由于我們?cè)O(shè)計(jì)水平和時(shí)間所限，在設(shè)計(jì)難免出現(xiàn)些錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)各位老師能夠給予批評(píng)指正。
二、回路電阻測(cè)試儀模塊化設(shè)計(jì)
根據(jù)回路電阻測(cè)量?jī)x的功能要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，由大到小地按儀表功能層次把硬件和軟件分成若干個(gè)模塊，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后把它們連接起來(lái)，這就是我們?cè)O(shè)計(jì)回路電阻測(cè)量?jī)x的思想。
三、本文主要介紹了回路電阻測(cè)試儀硬件和軟件兩方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。把硬件分成主機(jī)電路、模擬量輸入通道、人-機(jī)電路和電源電路等幾個(gè)模塊,而把軟件分成監(jiān)控程序，中斷處理程序及各種測(cè)量等功能模塊。這些硬件、軟件模塊還可以繼續(xù)細(xì)分，由下層次更為具體的模塊來(lái)支持和實(shí)現(xiàn)。
四、回路電阻測(cè)試儀設(shè)計(jì)任務(wù)和儀表功能的確定
（1）設(shè)計(jì)任務(wù)的確定：該題主要包括電源的設(shè)計(jì),集成運(yùn)放及A/D轉(zhuǎn)換電路的應(yīng)用,以及單片機(jī)的應(yīng)用,包含測(cè)量和采集,液晶顯示模塊的使用，要求可以打印輸出，并用Pro完成電子電路，設(shè)計(jì)軟件完成電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
（2）儀表功能的確定：該回路電阻測(cè)試儀適用于高壓開(kāi)關(guān)接觸電阻（回路電阻）的高精度測(cè)量，同樣適用于其它需要微電阻測(cè)量的場(chǎng)合。
五、回路電阻測(cè)試儀測(cè)試方式：
1）該電阻測(cè)試儀有兩種測(cè)試：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試和自定義測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，是根據(jù)規(guī)程中要求，為用戶提供zui直接、簡(jiǎn)便的方法,測(cè)試出試品阻值。測(cè)試電流C為100 A，測(cè)試時(shí)間T為5S。自定義測(cè)試，當(dāng)開(kāi)關(guān)的氧化膜過(guò)厚時(shí)，選擇自定義測(cè)試中的大電流，長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行測(cè)量，能有效的擊穿氧化膜得到開(kāi)關(guān)的真實(shí)阻值。該設(shè)計(jì)的回路電阻測(cè)試儀有三組可選的自定義電流和時(shí)間。C=50A，T=5S； C=150A，T=10S；C=200A，T=15S 。
2）本儀器智能化，具有日期時(shí)鐘、自動(dòng)打印、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，能存儲(chǔ)100組數(shù)據(jù)，便于對(duì)歷史數(shù)據(jù)的保存和跟蹤分析，輸出電流和時(shí)間可回路電阻測(cè)試儀由菜單操作選擇，無(wú)需調(diào)壓器或電位器調(diào)整，無(wú)機(jī)械性故障。
3）該儀器使用方便：采用寬溫型液晶顯示器,英文菜單操作，試驗(yàn)變壓器測(cè)量數(shù)據(jù)顯示結(jié)果直觀，打印機(jī)能以英文模式打印記錄數(shù)據(jù)。
4）當(dāng)被測(cè)信號(hào)輸入時(shí)，只需按下測(cè)量鍵，儀器就能自動(dòng)測(cè)試，并顯示結(jié)果。
六、回路電阻測(cè)試儀單片機(jī)的選擇
在智能化測(cè)量?jī)x表中，單片機(jī)是儀表的主體，是核心。MCS-51系列單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存貯器和程序存貯器兩個(gè)尋址空間，分別都為64K，在指令空間和執(zhí)行速度上，MCS-51系列單片機(jī)也是比較合理的，它的算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令功能較強(qiáng)，而且還有乘除指令和位操作指令（即布爾操作指令）。中斷處理能力較強(qiáng)，能滿足般實(shí)際應(yīng)用的要求，其外圍擴(kuò)展芯片也十分豐富。根據(jù)各方面的綜合考慮，8051適合于低成本的場(chǎng)合，因此我們采用8051單片機(jī)。
七、回路電阻測(cè)試儀單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)
如果干擾信號(hào)已經(jīng)通過(guò)某種途徑作用到了CPU上，則CPU就不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂，這就是通常所說(shuō)的程序“跑飛”。為了防止程序跑飛和保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了種模仿人工監(jiān)測(cè)的“程序運(yùn)行監(jiān)視器”俗稱“看門狗”（WATCHDOG）。
八、回路電阻測(cè)試儀單片機(jī)存儲(chǔ)器擴(kuò)展設(shè)計(jì)
由于單片機(jī)內(nèi)資源的限制，在許多情況下，往往不能滿足使用的要求，因此必須進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。此次設(shè)計(jì)擴(kuò)展了片程序存儲(chǔ)器2764（8K*8位的紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器，單+5V供電）和片外部RAM（8K*8）。因?yàn)槲覀冞@次設(shè)計(jì)要求該回路電阻測(cè)量?jī)x有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。我們將要保存的測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量時(shí)的日期時(shí)間存儲(chǔ)在擴(kuò)展的外部RAM中，以防止內(nèi)部RAM存儲(chǔ)空間的不足。采用環(huán)行存儲(chǔ)，儀表每次存儲(chǔ)組數(shù)據(jù)，程序?qū)y(cè)量次數(shù)加1，當(dāng)超過(guò)100組存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，程序?qū)y(cè)量次數(shù)存儲(chǔ)單元清零，下組測(cè)量數(shù)據(jù)將從數(shù)據(jù)區(qū)地址開(kāi)始存入，儀表內(nèi)部總是保存的100組測(cè)量數(shù)據(jù)。
九、單片機(jī)I/O擴(kuò)展設(shè)計(jì)
8051單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O（Input/Output,輸入/輸出）口，只有不進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，這4個(gè)才能*提供給用戶使用，否則P0口和P2口要作為地址和數(shù)據(jù)總線使用，這樣真正提供給用戶使用的只有P1和P3口的部分，往往滿足不了要求，回路電阻測(cè)試儀因此要進(jìn)行I/O口擴(kuò)展。本次設(shè)計(jì)采用的I/O接口芯片是8155。
十、采樣保持放大器
采樣保持放大器SHA(Sample-Hold Amplifier)的作用是保持輸入信號(hào)在ADC轉(zhuǎn)換期間內(nèi)不變。如果不采用SHA，回路電阻測(cè)試儀而將電壓Vx直接加到ADC上去進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在ADC轉(zhuǎn)換期間，如果Vx變換過(guò)大就會(huì)造成A/D轉(zhuǎn)換的誤差。要想ADC在能保證精度的條件下直接轉(zhuǎn)換，輸入信號(hào)Vx的頻率只能是直流或很低頻的信號(hào)。
十、本次設(shè)計(jì)中，要求回路電阻測(cè)量?jī)x可以顯示日期，因此需要個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
我們?cè)诖舜卧O(shè)計(jì)中選擇低功耗串行時(shí)鐘芯片DS1302。DS1302是由DALLAS公司生產(chǎn)的高性能、低功耗、帶RAM的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。