CN110794200A - 一种土壤中杂散电流测量装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤中杂散电流测量装置与方法，包括依次连接的模拟电压信号采集单元，A/D转换单元，数据处理及控制单元和输出显示单元；所述模拟电压信号采集单元对土壤的模拟电压信号进行采集；所述A/D转换单元将所述模拟电压信号采集单元采集到的模拟电压信号转换为数字电压信号；所述数据处理及控制单元将接收到的数字电压信号进行数据处理和控制，得到土壤电位测量结果；所述输出显示单元将土壤电位测量结果进行显示。本发明能通过测量土壤中的电位，有效地监测地下金属管道附件的杂散电流大小，为金属管道的安全性判断提供精准的数据信息，便于维修人员及时发现危险系数高的地下金属管道和设施并进行维修更换，保证其安全性。

Description

一种土壤中杂散电流测量装置与方法
技术领域
本发明涉及电学测量，特别涉及一种土壤中杂散电流测量装置与方法。
背景技术
土壤中的杂散电流主要指的是不按一定顺序流动的，而且没有规律性的电流，它存在于地下，是一种自然系统流动，杂散电流会在地下金属构筑物绝缘层破裂的地方进入地下金属构筑物，然后在地下金属构筑物内移动一段距离，离开地下金属构筑物返回土壤。这些电流使地下金属构筑物产生电位差，造成地下金属构筑物中发生了腐蚀。这样的现象也被称为杂散电流腐蚀。
土壤中的杂散电流是反映地下金属构筑物受电化学腐蚀的危险性指标。土壤中的电流密度一般难以直接测量，所以通常采用测量土壤电位来判断。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种土壤中杂散电流测量装置与方法，随时监测土壤中的杂散电流的状态。
本发明所采用的技术方案是：一种土壤中杂散电流测量装置，包括依次连接的：
模拟电压信号采集单元，所述模拟电压信号采集单元对土壤的模拟电压信号进行采集；
A/D转换单元，所述A/D转换单元将所述模拟电压信号采集单元采集到的模拟电压信号转换为数字电压信号；
数据处理及控制单元，所述数据处理及控制单元将接收到的数字电压信号进行数据处理和控制，得到土壤电位测量结果；以及，
输出显示单元，所述输出显示单元将土壤电位测量结果进行显示。
进一步地，所述模拟电压信号采集单元采用Cu/CuSO4参比电极对土壤的模拟电压信号进行采集。
进一步地，所述A/D转换单元包括ICL7135 A/D转换芯片，所述ICL7135 A/D转换芯片为双积分型A/D转换器，具有管脚28个，其中，管脚1为-5V电压输入端；管脚2为参考电压1V输入端；管脚3为接地端；管脚4为积分器输出端；管脚5为自校零端；管脚6为缓冲放大器输出端；管脚7为参考电容负端；管脚8为参考电容正端；管脚9为被测模拟电压信号的低电平输入端，接地；管脚10为被测模拟电压信号的高电平输入端；管脚11为+5V直流电压输入端；管脚12为空脚；管脚13、管脚14、管脚15和管脚16均为BCD输出端，管脚13接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚25，管脚14接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚26，管脚15接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚27，管脚16接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚28；管脚17为千位选通端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚24；管脚18为百位选通端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚23；管脚19为十位选通端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚22；管脚20为个位选通端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚21；管脚21为忙信号输出端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚12；管脚22为时钟信号输入端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚1，获得STC10F04X单片机产生的时钟信号；管脚23为极性信号输出端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚5；管脚24为接地端；管脚27为超量程信号输出端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚3；管脚28为欠量程微控制端，接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚2。
其中，所述A/D转换单元还包括：
并联连接在所述ICL7135 A/D转换芯片管脚4上的第一限流电阻和续流二极管，所述第一限流电阻的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚4、所述限流电阻的第二端依次连接有积分电容和积分电阻，所述积分电阻的第一端连接所述积分电容、所述积分电阻的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚6；所述续流二极管的负极连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚4、所述续流二极管的正极连接有第二限流电阻，所述第二限流电阻的第一端连接所述续流二极管、所述第二限流电阻的第二端接地；
自校零电容，所述自校零电容的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚5、所述自校零电容的第二端连接在所述积分电容和所述积分电阻之间；
参考电容，所述参考电容的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚7、所述参考电容的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚8；
