【正文】 （13）由于微電阻上的電壓降很小，用儀表測量其上的電壓誤差較大（靈敏電流計的不準(zhǔn)確度可達5%），并需對電壓測量儀表進行標(biāo)定，為了減小此種誤差，亦可采用比較法測量。為保證電流的穩(wěn)定性，必要時亦可混合使用。（2） 當(dāng)待測電位差為零時，電位差計上仍有示值U0，這就是熱電勢，可用測量時的示值UX`（=UX+U0）減去零電勢U0作為測量結(jié)果，亦可將待測電位差反向接入，測出其示值UX（=UXU0）則測量結(jié)果為 UX=（UX`+UX``）/2 （12）（3）工作電流漂移，將導(dǎo)致校準(zhǔn)和測量時單位電阻上的電位差不同，而使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。（4）通過試樣電流的穩(wěn)定性及其測量。更小的電阻可用靈敏電流計測量電壓。所以，在測量微電阻時，使用伏安法，只要電表選擇合適，仍可達到一定的測量精度。在一般實驗室里，測量低電阻使用的雙臂電橋最低只能測到10歐姆，測量結(jié)果只有一位有效數(shù)字甚至無法測量，從而使微電阻的測量成為難題。但金屬試樣受幾何形狀的限制電阻很小，只有幾微歐或更小。在科學(xué)研究中,也經(jīng)常把電阻率測量當(dāng)成一種對材料的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)形態(tài)變化進行監(jiān)測的手段。而在過度供電狀態(tài)下，電解液分解導(dǎo)致電池特性和耐久性劣化。鋰離子電池對充電供電控制和保護電路的要求較高。鑒于此，以高性能單片機C8051F020為主控制芯片，選用高精度24位的A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7714設(shè)計并開發(fā)了微小電阻測量儀。 2減小工作電流 22 23／0接口的功耗分析 25所以，傳統(tǒng)的測量方法難以快速實現(xiàn)微小電阻的測量，鑒于此，我們研制了用于高精度的微小電阻測量儀，方便在現(xiàn)場進行快捷、準(zhǔn)確的測量。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，其使用方法和技術(shù)得到人們越來越多的重視。在過度充電狀態(tài)下，電池溫度上升后能量將過剩，由于電解液分解而產(chǎn)生氣體，致使內(nèi)壓上升而產(chǎn)生自然或破裂的情況。在工程實踐中,常需要測定某些高導(dǎo)電材料的電阻率。在科學(xué)研究中，也經(jīng)常把電阻率測量當(dāng)成一種對材料的結(jié)構(gòu)和物態(tài)變化進行監(jiān)測的手段。但由于實際情況的限制，有時試樣做得很小，其電阻只有微歐數(shù)量級或更小。因為此時待測電阻值很小，做成四端電阻，電壓表所引起的分流可以忽略，測量誤差完全由電表準(zhǔn)確度決定。當(dāng)電阻為106Ω量級時，如電流達1OA量級，則電位差可達數(shù)+μV，結(jié)果有三位有效數(shù)字。（3）電位差計工作電流發(fā)生漂移。電位差計先接在月R2上，調(diào)節(jié)電路中電流使電位差計讀數(shù)為測 測量微電阻原理圖量值UX，則被測電壓真值為 UX=U2=U1R2/R1 （11）由于U1比U2大得多，可以用電位差計準(zhǔn)確測量，電阻R1和R2用標(biāo)準(zhǔn)電阻，比值可以準(zhǔn)確知道，所以UX也可以準(zhǔn)確測得。（4）試樣中需通入穩(wěn)定的大電流，可使用大容量蓄電池或直流穩(wěn)壓電源。R01和R02是兩個標(biāo)準(zhǔn)電阻，R01R02。兩電阻的電壓端鈕間分別短接和接一靈敏檢流計。在電力系統(tǒng)和電器制造業(yè)中，常要對微電阻進行測試，如電機、變壓器的線圈電阻、電閘或油開關(guān)的接線端子的接觸電阻、電纜插座的接觸電阻等。　　