CN104614593A

CN104614593A - 一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法

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Publication number: CN104614593A
Application number: CN201410838585.4A
Authority: CN
Inventors: 秦国锋; 王力生
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN104614593B

Abstract

本发明涉及一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法，该系统包括计算机和智能仪表，所述智能仪表包括：恒流源发生模块、恒流选档单元、量程选档单元、电流换向单元、电阻传感器、24位A/D转换器、量程比较单元、连接恒流源发生模块、温度传感器、处理器、键盘、液晶显示器、USB接口和RS232接口，同时采用了硬件校准和软件自校准两种校准方式。与现有技术相比，本发明能有效地消除AD转换器自身的固有偏差，提高测量精度，具有低成本、高性能、扩展方便等优点。

Description

一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种智能仪表，尤其是涉及一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法。

背景技术

微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展，引起了仪器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机为主体，代替传统仪表的常规电子电路，成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。这类智能仪表的设计重点，已经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电路和输入/输出通道的设计，以及应用软件的开发。随着生产自动化要求的不断提高、控制技术和微型计算机技术的不断发展，智能仪表已经逐渐替代了传统仪表，日益广泛地应用在工业自动化领域，并占据了越来越高的地位。

一般仪器仪表在使用前都要进行刻度校准，例如数字电压表要进行0V和1V的校准，以保证测量显示数字的精确性。但是在使用过程中，随着仪表所处环境的不同，原件参数往往会发生变化，最初校准好的状态可能会受到破坏，导致前后测量结果不一致，不能保证测量精度。

此外，随着测控要求的提高，有些场合需要对测量数据进行记录以便今后查证、重显。而传统的记录仪表不具有记录功能，只能借助外部记录工具。这种传统记方式成本高、可靠性差，并且效率低下。

本发明基于自校准技术，使用传感器和RS232串行接口进行数据的智能采集、校准、计算和传输，来设计一个电缆、电线等直流电阻的智能测试仪表系统，实现在这个领域中工业产品的自动化。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于自校准的高精度智能仪表系统及其应用方法，能根据不同型号的电缆自动选择测试电流，以最快的速度显示测试结果，同时采用了硬件校准和软件自校准两种校准方式，能有效地消除AD转换器自身的固有偏差，提高测量精度，整个系统具有低成本、高性能、扩展方便等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于自校准的高精度智能仪表系统，该系统包括计算机和智能仪表，所述智能仪表包括：