第三限流电阻，所述第三限流电阻的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚10、所述第三限流电阻的第二端连接被测模拟电压信号正端；以及，
采样电容，所述采样电容的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚9、所述采样电容的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片的管脚10。
进一步地，所述A/D转换单元由ICL7660负电源转换芯片提供所需的-5V电压；所述ICL7660负电源转换芯片为-5V电压供应模块，具有管脚8个，其中，管脚1为空脚；管脚3接地；管脚5为-5V电压输出端，外接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚1；管脚8外接+5V直流电压；
所述ICL7660负电源转换芯片还包括：
储能电容，所述储能电容的第一端连接所述ICL7660负电源转换芯片的管脚2、所述储能电容的第二端连接所述ICL7660负电源转换芯片的管脚4；以及，
并联连接的第一滤波电容和第二滤波电容，所述第一滤波电容和第二滤波电容的第一端均连接所述ICL7660负电源转换芯片的管脚5、所述第一滤波电容和第二滤波电容的第二端均接地。
进一步地，所述A/D转换单元由LT1009S8电源芯片提供所需的1V电压；所述LT1009S8电源芯片为1V电压供应模块，具有管脚8个，其中，管脚1、管脚2、管脚3、管脚7均为空脚；管脚4接地；管脚5为电压调整端；管脚6和管脚8均为2.5V电压输出端；
所述LT1009S8电源芯片还包括：
第一滑动变阻器，所述第一滑动变阻器的第一端连接所述LT1009S8电源芯片的管脚6和管脚8并联后的输出端、所述第一滑动变阻器的第二端接地、所述第一滑动变阻器的调整端连接所述LT1009S8电源芯片的管脚5；
第一电阻，所述第一电阻的第一端连接+5V直流电压、所述第一电阻的第二端连接所述LT1009S8电源芯片的管脚6和管脚8并联后的输出端；
串联连接的第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端连接所述LT1009S8电源芯片的管脚6和管脚8并联后的输出端，所述第二电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端接地；所述第二电阻和第三电阻组成分压电路，从所述第二电阻和第三电阻之间引出分压1V作为所述LT1009S8电源芯片的1V输出端，所述LT1009S8电源芯片的1V输出端连接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚2；以及，
第三滤波电容，所述第三滤波电容的第一端连接所述LT1009S8电源芯片的1V输出端、所述第三滤波电容的第二端接地。
进一步地，所述数据处理及控制单元包括STC10F04X单片机，所述STC10F04X单片机具有管脚40个，其中，管脚1外接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚22，所述STC10F04X单片机内部产生时钟信号供所述ICL7135 A/D转换芯片使用；管脚2外接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚28；管脚3外接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚27；管脚5外接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚23；管脚6外接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚4；管脚7外接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚5；管脚8外接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚6；管脚9为复位端，外接复位电路；管脚12外接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚21；管脚14外接管脚1输出的时钟信号，作基本脉冲源；管脚18和管脚19外接晶体振荡器，管脚18接所述晶体振荡器的管脚1，管脚19接所述晶体振荡器的管脚2；管脚20接地；管脚21接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚20；管脚22接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚19；管脚23接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚18；管脚24接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚17；管脚25接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚13；管脚26接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚14；管脚27接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚15；管脚28接所述A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的管脚16；管脚32接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚14；管脚33接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚13；管脚34接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚12；