電力設(shè)備的接地引下線與地網(wǎng)的可靠連接是電力設(shè)備安全運行及操作人員人身安全的根本保證。　?。?）采用DDS、數(shù)字選頻、梳裝濾波等新技術(shù)確保了測試精度?！　。?）自恢復(fù)過流/過熱保護功能，使儀器使用更安全?？朔似渌惍a(chǎn)品由LED顯示值在陽光下不便讀數(shù)的缺點，同時具備了自動消弧功能。（4）高度智能化設(shè)計，功能設(shè)置巧妙先進，可自動判斷測試線虛接、斷線等故障。（8）可儲存120次測量數(shù)據(jù)，掉電不丟失。數(shù)字式接地電阻表的優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)上采用高強度鋁合金作為機殼，電路上為防止工頻、射頻干擾采用鎖相環(huán)同步跟蹤檢波方式并配以開關(guān)電容濾波器使儀表有較好的抗干擾能力。如若測試回路不通表頭顯示“1”代表溢出，符合常規(guī)測量習(xí)慣。所謂補償法就是比較標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測電阻的電位差的測量方法。Vx/Vn （33）同時本測試儀采用了四端測試技術(shù)（即一對電流端，一對電位端）。采用24位A/D轉(zhuǎn)換器AD7714實現(xiàn)高精A/D 轉(zhuǎn)換，同時其內(nèi)置的PGA可實現(xiàn)被測電壓信號的數(shù)控放大。Rx作為反饋信號，通過Rf2反饋到放大器的同相端使輸出電流I保持恒定，Rn為標(biāo)準(zhǔn)電阻，Cf、C起濾波作用。，通過使用PA0~PA3置1或清零可選擇以上6種增益。AD7714的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。AD7714有6個模擬輸入通道（AIN1一AIN6），可靈活配置成3個差分模擬輸人（或5個偽差分模擬輸人）和1個差分基準(zhǔn)輸人；采用3V或5V的工作電壓；利用三線串行方式與微控制器接或DSP系統(tǒng)連接，完成增益設(shè)置、信號極性、刷新率的選擇及自校準(zhǔn)與系統(tǒng)校準(zhǔn)功能；低功耗下工作，典型電流值為226μA(掉電模式僅為5μA)；具有低噪聲特點(小于150nv／ms)，比積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器要好得多。下面介紹其中主要的幾種寄存器的用法。R/W位表示下一次操作為讀或?qū)懖僮?，RS2一RS0為寄存器選擇位，CH2一CH0為通道位。 AD7714與C8051的連接利用AD7714設(shè)計了微小電阻測試儀的電壓采集模塊。在路圖2中，AD7714采集被測電阻上的電壓，SCLK、DOUT、DIN、DRDY、—。使用AD7714之前，一定要對所有寄存器進行設(shè)置，才能保證器件正常工作。 0x80)；//輸入數(shù)據(jù) byte=(byte1)； AD_SCLK=1； } AD_SCLK=0； AD_DIN =1； AD_CS=1；//結(jié)束}void ADC_init(void){ ADC_write(0xff)；//選擇寫滿刻度校準(zhǔn)寄存器 ADC_write(0xff)；//寫24位滿刻度校準(zhǔn)寄存器，分三次每次8位 ADC_write(0xff)； ADC_write(0xff)； ADC_write(0x20)；//選擇下一個寫濾波高寄存器 ADC_write(Oxe2)；//單極性，長度24位，不提升電流，A器件必須寫入0 ADC_write(0x30)；//選擇下一個寫濾波低寄存器 ADC_write(0x80)；//寫濾波低寄存器設(shè)定第一個凹口的頻率 ADC_write(0xl0)；//選擇下一個寫模式寄存器 ADC_write(0x20+G*4)；//選擇正常模式，不用燒斷電流，自校準(zhǔn)，增益為2 的G次冪 