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回路电阻测试仪的设计和研究思路
作者:admin  来源:本站  发表时间:2013/7/10 18:56:31  点击:1974
一、通过对回路电阻测量仪的设计和研究,我们加深掌握了以单片机为控制、数据采集处理为核心的设计方法、液晶显示模块的使用以及电子电路设计的知识。
由于我们设计水平和时间所限,在设计难免出现一些错误和不妥之处,恳请各位老师能够给予批评指正。
二、回路电阻测试仪模块化设计
根据回路电阻测量仪的功能要求和技术经济指标,由大到小地按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块,分别进行设计,然后把它们连接起来,这就是我们设计回路电阻测量仪的思想。
三、本文主要介绍了回路电阻测试仪硬件和软件两方面的设计内容。把硬件分成主机电路、模拟量输入通道、人-机联系电路和电源电路等几个模块,而把软件分成监控程序,中断处理程序及各种测量等功能模块。这些硬件、软件模块还可以继续细分,由下一层次更为具体的模块来支持和实现。
四、回路电阻测试仪设计任务和仪表功能的确定
(1)设计任务的确定:该题主要包括电源的设计,集成运放及A/D转换电路的应用,以及单片机的应用,包含测量和采集,液晶显示模块的使用,要求可以打印输出,并用Protel完成电子电路,设计软件完成电路的计算机辅助设计。
(2)仪表功能的确定:该回路电阻测试仪适用于高压开关接触电阻(回路电阻)的高精度测量,同样适用于其它需要微电阻测量的场合。
五、回路电阻测试仪测试方式:
1)该电阻测试仪有两种测试:标准测试和自定义测试。标准测试,是根据规程中要求,为用户提供最直接、简便的方法,测试出试品阻值。测试电流C为100 A,测试时间T为5S。自定义测试,当开关的氧化膜过厚时,选择自定义测试中的大电流,长时间来进行测量,能有效的击穿氧化膜得到开关的真实阻值。该设计的回路电阻测试仪有三组可选的自定义电流和时间。C=50A,T=5S; C=150A,T=10S;C=200A,T=15S 。
2)本仪器智能化,具有日期时钟、自动打印、数据存储功能,能存储100组数据,便于对历史数据的保存和跟踪分析,输出电流和时间可回路电阻测试仪由菜单操作选择,无需调压器或电位器调整,无机械性故障。
3)该仪器使用方便:采用宽温型液晶显示器,英文菜单操作,试验变压器测量数据显示结果直观,打印机能以英文模式打印记录数据。
4)当被测信号输入时,只需按下测量键,仪器就能自动测试,并显示结果。
六、回路电阻测试仪单片机的选择
在智能化测量仪表中,单片机是仪表的主体,是核心。MCS-51系列单片机具有数据存贮器和程序存贮器两个寻址空间,分别都为64K,在指令空间和执行速度上,MCS-51系列单片机也是比较合理的,它的算术和逻辑运算指令功能较强,而且还有乘除指令和位操作指令(即布尔操作指令)。中断处理能力较强,能满足一般实际应用的要求,其外围扩展芯片也十分丰富。根据各方面的综合考虑,8051适合于低成本的场合,因此我们采用8051单片机。
七、回路电阻测试仪单片机复位电路的设计
如果干扰信号已经通过某种途径作用到了CPU上,则CPU就不能按正常状态执行程序,从而引起混乱,这就是通常所说的程序“跑飞”。为了防止程序跑飞和保持系统的稳定性,设计了一种模仿人工监测的“程序运行监视器”俗称“看门狗”(WATCHDOG)。
八、回路电阻测试仪单片机存储器扩展设计
由于单片机内资源的限制,在许多情况下,往往不能满足使用的要求,因此必须进行系统扩展。此次设计扩展了一片程序存储器2764(8K*8位的紫外线擦除电可编程只读存储器,单一+5V供电)和一片外部RAM(8K*8)。因为我们这次设计要求该回路电阻测量仪有数据存储功能。我们将要保存的测量数据和测量时的日期时间存储在扩展的外部RAM中,以防止内部RAM存储空间的不足。采用环行存储,仪表每次存储一组数据,程序将测量次数加1,当超过100组存储数据时,程序将测量次数存储单元清零,下一组测量数据将从数据区首地址开始存入,仪表内部总是保存最新的100组测量数据。
九、单片机I/O扩展设计
8051单片机有4个8位并行I/O(Input/Output,输入/输出)口,只有不进行系统扩展时,这4个才能完全提供给用户使用,否则P0口和P2口要作为地址和数据总线使用,这样真正提供给用户使用的只有P1和P3口的一部分,往往满足不了要求,回路电阻测试仪因此要进行I/O口扩展。本次设计采用的I/O接口芯片是8155。
十、采样保持放大器
采样保持放大器SHA(Sample-Hold Amplifier)的作用是保持输入信号在ADC转换期间内不变。如果不采用SHA,回路电阻测试仪而将电压Vx直接加到ADC上去进行转换,在ADC转换期间,如果Vx变换过大就会造成A/D转换的误差。要想ADC在能保证精度的条件下直接转换,输入信号Vx的频率只能是直流或很低频的信号。