管脚35接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚11；管脚36接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚10；管脚37接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚9；管脚38接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚8；管脚39接所述输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的管脚7；管脚40接+5V直流电压，并外接第四滤波电容，所述第四滤波电容的第一端连接所述STC10F04X单片机的管脚40、所述第四滤波电容的第二端接地；管脚4、管脚10、管脚11、管脚13、管脚15、管脚16、管脚17、管脚24、管脚29、管脚30和管脚31均为空脚。
其中，所述复位电路包括：
串联的防抖动电容和第四限流电阻，所述防抖动电容的第一端接+5V直流电压、所述防抖动电容的第二端连接所述第四限流电阻的第一端，所述第四限流电阻的第二端接地；以及，
键盘，所述键盘与所述STC10F04X单片机的管脚9连接，所述键盘的第一接口接+5V直流电压、所述键盘的第二接口接在所述防抖动电容和第四限流电阻之间，当键盘短接时，+5V直流电压进入所述STC10F04X单片机的管脚9，实现所述STC10F04X单片机复位。
其中，所述晶体振荡器的管脚2接第一谐振电容的第一端，所述第一谐振电容的第二端接地；所述晶体振荡器的管脚1接第二谐振电容的第一端，所述第二谐振电容的第二端接地。
进一步地，所述输出显示单元包括LCD1602液晶显示屏，所述LCD1602液晶显示屏具有管脚16个，其中，管脚1接地；管脚2外接+5V直流电压；管脚3为对比度调整端，外接第二滑动变阻器的调整端，所述第二滑动变阻器的第一端接直流电源端、第二端接地；管脚4为寄存器选择端，外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚6；管脚5为读写信号端，外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚7；管脚6为使能端，外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚8；管脚7至管脚14均为8位双向数据端，管脚7外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚39，管脚8外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚38，管脚9外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚37，管脚10外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚36，管脚11外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚35，管脚12外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚34，管脚13外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚33，管脚14外接所述数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚32；管脚15为背光正极，接直流电源端；管脚16为背光负极，接直流电源端地。
本发明所采用的技术方案是：一种基于上述土壤中杂散电流测量装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤1：开始运行后，数据处理及控制单元的STC10F04X单片机内部定时器产生125KHZ时钟信号；
步骤2：数据处理及控制单元的STC10F04X单片机控制输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的使能端，若A/D转换结束，LCD1602液晶显示屏的使能端为高电平，进入步骤3，若A/D转换未结束，LCD1602液晶显示屏的使能端为低电平，进入步骤5判断A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的忙信号输出端是否为高电平；
步骤3：数据处理及控制单元的STC10F04X单片机控制输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的寄存器选择端，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器；
步骤4：数据处理及控制单元的STC10F04X单片机控制输出显示单元的LCD1602液晶显示屏的读写信号端，高电平为读操作，低电平进行写操作；
步骤5：接收A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的忙信号输出端是否为高电平，若为高电平则进入步骤6，如果为低电平进入步骤7；
步骤6：数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚12触发，数据处理及控制单元的STC10F04X单片机的管脚14计数器开始计数；
步骤7：根据双积分原理，通过电压V＝T0计数值—正向积分值10001得到测量电压；
步骤8：通过A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的极性信号输出端判断步骤7得到的测量电压的正负；高电平表示输出极性为正，在输出显示单元显示“+”号；低电平表示输出极性为负，在输出显示单元显示“-”号；