DEIAY(100)；//延時}unsigned long ADC_read(unsigned long temp){ unsigned char i； while(AD_DRDY==1)//等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 { DELAY(20)； } ADC_write(0x58)；//選擇下一個讀數(shù)寄存器 AD_SCLK=0； AD_CS=0；//開始讀數(shù)據(jù) Temp=0： for(i=0；i24；i++) { Temp=temp1； AD_CLK=1； temp=(temp|AD_DOUT)；//讀取數(shù)據(jù) AD_SCLK=0； AD_SCLK=0； AD_CS=1；//結(jié)束 return(temp)；//返回24位數(shù)據(jù)}}unsigned char GAIN(unsigned char G){ unsigned char i；． for(i：0；i8；i++) { if(0xffffff/AD_VALUE=2) { AD_VALUE*=2； G=i； continue； } break； } return(G)；}（1）在REFIN、AIN和其他邏輯輸人引腳加入信號前，應(yīng)接通AD7714電源，避免發(fā)生閉鎖。（4）軟件也應(yīng)采取一些抗干擾措施，如在每次采樣的進程中，要檢測AD7714管腳DPRY的狀態(tài)，只要發(fā)現(xiàn)異常就取消該采樣結(jié)果重新采樣；為避免采樣進入死循環(huán)，對AD7714的工作要實施定時監(jiān)控，超時則強制將其復(fù)位并初始化。5. 抗干擾設(shè)計測控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)場,被控對象和被測信號往往分布在各個不同的地方,計算機與它們之間也有相當(dāng)?shù)木嚯x,信號線和控制線可能是長線。在本系統(tǒng)中通過光耦進行隔離。導(dǎo)線屏蔽層,機殼都與大地相連。模擬電源采用電阻和電容進行低通濾波,濾掉高頻噪聲干擾。配置去耦電容：。 C8051各部分組件的功耗由于C8051系列單片機為數(shù)模混合SOC系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整個設(shè)計的大部分功能，因此整個設(shè)計系統(tǒng)的功耗將主要集中在C8051系列單片機的能量消耗上。 整個單片機系統(tǒng)的功耗應(yīng)該由4部分組成：振蕩器功耗、數(shù)字設(shè)備功耗、模擬外設(shè)功耗及I／O端口功耗。模擬外圍設(shè)備功耗主要包含ADC、電壓基準(zhǔn)VREF、溫度傳感器、偏壓發(fā)生器及內(nèi)部振蕩器。對外部振蕩器來說，外部CMOS時鐘、電容和RC網(wǎng)絡(luò)都能夠提供較低的振蕩頻率。 當(dāng)工作于外部振蕩器CMOS時鐘模式時，外部振蕩器驅(qū)動被關(guān)閉．電路功耗電流微小可以近似忽略。(3) 外部電容C模式這是精度最差的一種時基方式，但同時也是最靈活的一種方式。(4) 外部振蕩RC模式RC模式振蕩電路的平均功耗由通過電阻器的平均電流所決定。在驅(qū)動電流較大時用戶町以使用內(nèi)部振蕩器以降低功耗。 數(shù)字設(shè)備的能量淌耗主要是由CPU電流的大小來衡量的。正常模式時的電流值減去空閑模式時的電流值即為CPU正常運行的工作電流值。當(dāng)寫1到STOP位時，CPU進入停機模式。(2) OPU工作電壓、頻率及溫度對功耗的影響這種關(guān)系存在于任意一種工作頻率下，尤其在高頻運行時表現(xiàn)得更為明顯。在這種情況下，設(shè)計者將選擇滿足要求的最低頻率．并采用消耗最低功率的振蕩器配置。 數(shù)字外圍設(shè)備(計數(shù)器、UART、PCA、SPl)的損耗占系統(tǒng)總功耗的比例很小。