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摘要介绍一种以PIC16C57单片机为核心的低电阻测量仪,与普通的低电阻测量仪不同的是：该测量仪的测试电流仅为05mA并加有多种保护电路,具有很高的安全性能。主要应用于军工、国防、民用爆破等行业的电火工品的直流低电阻的测量。关键词PIC单片机低电阻火工品低电阻测量仪按其测试电流的大小可分为两类：一类测试电流较大,主要用于接插件、开关、导体等产品的直流低电阻的测量;另一类测试电流很小（一般为1mA左右）,用于电雷管、点火具或其他危险易爆场合的接插件、开关等元器件的直流低电阻的测量。低电阻测量仪对安全性能要求很高,必须增加多种保护电路;在PCB板设计布线时也要考虑安全性和可靠性。1989年至今,我们不断改进和完善电路设计,设计生产了4个型号的低电阻测量仪,以下是最新的DZC-4型智能低电阻测量仪。1总体方案和技术指标如图１所示,该仪器由5个部分组成：电源供应、精密恒流源、精密电压放大器、A/D转换器、单片机控制器。其主要技术指标如下：测试范围：0～20Ω0～200Ω0～2k(三挡量程自动切换);最高分辨力：0.001;测试电流：0.5mA;测试精度：±（0.2%+2）;整机耗电：30mA。2硬件设计(1)电源部分整机采用6节5号镍氢电池供电（7.2V）及通用DC/DC变换器,将电池电压转换成稳定的±5V直流电压。该部分还有电池电压监测电路和充电电路,电池充满电可以供仪器连续使用约50小时。(2)恒流源由精密基准电压源和高性能运放组成,向被测电阻提供精确的测试电流。测试电流选为0.5mA。由于精密电流源部分是整个仪器安全性能的薄弱环节,必须考虑各种内部和外部的可能因素对仪器造成的损坏,从而影响安全性能。主要采取了以下措施：限制电流利用结型场效应管的恒流特性限制测试电流ITEST大小,一般取IDSS≈2*ITEST。为增加可靠性,采用两只场效应管串联。限制电压采用稳压二极管并联于测试端限压。(3)精密放大器由斩波稳零运放做测试信号的同相放大,因为A/D转换器的满量程电压为2V,测试电流0.5mA,对应20,200,2K三个量程的同相放大倍数为200,20,2。在负反馈回路接入两个由单片机控制的模拟电子开关SW1、SW2,用于3个量程不同放大倍数的切换：当量程为20偈保琒W1,SW2均关闭;为200偈盨W1开启;2k偈盨W1,SW2均开启。仪器校验时应从低量程开始,否则不能校准所有的量程。另外,Ri,R1,R2,R3应选用精密电阻和精密电位器,使温度的影响降至最低。(4)A/D转换器如图2所示,采用41/2位的ICL7135芯片,接成满量程为2V的电压表的模式。ICL7135用5位BCD码的形式向单片机提供数据,并提供过量程（OV）和欠量程（UN）信号给单片机用于量程自动切换。ICL7135的时钟频率来自T5（CD4060）的Q5端,频率为1.25kHz,正好是工频50Hz的整数倍,能提高仪器抗工频干扰的能力。A/D转换频率约为：3.3次/s。T5的COUT端还提供4MHz的时钟频率给单片机。(5)单片机控制器此部分的功能有：数据采集、处理、显示、量程切换、电压监控等。本机显示模块有两片74LS164分别用于LED数码管的位驱动和段驱动,共有5位数码显示,如图2所示。单片机T2的25脚用于关闭显示模块的显示,以免数码管在数据传输过程中显示乱码。T2的24脚是电池欠压检测输入,T2的23、22脚控制精密放大器的模拟电子开关,产生需要的放大倍数。3软件设计本仪器最大特点是用软件实现自动调零和量程转换,省去故障率较高的电位器和量程切换开关。软件调零的方法是：开机后单片机进行自检,如果系统工作正常就读取A/D转换的结果。当连续读取5个A/D转换结果后,判断它们是否都小于0.2Ω,否则,就认为操作者没有将测试棒可靠短路,仪器继续显示调零提示符。如果连续5个值都小于0.2Ω,这时就找出其中最小值作为初始值,以后每次的测量结果都要减去初始值。根据A/D转换芯片ICL7135的过量程和欠量程信号,由单片机自动进行量程切换。量程切换要完成3项工作：首先是切换精密放大器的放大倍率,再是调整初值的有效位数,最后是调整小数点的位置。PIC16C57单片机没有中断功能,采用查询的方法与A/D转换器通讯,利用A/D转换的间隙显示数据。PIC单片机与显示模块中的74LS164采用串行数据通讯,每次只显示1位数据,为防止显示发生闪烁,刷新率应大于30Hz。程序流程如图3所示。4结语仪器与被测电阻采用4线制接线法,能消除接插件电阻的影响。此外,由于仪器分辨力很高,所以要求测试夹具进行镀银处理,这一点很重要,否则会造成测试结果漂移不定。仪器批量生产的测试结果表明：仪器的技术指标达到设计要求,能够满足生产、科研的需要。如果仪器稍加改进,可以当作高灵敏的直流电压表和电流表使用。