专利名称：智能数字化电位比电阻测量仪及其工作流程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电阻测量仪，尤其涉及一种智能数字化电位比电阻测量仪及 其工作流程。
背景技术：
电阻的测量和标准电阻的量值传递(计量)是一项重要的基础性技术工作， 在我国已形成了一个完整的测量和量值传递体系。随着经济、社会和科学技术的 发展，体系中原有的电阻测量仪器已进入更新换代期，市场需求的是高性能的电 阻测量仪。
现有电阻测量的仪器和方法有
1、 传统的用于一般电阻测量的仪器为电阻电桥，其主体结构由多个十进电 阻盘和指零仪等组成，十进电阻盘由镀银的十进开关和精密锰铜合金电阻组成。 测量时需手工调节、计算而得到测量结果，工作效率低，测量方法限制了其测量 准确度，制造时耗费银、铜资源成本高。
2、 用于标准电阻量值传递(计量)的是电流比较仪电桥，其测量方法为电
阻比比较法，通过比较仪分别测得被测和标准电阻的测量值R&和Rs,，然后按 公式Rf (RXl/ RSl) XRs计算得到被测电阻的值。电流比较仪电桥的主体结构 由高性能磁性材料、几十个十进开关调节感应线圏、光电放大指零仪等组成。体 积庞大，手工操作繁锁，效率低，制造工艺复杂，制造、维护的成本高。
3、 数字式电阻测试仪采用的直流压降法，使用方便、显示直观。但此方法 的测量结果中包含了测试电流的误差。
4、 数字电压表法用于电阻的量值传递(计量)的方法为模拟电位比比较法， 因为数字式直流电压表(DVM)测量模拟电压的水平高，用DVM对被测和标准电 阻上的电位分别进行测量，得到Ux和Us的值，然后按Rf (Ux/Us) XRs计算出Rx的值。因为对Ux和Us的测量不是同时进行的，测量电路中的电流误差和 漂移直接影响测量结果，因此此方法的测量准确度受到限制。
发明内容
本发明的目的就在于利用单片机技术，克服电阻电桥、比较仪电桥、数字式 电阻测试仪等存在的方法、结构和技术问题，提供一种智能数字化电位比电阻测 量仪及其工作流程，将电阻比比较法、电位比比较法等创新为数字化电位比比较
法，实现自动和准确可靠的测量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是
测量方法为数字化电位比比较法双单片机同步控制被测和标准电位信号的 采样、转换、存储，自动计算数字信号电位比和测量结果，消除了测试电流误差 和漂移对测量结果的影响。
将被测电阻和标准电阻串联连接，测量时流过同一测试电流，被测电阻和标 准电阻上的模拟电位分别为Ux和Us。信号UX接入由第一放大器、第一模/数转 换器和第一单片机组成的信号处理通道；信号US接入由第二放大器、第二模/ 数转换器和第二单片机组成的信号处理通道。第一、二单片机接受同一键入指令， 执行同步控制程序，使两个通道同时对Ux、 US信号进行采样、转换、存储。第
一单片机再执行数据处理程序，从第一、二单片机中调出存储单元中存入的Ux、 Us对应的数字信号和预先存入的已知的标准电阻对应的二进制数，按公式Rx= (Ux/Us) XRs，自动计算出数字化电位比和标准电阻对应二进字数的乘积，从 而得到被测电阻的值。被测电阻的测量值由显示器实时显示。
通过执行同步控制和数据处理程序，将模拟电位比改变为数字化电位比，消 除了测试电流误差和漂移对测量结果的影响，使仪器的误差仅取决于标准电阻的 误差，从而提高了测量准确度。通过校准，对放大器和模/数转换器的误差，可 由软件对其进行修正。
智能数字化电位比电阻测试仪人机界面提供视觉中文提示字符，采用一键多 义功能设计，按键键入指令操作，简单快捷。主程序、定时中断程序、串行中断 程序采用模块化设计，用C语言编程，在规划的系统软件支持下，使仪器具有测 量、数据存储、査询、下载、远传、远程管理等功能，实现高性能智能化。
4具体地说，智能数字化电位比电阻测量仪包括恒流源，被测电阻，标准电阻， 第一、二信号放大器，第一、二模/数转换器，第一、二单片机，显示器，功能 键，Rs-232接口和USB接口；
被测电阻和标准电阻串联后接入恒流源；
第一信号放大器和被测电阻并联，第一信号放大器、第一模/数转换器和第
一单片机依次连接，第一单片机分别与显示器、功能键连接；
第二信号放大器和标准电阻并联，第二信号放大器、第二模/数转换器和第
