摘要：對大學(xué)物理實驗中放電法測高阻的傳統(tǒng)實驗，采用單片機(jī)一計算機(jī)接口技術(shù)和模數(shù)變換技術(shù)，用計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出結(jié)果。它既可以作為自動化測量設(shè)備，也可以作為高年級大學(xué)生課程設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計題目，對于拓寬大學(xué)生知識面，提高實際動手能力和解決問題能力有一定的價值。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；A／D轉(zhuǎn)換器；串口通信；數(shù)據(jù)采集

高阻，一般指106 Ω以上的電阻，也有人把108～1017Ω的電阻稱之為超高阻。由于電阻值較高，一般測量電阻儀器受量程和靈敏度的限制，準(zhǔn)確測量高阻有一定的困難。在工業(yè)中，常采用放電法測量高阻。放電法測高阻原理是將待測高阻與已知電容組成回路，在電容放電時測量電容上的電量(或電壓)隨時間的變化關(guān)系，從而確定高阻的阻值。
單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以極其高的性能價格比受到人們的重視和關(guān)注，發(fā)展速度很快。單片機(jī)有體積小，重量輕，抗干擾能力強等優(yōu)點，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易，在實時測量和新型測量儀器方面已得到了廣泛的應(yīng)用。利用單片機(jī)89C51和數(shù)字電路技術(shù)，將采集到電容上的模擬電壓，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)89C51的控制下，經(jīng)串行通信接口送入計算機(jī)，由計算機(jī)處理后給出測量結(jié)果。從而減少人工操作，提高了測量的速度和精確度，使測量高阻實現(xiàn)全自動化。

1 測量原理
圖1是RC放電原理圖。

當(dāng)開關(guān)K扳向A時，電源E給電容C充電，當(dāng)開關(guān)K由A扳向B時，電容C通過電阻R放電。設(shè)放電時間為t，則在t時刻電容C上的電量Q、電壓U和RC回路中的電流I之間滿足：

其中負(fù)號表示隨著放電時間的增加，電容器極板上的電荷Q隨之減少。注意：Q、U、I 3個量都是時間的函數(shù)設(shè)初始條件為：t=0時，Q=Q0，則電容上電量隨時間的關(guān)系：

式中RC稱為時間常數(shù)，一般用τ表示，其物理意義為：當(dāng)t=τ=RC時，電容上的電量由t=0時的Q0下降到0．368Q0。τ決定放電過程的快慢，τ越大，放電越慢；反之，τ越小，放電越快。當(dāng)t=5，τ=5RC時，Q=0．005Q0，可以認(rèn)為放電基本結(jié)束。對上式取自然對數(shù)有：

若用沖擊電流計測量電容兩端電量時，由于通過電流計的電量Q與電流計光標(biāo)的第一次最大偏轉(zhuǎn)距離d成正比(Q∝d)，因此(1)、(2)式可改寫為：