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[摘要]电阻电容在线测试实现电阻电容测量的自动化，拓宽测试的量程范围，提高测量的精度。给出电阻电容在线测试的硬件和软件设计。
[关键词]单片机 电阻 电容 在线测试 LCD
中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120021－01
对电子元器件的检测可分为在线检测合肥在线检测两种。在线检测是用万用表在电路板上直接对元件进行检测。在电路板上，电阻电容往往都不是分立的元件，而是和其他的元件或并、或串联在一起，直接测试两端的话将会造成极大的误差。传统的做法是焊开元件，然后用万用表或检测仪器对其进行检测，以避免受板上其他元件的影响。即非在线检测。此方法检测准确，但不仅麻烦，测试速度低，甚至可能损伤印制板和元件。如果能够在不焊开其他元件的情况下准确的测试元件的参数大小，则可以避免以上问题。本文介绍一种单片机控制的在线电阻电容测试仪，采用在线测试的“电隔离”技术，使旁路电阻，电容忽略不计，无须焊开元件便可直接对元件进行检测。
一、电阻电容在线测试的系统结构
本系统设计所要完成的主要功能是电阻电容的在线测试与显示，总体设计思想为:将电阻电容的参数值转换成与之成正比关系变化的电压输出，经A/D转换，然后送单片机进行数据处理，最后显示。硬件电路主要由以下几个模块组成Cx/V0转换电路、Rx/V0转换电路，信号发生电路、滤波电路、Av/Dv转换电路、A/D转换及单片机接口电路、量程自动转换电路，LCD接口电路。在印制板上测试元件的参数，既保持了印制板和元件的完整性，又大大提高了测试速度。
二、电阻电容在线测试系统的硬件设计
由单片机控制的电阻电容在线测试系统的原理框图如图1所示。这里运用8051单片机、2732EPROM、74LS373锁存器和8155扩展器组成控制系统，实现了电阻电容在线测试的自动化。通过自动转换量程，拓宽了测试的量程范围；通过软件抗干扰措施，进一步提高了测试的精度。
（一）电路设计
1．A/D转换及单片机接口电路设计
本系统采用的ADC0809是一种8路模拟输入逐次逼近型A/D转换器，由于价格适中，与单片机的接口、软件操作均比较简单，目前在8位单片机系统中有着广泛的使用。ADC0809由8路模拟开关。地址锁存与译码器，8位A/D转换器和三态输出锁存缓冲器组成。ADC0809与单片机的接口电路由于接口简单。在此不再占用篇幅。
2．量程自动转换电路设计
在实际应用中，由于模拟开关本身存在一定的压降，所以实际应用起来较难，所以在这里电路中必须进行一定的补偿，采用继电器作为开关，以控制进行量程转换。
3．LCD接口电路设计
作为测试仪器，显示是不可或缺的。在本设计中，采用EDMl602模块以实现单位的LCD显示。模块的内部结构主要由LCD显示屏(LCD PANEL)，控制器、列驱动器和偏压产生电路组成。
（二）整个测试系统是由电阻在线测试和电容在线测试两部分组成
1．电阻的在线测试
过程是：将被测电阻Rx通过Rx/Vo转换电路，将Rx转换为直流输出电压Vo，经过量程选择按键K，送入A/D转换器，将模拟电压转换为数字量，送到单片机系统。单片机根据输入的数据，选择最佳的量程，并控制量程转换开关，选择合适的基准电阻，实现量程的自动转换。在单片机控制下，进行多次采样测试，并对各次测得的Vo求平均值，然后计算电阻Rx，最后通过显示器显示被测电阻的值。电阻在线测试的原理图如图2所示。图中Rx为电路板上的待测电阻，R1和R2为两边的等效电阻，VREF为基准电压，Rr为基准电阻。可确定：Vo=-VREFRx/Rr