恒流源发生模块，提供直流电；

恒流选档单元，连接恒流源发生模块，根据恒流档位的选择提供不同大小的直流电；

量程选档单元，分别连接恒流源发生模块和恒流选档单元，根据不同的电阻测量范围确定量程档位的选择；

电流换向单元，连接量程选档单元，向导体提供正或负方向的直流电；

电阻传感器，用于测量导体的电阻值；

24位A/D转换器，分别连接恒流源发生模块和电阻传感器，将电阻传感器采集的数据进行24位模数转换；

量程比较单元，连接恒流源发生模块，用于自适应调节量程档位；

温度传感器，连接电流换向单元，测量导体的实时温度；

处理器，分别连接恒流源发生模块、24位A/D转换器、量程选档单元、量程比较单元、温度传感器和电流换向单元，接收并处理电阻值和温度数据；

键盘，连接处理器，包括数据输入键和功能键；

液晶显示器，连接处理器，提供交互界面和显示测量结果；

USB接口，分别连接处理器和计算机；

RS232接口，分别连接处理器和计算机，进行通信。

所述恒流源发生模块包括：

电源接口，提供220V交流电；

变压器，连接电源接口，将220V交流电降压；

AC/DC电源单元，分别连接恒流选档单元、量程选档单元、24位A/D转换器、量程比较单元和处理器，将降压后的交流电转换为直流电，提供不同的直流电输出。

所述24位A/D转换器为AD7710芯片，AD7710芯片与处理器进行读写操作。

所述处理器为Atmel AT91RM9200处理器。

一种上述的基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，包括：

1)上电后，对24位A/D转换器进行硬件校准，选择恒流档、量程和电流流向；

2)采集电缆的电阻值和温度数据，经放大和模数转换后传输给处理器；

3)处理器根据校准系数对模数转换后的电阻值进行软件自校准，获得的校准值作为测量值，并将测量值和温度数据显示在液晶显示器上；

4)智能仪表通过RS232接口与计算机进行通信，在应用层采用自定义通信协议，接收和处理计算机传来的参数设置信息和操作命令，并将测量值和温度数据送给计算机。

所述软件自校准的方法为：

A：从24位A/D转换器中连续读取N组电阻值；

B：去掉N组电阻值中最大值和最小值，对余下的电阻值取平均值

C：判断平均值X位于哪个校准区间内；

D：读取出相应校准区间的校准系数a,b；

E：根据公式获得校准值Y。

所述校准系数由最小二乘法进行线性拟合后获得，具体步骤包括：

a：对电阻值划分多段的校准区间；

b：在每段校准区间内，设定24位A/D转换器输入通道的电压y_i(i＝1,2,...,n)，用数字万用表测量实际输入电压，同时读取24位A/D转换器输出的模数转换值x_i(i＝1,2,...,n)，n为设定的测量次数；

c：由公式y_i＝a+bx_i，采用最小二乘法进行线性拟合，得到每段校准区间的校准系数a,b；

d：将每段校准区间的校准系数a,b保存。

所述24位A/D转换器输入通道的电压由FLUKE343A直流电压发生器提供。

所述自定义通信协议规定发送的数据帧依次包含帧头、控制字、数据信息、校验位和帧尾，其中，控制字用于标识数据信息的类型或含义，数据信息为实际要传输的信息，校验位通过逐位字节异或运算计算出的两个字节。

与现有技术相比，本发明设计了以ARM9处理器为核心、基于RS232串口通讯的高精度数字电桥智能仪表，以及连接智能仪表的计算机，可以按设定要求完成数据高速采集、数据记录与处理等功能，具有以下优点：

1)智能仪表以微控制器AT91RM9200为主控单元，此外还包含数据采集模块(基于模数转换芯片AD7710)、人机交互模块、串行通信模块等，能根据不同型号的电缆自动选择测试电流，以最快的速度显示测试结果。

2)采用基于RS232的自定义通信协议与计算机进行数据通信；计算机可以监测和操作智能仪表，同时具有生成报表等功能，不仅大大提高了数据采集和传输的实时性，而且还加强了数据的分析功能。

3)采用大屏幕液晶显示器，人机界面良好，操作简单方便，是直流电阻测试工作中的首选设备。

4)采用了硬件校准和软件自校准两种校准方式，能有效地消除AD芯片自身的固有偏差，提高测量精度。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为AD7710的接线示意图；

图3为AD7710外时钟模式下读操作输出数据的时序图；

图4为AD7710外时钟模式下控制/校准寄存器写操作的时序图；

图5为校准系数的计算流程图；

图6为软件自校准的流程图；

图7为定时器的工作流程图。

图中：1、电源接口，2、变压器，3、AC/DC电源单元，4、恒流选档单元，5、量程选档单元，6、电流换向单元，7、电阻传感器，8、24位A/D转换器，9、量程比较单元，10、温度传感器，11、处理器，12、键盘，13、液晶显示器，14、USB接口，15、RS232接口，16、计算机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于自校准的高精度智能仪表系统，用于检测监控电网电缆，该系统包括计算机16和智能仪表，计算机16连接打印设备，智能仪表包括：

恒流源发生模块，提供直流电；恒流源发生模块包括：电源接口1，提供220V交流电；变压器2，连接电源接口1，将220V交流电降压；AC/DC电源单元3，分别连接恒流选档单元4、量程选档单元5、24位A/D转换器8、量程比较单元9和处理器11，将降压后的交流电转换为直流电，提供不同的直流电输出。

恒流选档单元4，连接恒流源发生模块，根据恒流档位的选择提供不同大小的直流电.

