單片機在線測試系統

1　引 言

　　在線測試是一種新穎的電子測量技術。在調試維修印刷電路板時，往往需要測量印刷電路板上的電阻或電容值。傳統的做法是焊開元件再測量，以避免受板上其他元件的影響。這不僅麻煩，測試速度低，甚至可能損傷印刷板和元件。為此，我們采用“電隔離”技術，設計了一種用單片機控制的電阻電容在線測試系統，該系統無需焊開元件便可直接在印刷板上測量各元件的參數，即保持了印刷板和元件的完善無損，又大大提高了測試速度。

2　系統組成

單片機電阻電容在線測試系統原理如圖1所示。　　　　　

　　為了實現電阻電容在線測試過程的自動化，由8031單片機、2732EPROM、鎖存器和8155擴展器構成控制部分；為了拓寬測試范圍，系統設置了自動轉換量程；為了進一步提高測試精度，采用了軟件抗干擾措施。

3　電阻在線測試原理

電阻—電壓轉換電路原理如圖2所示。

　　圖中Rx是印刷板上的待測電阻，R1和R2是Rx兩端旁路的等效電阻，Uref為基準電壓，Rx為基準電阻。測試時用三根測試筆，其中一根將R1和R2的接點接地；第二根將Rx與R1的接點接至運算放大器的反相輸入端；第三根將Rx與R2的接點接至運算放大器的輸出端。由圖2不難看到：根據理想運算放大器的“虛短”原理，R1上的電壓為零，因而沒有電流通過；又根據深度電壓負反饋時其輸出電阻為零的特征，作為負載電阻R2的數值大小，不會影響其輸出電壓Ur。
　　由圖2得Ur＝－Uref Rx／Rx　　
　　可見在基準電壓Uref和基準電阻Rx確定后，Ur只取決于Rx，而與R1與R2旁路電阻均無關，即對R2實現了“電隔離”。這就將印刷電路板上的被測電阻Rx直接轉換為相應的輸出電壓Ur。為了擴大測量范圍，引進了基準電阻Rr1～Rr4和相應的開關S1～S4來轉換量程，如圖3所示。單片機根據Rx選擇合適的Rr，通過控制S1～S4自動轉化量程。若選用高精度的運算放大器（如OP07等），可以進一步提高測量精度。為了減少R2的影響，輸出級采用T1和T2復合管組成的射級輸出器，可進一步減小輸出電阻，并為R2提供所需的電流。為了減小接觸電阻的影響，三根測試筆均用雙線結構，將通電流的導線（圖3中用粗T1線表示）和測電壓的導線（圖3中細線）分開。理論和實踐都指出：在測量小電阻時，這種測試能有效地提高測試精度。