步骤9：确定显示单位：通过对A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的超量程信号输出端和欠量程微控制器端进行分析，确定采用毫伏显示或伏值显示；当A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的超量程信号输出端输出高电平，表明输入的测量电压超过计数范围，显示伏值；当A/D转换单元的ICL7135 A/D转换芯片的欠量程微控制器端输出高电平，表明输入的测量电压低于计数范围时，显示毫伏值；
步骤10：结束，等待下一次数据，重复步骤1至步骤9。
本发明的有益效果是：
土壤中的杂散电流易受到外界环境的影响，而且它产生的原因很多也很复杂。但主要是以下两点：一个是电位梯度。如果地面存在电位梯度并且电场分布不均匀，则由于电场的作用力，存在于地下的金属构筑物中的自由电子将产生一定的方向移动。因此，存在于土壤中的金属阳离子与电子分离，导致土壤中的地下金属构筑物发生腐蚀。另一个重要原因是渗漏的电流，地铁等带电体没有良好的绝缘或接触不良，电流泄漏后流入地面，金属中的自由电子也向一定方向移动，失去电子的金属原子形成金属离子。导致地下金属构筑物被腐蚀。本发明设计的土壤杂散电流测量装置，能通过测量土壤中的电位，有效地监测地下金属管道附件的杂散电流大小，为金属管道的安全性判断提供精准的数据信息，便于维修人员及时发现危险系数高的地下金属管道和设施并进行维修更换，保证其安全性。
附图说明
图1：本发明整体框图；
图2：土壤电位测试图；
图3：ICL7135 A/D转换芯片示意图；
图4：ICL7660负电源转换芯片示意图；
图5：LT1009S8电源芯片示意图；
图6：STC10F04X单片机示意图；
图7：复位电路示意图；
图8：晶体振荡器示意图；
图9：LCD1602液晶显示屏示意图；
图10：本发明土壤中杂散电流测量方法流程图。
附图标注：1-模拟电压信号采集单元；2-A/D转换单元；3-数据处理及控制单元；4-输出显示单元；
U1-ICL7135 A/D转换芯片；U2-STC10F04X单片机；U3-LT1009S8电源芯片；U4-ICL7660负电源转换芯片；L1-LCD1602液晶显示屏；
R3-第一限流电阻，R4-第二限流电阻，R5-第三限流电阻，R6-积分电阻，R7-第一电阻，R8-第二电阻，R9-第三电阻；R10-第四限流电阻；
D3-续流二极管；
C1-积分电容，C2-自校零电容，C3-参考电容，C4-采样电容，C5-第四滤波电容，C6-防抖动电容，C7-第一谐振电容，C8-第二谐振电容，C9-第三滤波电容，C10-储能电容，C11-第一滤波电容，C12-第二滤波电容；
PR1-第二滑动变阻器，PR2-第一滑动变阻器；
X3-晶体振荡器；
S2-键盘。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
1.整体方案
本发明的整体设计框图如图1所示，一种土壤中杂散电流测量装置，包括依次连接的四个部分：第一个部分为模拟电压信号采集单元1，这部分主要由Cu/CuSO4参比电极实现；第二个部分为A/D转换单元2，这部分主要采用ICL7135 A/D转换芯片U1实现电压信号的模-数转换；第三部分为数据处理及控制单元3，这部分采用STC10F04X单片机U2实现；第四部分为输出显示单元4，这部分采用LCD1602液晶显示屏L1进行显示。
工作时首先通过模拟电压信号采集单元1的Cu/CuSO4参比电极对土壤的模拟电压信号进行采集，并将采集到的模拟电压信号输入A/D转换单元2，通过双积分ICL7135 A/D转换芯片U1将模拟电压信号转换为数字电压信号。然后将数字电压信号输入到数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2中进行数据处理及控制，得到土壤电位测量结果；最后通过输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1显示得到的土壤电位测量结果。
2.模拟电压信号采集单元1
土壤电位测量图如图2所示，采用便携式Cu/CuSO4参比电极直接对土壤进行模拟电压信号测量。在测量土壤电位前，先将Cu/CuSO4参比电极插入水中放置24小时，测量时将Cu/CuSO4电极体轻轻放到土壤表面，只要使CuSO4电极的最下端和土壤有接触即可。在测量过程中最大可能的靠近埋在土壤中的地下管道，这样可以很大程度的减小管地电位的影响，测量距离为1米。
3.A/D转换单元2
A/D转换原理图如图3至图5所示。
(1)所述A/D转换单元2包括ICL7135 A/D转换芯片U1，如图3所示，所述ICL7135 A/D转换芯片U1为双积分型A/D转换器，具有管脚28个，其中：
管脚1V-为-5V电压输入端，将ICL7660负电源转换芯片U4的管脚5与ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚1相接，采用ICL7660负电源转换芯片U4获得ICL7135 A/D转换芯片U1所需的-5V电压。
管脚2 REF为参考电压1V输入端，将LT1009S8电源芯片U3的1V输出端与ICL7135A/D转换芯片U1的管脚2相接，采用LT1009S8电源芯片U3获得ICL7135 A/D转换芯片U1所需的1V电压。
管脚3AGND为接地端，接地GND。
管脚4INTOUT为积分器输出端，外接第一限流电阻R3 27Ω，所述第一限流电阻R3的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚4、所述限流电阻的第二端依次连接有积分电容C1 0.47μF和积分电阻R6 100KΩ，所述积分电阻R6的第一端连接所述积分电容C1、所述积分电阻R6的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚6。为抑制对积分器的干扰，管脚4 INTOUT并接续流二极管D3 1N4148，所述续流二极管D3的负极连接所述ICL7135A/D转换芯片U1的管脚4、所述续流二极管D3的正极连接有第二限流电阻R4 100KΩ，所述第二限流电阻R4的第一端连接所述续流二极管D3的正极、所述第二限流电阻R4的第二端接地。
管脚5 AZIN为自校零端，外接自校零电容C2 1.0μF，所述自校零电容C2的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚5、所述自校零电容C2的第二端连接在所述积分电容C1和所述积分电阻R6之间。
