高精度直流微电阻测试仪的研究与开发-----硬件可靠性设计与软件设计

端在不改变系统逻辑的情况下都接地了，是为了防止造成整个测试仪电路系统的干扰。

4.元件布置的可靠性

本电路板上的各种孔如螺钉孔、异型孔等的位置的安排布置是合理的。孔与板边距离是大于孔的直径的，PCB板的最薄弱截面也具有足够的抗弯强度，板上的接插件的可靠性是有保证的。

本测试仪的散热部分的布置是合理的，充分考虑到了对于电路中电源和其他电路的散热问题，从而保证不因为电路的发热验证而导致的系统的不稳定。

本电路的交流部分与直流部分是分开的；高频部分与低频部分同样也是分开的；对于信号线的走向也是参照规范来进行布置的。

4 高精度微电阻测试仪的软件系统设计

本章主要对微小电阻智能测试仪的软件系统进行设计的研究。

4.1系统软件的功能和组成

为实现对电流、电压信号的精确采集、滤波、放大、补偿、A/D以及利用单片机对测量获得的数量进行存储和显示，达到快速智能测量微电阻的目的，从软件方面进行设计，紧密结合硬件电路的设计流程，为达到整个系统的合理而流畅的运行，下面通过原理流程图的形式加以说明软件设计。C51语言有着以下几方面的优点：缩短开发周期、开发出的软件系统易于维护、可靠性高、可移植性好，而且有着丰富的库函数可供我们直接调用等，因此本系统的软件编写语言为C51语言。

4.2系统软件的结构

测试系统的软件设计采用模块化结构，它由主程序、数据采集子程序、数据转换子程序、显示子程序、软件可靠性设计等部分组成。

4.3主控程序

主程序主要实现对采集的数据进行存储及对己经存储的数据进行计算和处理，求出所要测量的电阻值，并进行电阻值的LED显示。图4.1为主程序流程图。

其中主要包括以下几个方面的程序：初始化程序：包括完成对单片机的初始化、系统初始化、I/0接口的初始化、数据缓冲区初始化、开放中断等工作。

数据采集程序：实现电压采集。

数据A/D转换程序：进行数据的A/D转换。

数据处理程序：进行数字滤波、误差校正、饱和判断、设定放大倍数等处理。

显示程序：对电阻值进行显示。

CPU内部定时器/计数器设计：对CPU内部的定时器/计数器进行软件设计。

软件可靠性设计：对整个软件系统进行可靠性设计。

主程序流程图如图4.1所示。程序开始，先进行上电复位，随后进行初始化，再进入数据采集子程序，再进行数据放大，然后进入A/D转换子程序，根据A/D转换芯片ADS7805的过量程和欠量程信号，对需要切换量程的在旋转到适当量程后重新进行采集，当A/D转换后的数据在量程范围内时，再进入LED显示子程序对数据进行读取。

4.4数据采集子程序

本高精度直流微电阻测试仪的数据采集子程序如图4.2所示，程序的流程如下：首先应对采集的数据进行人工判断，判断这个电阻会在总共5个量程档位中的哪个量程上，随即旋至这个量程档位，接着对于采集的数据通过低通滤波后再到由P521光祸芯片组成的光祸隔离，随后到OPI"组成的运放电路进行放大，便完成数据采集部分的工作，返回主程序。

4.5A/D数据转换子程序

本高精度直流微电阻测试仪的A/D数据转换子程序如图4.3所示，程序的流程如下：首先对A/D数据转换子程序进行初始化，随后选通片选信号，接下来对采集的数据进行A/D数据转换，数据转换完成后把数据读入单片机以判断此数据是否满足量程的饱和值，会出现三种情况，一种是过饱和状态，一旦超过饱和值则在LED显示模块上显示告警（显示器闪烁）和在蜂鸣器上声音告警，出现超过量程的饱和值的情况后应手动调节量程旋钮；另一种是欠饱和状态，出现这种情形后也应手动调节量程旋钮，直到读入单片机的数据满足量程的饱和要求的值时则把数据地址锁存，随后读取转换数据，接着返回主程序。

数据采集子程序实现电压采集，并进行A/D转换，A/D采用查询方式工作。

初判断选择适当的档位即选好放大倍数。中断有效时，执行中断服务程序操作，中断服务程序进行ADS7805的转换，实现对电压采集，同时对电压信号数字信号进行读取和存储，采用查询工作方式对转换结果进行读取。

在这个子程序中，一个重要的流程是对电流进行两次反向测量，首先经过电流方向控制单元，这是第一次正向测试电流的采集转换过程，而在是否二次电流方向这个判断单元中，如果判断是N，则循环转至电流控制方向单元再进行二次的电流采集转换。

A/D转换结果采用查询方式读取：ADS7805的存储信号STROBE连接到并口芯片8155的PA口，在程序中不停地检测PA口，直到检测到信号为止，表示A/D转换结束，可以读取转换结果。

ADS7805的转换输出16位数据分成高8位和低8位两次并行输出，ADS7805的P21脚控制分两次读取。设计中采用两次数据高位对齐，即数据存取采用左对齐。