由于电桥法具有测量精度高、稳定性好、成本低等优点,仍被广泛运用于精密电阻测量领域。随着科技的发展与进步,数字化直流电桥开始取代传统的手动平衡电桥。目前,国内的数字直流电桥产品存在稳定性差的缺点,在实际电阻精密测量中的应用比较少。虽然国外的数字直流电桥产品测量精度比较高,但价格极其昂贵,而且不适用于一般的电阻测量场合。因此,为了弥补国产数字直流电桥产品的不足,研究一款完全自动平衡、测量精度高、稳定性好的的数字直流电桥具有一定的实用价值。本文对几种平衡电桥结构的原理经过分析比较,提出了一种改进型数控直流电桥结构。围绕此结构,完成了以STM32F103C8T6主控芯片为核心的控制电路的设计,设计分为四个模块:主控制器模块、人机交互接口模块、改进型电桥模块和电压采集模块。此外,为嵌入式电路设计了独立的稳定供电电源。采用反激式开关电源方案,为模拟器件和数字器件设计了独立的供电电源,避免了数字信号与模拟信号之间的互相干扰。为了实现改进型电桥的自动平衡,分析了电桥的平衡调节过程,同时为了获得较高的控制精度,选择了连续论域的模糊控制器C-FC作为电桥的平衡控制器。在MATLAB/Simulink中建立了改进型电桥仿真模型,验证了 C-FC控制器的可行性。并且,详细地介绍了利用C语言实现模糊控制器的具体设计过程。软件设计采用嵌入式实时系统FreeRTOS作为编程的核心,将不同的功能设计成独立的任务模块,由系统内核统一管理并调度来实现对应功能,提高了系统的实时响应,减少了对控制芯片资源的浪费。同时,设计了人机交互界面,可实现档位校准、参数读取和测量结果获取等功能。本文对软硬设计过程及其理论依据进行了详细的阐述,在此基础上研制了新型数字直流电桥的原型测量仪,完成调试并对电路功能模块性能和系统功能进行测试,测试结果表明各项指标和性能均满足预期设计要求。