國標(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),。科拓電氣對(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),，開關(guān)電源大功率輸出。
,、通過對(duì)回路電阻測(cè)量儀的設(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)量儀的功能要求和技術(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,，這就是我們?cè)O(shè)計(jì)回路電阻測(cè)量儀的思想,。
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)開關(guān)的氧化膜過厚時(shí),，選擇自定義測(cè)試中的大電流,，長時(shí)間來進(jìn)行測(cè)量，能有效的擊穿氧化膜得到開關(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,，無需調(diào)壓器或電位器調(diào)整，無機(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)量儀表中,，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)量儀有數(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)量儀可以顯示日期,，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,。