專利名稱：智能數字化電位比電阻測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電阻測量儀，尤其涉及一種智能數字化電位比電阻測量儀。
背景技術：
電阻的測量和標準電阻的量值傳遞(計量)是一項重要的基礎性技術工作， 在我國已形成了一個完整的測量和量值傳遞體系。隨著經濟、社會和科學技術的 發(fā)展，體系中原有的電阻測量儀器已進入更新?lián)Q代期，市場需求的是高性能的電 阻測量儀。
現有電阻測量的儀器和方法有
1、 傳統(tǒng)的用于一般電阻測量的儀器為電阻電橋，其主體結構由多個十進電 阻盤和指零儀等組成，十進電阻盤由鍍銀的十進開關和精密錳銅合金電阻組成。 測量時需手工調節(jié)、計算而得到測量結果，工作效率低，測量方法限制了其測量 準確度，制造時耗費銀、銅資源成本高。
2、 用于標準電阻量值傳遞(計量)的是電流比較儀電橋，其測量方法為電
阻比比較法，通過比較儀分別測得被測和標準電阻的測量值R^和RSi，然后按 公式Rf (RXl/ RSl) XRs計算得到被測電阻的值。電流比較儀電橋的主體結構 由高性能磁性材料、幾十個十進開關調節(jié)感應線圈、光電放大指零儀等組成。體 積龐大，手工操作繁鎖，效率低，制造工藝復雜，制造、維護的成本高。
3、 數字式電阻測試儀采用的直流壓降法，使用方便、顯示直觀。但此方法 的測量結果中包含了測試電流的誤差。
4、 數字電壓表法用于電阻的量值傳遞(計量)的方法為模擬電位比比較法， 因為數字式直流電壓表(DVM)測量模擬電壓的水平高，用DVM對被測和標準電 阻上的電位分別進行測量，得到Ux和Us的值，然后按R^ (Ux/Us) XRs計算出Rx的值。因為對Ux和Us的測量不是同時進行的，測量電路中的電流誤差和 漂移直接影響測量結果，因此此方法的測量準確度受到限制。
發(fā)明內容
本實用新型的目的就在于利用單片機技術，克服電阻電橋、比較儀電橋、數 字式電阻測試儀等存在的方法、結構和技術問題，提供一種智能數字化電位比電 阻測量儀，將電阻比比較法、電位比比較法等創(chuàng)新為數字化電位比比較法，實現 自動和準確可靠的測量。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是
測量方法為數字化電位比比較法雙單片機同步控制被測和標準電位信號的 采樣、轉換、存儲，自動計算數字信號電位比和測量結果，消除了測試電流誤差 和漂移對測量結果的影響。
將被測電阻和標準電阻串聯(lián)連接，測量時流過同一測試電流，被測電阻和標 準電阻上的模擬電位分別為Ux和Us。信號UX接入由第一放大器、第一模/數轉 換器和第一單片機組成的信號處理通道；信號Us接入由第二放大器、第二模/
數轉換器和第二單片機組成的信號處理通道。第一、二單片機接受同一鍵入指令，
執(zhí)行同步控制程序，使兩個通道同時對Ux、 Us信號進行采樣、轉換、存儲。第 一單片機再執(zhí)行數據處理程序，從第一、二單片機中調出存儲單元中存入的Ux、 Us對應的數字信號和預先存入的已知的標準電阻對應的二進制數，按公式Rx= (Ux/Us) XRs,自動計算出數字化電位比和標準電阻對應二進字數的乘積，從 而得到被測電阻的值。被測電阻的測量值由顯示器實時顯示。
通過執(zhí)行同步控制和數據處理程序，將模擬電位比改變?yōu)閿底只娢槐?，?除了測試電流誤差和漂移對測量結果的影響，使儀器的誤差僅取決于標準電阻的 誤差，從而提高了測量準確度。通過校準，對放大器和模/數轉換器的誤差，可 由軟件對其進行修正。
智能數字化電位比電阻測試儀人機界面提供視覺中文提示字符，采用 一鍵多 義功能設計，按鍵鍵入指令操作，簡單快捷。主程序、定時中斷程序、串行中斷 程序采用模塊化設計，用C語言編程，在規(guī)劃的系統(tǒng)軟件支持下，使儀器具有測 量、數據存儲、查詢、下載、遠傳、遠程管理等功能，實現高性能智能化。具體地說，智能數字化電位比電阻測量儀包括恒流源，被測電阻，標準電阻， 第一、二信號放大器，第一、二模/數轉換器，第一、二單片機，顯示器，功能 鍵，Rs-232接口和USB接口；
被測電阻和標準電阻串聯(lián)后接入恒流源；
第一信號放大器和被測電阻并聯(lián)，第一信號放大器、第一模/數轉換器和第
一單片機依次連接，第一單片機分別與顯示器、功能鍵連接；
