高精度自動電阻測試儀
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2 系統(tǒng)各主要部分的理論分析和實際設計
2．1 STM32F32單片機最小系統(tǒng)模塊設計
本系統(tǒng)中主控芯片為STM32F103，此款單片機時鐘頻率達到72 MHz，在72 MHz時消耗36 mA(所有外設處于工作狀)，待機時下降到2μA，價格便宜、高性能、低功耗。本系統(tǒng)全部的控制、測量、顯示等功能均由其來完成。
2．2 電壓采集模塊
AD7705用∑-△轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)了16位無丟失代碼性能，具有0．003％的非線性度，包括由緩沖器和增益可編程放大器(PGA)組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路，可編程數(shù)字濾波器等部件。非常符合本設計要求。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/193642.htm
設計電路時，為減少數(shù)字電路對模擬電路的干擾，模擬地與數(shù)字地分開，電路設計圖如圖3所示。
2．3 基準電源模塊
AD7705需要外部供給一個基準電壓源，結(jié)合系統(tǒng)需要進行溫度補償，選擇用AD780。AD780是一款超高精度帶隙基準電壓源，可以利用4．0 V～36 V的輸入提供2．5 V或3．0 V輸出。AD780可以用來提供最高10 mA的源電流或吸電流，并且可以在串聯(lián)或分流模式下工作，無需外部器件便可提供正或負輸出電壓，因此適合幾乎所有的高性能基準電壓源應用。能提供穩(wěn)定的2．5V或3．0V輸出。
2．4 自動分壓式電阻測量部分
采用傳統(tǒng)臺式儀表所采用的繼電器量程選擇模式，利用單片機控制繼電器的通斷實現(xiàn)量程的自動切換。由于繼電器在未導通時電路為斷路，而在導通后基本可視為0Ω導通，兩端無壓降，也就是說繼電器是一個電子控制的開關(guān)，而且由于繼電器是機械結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性比較高，因此可以作為理想的自動儀表控制設備。4個繼電器，4個精密電阻就可以組成自動分壓式電阻測量模塊，電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便。
3 軟件設計
(1)“超時待機”節(jié)能設計，系統(tǒng)采用STM32作為主控芯片，考慮到該芯片在掉電模式下待機時電流下降到2 μA，具有非常低的功耗，對系統(tǒng)設計了“超時待機”節(jié)能：系統(tǒng)若超過預定的時間沒有輸入，采用軟件方法讓主芯片進入待機模式。
(2)濾波，AD7705內(nèi)部有集成化的數(shù)字濾波，本系統(tǒng)在軟件上實現(xiàn)了均值濾波。
(3)溫度補償，STM32F103內(nèi)部內(nèi)置有溫度傳感器，考慮到電阻存在溫漂，電阻的阻值一般隨溫度的增加而增加，為確保電阻測試儀的穩(wěn)定性和準確性，系統(tǒng)在軟件上對電阻測試儀進行了溫度補償。
(4)電位器為單圈旋轉(zhuǎn)式電位器，為了防止步進電機在電位器已經(jīng)旋轉(zhuǎn)到盡頭還繼續(xù)前進，不但影響測量精度，還會損壞電位器和步進電機。基于以上考慮，在軟件上，當檢測到電位器的阻值為50 Ω或4．6 kΩ時，單片機給信號步進電機，步進電機停止前進。
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