二单片机依次连接，第二单片机分别与Rs-232接口、 USB接口连接。 第一单片机和第二单片机相互连接。
本发明具有下列优点和积极效果 ① 智能数字化电位比电阻测量仪及其方法，代表了电阻测试仪的发展方向。 选择不同位数的ADC可以开发出不同测量范围、分辨力和准确度等级的产品，全 面满足电阻测量和计量领域的技术要求。
② 仪器结构简单、技术含量高、功能强大，具有很高的性能价格比，是市场 需要的理想的更新换代产品。可广泛应用于省、部、行业、企业各级计量、质检
实验室，产生较好的经济效益。
③ 利用单片机及电子元器件资源，改变了传统和一般电阻测量仪的原理和结
构，节省了大量的银、铜、磁性材料等贵重金属材料，节省了资源、能源，有利 于环境保护。
广泛应用于计量、质检领域。
图l是本发明的结构框图2. 1是本发明的主程序流程图2. 2是本发明的定时中断程序流程图2. 3是本发明的串行中断子程序流程图。
其中
A—恒流源； I一测试电流；Rx、 Rs—被测、标准电阻； Ux、 Us—第一、二模拟电位； Bl、 B2—第一、二信号放大器； ADC1、 ADC2—第一、二模/数转换器； CPU1、 CPU2—第一、二单片机；
X—显不器； G—功能键； J—Rs-232接口； Z—USB接口。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详细说明 一、智能数字化电位比电阻测量仪
1、 结构
智能数字化电位比电阻测量仪包括恒流源A，被测、标准电阻Rx、 Rs，第一、 二信号放大器B1、 B2，第一、二模/数转换器ADCl、 ADC2，第一、二单片机CPU1、 CPU2，显示器X，功能键G， Rs-232接口 J和USB接口 Z;
被测电阻Rx和标准电阻Rs串联后接入恒流源A;
第一信号放大器Bl和被测电阻Rx并联，第一信号放大器B1、第一模/数转 换器ADC1和第一单片机CPU1依次连接，第一单片机CPU1分别与显示器X、功 能键G连接；
第二信号放大器B2和标准电阻Rs并联，第二信号放大器B2、第二模/数转 换器ADC2和第二单片机CPU2依次连接，第二单片机CPU2分别与Rs-232接口 J、 USB接口 Z连接；
第一单片机CPUl和第二单片机CPU2相互连接。
2、 功能块 *恒流源A
恒流源A是一种提供测试电流I (0-100A)的电流源。 *被测电阻Rx、标准电阻Rs标准电阻Rs是一种专用的、电阻值已知的由国家计量部门提供的电阻器。 *第一、二信号放大器B1、 B2
第一、二信号放大器B1、 B2是一种常用的模拟信号放大器。 *第一、二模/数转换器ADCl、 ADC2
第一、二模/数转换器ADCl、 ADC2是一种高位数模拟/数字信号转换器。 *第一、二单片机CPU1、 CPU2
第一、二单片机CPU1、 CPU2是一种44脚的高性能专用单片机。 *显示器X
显示器X为常用器件，是中文字符的点阵LCD显示器，显示测量结果。 *功能键G
功能键G为常用器件，键入指令。
* Rs-232接口 J
Rs-232接口 J为常用器件，是串行通信电平转换电路接口。
* USB接口 Z;
USB接口Z为常用器件，是通用串行总线接口。 3、制作方法
智能数字化电位比电阻测量仪整体结构由印刷电路板、仪器面板和机箱组 成；具体地说，包括如下步骤
① 将电路结构图结合各种芯片、元器件的尺寸设计成电路板图，将电路板图
加工成印刷电路板；
② 将所有芯片、器件对号入座插入印刷电路板中，并将其焊接好。 (D将焊接好的印刷电路板、恒流源、电源变压器安装在机箱的底板上。
④ 将显示器、功能键、被测电阻Rx的电流电位接线柱、标准电阻Rs的电流 电位接线柱、Rs-232接口 J和USB接口 Z安装在仪器面板规定位置上；
⑤ 用专用接插件将面板上的显示器X、功能键G、 Rs-232接口 J和USB接口 Z与电路板上对应的芯片的接口进行电气连接；
⑥ 用专用导线将面板上被测电阻Rx、标准电阻Rs的电流接线柱串联连接， 另二个接线柱与机箱内的恒流源A输出端相连。电位接线柱与电路板上第一、二 模拟电位Ux、 Us输入端相连；
7⑦ 完成上述连接后，将面板固定在机箱上，完成了整机的组装；
⑧ 用专用通信电缆将整机面板上的Rs-232接口 J与外部计算机对应的接口 相连，开机后将外部计算机编制好的主程序、定时中断程序、串行中断子程序向 机内第一单片机CPU1灌制；