量程选档单元5，分别连接恒流源发生模块和恒流选档单元4，根据不同的电阻测量范围确定量程档位的选择。

电流换向单元6，连接量程选档单元5，向电缆导体提供正或负方向的直流电。

电阻传感器7，用于测量电缆的电阻值。

24位A/D转换器8，分别连接恒流源发生模块和电阻传感器7，将采集到的数据进行24位模数转换。

量程比较单元9，连接恒流源发生模块，用于自适应调节量程档位。

温度传感器10，连接电流换向单元6，测量电缆在带电测试时的实时温度。因为不同温度时电阻值不同。

处理器11，分别连接恒流源发生模块、24位A/D转换器8、量程选档单元5、量程比较单元9、温度传感器10和电流换向单元6，接收并处理测量电缆的电阻值和温度的数据。

键盘12，连接处理器11，包括数据输入键和功能键。

液晶显示器13，连接处理器11，提供交互界面和显示测量结果。

USB接口14，分别连接处理器11和计算机16。

RS232接口15，分别连接处理器11和计算机16，进行通信。

智能仪表硬件部分以AT91RM9200微处理器为核心，同时集成了64M SDRAM以及16M的FLASH。SDRAM用于操作系统的引导和应用程序的运行，NAND FLASH用于存储引导程序Bootloader、操作系统内核、文件系统等。同时，底板上提供三个四线RS-232串口(COM)，USB HOST接口，一个10M/100M自适应以太网接口，以及一个TFT LCD接口。此外，考虑到被测对象输出阻抗的影响，测试信号经过运放后再送给AD采样通道。综上，核心板和底板配合构成了一个完整应用系统，能够装载和运行嵌入式Linux操作系统，具有体积小、耗电低、处理能力强、等特点。下面对处理器11和24位A/D转换器8的选型进行说明：

处理器11的主控单元选用Atmel公司生产的AT91RM9200微控制器，它是完全围绕ARM920T ARM Thumb处理器构建的系统，拥有丰富的系统与应用外设及标准的接口，从而为低功耗、低成本、高性能的计算的广泛应用提供了一个单片解决方案。

AT91RM9200微处理器的最高主频为180MHz，其双向、32位外部数据总线支持8位、16位、32位数据宽度，26位地址总线可以对最大64MB空间寻址。AT91RM9200片内集成了非常丰富的外围功能模块，包括全功能MMU虚拟内存管理单元、内部16kB SRAM和128kB ROM、EBI接口控制器、增强的时钟和电源管理控制器PMC、4个可编程的外部时钟信号(包括定时中断、看门狗、秒计数器、系统定时器)、4个32位IO控制器、两个全速的USB2.0接口、四个通用同步/异步接收/发送器(USART)、一个主/从串行设备接口(SPI)、JTAG/ICE接口等。

24位A/D转换器8作为数据采集单元主要负责实时收集温度、电阻值等数据。模数转换芯片选用美国AD公司生产的AD7710。AD7710采用Sigma-delta(Σ-Δ)技术，通过使用采样、噪声整形和数字滤波等方法来增加有效分辨率，可实现高达24位的分辨率。其主要特点如下：

1)低电平差动输入，可以直接接受传感器等输出的低电平信号，因为内部含有了可编程增益放大器(PGA)，串口输出，与嵌入式控制器接口十分方便。

2)转换精度高，24位数据输出，双极性实际有效分辨率高达21.5位，非线性误差小于+/-0.0015％。

3)芯片集成度高，内部含有可编程增益放大器(PGA)，多路转换器(MUX)，电荷平衡A/D转换器，时钟发生器，参考电压源，可编程数字滤波器等电路结构。

4)低功耗，典型模式下25mW，低功耗模式下为7mW。

AD7710内部具有一个用于微控制器的双向串行接口，可以直接与ARM单片机连接。对AD7710的串行读操作可以来自输出寄存器、控制寄存器和校准寄存器，串行写操作可以写入控制寄存器和校准寄存器。

本系统中，AD7710与微处理器的接口如图2所示。将MODE引脚置低，可使AD7710工作于外部时钟方式，其作为从器件，由外部通过SCLK引脚向其提供串行时钟。

在读操作中非常重要，在数据寄存器中一组新的数据准备好时，将变为低电平，标志一个新的数据有效，数据传送完毕后恢复为高电平，写操作不受的影响。和分别为接收、发送同步控制，和共同构成AD7710与ARM之间读写操作的握手信号。A₀为地址输入，低电平标志读写操作对象是AD7710的控制/校准寄存器，高电平标志读写操作对象是AD7710的数据寄存器。寄存器内的数据通过SDATA引脚串行输入/输出。AD7710的读写时序逻辑如图3和图4所示。

