笔者设计了一种适用于数字化测量电源内阻的电路，原理图如图1所示。开关S在单片机MPU控制下处于断开状态时，被测电源直接与A/D模数转换器输入端连接，由于A/D转换器输入阻抗高达千兆欧，远大于电源内阻，这时测得电压即为电源电动势E。接着在MPU控制下S闭合，通过恒流源的电流为Is，A/D转换器测得电源路端电压为U。根据闭合电路欧姆定律可知：电源内阻r=（E-U）/Is。
实际电路如图2所示。A/D转换器采用ICL7135，是双积分式4盰/1位BCD码A/D转换器。具有精度高、抗干扰能力强、自动调零、自动识别极性等特点。其输出为BCD码，特别适合在对采样速度要求不高的数字测量仪表中使用。
ICL7135和AT89C51的接口电路如图2所示，其中B8、B4、B2、B1为输出的BCD码，D1～D5用于指示BCD码的位，STR为选通输出，其与D1～D5的时序如图3所示。由图可见，在转换期间，STR产生5个脉冲，这些脉冲发生在D1～D5的中心。图2中4位BCD码和4位选通信号D1～D4连到P1口，STR被连接到单片机的中断请求输入端INT0。在这里我们采用了中断输入方式，STR下跳引起MPU中断，从而通知MPU采样，并根据D1～D5的状态，将读入的BCD码放入适当的位。但图中只连接了D1～D4，D5未连接，这是因为每当STR中断，D1～D5必居其一，若D1～D4均为0，则D5必然为1，因而可通过软件来解决。本文给出的中断服务程序，读入的5位BCD码分别放在31H～35H（35H为高位）5个单元中。若为电动势则将31H～35H单元内容送至41H～45H单元中（其中41H单元不参与运算也不显示），若为路端电压则经运算后得到电源内阻值送36H～39H单元（非压缩BCD码，39H为高位），然后经74LS247译码后送八位共阳LED显示。前4位显示电动势值，后4位显示内阻值。按本程序的要求，第1位和第6位LED的小数点应点亮，其余熄灭。为区分电动势和内阻，可采用两种不同颜色的LED。
本电源内阻测量仪设计时考虑了软、硬件的可移植性，因此可以方便地采用AT89C2051代替AT89C51，图2中AT89C51左边引脚AT89C2051也具有，采用AT89C2051时无需改动，其对应的主程序（MAIN）、中断处理程序等也不需改动，需改动的是显示驱动部分的硬件和显示子程序（DIS）。笔者提供两条建议：1.采用串行LED数码显示驱动器MAX7219，该芯片直接驱动最多8位7段共阴数字LED显示器，它与AT89C2051的接口非常简单，仅需3个引脚与AT89C2051的I/O口（RXD/P3.0、TXD/P3.1和其他空闲的任一引脚）相连接，详情请参阅MAX7219使用手册（见本期配刊光盘的“本期元器件资料”文件夹或上网www.maxim_ic.com查询）；2.采用串入-并出移位寄存器（8只串接）如CD4015或74LS164构成静态显示，这种方法缺点是硬件连线多，优点是软件最为简单。不论采用哪种方式，编写显示驱动程序时要抓住电动势在41H～45H中，45H单元为高位，41H单元不显示，36H～39H单元为内阻值，39H单元为高位。MPU的晶振采用24MHz，要注意的是采用AT89C51时其要接+Vcc。
基准电压极大地影响本测量仪的精度，建议采用能隙基准源如MC1403、LM399等（作者采用MC1403U）。运放宜采用超低漂移运放AD707等。基准源输出经电阻分压获得2V供A/D转换器用，0.1V左右供恒流源使用。由于恒流源采样电阻精确度难以保证，故可微调0.1V输出使其电流为100mA。ICL7135外围电路请参考有关手册（见本期配刊光盘的“本期元器件资料”文件夹），其积分电容、调零电容、基准电容应选用高品质聚丙烯电容，时钟脉冲采用120kHz方波，场效应管采用IRFD123。
制作完毕，测量充足电的镍镉电池内阻约为0.10 ～0.25Ω，但末位出现跳数现象。用LM317T制作1.25V稳压电源，使用本仪表测其电动势为1.246V，内阻为0.02 ～0.03Ω（对数字仪表来说，末位只有一位数的跳动是正常的）。对以上结果进行比较分析，可知测电池时电动势和内阻的读数均发生跳数现象，主要原因是当电池放电（100mA）时，其电动势和内阻均随时间的推移发生变化，测量的结果当然也发生变化。而稳压电源其电动势和内阻都是不变的，故其测量结果也是稳定的。本仪表的单片机源程序见本期配刊光盘的“本期程序”文件夹。
（谢志芳）