⑨ 功能键G根据显示器X上的中文提示键入指令，第一、二单片机CPU1、 CPU2执行各功能对应的程序；经调试、校准使仪器进入正常工作状态，完成所
设计的技术指标和各项功能。
二、智能数字化电位比电阻测量仪的工作流程
智能数字化电位比电阻测量仪的工作流程包括主程序流程、定时中断程序流 程和串行中断子程序流程。
1、 主程序流程
主程序流程完成自检和初如化后进入休眠状态，系统所有工作均在各种中断 子程序中完成。
如图2. 1，主程序流程包括上电Ol，自检02，初始化03和休眠04。
主程序流程的C语言模块化设计是
ORG 0030H MAIN:CLR LA ;关中断
MOV SP，恥7H;设置系统堆栈
LCALL TEST ;自检 在此插入初始化模块
SETB EA ;开中断
LOOP:0RL PCON， #1 ;进入休眠状态
LJMP LOOP ;无限循环。
2、 定时中断程序流程
定时中断程序流程是根据定时间隔，每次定时中断依次调用各种模块，实现 系统预定为能。
如图2.2，定时中断程序流程包括开始05，时钟模块06，信号转换模块07， 数据处理模块08，监控模块09，显示模块IO，信号存取模块ll和中断访问12。 定时中断程序流程的C语言模块化设计是重装初始化时间常数
DINS:MOV ■， #86H 在此插入时钟模块 LCALL ZLXX LCALL SJCL LCALL JKMK LCALL DISP 在此插入信号存取模块 RETI
3、串行中断子程序流程
串行中断子程序流程是通信模块在此子程序中实现。
如图2.3,串行中断子程序流程包括开始13,通信模块14和中断访问15。 串行中断子程序流程的C语言模块化设计是 SSS: RETI ;实现通信功能。
信号转换模块 数据处理模块 监控模块 显示模块
定时中断结束。
权利要求
1、一种智能数字化电位比电阻测量仪，其特征在于包括恒流源(A)，被测、标准电阻(Rx、Rs)，第一、二信号放大器(B1、B2)，第一、二模/数转换器(ADC1、ADC2)，第一、二单片机(CPU1、CPU2)，显示器(X)，功能键(G)，Rs-232接口(J)和USB接口(Z)；被测电阻(Rx)和标准电阻(Rs)串联后接入恒流源(A)；第一信号放大器(B1)和被测电阻(Rx)并联，第一信号放大器(B1)、第一模/数转换器(ADC1)和第一单片机(CPU1)依次连接，第一单片机(CPU1)分别与显示器(X)、功能键(G)连接；第二信号放大器(B2)和标准电阻(Rs)并联，第二信号放大器(B2)、第二模/数转换器(ADC2)和第二单片机(CPU2)依次连接，第二单片机(CPU2)分别与Rs-232接口(J)、USB接口(Z)连接；第一单片机(CPU1)和第二单片机(CPU2)相互连接。
2、 按权利要求1所述的一种智能数字化电位比电阻测量仪的工作流程，其 特征在于包括主程序流程、定时中断程序流程和串行中断子程序流程； 主程序流程包括上电(01)，自检(02)，初始化(03)和休眠(04)。 定时中断程序流程包括开始(05)，时钟模块(06)，信号转换模块(07)，数据处理模块(08)，监控模块(09)，显示模块(10)，信号存取模块(11)和中断访问(12)。串行中断子程序流程包括开始(13)，通信模块(14)和中断访问(15)。
全文摘要
本发明公开了一种智能数字化电位比电阻测量仪及其工作流程，涉及一种电阻测量仪。电阻测量仪的结构是被测电阻和标准电阻串联后接入恒流源；第一信号放大器和被测电阻并联，第一信号放大器、第一模/数转换器和第一单片机依次连接，第一单片机分别与显示器、功能键连接；第二信号放大器和标准电阻并联，第二信号放大器、第二模/数转换器和第二单片机依次连接，第二单片机分别与Rs-232接口、USB接口连接；第一单片机和第二单片机相互连接。本发明代表了电阻测试仪的发展方向；结构简单、功能强大，是市场更新换代产品；有利于环境保护；广泛应用于计量、质检领域。
文档编号G01R27/14GK101526567SQ20091006154
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者辉 曹, 曹作群, 曾鉴三, 肖红清, 郑汉鹏, 俊 陈 申请人:武汉市佳信现代仪器有限公司