校准技术是高精度智能仪表的关键技术。对电量和非电量的测量都会归结到测量电压的大小，在信号采集模块中，采样信号经过调理电路后会传送到模数转换芯片AD7710的输入通道，经过模数转换后的电压值代入公式进行相应计算后会得到最终需要的电阻值、温度值等结果。模数转换过程中的电压校准技术，会直接影响到仪表最终的测量精度。

一方面，通过写入合适的控制字，可以将模数转换芯片AD7710设置成多种灵活的校准方式，包括自校准、系统校准、系统偏移量校准、背景校准等。对于不同的校准方式，都是在芯片初始化阶段，通过写入合适的控制字来选定校准方式，AD芯片根据外部输入计算出对应的零校准系数和满校准系数，将其应用于模数转换过程的结果修正。AD7710正常工作时一般采用自校准方式，内部MCU可以根据外部条件来计算零校准系数和满校准系数。采用AD7710自校准能有利于适合数字滤波器的特性，可以提高模数转换的精度和分辨率。

不过，只依靠提高系统的硬件模块的性能和精度并不能达到预先设计中对测试精度的要求，所以需要采用软件校准的方法进一步地消除模数转换过程中的增益误差和偏移误差。对AD芯片的批量测试表明，虽然总体上芯片采样偏差存在着不一致性，但是对一块AD芯片来说，其在某一确定输入电压下的采样偏差是相对固定的，不会受外界温度的影响。因此，可以采用软件分段校准的方法，将AD的采样结果分段校准到真实的电压。

本发明设计的智能仪表采用硬件校准和软件自校准两种方式，可以将电压采样的绝对精度提高到0.05mV以内。一种上述的基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，包括：

1)上电后，对24位A/D转换器8进行硬件校准，选择恒流档、量程和电流流向；

2)采集电缆的电阻值和温度数据，经放大和模数转换后传输给处理器11；

3)处理器11根据校准系数对模数转换后的电阻值进行软件自校准，获得的校准值作为测量值，并将测量值和温度数据显示在液晶显示器13上；

4)智能仪表通过RS232接口15与计算机16进行通信，在应用层采用自定义通信协议，接收和处理计算机16传来的参数设置信息和操作命令，并将测量值和温度数据送给计算机16。

其中，硬件校准为：系统上电后，需要对AD芯片进行初始化，设定其工作模式，这个过程以向AD写入控制字的方式进行，时序逻辑见图3、图4。

AD7710的控制字格式如表1所示：

表1AD7710控制字格式

MD2

MD1

MD0

G2

G1

G0

CH

PD

WL

IO

BO

B/U

FS11

FS10

FS9

FS8

FS7

FS6

FS5

FS4

FS3

FS2

FS1

FS0

将MD2、MD1、MD0分别置为0、0、1，可使AD7710工作于自校准模式下，此模式下AD芯片会自动计算出零校准系数和满校准系数来消除误差。FS11～FS0为滤波选择位，可以确定截止频率以及滤波器的第一陷波频率的大小，即AD的转换速率。改变滤波器的陷波频率将与分辨率冲突，滤波器的陷波频率设置得应尽可能低，以减少芯片以24位接收数据时的丢失码，提高转换精度。

由于AD芯片本身存在不可避免的增益误差和偏移误差，测量值与实际值在一段较小的范围内呈线性关系。本系统采用的软件自校准方法为分段校准，每一段内采用最小二乘法进行线性拟合，获得校准系数，如图5所示程序设计时的校准系数计算流程图，步骤包括：

a：电阻传感器7采集的数据经放大和模数转化后获得电阻值，对电阻值划分多段的校准区间；

b：在每段校准区间内，设定AD输入通道的电压y_i(i＝1,2,...,n)，用数字万用表测量实际输入电压，同时读取24位A/D转换器8输出的电阻值x_i(i＝1,2,...,n)，n为设定的测量次数；AD输入通道的电压由FLUKE343A直流电压发生器提供；

d：将每段校准区间的校准系数a,b保存于掉电不丢失的FLASH中。

此后，使用仪表进行实际测量时，系统获取到AD采样结果后，会先判断此结果位于哪一段电压范围中，然后取出相应的校准系数对结果进行修正，通过这种自校准的方式来达到减少误差的目的。此外，每次从AD读取数据时，连续读取 12个数据值，从中去掉最大最小值后，余下的10个数据取平均值作为读取结果。如图5所示，具体步骤为：