在上述例子中，如果利用交叉開關(guān)將UARTO的TX端分配到P0．4口，則配置端口為推挽模式將令系統(tǒng)的工作電流再增加82μA。由于增加SAR轉(zhuǎn)換時鐘頻率或降低采樣率會縮短每次A／D轉(zhuǎn)換的時間，使系統(tǒng)在轉(zhuǎn)換間隙有更多的時間處于空閑狀態(tài)，因此會大大降低系統(tǒng)功耗。 要降低系統(tǒng)的平均功耗，需要從兩個方面考慮：首先是適當(dāng)調(diào)整在所有時間一直影響系統(tǒng)工作的參數(shù)。第二點就是構(gòu)建合理的固件結(jié)構(gòu)降低以功耗。、減小工作電流對于節(jié)能系統(tǒng)．應(yīng)該盡量在保證系統(tǒng)安全可靠的前提下采用最低的工作電壓。無須擔(dān)心電池耗盡時會對系統(tǒng)工作有不良的影響，因為在C8051F系列單片機中，片上電源監(jiān)控器能夠確保在電池耗盡后系統(tǒng)自動復(fù)位。高效工作期的工作電流偏大，而休眠期的電流非常小。 工作功耗與休眠功耗休眠模式可以通過將電源管理模式設(shè)定為空閑或停機狀態(tài)來實現(xiàn)。這里有兩個可選的振蕩器：。 外部電容模式振蕩器消耗的功耗比晶振低，但沒有晶振精確。模式的設(shè)計包括調(diào)整工作電流的峰值以及時鐘頻率，以減小高效工作期問的總電荷量。由于電荷量是一段時間內(nèi)電流的總量，因此可以通過縮短采樣時間或減小采樣時的峰值電流來節(jié)約能量。系統(tǒng)沒有轉(zhuǎn)換到內(nèi)部振蕩器，而是仍采用原來的32kHz晶振作為系統(tǒng)的時鐘基準(zhǔn)。轉(zhuǎn)換完成后，讀ADC數(shù)據(jù)，而后停止ADC及內(nèi)部振蕩器并令CPU回到空閑模式。7. 鋰電池充電供電保護電路設(shè)計鋰離子電池允許充電的電壓范圍是：~。但切斷供電進行保護時，必須配合適當(dāng)延遲時間，以避免干擾而造成誤判斷。值得注意的是：保護電路不能因為負(fù)載需要短時間的大電流而誤動作，所以必須提供不同的過供電電流保護延遲時間，以提高電路工作的穩(wěn)定性。鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓，在充電初期，為恒流充電。,比較器LM139翻轉(zhuǎn)，使Q2由導(dǎo)通為關(guān)斷，從而切斷了充電回路，使充電器無法再對電池進行充電,起到過充電保護作用。電池供電時，,，使Q1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷了供電回路，使電池?zé)o法再對負(fù)載進行供電，起到過供電保護作用。電池在對負(fù)載正常供電過程中，供電電流在經(jīng)過串聯(lián)的2個MOSFET時，由于MOSFET的導(dǎo)通阻抗，會在其兩端產(chǎn)生一個電壓，該電壓值U=IRDS2,，RDS為單個MOSFET導(dǎo)通阻抗。短路保護的延時時間極短，通常小于7μs。如果電池發(fā)生短路，立刻進入中斷處理程序，關(guān)斷Q1，實現(xiàn)對電池的及時保護。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。參考文獻及引用資料目錄[1] 何立民. 單片機應(yīng)用技術(shù)選篇 北京航空航天出版社[2] 何立民. 51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng) 北京航空航天出版社[3] 詹林. 電池供電單片機的低功耗設(shè)計 高教出版社[4] 鮑遠(yuǎn)律. 劉振安 微型定位、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖 國防工業(yè)出版社[5] 田亞娟. 基于單片機的數(shù)據(jù)采集控制 工業(yè)科