第二信號放大器和標準電阻并聯(lián)，第二信號放大器、第二模/數轉換器和第
二單片機依次連接，第二單片機分別與Rs-232接口、 USB接口連接。 第一單片機和第二單片機相互連接。
本實用新型具有下列優(yōu)點和積極效果
① 智能數字化電位比電阻測量儀及其方法，代表了電阻測試儀的發(fā)展方向。 選擇不同位數的ADC可以開發(fā)出不同測量范圍、分辨力和準確度等級的產品，全 面滿足電阻測量和計量領域的技術要求。
② 儀器結構簡單、技術含量高、功能強大，具有很高的性能價格比，是市場 需要的理想的更新?lián)Q代產品?？蓮V泛應用于省、部、行業(yè)、企業(yè)各級計量、質檢 實驗室，產生較好的經濟效益。
③ 利用單片機及電子元器件資源，改變了傳統(tǒng)和一般電阻測量儀的原理和結
構，節(jié)省了大量的銀、銅、磁性材料等貴重金屬材料，節(jié)省了資源、能源，有利 于環(huán)境保護。
廣泛應用于計量、質檢領域。


圖l是本實用新型的結構框圖2. 1是本實用新型的主程序流程圖2. 2是本實用新型的定時中斷程序流程圖2. 3是本實用新型的串行中斷子程序流程圖。
其中
A—恒流源； I一測試電流；Rx、 Rs—被測、標準電阻；
Ux、 Us—第一、二模擬電位；
Bl、 B2—第一、二信號放大器；
ADC1、 ADC2—第一、二模/數轉換器；
CPU1、 CPU2—第一、二單片機；
X—顯不器；
G—功能鍵；
J一Rs-232接口；
Z—USB接口。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例詳細說明
一、智能數字化電位比電阻測量儀
1、 結構
智能數字化電位比電阻測量儀包括恒流源A,被測、標準電阻Rx、 Rs，第一、 二信號放大器B1、 B2，第一、二模/數轉換器ADCl、 ADC2，第一、二單片機CPU1、 CPU2，顯示器X，功能鍵G, Rs-232接口 J和USB接口 Z;
被測電阻Rx和標準電阻Rs串聯(lián)后接入恒流源A;
第一信號放大器Bl和被測電阻Rx并聯(lián)，第一信號放大器B1、第一模/數轉 換器ADC1和第一單片機CPU1依次連接，第一單片機CPU1分別與顯示器X、功 能鍵G連接；
第二信號放大器B2和標準電阻Rs并聯(lián)，第二信號放大器B2、第二模/數轉 換器ADC2和第二單片機CPU2依次連接，第二單片機CPU2分別與Rs-232接口 J、 USB接口 Z連接；
第一單片機CPUl和第二單片機CPU2相互連接。
2、 功能塊 *恒流源A
恒流源A是一種提供測試電流I (0-100A)的電流源。 *被測電阻Rx、標準電阻Rs標準電阻Rs是一種專用的、電阻值已知的由國家計量部門提供的電阻器。 *第一、二信號放大器B1、 B2
第一、二信號放大器B1、 B2是一種常用的模擬信號放大器。 *第一、二模/數轉換器ADCl、 ADC2
第一、二模/數轉換器ADCl、 ADC2是一種高位數模擬/數字信號轉換器。 *第一、二單片機CPU1、 CPU2
第一、二單片機CPU1、 CPU2是一種44腳的高性能專用單片機。 *顯示器X
顯示器X為常用器件，是中文字符的點陣LCD顯示器，顯示測量結果。 *功能鍵G
功能鍵G為常用器件，鍵入指令。
* Rs-232接口 J
Rs-232接口 J為常用器件，是串行通信電平轉換電路接口。
* USB接口 Z;
USB接口Z為常用器件，是通用串行總線接口。 3、制作方法
智能數字化電位比電阻測量儀整體結構由印刷電路板、儀器面板和機箱組 成；具體地說，包括如下步驟
① 將電路結構圖結合各種芯片、元器件的尺寸設計成電路板圖，將電路板圖 加工成印刷電路板；
② 將所有芯片、器件對號入座插入印刷電路板中，并將其焊接好。
③ 將焊接好的印刷電路板、恒流源、電源變壓器安裝在機箱的底板上。
④ 將顯示器、功能鍵、被測電阻Rx的電流電位接線柱、標準電阻Rs的電流 電位接線柱、Rs-232接口 J和USB接口 Z安裝在儀器面板規(guī)定位置上；
⑤ 用專用接插件將面板上的顯示器X、功能鍵G、 Rs-232接口 J和USB接口 Z與電路板上對應的芯片的接口進行電氣連接；