A：从24位A/D转换器8中连续读取12组电阻值；

B：去掉12组电阻值中最大值和最小值，对余下的电阻值取平均值

C：判断平均值位于哪个校准区间内；

D：从FLASH中读取处相应校准区间的校准系数a,b；

E：根据公式获得校准值Y。

根据图2的接法，AD7710采集的输入电压范围是-2.5V～+2.5V，如果将其分为10段，则第一段为-2.5V～-2.0V，第二段为-2.0V～-1.5V……。需要分别在每一段内使用最小二乘法，来计算出校准系数。最小二乘法又称为最小平方法，是一种数学优化技术，通过最小化误差的平方和来寻找一组数据的最佳匹配函数。运用最小二乘法进行线性拟合的过程如下：

假设线性方程为：

y＝a+bx

其中，x为AD输出的采样值，y为AD实际输入电压值，a、b为校准系数。

设有n组测量值，则待求得拟合直线上的各点的值与实际测量值的差的平方和为：

D = Σ_{i = 1}^{n} d_{i}^{2} = Σ_{i = 1}^{n} {[y_{i} - a - {bx}_{i}]}^{2}

为使D取得最小值，需要分别使D对a和b的一阶偏导数为零：

\frac{&PartialD; D}{&PartialD; a} = - 2 [Σ_{i = 1}^{n} y_{i} - na - b Σ_{i = 1}^{n} x_{i}] = 0

\frac{&PartialD; D}{&PartialD; b} = - 2 [Σ_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i} - a Σ_{i = 1}^{n} x_{i} - b Σ_{i = 1}^{n} {x_{i}}^{2}] = 0

引入平均值：

\overset{&OverBar;}{x} = \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} x_{i}

\overset{&OverBar;}{y} = \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} y_{i}

\overset{&OverBar;}{xy} = \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} x_{i} y_{i}

\overset{&OverBar;}{x^{2}} = \frac{1}{n} Σ_{i = 1}^{n} x_{i}^{2}

求解得：

a＝y-bx

b = \frac{\overset{&OverBar;}{xy} - \overset{&OverBar;}{x} \overset{&OverBar;}{y}}{\overset{&OverBar;}{x^{2}} - {\overset{&OverBar;}{x}}^{2}}

将校准系数a和b代入y＝a+bx中即可得实际电压输入与AD输出值之间的关系。

应用这个方法，分段越精细，测量精度越高；同时，每段内采用的实测值越多，测量精度越高，但需要注意，每段内选取的实测值至少要包含两个端点处的数据。

智能仪表(下位机)与计算机16(上位机)的通信采用全双工异步通信方式，可互相收发数据。通讯模块物理层接口为RS232，通讯协议参数设置为“38400，N，8，1”，在应用层采用自定义传输协议。

(1)自定义传输协议：

应用层可传输的数据内容包括：上位机向下位机发送的参数设置数据、操作命令等；以及下位机向上位机发送的测试结果数据。

自定义通信协议规定发送的数据帧应包含控制字、数据信息、校验位三个部分，其中控制字用于标识数据信息的类型或含义，使接收方能根据相应的类型完成对数据信息的解析，数据信息为实际要传输的信息，最后通过逐位字节异或运算计算出两个字节的校验码。此外，每个数据帧都要加帧头0x7E和帧尾0xF5完成封装。数据帧结构如表2～4所示。表2和表3为上位机发送的参数设置信息以及操作命令信息的帧结构，表4为下位机向上位机发送的测试结果信息的帧结构。

表2发送参数设置信息

帧头	控制字	数据信息	校验位	帧尾
					0x7E	0x0A	Param	CRC	0xF5
1B	1B	12B	1B	1B

表3发送操作命令信息

帧头	控制字	数据信息	校验位	帧尾
					0x7E	0x0B	Command	CRC	0xF5
1B	1B	1B	1B	1B

表4发送测试结果信息

帧头

控制字

数据信息

校验位

帧尾

0x7E	0x0C	Result	CRC	0xF5
					1B	1B	10B	1B	1B

(2)通信控制流程

以表2为例说明通信控制流程。

下位机接收到此数据包后将其放入缓存区，判断数据是否存在7E和F5，如果不存在则继续接收数据放入缓存区，如果存在则拷贝枕头帧尾以及中间的数据部分，将拷贝完的内容从缓存区中删除。接下来对拷贝的数据进行分析，去掉帧头和帧尾，重新计算CRC校验码，并比较其与接受包中的CRC校验位是否相同，若不相同，则传输出错，需要向上位机返回表5所示的帧表示数据错误，请求重新传输数据；如果相同，接下来检查控制字，如果是0x0A，那么继续分解数据信息来得到上位机设置好的参数信息，最后向上位机发送表6所示的帧表示本次传输正确。

