基于STC89C54RD单片机的高精度自动电阻测试仪设计

2.3 12 位A/D 转换接口电路

整个系统的测量精度的提高以及测量速度的提升,还取决于模数转换电路,模数转换芯片AD574 是一种经典的12 位高速逐次比较型A/D,内置双极性转换电路构成的混合集成芯片,具外接元件少,功耗低,精度高,具有自动校零和自动极性转换功能,只需外接少量的阻容元件即可构成一个完整的A/D 转换电路。

AD574 的非线性误差小于1/2LSB,最大转换时间为35us,适合于转换速率小于30kB/s 的应用领域。AD574 的输入控制信号有CE,CS,R/C,A0,及12/8,控制信号与其对应的工作状态如表1所示,其与单片机的接口电路如图3 所示。

基于STC89C54RD单片机的高精度自动电阻测试仪设计

3 软件设计

本电路中STC89C54RD 单片机控制继电器的通断,实现测量电阻电路的档位切换。被测电阻所测的电压送到A/D 转换器AD574(数据经过转换,电压和电阻的值相等)A/D 转换后的数据送到单片机中进行处理,最后进行显示,其流程图如图4 所示。自动筛选程序首先判断单片机是否有键按下,当有键按下时,进入筛选,否则进入测量电路,采集A/D 模块输出的数值量,进行处理,并将处理数值显示。

基于STC89C54RD单片机的高精度自动电阻测试仪设计

4 误差分析

4.1 系统误差产生的原因

(1)集成运放的非理想产生误差;

(2)A/D 转换电路产生的误差;。

(3)电场的干扰等。

4.2 减少误差提高精度的主要方法

(1)设置四档量程,但在同一量程中,去AD 的电压范围也在满幅度到1/10 满幅度之间,采用12 位AD 转换时,在1/10 满幅度(1V)以下时,精度不够,现采用AD 过采样的方法提高精度,每次测试时,进行多次AD 转换(200 次)后取平均值;

(2)高阻测试时,工频干扰将影响测量,采用在一个工频正弦周期里进行多次(200 次)AD 转换,可以使数字滤波的效果最佳;

(3)低阻测试时,导线电阻及继电器和探头的接触电阻不可忽视,在测试时采用“四线制”,消去了相应的误差;

(4)工艺要求,为了保证电阻测试仪的高精度,在工艺上的要求也至关重要,首先电源必须经过去耦滤波,地线尽量保证足够的线粗,并尽可能短;其次运放的电阻选择必须要注意“配对”,即需要从大量的电阻中进行筛选;再次,量程电阻要采用千分之一以上的精密电阻,最后运放须选择高精度运放OP07.