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电阻在线测试系统设计

文档作者：于文涛冯燕文档来源：郑州铁路职业技术学院		点击数：	更新时间： 2024年11月24日
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上一篇：电阻自动检定装置

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测控技术
电阻在线测试系统设计
于文涛， 冯燕
(郑州铁路职业技术学院， 河南郑州I 45oo52)
[摘要] 本系统设计以单片机为核心，通过合理设计电阻一电压转换电路和自动量程转换电路，实现对
印厣J电路板上电阻元件的自动在线测试及显示， 并拓宽测试范围。
关键词 电阻 在线测试 抗干扰措施
0 引言
随着电子技术的飞速发展， 元器件在印刷电路
板上的体积逐渐缩小， 密度不断提高， 这就使得在
生产线上对该类元器件的焊接和测试的要求更高。
传统检查这些元器件参数(如电阻、电容的数值)
的方法是先分离元件再测量， 以避免受板上其他元
器件的影响， 该方法不仅麻烦， 而且测试速度低，
甚至可能损伤印刷板和元件。而用单片机控制的电
阻在线测试仪， 采用在线测试的“电隔离” 技术，
无需焊开元件便可直接在印刷板上测量各元件的参
数， 既保持了印刷板和元件的完好无损， 又大大提
高了测试速度， 成为电子生产中不可缺少的工艺，
对解决生产中元器件故障、插装、贴装故障、线路
板故障及线路板整板的功能故障都是不可缺的， 最
大限度地提高了电子产品的生产效率和产品的质
量。
1总体设计
1．1系统功能
本系统以单片机为核心， 实现对印刷电路板上
电阻元件的自动在线测试和故障判断、显示。设计
步骤为： ① 设计电阻一电压转换电路， 实现电阻元
件的自动在线测试及显示； ② 通过自动量程转换，
拓宽测试范围； ③ 选用相应器件和方法以提高测试
的精度、
1．2设计方案
系统总体设计图如图l。图中：R 为板上的待测
电阻；尺 和尺 为尺 两端旁路的等效电阻； 为基
准电压；R 为基准电阻。根据理想运放的“虚短”
收稿日期：2005—04—04
作者简介： 于文涛(1968一)， 男，讲师，工程硕士；
冯燕(1974一)，女，讲师，工程硕士。
原理和深度电压负反馈使其输出电阻为零的特性，
可得： 一 R ／R 。可见， 在基准电压 和
基准电阻尺 确定后， 只取决于尺 而与旁路电阻均
无关， 即对尺 实现了“电隔离”。这就将印刷电路
板上的被测电阻尺 直接转化为输出电压 ， 然后通
过A／D转换进入单片机后显示。为了减小尺 的影响，
输出级采用射级输出器， 以进一步减小输出电阻，
并为尺，提供所需的电流。
图1 系统总体设计图
为了扩大测量范围， 引入基准电阻和多路模拟
开关， 选用高精度的运放可进一步提高测量精度。
测试时， 测试笔用双线结构， 将通电流导线(粗线)
和测电压导线(细线)分开， 以减小接触电阻的影
响。测试使用3根测试笔(图中用箭头表示)， 其
中一根将尺 和尺，的结点接地， 第2根将尺 与尺，
的结点接至运放的反相输入端， 第3根将R、，与R，
的结点接至运放的输出端。
电阻在线测试系统完成测试过程如下： 被测电
阻尺 通过放大电路转换为自流输出电压 ， 送入
A／D 转换器， 将模拟电压转换为数字量， 送入单片
机系统。单片机根据输入的数据， 选择最佳量程，
并控制量程转换开关， 选择合适的基准电阻， 实现
量程自动转换， 采用平均值滤波法， 对各次测得的
求取平均值， 然后计算电阻尺 ， 最后通过数码显
示器显示被测电阻。
2 硬件设计
电阻在线测试硬件系统设计包括电阻一电压转
2005年8期四圆57
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测控技术
换、A／D、自动转换量程和数码显示模块。