表5接收方返回的数据错误信息

帧头	控制字	校验位	帧尾
				0x7E	0x0D	CRC	0xF5

表6接收方返回的数据正确信息

帧头	控制字	校验位	帧尾
				0x7E	0x0F	CRC	0xF5

(3)定时器保证传输容错性

在传输过程中由于线路受干扰故障都有可能导致数据传输的失败，为了提高传输的容错性、最大限度地保证数据的正常传输，本系统在串口传输过程中引入了定时器机制。

发送方在开始发送数据时，初始化一个定时器，定时器在发送方发出数据帧后开始计时。如果在超时前收到了接收方发来的返回数据包，则计时器停止计时并清零，发送方根据返回的信息进行相应的处理。如果在设定的时间内未收到接收方的返回包，发送方需要重新发送数据包，同时计时器清零并重新开始计时。

如果定时器超时3次重发后仍然没有接收到返回包，则说明数据线路发生了严重故障，需要人为干预解决问题，退出发送过程。定时器的工作流程如图7所示。

综上所述，本系统采用ARM9处理器和Linux操作系统作为开发平台，设计了一种基于自校准技术的数据采集与传输系统的智能仪表。通过软硬件系统设计与关键技术开发，实现了电缆相关数据的测量、采集和处理。同时，采用RS232接口15，可实现仪表与上位机的稳定通信。

在数据采集与处理单元，系统采用了硬件校准和软件分段校准相结合的方式，大大提高了测量精度。实验过程中记录的一组校准前后的电压测量对比数据如表7所示。表7的测试数据表明，经过校准，可将数据采集模块的测量精度提高到0.05mv以内。

表7校准前后AD电压测量结果

对智能仪表系统的整体测试表明，整个系统结构设计合理，工作稳定，可靠性高，可满足测量不同电缆的需求，将在企业和工业自动化生产中有着广泛的应用前景。

Claims

1.一种基于自校准的高精度智能仪表系统，该系统包括计算机和智能仪表，其特征在于，所述智能仪表包括：

恒流源发生模块，提供直流电；

电阻传感器，用于测量导体的电阻值；

温度传感器，连接电流换向单元，测量导体的实时温度；

键盘，连接处理器，包括数据输入键和功能键；

液晶显示器，连接处理器，提供交互界面和显示测量结果；

USB接口，分别连接处理器和计算机；

RS232接口，分别连接处理器和计算机，进行通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统，其特征在于，所述恒流源发生模块包括：

电源接口，提供220V交流电；

变压器，连接电源接口，将220V交流电降压；

3.根据权利要求1所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统，其特征在于，所述24位A/D转换器为AD7710芯片，AD7710芯片与处理器进行读写操作。

4.根据权利要求1所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统，其特征在于，所述处理器为Atmel AT91RM9200处理器。

5.一种根据如权利要求1所述的基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述软件自校准的方法为：

A：从24位A/D转换器中连续读取N组电阻值；

C：判断平均值位于哪个校准区间内；

D：读取出相应校准区间的校准系数a,b；

E：根据公式获得校准值Y。

7.根据权利要求5所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述校准系数由最小二乘法进行线性拟合后获得，具体步骤包括：

a：对电阻值划分多段的校准区间；

d：将每段校准区间的校准系数a,b保存。

8.根据权利要求7所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述24位A/D转换器输入通道的电压由FLUKE343A直流电压发生器提供。

9.根据权利要求5所述的一种基于自校准的高精度智能仪表系统的应用方法，其特征在于，所述自定义通信协议规定发送的数据帧依次包含帧头、控制字、数据信息、校验位和帧尾，其中，控制字用于标识数据信息的类型或含义，数据信息为实际要传输的信息，校验位通过逐位字节异或运算计算出的两个字节。