管脚6BUFFOUT为缓冲放大器输出端，外接所述积分电阻R6。
管脚7CREF-为参考电容负端。
管脚8CREF+为参考电容正端。管脚7与管脚8之间接参考电容C3 10μF，所述参考电容C3的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚7、所述参考电容C3的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚8。
管脚9 INLO为被测模拟电压信号的低电平输入端，接地GND。
管脚10 INHO为被测模拟电压信号的高电平输入端，外接第三限流电阻R5 100KΩ，所述第三限流电阻R5的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚10、所述第三限流电阻R5的第二端连接被测模拟电压信号正端。管脚9和管脚10之间接采样电容C4 1.0μF，所述采样电容C4的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚9、所述采样电容C4的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚10。
管脚11V+为+5V直流电压输入端，外接+5V直流电压源。
管脚12 D5为空脚。
管脚13至管脚16(B1-B4)为BCD输出端，依次接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚25P2.4至管脚28P2.7。
管脚17至管脚20(D4-D1)依次为千、百、十、个位选通端，依次接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚24P2.3至管脚21P2.0。
管脚21 BUSY为忙信号输出端，正向积分时为高电平，反向积分为低电平，接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚12 P3.2INT0。
管脚22 CLK为时钟信号输入端，接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚1P1.0，获得STC10F04X单片机U2产生的125KHz的时钟信号。
管脚23 POL为极性信号输出端，高电平表示输出极性为正，低电平表示输出极性为负，接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚5 P1.4端。
管脚24 DGND为接地端，接地GND。
管脚25 R/H为运行/读取控制端，未用。
管脚26 STR为数据输出选通输出端，未用。
管脚27OVR为超量程信号输出端，当输入信号超过计数范围时，该端输出高电平，接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚3P1.2口。
管脚28 UNR为欠量程微控制端，当输入信号低于计数范围时，该端输出高电平，接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚2 P1.1口。
(2)所述A/D转换单元2由ICL7660负电源转换芯片U4提供所需的-5V电压，如图4所示，所述ICL7660负电源转换芯片U4为-5V电压供应模块，具有管脚8个，其中：
管脚1 NC、管脚6 LV和管脚7 OSC均为空脚。
管脚2 C+与管脚4 C-之间接储能电容C10 10μF，所述储能电容C10的第一端连接所述ICL7660负电源转换芯片U4的管脚2、所述储能电容C10的第二端连接所述ICL7660负电源转换芯片U4的管脚4。
管脚3 GND接地。
管脚5 VOUT为-5V电压输出端，外接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚1V-。第一滤波电容C11和第二滤波电容C12并联，所述第一滤波电容C11和第二滤波电容C12的第一端均连接所述ICL7660负电源转换芯片U4的管脚5 VOUT、所述第一滤波电容C11和第二滤波电容C12的第二端均接地。
管脚8外接+5V直流电压源；
(3)所述A/D转换单元2由LT1009S8电源芯片U3提供所需的1V电压；如图5所示，所述LT1009S8电源芯片U3为1V电压供应模块，具有管脚8个，其中：
管脚1、管脚2、管脚3、管脚7均为空脚。
管脚4接地。
管脚5为电压调整端，接第一滑动变阻器PR2 1KΩ的调整端，所述第一滑动变阻器PR2的第一端连接所述LT1009S8电源芯片U3的管脚6和管脚8并联后的输出端、所述第一滑动变阻器PR2的第二端接地GND，通过所述第一滑动变阻器PR2对ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚2REF端口微调可提高精准度。
管脚6和管脚8均为2.5V电压输出端，两管脚并联后接第一电阻R7 1.5KΩ的下端，第一电阻R7上端接+5V直流电压源。同时，管脚6和管脚8并联后接至第二电阻R8 3.3KΩ的第一端，所述第二电阻R8的第二端连接第三电阻R9的第一端，所述第三电阻R9的第二端接地。所述第二电阻R8和第三电阻R9组成分压电路，从所述第二电阻R8和第三电阻R9之间引出分压1V作为所述LT1009S8电源芯片U3的1V输出端，所述LT1009S8电源芯片U3的1V输出端连接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚2REF。
所述LT1009S8电源芯片U3还包括第三滤波电容C9 1μF，所述第三滤波电容C9的第一端连接所述LT1009S8电源芯片U3的1V输出端、所述第三滤波电容C9的第二端接地GND。
4.数据处理及控制单元3
数据处理及控制原理图如图6至8所示。
所述数据处理及控制单元3采用STC10F04X单片机U2作为控制芯片，如图6所示，所述STC10F04X单片机U2具有管脚40个，其中：
管脚1 P1.0外接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚22 CLK，所述STC10F04X单片机U2内部产生125KHz时钟信号供所述ICL7135 A/D转换芯片U1使用。
