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電阻在線測試系統(tǒng)設計

文檔作者：于文濤馮燕文檔來源：鄭州鐵路職業(yè)技術學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年11月24日
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測控技術
電阻在線測試系統(tǒng)設計
于文濤， 馮燕
(鄭州鐵路職業(yè)技術學院， 河南鄭州I 45oo52)
[摘要] 本系統(tǒng)設計以單片機為核心，通過合理設計電阻一電壓轉(zhuǎn)換電路和自動量程轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)對
印厴J電路板上電阻元件的自動在線測試及顯示， 并拓寬測試范圍。
關鍵詞 電阻 在線測試 抗干擾措施
0 引言
隨著電子技術的飛速發(fā)展， 元器件在印刷電路
板上的體積逐漸縮小， 密度不斷提高， 這就使得在
生產(chǎn)線上對該類元器件的焊接和測試的要求更高。
傳統(tǒng)檢查這些元器件參數(shù)(如電阻、電容的數(shù)值)
的方法是先分離元件再測量， 以避免受板上其他元
器件的影響， 該方法不僅麻煩， 而且測試速度低，
甚至可能損傷印刷板和元件。而用單片機控制的電
阻在線測試儀， 采用在線測試的“電隔離” 技術，
無需焊開元件便可直接在印刷板上測量各元件的參
數(shù)， 既保持了印刷板和元件的完好無損， 又大大提
高了測試速度， 成為電子生產(chǎn)中不可缺少的工藝，
對解決生產(chǎn)中元器件故障、插裝、貼裝故障、線路
板故障及線路板整板的功能故障都是不可缺的， 最
大限度地提高了電子產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)
量。
1總體設計
1．1系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)以單片機為核心， 實現(xiàn)對印刷電路板上
電阻元件的自動在線測試和故障判斷、顯示。設計
步驟為： ① 設計電阻一電壓轉(zhuǎn)換電路， 實現(xiàn)電阻元
件的自動在線測試及顯示； ② 通過自動量程轉(zhuǎn)換，
拓寬測試范圍； ③ 選用相應器件和方法以提高測試
的精度、
1．2設計方案
系統(tǒng)總體設計圖如圖l。圖中：R 為板上的待測
電阻；尺 和尺 為尺 兩端旁路的等效電阻； 為基
準電壓；R 為基準電阻。根據(jù)理想運放的“虛短”
收稿日期：2005—04—04
作者簡介： 于文濤(1968一)， 男，講師，工程碩士；
馮燕(1974一)，女，講師，工程碩士。
原理和深度電壓負反饋使其輸出電阻為零的特性，
可得： 一 R ／R ?？梢姡?在基準電壓 和
基準電阻尺 確定后， 只取決于尺 而與旁路電阻均
無關， 即對尺 實現(xiàn)了“電隔離”。這就將印刷電路
板上的被測電阻尺 直接轉(zhuǎn)化為輸出電壓 ， 然后通
過A／D轉(zhuǎn)換進入單片機后顯示。為了減小尺 的影響，
輸出級采用射級輸出器， 以進一步減小輸出電阻，
并為尺，提供所需的電流。
圖1 系統(tǒng)總體設計圖
為了擴大測量范圍， 引入基準電阻和多路模擬
開關， 選用高精度的運放可進一步提高測量精度。
測試時， 測試筆用雙線結(jié)構(gòu)， 將通電流導線(粗線)
和測電壓導線(細線)分開， 以減小接觸電阻的影
響。測試使用3根測試筆(圖中用箭頭表示)， 其
中一根將尺 和尺，的結(jié)點接地， 第2根將尺 與尺，
的結(jié)點接至運放的反相輸入端， 第3根將R、，與R，
的結(jié)點接至運放的輸出端。
電阻在線測試系統(tǒng)完成測試過程如下： 被測電
阻尺 通過放大電路轉(zhuǎn)換為自流輸出電壓 ， 送入
A／D 轉(zhuǎn)換器， 將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量， 送入單片
機系統(tǒng)。單片機根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)， 選擇最佳量程，
并控制量程轉(zhuǎn)換開關， 選擇合適的基準電阻， 實現(xiàn)
量程自動轉(zhuǎn)換， 采用平均值濾波法， 對各次測得的
求取平均值， 然后計算電阻尺 ， 最后通過數(shù)碼顯
示器顯示被測電阻。
2 硬件設計
電阻在線測試硬件系統(tǒng)設計包括電阻一電壓轉(zhuǎn)
2005年8期四圓57
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測控技術
換、A／D、自動轉(zhuǎn)換量程和數(shù)碼顯示模塊。
(1)電阻一電壓轉(zhuǎn)換模塊。利用單片機控制多
路模擬開關選用不同的基準電阻以實現(xiàn)電阻一電壓
