基于单片机回路电阻测试仪的设计开题报告

时间:2010-11-13来源:原创 作者: 开题报告之家点击:

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在工程实践中,常需要测定某些高导电材料的电阻率。在科学研究中,也经常把电阻率测量当成一种对材料的结构和物质形态变化进行监测的手段。但是有些高导电材料的电阻很小,采用实验室一般仪器,在很多情况下无法测量,而市场上微电阻测量仪价格又非常昂贵。 在理论的电路理论分析中，常常是从“理想”的角度去看待和分析问题，比如经常因为忽略了传输导线本身的电阻，或者传输导线形成的电容电路。这就造成了很多小电阻由于电阻过小而被忽略。也便使得在实际的电路操作分析运行和电路测试过程中常常会碰到由于忽略某些小电阻的影响引起实验数据与理论值之间存在较大误差，从而影响到测试效果。这类情况大多是因为忽略了小电阻造成的。例如电感器、变压器中往往存在铜电阻，地铁铁轨的电阻；由于其数值较小，一般的指针万用表无法测量出来。这类电阻数值很小，但对整个电路结构的影响是很大的，所以在做精度、准确度、与实际的结合度要求很高的情况下，有必要对这类电阻进行精确测量以保证整体电路结构和设计的准确性。 由于这些电阻其数值较小，一般的指针万用表无法测量出来，通常我们在实验室里会用电桥进行测量，通过连线组成单桥、三端电桥、双桥、非平衡电桥，采用二端法、三端法、四端法三种测量方法，但是电桥操作手续复杂较烦，又不能直接读出被测电阻的阻值，针对这种情况，设计了各种电阻测试仪。电阻测试仪，是电气安全检查与接地工程竣工验收不可缺少的工具。包括接地电阻测试仪、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪、直流电阻测量仪、表面电阻测试仪以及回路电阻测试仪。回路电阻测量仪（RX变压器回路电阻测试仪）适用于测试高低压开关的主触头接触电阻值，高低压电缆线路的直流电阻值等。智能回路电阻测试仪采用100A恒流输出。最高输出电压达10V（常规仪器的2-3倍）可采用载面细的测试线，减轻现场测试人员的劳动强度。但这种测试仪依然存在比较大的问题，有待改善。比如，测量精度较小，人机交互不方便，所以综合考虑，利用单片机的优势进行设计。

设计中要完成对电阻的测量，可以采用欧姆定律（伏安法则），通过R=V/I来测量和计算。因此设计中得到的有效数据必然为电压值V和电流值I,所以对电阻的测量需要先把待测量放进一个完整的电路结构中作分析。要得到结果和构建完整的电路图，同时由于整体电路和系统结构较为复杂，可以先将总体的系统结构细化，模块化，逐步功能模块实现来完成各单个功能模块的设计，再利用通讯传输结构将各个模块统一为完整的系统结构。 在测量过程中，由于待测微电阻上信号电压肯定会比噪声电压小得多，被淹没后如何提取电阻上的信号电压是设计过程中的关键，这便造就了整个设计的难点，要求对微电阻进行测量的放大器的分辨率高、线性度好、输入阻抗高、漂移低、抑制噪声和抗干扰能力强。因为在系统的整体电路中,要考虑微电阻输出的电压信号小,测量的精度要求高,就需要电路中是性能很高的直流放大器。为此在设计中就要确保电路为一种低噪声、低漂移、灵敏度较高的放大器电路，同时在设计的电路中做到要有持续稳定的纯电路信号为后续单片机的采样和计算提供依仗。

因此对于微小电阻的测量，总体思路就应该是围绕对于被测电阻上的信号电压进行放大，再经过A/D转换作为单片机的输入信号，然后利用单片机的处理功能对信息进行处理和信息的转移输出。

设计基本原理是采用在被测电阻上通过已知的恒定电流,取出被测电阻上的压降，经放大器放大转换为0～3V直流电压，然后送入C8051F005A/D转换的输入端，经单片机处理，最后经过液晶显示器直接显示电阻阻值。 对于硬件电路采集的数据信号，获取后送入单片机，经过单片机的微处理器处理后送入显示。此时，对于单片机的各个配置和引脚或中断初始化，都要通过软件预先处理，所以在实现测试小电阻的过程中，要有合理的软件程序，对数据信号进行处理和对单片机配置进行初始化。

