一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊，主要用于嵌入專用測(cè)試設(shè)備系 統(tǒng)中，成為其一種靜態(tài)電阻數(shù)據(jù)采集模塊(簡(jiǎn)稱DAQ)，完成自動(dòng)電阻測(cè)量(可變測(cè)試工作點(diǎn)） 和數(shù)據(jù)上傳功能。
【背景技術(shù)】
[0002] 在專用測(cè)試設(shè)備中，測(cè)量對(duì)象多為電路組件或者模塊。通常在測(cè)試前，為保證測(cè)試 時(shí)加電的安全性，會(huì)對(duì)組件或者模塊的對(duì)外接口進(jìn)行阻抗測(cè)量，以保證在測(cè)試過程中，不會(huì) 發(fā)生電源或者信號(hào)引腳短路情況，可避免瑕疵產(chǎn)品在系統(tǒng)測(cè)試上電時(shí)發(fā)生電氣損壞，也保 護(hù)測(cè)試儀器及設(shè)備的安全。
[0003] 在生產(chǎn)測(cè)試過程中，通常有人工使用手持式或臺(tái)式萬用表完成各個(gè)接口的電阻測(cè) 量，并讀取和記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。此種測(cè)試方法需要占用測(cè)試人員的大量精力，且測(cè)量結(jié)果的讀 取和記錄均會(huì)因疏忽而產(chǎn)生錯(cuò)誤。
[0004]由此，在專用測(cè)試系統(tǒng)中，一種小體積、多通道、能夠程控可自動(dòng)測(cè)量并上傳測(cè)量 數(shù)據(jù)的嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊的需求便由此而生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊，所要解決的技術(shù)問 題是使其滿足體積小、多通道、自動(dòng)測(cè)量、可程控的要求，從而更加適于實(shí)用。
[0006] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明 提出的一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊，包括控制電路、測(cè)量隔離電路、矩陣切換電路 和通?目電路，
[0007] 該控制電路采用ARM處理器作為控制核心，該ARM處理器集成有ADC、SPI、USART和 GPI0接口；該ARM處理器通過SPI接口對(duì)DAC轉(zhuǎn)換器編程控制，DAC轉(zhuǎn)換器的輸出經(jīng)第一運(yùn)算 放大器構(gòu)成的電壓跟隨器隔離后，輸出可編程基準(zhǔn)源作為被測(cè)電阻和標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻的激勵(lì) 源；
[0008] 該測(cè)量隔離電路連接至被測(cè)電阻和標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻之間的測(cè)量點(diǎn)，通過第二運(yùn)算放 大器構(gòu)成的電壓跟隨器隔離后，經(jīng)RC低通濾波器將測(cè)量點(diǎn)電壓輸出至ARM處理器的ADC接 P;
[0009] 該矩陣切換電路包括譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和簧片繼電器矩陣，該ARM處理器的GPI0接口 輸出控制譯碼器，該譯碼器控制驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器輸出控制簧片繼電器吸合；
[0010] 該通信電路由ARM處理器的USART接口和電平轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，該ARM處理器通過通 信電路與上位機(jī)連接通信。
[0011] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0012] 前述的嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊，所述電平轉(zhuǎn)換芯片將ARM處理器的USART 接口變換為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口或RS-422通信接口或RS-485通信接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程操 控，完成自動(dòng)測(cè)量和數(shù)據(jù)上傳功能。
[0013]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊，采用嵌入式結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，可以嵌入測(cè)試系統(tǒng)中成為其一種數(shù)據(jù)采集模塊;具有多通道測(cè)量功能，既可自動(dòng)切 換通道測(cè)量，又可手動(dòng)切換通道測(cè)量;具有程控功能，可根據(jù)上位機(jī)命令完成自動(dòng)測(cè)量和數(shù) 據(jù)上傳功能;具有可編程的測(cè)試工作點(diǎn)，能夠?qū)⒈粶y(cè)對(duì)象的非線性V_A特性歸一化。
[0014]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0015] 圖1是分壓法電阻測(cè)量原理圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明中可編程基準(zhǔn)源的原理圖。
[0017] 圖3是本發(fā)明的測(cè)量電路原理圖。
[0018]圖4是本發(fā)明的隔離電路原理圖。
[0019] 圖5是本發(fā)明的矩陣切換電路量程切換的原理圖。
[0020] 圖6是本發(fā)明的矩陣切換電路接口切換的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊其具體實(shí)施 方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0022] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一種嵌入式多通道自動(dòng)電阻測(cè)量模塊采用分壓法電阻測(cè)量原 理完成測(cè)量任務(wù)，其包括控制電路、測(cè)量隔離電路、矩陣切換電路和通信電路，為一嵌入式 模塊，可嵌入測(cè)試系統(tǒng)中成為其數(shù)據(jù)采集模塊，完成測(cè)量和上傳。
[0023] a)控制電路采用ARM處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)模塊的控制、采集和數(shù)據(jù)通信；譯碼驅(qū)動(dòng)完 成地址譯碼，并驅(qū)動(dòng)繼電器;AD轉(zhuǎn)換器完成測(cè)量點(diǎn)電壓采集;DAC轉(zhuǎn)換器輸出完成可編程基 準(zhǔn)源的發(fā)生；
[0024] b)測(cè)量隔離電路主要由標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻和阻抗隔離組成；
[0025] c)矩陣切換電路由譯碼器、簧片繼電器矩陣構(gòu)成，用于信號(hào)切換及量程切換；
[0026] d)通信電路由可選的RS-232\422\485接口組成，能夠完成外部通信功能。
[0027]各電路的構(gòu)成及功能詳述如下：
[0028] (1)控制電路
[0029]該控制電路采用ARM處理器，負(fù)責(zé)整個(gè)模塊的控制、采集和數(shù)據(jù)通信，該ARM處理器 上集成有 ADC、SPI、USART 和 GPI0接口。
[0030] 對(duì)于具有非線性V_A特性的元件靜態(tài)電阻來說，不同的測(cè)量點(diǎn)所測(cè)量的靜態(tài)電阻 必然會(huì)有差異。為適應(yīng)歸一化測(cè)試要求，設(shè)計(jì)可編程基準(zhǔn)源V ref，其電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，該 ARM處理器通過SPI接口對(duì)DAC轉(zhuǎn)換器編程控制，DAC轉(zhuǎn)換器的輸出經(jīng)過第一運(yùn)算放大器構(gòu)成 的電壓跟隨器隔離后輸出可編程基準(zhǔn)源V ref，作為被測(cè)電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻Rs的激勵(lì)源。
[0031] 具體的，該第一運(yùn)算放大器具有低噪聲、低漂移、高驅(qū)動(dòng)能力的特點(diǎn)?？刂齐娐吠?過對(duì)DAC轉(zhuǎn)換器編程控制其輸出電壓，可以根據(jù)需要改變可編程基準(zhǔn)源Vref的電壓輸出值。 [0032] (2)測(cè)量隔離電路
[0033] 該測(cè)量隔離電路連接至被測(cè)電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻Rs之間的測(cè)量點(diǎn)，通過第二運(yùn) 算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器隔離后，經(jīng)過RC低通濾波器濾波后將測(cè)量點(diǎn)電壓Ux輸出至ARM 處理器的ADC接口，由控制電路采集其電壓值，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，傳送至上位機(jī)顯示 或處理。
[0034] 具體的，在測(cè)量電路中首先