轉(zhuǎn)換的自動轉(zhuǎn)換。關鍵是選用多路模擬開關和基準
電阻， 在選用多路模擬開關時應特別考慮開關的各
項性能。
(2)A／D 轉(zhuǎn)換模塊。在數(shù)據(jù)采集即轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，
經(jīng)常需要從一個或幾個信號源中采集模擬信號， 并
將這些信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式， 以便輸入計算機， 這
就要用到A／D轉(zhuǎn)換器。本次設計選用了逐次逼近法
A／D 轉(zhuǎn)換器。它以二進制碼輸出， 符合微處理器數(shù)
據(jù)總線的要求， 與微處理器接13的兼容性好， 并選
用了性價比較高的AD0809芯片， 滿足了系統(tǒng)要求。
(3)自動轉(zhuǎn)換量程模塊。該模塊的設計關鍵是
選取高精度的運放， 其中0P07是一種低噪聲、高
精度的放大器， 它具有較寬的輸入電壓范圍， 較
強的共模抑制和低偏置電流。其輸入失調(diào)電壓為
l 0 V (A級)， 輸入失調(diào)電流為0．3nA (A級)， 輸
入偏置電流為±0．7 nA (A 級)， 共模輸入阻抗為
200G Q， 頻帶寬度為0．6MHz， 輸出阻抗為60 Q，
功耗為7 5mW 。其性價比較高， 能夠滿足系統(tǒng)設計
要求。
(4)數(shù)碼顯示模塊。數(shù)碼顯示采用靜態(tài)顯示方
式。在這種方式下， 每位數(shù)碼管的a～g和h端與
一個8位的I／O 13相連， 要在某一位數(shù)碼管上顯示
字符時， 只要從對應的I／O 13輸出并鎖存其顯示代
碼即可。其特點為： 數(shù)碼管中的發(fā)光二極管恒定地
導通或截止， 直到顯示字符改變?yōu)橹?。實驗板中?
數(shù)碼管顯示器由8 l 5 5控制各位顯示器的字形，PC
13控制各位顯示器的陰極電位， 使用六位共陰極
顯示器， 顯示緩沖區(qū)為79H ～7EH (8 l 5 5控制13地
址為2 l 00H，PB 13地址為2 l 0 2H，PC 13地址為
2103H)。
3 軟件設計
采集A／D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)， 根據(jù)輸入的數(shù)
據(jù)， 選擇最佳量程， 并控制量程轉(zhuǎn)換開關， 選擇合
適的基準電阻。為了抑制干擾，提高測試精度， 采
用平均值濾波法對數(shù)據(jù)進行l(wèi) 0次采樣， 并對各次的
V 求取平均值， 然后計算電阻 ，最后通過數(shù)碼管
顯示器顯示數(shù)值。其軟件流程圖如圖2。
4擴展
電阻在線測試系統(tǒng)的擴展可以通過RS．232串13
將數(shù)據(jù)傳送給上位機。電阻在線擴展系統(tǒng)圖如圖3，
在電平轉(zhuǎn)換中使用RS．232C標準接13， 在PC機上可
用VB6．0編寫小型系統(tǒng)程序，用以實現(xiàn)上位機對測
58四圓2005年8期
圖2 軟件流程圖
圖3 電阻在線擴展系統(tǒng)圖
試系統(tǒng)的控制、顯示、存儲及打印功能。并通過PC
機windOW S環(huán)境運行檢測軟件， 接受串13傳來的
數(shù)據(jù)， 進行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲等， 數(shù)據(jù)處理結(jié)
果以表格形式打印輸出。
5 系統(tǒng)抗干擾措施
為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力， 一般采取以下
措施： ① 選用頻率低的微控制器； ② 減小信號傳輸
中的畸變； ③ 減小信號線間的交叉干擾； ④ 減小來
自電源的噪聲； ⑤ 注意印刷線路板與元器件的高頻
特性； ⑥ 元件布置要合理分區(qū)； ⑦ 處理好接地線；
⑧ 合理利用去耦電容。
另外， 在使用A／D 轉(zhuǎn)換板進行測量時， 由于
測量現(xiàn)場的電磁干擾和放大電路等影響， 放大后
的電信號， 往往含有多種頻率成份的噪音信號。
嚴重情況下， 這種信號會淹沒待提取的輸入信號，
造成系統(tǒng)無法獲取被測信號， 因此必須采取濾波
措施， 將雜散信號抑制掉， 使系統(tǒng)的信噪比提高，
達到良好的測量結(jié)果， 在數(shù)據(jù)采集過程中采用數(shù)
字濾波。
參考文獻
? 傅豐林 電子線路基礎．西安電子科技大學出版社
f21胡漢才．單片機原理及其接口技術 清華大學出版社
『31周航慈．單片機應用程序設計技術 北京航空航天大學出版
社
『41席先覺．MGS一51單片機實用子程序集．高等教育出版社
『51李華．MGS一51系列單片機實用接口技術．北京航空航天
大學出版社

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