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摘　要：本文从双ADC同时采样可以消除测试电流的误差和漂移对测量结果的影响出发,通过对单片机与两个ADC串行采集等电路和程序的设计,使测量信号处理系统解决了大功率mΩ～μΩ量级直流电阻器传统的量值传递方法和电阻测量方法中存在的问题。关键词：双ADC;同时采样;单片机;串行采集;误差分析引言随着ADC(AD转换器)和单片机技术的发展及其价格的低廉,基于双ADC同时采样的单片机测量信号处理系统(以下简称信号处理系统) ,将在传统的电阻测量装置和电阻测量仪器的技术改造中广泛应用。如在大功率(100A及以上额定电流)mΩ～μΩ量级的直流标准电阻器的量值传递装置和电阻测试仪中,应用该信号处理系统可将传统的过渡传递法中的电阻比的测量创新为电位比的测量,可将伏安法原理的电阻测量创新为比例法测量。由于ADC的转换准确度高,双ADC对被测信号和标准信号同时采样,单片机对两个信号同时处理,因而消除了测试电流误差和漂移对测量结果的影响,提高了装置和仪器的测量准确度。信号处理系统的原理基于双ADC同时采样的单片机测量信号处理处理系统的原理框图见图1 。图1 系统框图图1中,模拟信号Ux和Un是通过同一测试电流的被测电阻器Rx和校准电器Rn上的电位,其测量公式为Rx =Ux/Un×Rn,Rn为已知。Ux和Un经放大器ICl和IC2放大后,其信号与ADC的输入范围相匹配。ADCI和ADC2对两个模拟信号同时采样并转换成数字信号,单片机对采集到的两个数字信号按照测量公式Rx=Ux/Un×Rn编制的程序进行处理,处理结果通过相应的接口与显示器、打印机连接,在功能键的控制下显示或打印出测量结果。通过RS-232接口可与外部计算机通讯。放大器的设计和校准信号处理系统中Ux和Un一般为mV量级,所选用的ADC的输入范围为0～2V,因此需要放大。放大器的设计主要考虑的参数是β系数和漂移,ICl和IC2选用精密运算放大器ICL7650。β系数根据Un来确定,如Rn为1mΩ,测试电流为100A,则Un=100mV,β系数设计为10。ICL7650的外围电路很简单,只需配置2只电容和两只精密电阻就可达到设计要求。校准时在IC1、IC2的输入端加一个100mV 的标准信号,通过调节ICl、IC2输入端与输出端之间的反馈电阻,使其输出端的信号为1V,误差和漂移为±5×10-5,在输出端用6位半DVM监测。单片机与ADC的连接信号处理系统中ADC的选择依据是：被处理信号的范围、误差和分辩力。一般选用4位半或5位半积分式ADC。如在比例法智能μΩ量级的电阻测试仪中,选用的ADC为4位半的ICL7135。单片机与两个ICL7135的连接显然不能采用并行连接方式,因为单片机的接口满足不了两个ADC的要求。只能根据ICL7135的特点,采用串行连接即串行采集方式。ICL7135为双积分式ADC,每个转换周期包括：自动调零、信号积分、反向积分和零积分四个阶段。从信号积分开始,内部逻辑控制电路中(忙碌输出端)BUSY信号为高电平,一直到反向积分结束时才返回低电平。在满足量程1.9999V模拟信号状态下,积分阶段的脉冲数为30002CLK(时钟信号),其中信号积分阶段的脉冲数为10001,反向积分阶段的脉冲数为20001且反映的是转换结果。因此,对于量程范围内的模拟信号,BUSY等电平的宽度与转换结果具有一一对应的关系。根据ICL7135的这个特点,单片机可以与ICL7135进行串行连接,具体连接图见图2。这种连接方式的电路很简单,在满足两路数据串行采集要求的同时,占用口线少,提高了可靠性,使系统资源得到充分利用。图2 　单片机与双ICL7135串行连接电路图2 中,T0和T1为单片机89C58的定时/计数器,其输入端分别与ICL7135/1和ICL7135/2的21脚BUSY输出端连接。89C58的ALE产生的脉冲信号经分频器74LS390分频后接至两个ICL7135的CLK端(22脚),作为时钟输入信号。T0、T1是否工作将接受BUSY信号的控制,其选通控制信号设定为1,控制字TMOD设置为“05H”。T0、T1计数的积分阶段脉冲减去10001即为A/D转换结果,具体的工作流程见图3 所示。信号处理过程和方法单片机采集到两个ADC数据后,依据测量公式Rx=Ux/Un×Rn编制的运算程序对数据进行处理,处理过程和方法如下。图3 　软件流程图Rn为已知,可将其实际值对应的二进制数作为常数写入单片机片内ROM中;对采集到的Ux和Un 的转换数据进行除法运算,运算结果存人片内RAM;将常数和除法运算结果从片内ROM和片内RAM 中取出并进行乘法运算,运算结果存人片内RAM1乘法运算结果为最终处理结果。选用的显示器