由上式得出在基准电压VREF和基准电阻Rr一定的前提下，Vo只取决于Rx，而与R1和R2无关，即对Rx实现了电隔离。这就实现了将印刷电路板上的电阻Rx直接转换为相应的输出电压Vo。为了扩大测量范围，将图2电路进行了改进，引入了基准电阻Rr1-Rr4和相应的开关K1-K4来转换量程。单片机根据Rx选择合适的Rr，
通过控制K1～K4自动转换量程。
2．电容的在线测试
电容在线测试的原理图如图3所示。图中为Cx被测电容，Rx为电路板上与Cx并联的电阻，Z1和Z2为两边的等效阻抗，VREF为基准正弦波信号源电压有效值，Rr为基准电阻。电容在线测试过程是：通过Cx/Vo转换电路，在正弦信号发生器的作用下，将Cx的数值转换为交流输出电压Vo，经测量选择按键K，送入A/D转换器转换为数字量，送至单片机。单片机控制量程转换开关，选择最佳量程，获得与Cx相应的Vo值。单片机通过频率转换开关，控制
正弦波信号发生器的频率，从最低档开始，按10倍频逐级提高频率，同时读入各档相应的Vo值，并对相邻的两档频率的数值VOL和VOH求商，判断VOL/VOH是否大于7.1，若不大于此值，继续求商，直至VOL/VOH大于7.1。单片机根据这次的fH和VOH求出Cx，并通过显示器显示被测的电容值。
三、电阻电容在线测试的软件设计
电阻电容在线测试的主程序流程图如图4所示。
四、结束语
电阻电容在线测试采用在线测试的“电隔离”技术，可准确而有效实现电阻电容的在线测量与显示，测量精度高。通过以上的设计，系统还可以加上自动补偿电路，利用软、硬件结合抗干扰。在软件编程中可采用去极值平均滤波法，可达到更好的测量效果。
参考文献：
[1]陈明萤，《8051单片机课程设计》.清华大学出版社.2004.
[2]孟华，《过程工业检测与控制》.北京航空航天大学出版社.2002.
作者简介：
王艳芬，女，汉族，山东德州，山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部，工学学士，助理工程师，主要从事工业仪器仪表的研究开发与维护工作。
[关键词]单片机 电阻 电容 在线测试 LCD
中图分类号：TM93 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120021－01
对电子元器件的检测可分为在线检测合肥在线检测两种。在线检测是用万用表在电路板上直接对元件进行检测。在电路板上，电阻电容往往都不是分立的元件，而是和其他的元件或并、或串联在一起，直接测试两端的话将会造成极大的误差。传统的做法是焊开元件，然后用万用表或检测仪器对其进行检测，以避免受板上其他元件的影响。即非在线检测。此方法检测准确，但不仅麻烦，测试速度低，甚至可能损伤印制板和元件。如果能够在不焊开其他元件的情况下准确的测试元件的参数大小，则可以避免以上问题。本文介绍一种单片机控制的在线电阻电容测试仪，采用在线测试的“电隔离”技术，使旁路电阻，电容忽略不计，无须焊开元件便可直接对元件进行检测。
一、电阻电容在线测试的系统结构
本系统设计所要完成的主要功能是电阻电容的在线测试与显示，总体设计思想为:将电阻电容的参数值转换成与之成正比关系变化的电压输出，经A/D转换，然后送单片机进行数据处理，最后显示。硬件电路主要由以下几个模块组成Cx/V0转换电路、Rx/V0转换电路，信号发生电路、滤波电路、Av/Dv转换电路、A/D转换及单片机接口电路、量程自动转换电路，LCD接口电路。在印制板上测试元件的参数，既保持了印制板和元件的完整性，又大大提高了测试速度。
二、电阻电容在线测试系统的硬件设计
由单片机控制的电阻电容在线测试系统的原理框图如图1所示。这里运用8051单片机、2732EPROM、74LS373锁存器和8155扩展器组成控制系统，实现了电阻电容在线测试的自动化。通过自动转换量程，拓宽了测试的量程范围；通过软件抗干扰措施，进一步提高了测试的精度。