⑥ 用專用導線將面板上被測電阻Rx、標準電阻Rs的電流接線柱串聯(lián)連接， 另二個接線柱與機箱內的恒流源A輸出端相連。電位接線柱與電路板上第一、二 模擬電位Ux、 Us輸入端相連；⑦ 完成上述連接后，將面板固定在機箱上，完成了整機的組裝；
⑧ 用專用通信電纜將整機面板上的Rs-232接口 J與外部計算機對應的接口
相連，開機后將外部計算機編制好的主程序、定時中斷程序、串行中斷子程序向
機內第一單片機CPU1灌制；
⑨ 功能鍵G根據顯示器X上的中文提示鍵入指令，第一、二單片機CPU1、
CPU2執(zhí)行各功能對應的程序；經調試、校準使儀器進入正常工作狀態(tài)，完成所
設計的技術指標和各項功能。
二、智能數字化電位比電阻測量儀的工作流程
智能數字化電位比電阻測量儀的工作流程包括主程序流程、定時中斷程序流 程和串行中斷子程序流程。
1、 主程序流程
主程序流程完成自檢和初如化后進入休眠狀態(tài)，系統(tǒng)所有工作均在各種中斷 子程序中完成。
如圖2. 1,主程序流程包括上電Ol,自檢02，初始化03和休眠04。
主程序流程的C語言模塊化設計是
ORG 0030H MAIN:CLR LA ;關中斷
MOV SP，郎7H;設置系統(tǒng)堆棧
LCALL TEST ;自檢 在此插入初始化模塊
SETB EA ;開中斷
LOOP:0RL PCON， #1 ;進入休眠狀態(tài)
LJMP LOOP ;無限循環(huán)。
2、 定時中斷程序流程
定時中斷程序流程是根據定時間隔，每次定時中斷依次調用各種模塊，實現 系統(tǒng)預定為能。
如圖2.2，定時中斷程序流程包括開始05，時鐘模塊06，信號轉換模塊07， 數據處理模塊08,監(jiān)控模塊09，顯示模塊IO，信號存取模塊ll和中斷訪問12。 定時中斷程序流程的C語言模塊化設計是重裝初始化時間常數
DINS:MOV ■，能6H 在此插入時鐘模塊 LCALL ZLXX LCALL SJCL LCALL J腿 LCALL DISP 在此插入信號存取模塊 RETI
3、串行中斷子程序流程
串行中斷子程序流程是通信模塊在此子程序中實現。
如圖2.3，串行中斷子程序流程包括開始13,通信模塊14和中斷訪問15。 串行中斷子程序流程的C語言模塊化設計是 SSS: RETI ;實現通信功能。
信號轉換模塊 數據處理模塊 監(jiān)控模塊 顯示模塊
定時中斷結束。
權利要求1、一種智能數字化電位比電阻測量儀，其特征在于包括恒流源(A)，被測、標準電阻(Rx、Rs)，第一、二信號放大器(B1、B2)，第一、二模/數轉換器(ADC1、ADC2)，第一、二單片機(CPU1、CPU2)，顯示器(X)，功能鍵(G)，Rs-232接口(J)和USB接口(Z)；被測電阻(Rx)和標準電阻(Rs)串聯(lián)后接入恒流源(A)；第一信號放大器(B1)和被測電阻(Rx)并聯(lián)，第一信號放大器(B1)、第一模/數轉換器(ADC1)和第一單片機(CPU1)依次連接，第一單片機(CPU1)分別與顯示器(X)、功能鍵(G)連接；第二信號放大器(B2)和標準電阻(Rs)并聯(lián)，第二信號放大器(B2)、第二模/數轉換器(ADC2)和第二單片機(CPU2)依次連接，第二單片機(CPU2)分別與Rs-232接口(J)、USB接口(Z)連接；第一單片機(CPU1)和第二單片機(CPU2)相互連接。
專利摘要本實用新型公開了一種智能數字化電位比電阻測量儀，涉及一種電阻測量儀。電阻測量儀的結構是被測電阻和標準電阻串聯(lián)后接入恒流源；第一信號放大器和被測電阻并聯(lián)，第一信號放大器、第一模/數轉換器和第一單片機依次連接，第一單片機分別與顯示器、功能鍵連接；第二信號放大器和標準電阻并聯(lián)，第二信號放大器、第二模/數轉換器和第二單片機依次連接，第二單片機分別與Rs-232接口、USB接口連接；第一單片機和第二單片機相互連接。本實用新型代表了電阻測試儀的發(fā)展方向；結構簡單、功能強大，是市場更新?lián)Q代產品；有利于環(huán)境保護；廣泛應用于計量、質檢領域。
文檔編號G05B19/042GK201382976SQ20092008483
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權日2009年4月10日
發(fā)明者輝 曹, 曹作群, 曾鑒三, 肖紅清, 鄭漢鵬, 俊 陳 申請人:武漢市佳信現代儀器有限公司