所以设计中的参考文献的选择和借阅都是围绕这个核心目的而进行的，而且利用各个参考文献的知识，对我的设计有着很大的帮助，对完整我的毕业设计有着极其重要的作用。

以下便是我的参考文献：

（1）微小电阻测量方法及关键技术

本文作者刘志存论述了微小电阻测量的两种方法,总结了测量采用的四个关键技术:精密恒流源、高性能测量放大器、四引线法、高精度A/D转换器。测试结果表明,采用该技术的测量电路输入阻抗高,消除了试样接触电阻的影响,可对微小电阻进行精确的测量。

（2）基于C8051F005单片机的小电阻测试仪

本文作者王禹桥,李威,严旭三位介绍了基于某一款单片机C8051F005的小电阻测试仪，由于单片机自身带有12位的A/D采样单片机，所以将单片机的采样模块就自动集成到了单片机中。作者还同时介绍了多级放大电路的优缺点以及设计时的注意事项，开发出了样机并进行测试时合乎要求的。 （3）微小电阻 (10- 8Ω)检测技术的研究 本文介绍了微小电阻的测量技术，拟采用数字锁相环技术提取被噪声淹没的有用信号，通过多点测量及数据处理达到测试要求。该测量装置以计算机为核心，配以高精度A／D转换器、低噪声放大器和精密恒流源，对被测电阻上的信号电压进行放大、采样，最后利用数字锁相技术，计算出电阻的值，具有测量时间短，精度高，误差小等特点。已通过MATHCAD仿真试验，证明该方案可行，以及在全国电解铝行业中具有的社会经济效益。

（4）电子技术基础.模拟部分（第五版）

作者康华光在介绍半导体器件（包括分立元件和集成电路）的基础上，着重讨论一些基本电子电路的分析和设计方法，包括应用SPICE程序对电子电路进行分析与设计。

（5）一种新型的电阻信号测量方法[J ]

作者孙金玮在文章中介绍了一种处理电阻信号的新方法（恒流回路），该方法能够在实质上消除测量引线电阻的影响，这是传统的电桥法所不能达到的。同时作者在文章中系统地介绍了用于电阻式变换器信号测量的恒流回路测量方法,并且给出了实现这种方法的电路原理结构 ,及有关的实验测试数据。结果表明 采用这种电路可以很有效地克服导线电阻的存在对测量产生的影响 ,实现对远置的电阻信号的测量。该电路的输入 — 输出呈现为线性关系 ,其测量的灵敏度是惠斯通测量电桥的两倍。

（6）复合型精密恒流源[J ] . 在文章中，作者曹作群介绍了一种复合型精密恒流源由新型精密开关电源和集成线性稳压器复合而成。它集合了二者的优点和二级稳压,具在良好的稳定性能。由于电路简单、体积小、纹波系数小,因而在精密测量领域具有广泛的应用前景。 （7）单片机系统的RPTENUS的设计与仿真

从最基本的PROTENUS的编译器的介绍开始，作者张靖武、周灵彬就详细的介绍了PROTENUS的发展和使用。其中涵盖了PROTENUS的概述和关键的功能单片机、嵌入式的设计与仿真，并通过许多实例详细的介绍了该软件的使用，也为PROTENUS在单片机系统设计与仿真中的深层次应用提供了铺垫。 （8）微计算机信息

这是一款杂志，这刊杂志是以信息产业、信息技术、信息资源改造、提升传统产业，以计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、传感器及仪器仪表技术、电子技术为工业和国防领域，大众服务的技术创新媒体。它比较快速的介绍了当今计算机的发展潮流和新技术的发展。 （9）单片机原理及运用

这本书是作为教学课本而使用的。作者们从应用的角度出发，对单片机的硬件结构、工作原理、指令系统进行了简明扼要的介绍，对程序设计方法、系统扩展、接口电路的设计、应用系统等进行了详细的介绍，并同时介绍了单片机的C语言程序设计。书中深入浅出的介绍了整体单片机的工作流程，为我的毕业设计提供了很大的帮助。

（10）数字电子技术基础

这同样是一本教程，作者彭容修和其它编者们在教材中将重点放在基本概念和基础方法上，在以LSI、VLSI为数字系统主题之上，利用小规模集成电路的基础地位，介绍了集成电路的基础理论呢、基本电路、基本分析和设计方法。 （11）集成稳压器应用手册(M)

本书介绍了当前热门的“绿色电源”、“绿色电源芯片”的性能、参数、典型应 .