（一）电路设计
1．A/D转换及单片机接口电路设计
本系统采用的ADC0809是一种8路模拟输入逐次逼近型A/D转换器，由于价格适中，与单片机的接口、软件操作均比较简单，目前在8位单片机系统中有着广泛的使用。ADC0809由8路模拟开关。地址锁存与译码器，8位A/D转换器和三态输出锁存缓冲器组成。ADC0809与单片机的接口电路由于接口简单。在此不再占用篇幅。
2．量程自动转换电路设计
在实际应用中，由于模拟开关本身存在一定的压降，所以实际应用起来较难，所以在这里电路中必须进行一定的补偿，采用继电器作为开关，以控制进行量程转换。
3．LCD接口电路设计
作为测试仪器，显示是不可或缺的。在本设计中，采用EDMl602模块以实现单位的LCD显示。模块的内部结构主要由LCD显示屏(LCD PANEL)，控制器、列驱动器和偏压产生电路组成。
（二）整个测试系统是由电阻在线测试和电容在线测试两部分组成
1．电阻的在线测试
过程是：将被测电阻Rx通过Rx/Vo转换电路，将Rx转换为直流输出电压Vo，经过量程选择按键K，送入A/D转换器，将模拟电压转换为数字量，送到单片机系统。单片机根据输入的数据，选择最佳的量程，并控制量程转换开关，选择合适的基准电阻，实现量程的自动转换。在单片机控制下，进行多次采样测试，并对各次测得的Vo求平均值，然后计算电阻Rx，最后通过显示器显示被测电阻的值。电阻在线测试的原理图如图2所示。图中Rx为电路板上的待测电阻，R1和R2为两边的等效电阻，VREF为基准电压，Rr为基准电阻。可确定：Vo=-VREFRx/Rr
由上式得出在基准电压VREF和基准电阻Rr一定的前提下，Vo只取决于Rx，而与R1和R2无关，即对Rx实现了电隔离。这就实现了将印刷电路板上的电阻Rx直接转换为相应的输出电压Vo。为了扩大测量范围，将图2电路进行了改进，引入了基准电阻Rr1-Rr4和相应的开关K1-K4来转换量程。单片机根据Rx选择合适的Rr，
通过控制K1～K4自动转换量程。
2．电容的在线测试
电容在线测试的原理图如图3所示。图中为Cx被测电容，Rx为电路板上与Cx并联的电阻，Z1和Z2为两边的等效阻抗，VREF为基准正弦波信号源电压有效值，Rr为基准电阻。电容在线测试过程是：通过Cx/Vo转换电路，在正弦信号发生器的作用下，将Cx的数值转换为交流输出电压Vo，经测量选择按键K，送入A/D转换器转换为数字量，送至单片机。单片机控制量程转换开关，选择最佳量程，获得与Cx相应的Vo值。单片机通过频率转换开关，控制
正弦波信号发生器的频率，从最低档开始，按10倍频逐级提高频率，同时读入各档相应的Vo值，并对相邻的两档频率的数值VOL和VOH求商，判断VOL/VOH是否大于7.1，若不大于此值，继续求商，直至VOL/VOH大于7.1。单片机根据这次的fH和VOH求出Cx，并通过显示器显示被测的电容值。
三、电阻电容在线测试的软件设计
电阻电容在线测试的主程序流程图如图4所示。
四、结束语
电阻电容在线测试采用在线测试的“电隔离”技术，可准确而有效实现电阻电容的在线测量与显示，测量精度高。通过以上的设计，系统还可以加上自动补偿电路，利用软、硬件结合抗干扰。在软件编程中可采用去极值平均滤波法，可达到更好的测量效果。
参考文献：
[1]陈明萤，《8051单片机课程设计》.清华大学出版社.2004.
[2]孟华，《过程工业检测与控制》.北京航空航天大学出版社.2002.
作者简介：
王艳芬，女，汉族，山东德州，山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部，工学学士，助理工程师，主要从事工业仪器仪表的研究开发与维护工作。