(1)电阻一电压转换模块。利用单片机控制多
路模拟开关选用不同的基准电阻以实现电阻一电压
转换的自动转换。关键是选用多路模拟开关和基准
电阻， 在选用多路模拟开关时应特别考虑开关的各
项性能。
(2)A／D 转换模块。在数据采集即转换系统中，
经常需要从一个或几个信号源中采集模拟信号， 并
将这些信号转化为数字形式， 以便输入计算机， 这
就要用到A／D转换器。本次设计选用了逐次逼近法
A／D 转换器。它以二进制码输出， 符合微处理器数
据总线的要求， 与微处理器接13的兼容性好， 并选
用了性价比较高的AD0809芯片， 满足了系统要求。
(3)自动转换量程模块。该模块的设计关键是
选取高精度的运放， 其中0P07是一种低噪声、高
精度的放大器， 它具有较宽的输入电压范围， 较
强的共模抑制和低偏置电流。其输入失调电压为
l 0 V (A级)， 输入失调电流为0．3nA (A级)， 输
入偏置电流为±0．7 nA (A 级)， 共模输入阻抗为
200G Q， 频带宽度为0．6MHz， 输出阻抗为60 Q，
功耗为7 5mW 。其性价比较高， 能够满足系统设计
要求。
(4)数码显示模块。数码显示采用静态显示方
式。在这种方式下， 每位数码管的a～g和h端与
一个8位的I／O 13相连， 要在某一位数码管上显示
字符时， 只要从对应的I／O 13输出并锁存其显示代
码即可。其特点为： 数码管中的发光二极管恒定地
导通或截止， 直到显示字符改变为止。实验板中的
数码管显示器由8 l 5 5控制各位显示器的字形，PC
13控制各位显示器的阴极电位， 使用六位共阴极
显示器， 显示缓冲区为79H ～7EH (8 l 5 5控制13地
址为2 l 00H，PB 13地址为2 l 0 2H，PC 13地址为
2103H)。
3 软件设计
采集A／D 转换器输出的数据， 根据输入的数
据， 选择最佳量程， 并控制量程转换开关， 选择合
适的基准电阻。为了抑制干扰，提高测试精度， 采
用平均值滤波法对数据进行l 0次采样， 并对各次的
V 求取平均值， 然后计算电阻 ，最后通过数码管
显示器显示数值。其软件流程图如图2。
4扩展
电阻在线测试系统的扩展可以通过RS．232串13
将数据传送给上位机。电阻在线扩展系统图如图3，
在电平转换中使用RS．232C标准接13， 在PC机上可
用VB6．0编写小型系统程序，用以实现上位机对测
58四圆2005年8期
图2 软件流程图
图3 电阻在线扩展系统图
试系统的控制、显示、存储及打印功能。并通过PC
机windOW S环境运行检测软件， 接受串13传来的
数据， 进行数据处理、显示、存储等， 数据处理结
果以表格形式打印输出。
5 系统抗干扰措施
为增加系统的抗电磁干扰能力， 一般采取以下
措施： ① 选用频率低的微控制器； ② 减小信号传输
中的畸变； ③ 减小信号线间的交叉干扰； ④ 减小来
自电源的噪声； ⑤ 注意印刷线路板与元器件的高频
特性； ⑥ 元件布置要合理分区； ⑦ 处理好接地线；
⑧ 合理利用去耦电容。
另外， 在使用A／D 转换板进行测量时， 由于
测量现场的电磁干扰和放大电路等影响， 放大后
的电信号， 往往含有多种频率成份的噪音信号。
严重情况下， 这种信号会淹没待提取的输入信号，
造成系统无法获取被测信号， 因此必须采取滤波
措施， 将杂散信号抑制掉， 使系统的信噪比提高，
达到良好的测量结果， 在数据采集过程中采用数
字滤波。
参考文献
⋯ 傅丰林 电子线路基础．西安电子科技大学出版社
f21胡汉才．单片机原理及其接口技术 清华大学出版社
『31周航慈．单片机应用程序设计技术 北京航空航天大学出版
社
『41席先觉．MGS一51单片机实用子程序集．高等教育出版社
『51李华．MGS一51系列单片机实用接口技术．北京航空航天
大学出版社

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