管脚2 P1.1外接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚28 UNR(欠量程微控制器端)。
管脚3 P1.2外接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚27 OVR(超量程信号输出端)。
管脚4 P1.3为空脚。
管脚5 P1.4外接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚23 POL。
管脚6 P1.5外接所述输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的管脚4 RS寄存器选择端。
管脚7 P1.6外接所述输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的管脚5 RW读写信号端。
管脚8 P1.7外接所述输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的管脚6E使能端。
管脚9 RST为复位端，外接图7复位电路的键盘S2。如图7所示，所述复位电路包括串联的防抖动电容C6 10μF和第四限流电阻R10 1KΩ，所述防抖动电容C6的第一端接+5V直流电压、所述防抖动电容C6的第二端连接所述第四限流电阻R10的第一端，所述第四限流电阻R10的第二端接地；所述复位电路还包括键盘S2，所述键盘S2与所述STC10F04X单片机U2的管脚9连接，所述键盘S2的第一接口接+5V直流电压、所述键盘S2的第二接口接在所述防抖动电容C6和第四限流电阻R10之间，当键盘S2短接时，+5V直流电压进入所述STC10F04X单片机U2的管脚9，实现所述STC10F04X单片机U2复位。
管脚10 P3.0、管脚11 P3.1为空脚。
管脚12 P3.2外接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚21 BUSY。
管脚13 P3.3、管脚15 P3.5、管脚16 P3.6、管脚17 P3.7为空脚。
管脚14 P3.4外接管脚1输出的125KHZ时钟信号，作基本脉冲源。
管脚18 XTAL 2和管脚19 XTAL 1外接晶体振荡器X3，晶体振荡器电路如图8所示，管脚18接所述晶体振荡器X3的管脚1，管脚19接所述晶体振荡器X3的管脚2；所述晶体振荡器X3的管脚2接第一谐振电容C7 30pF的第一端，所述第一谐振电容C7的第二端接地；所述晶体振荡器X3的管脚1接第二谐振电容C8 30pF的第一端，所述第二谐振电容C8的第二端接地。
管脚20 GND接地。
管脚21 P2.0接所述所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚20。
管脚22 P2.1接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚19。
管脚23 P2.2接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚18。
管脚24 P2.3接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚17。
管脚25至管脚28，即P2.4—P2.7，依次接所述A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚13至管脚16，即B1-B8的4个管脚。
管脚29至管脚31为空脚。
管脚32至管脚39，即P2.4—P2.7，依次接所述输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的管脚14至管脚7，即D7-D0。
管脚40 VCC接+5V直流电压，并外接第四滤波电容C5 0.1μF，所述第四滤波电容C5的第一端连接所述STC10F04X单片机U2的管脚40、所述第四滤波电容C5的第二端接地。
5.输出显示单元4
数据显示原理图如图9所示，采用LCD1602液晶显示屏L1作为数据显示器件。所述LCD1602液晶显示屏L1具有管脚16个，其中：
管脚1 VSS接地。
管脚2 VCC外接+5V直流电压。
管脚3 VL为对比度调整端，外接第二滑动变阻器PR1 1KΩ的调整端，所述第二滑动变阻器PR1的第一端接直流电源端VCC、第二端接地GND。
管脚4RS为寄存器选择端，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器，外接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚6。
管脚5 RW为读写信号端，高电平为读操作，低电平进行写操作，外接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚7。
管脚6E为使能端，外接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚8。
管脚7至管脚14，即D0-D7，均为8位双向数据端，依次外接所述数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚39至脚32，即P0.0-P0.7。
管脚15为背光正极，接直流电源端VCC。
管脚16为背光负极，接直流电源端地GND。
6.方法流程
系统运行流程图如图10所示，采用上述土壤中杂散电流测量装置进行测量，系统运行包括以下步骤：
步骤1：开始运行后，数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2内部定时器产生125KHZ时钟信号。
步骤2：数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2控制输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的使能端，若A/D转换结束，LCD1602液晶显示屏L1的使能端为高电平，进入步骤3，若A/D转换未结束，LCD1602液晶显示屏L1的使能端为低电平，进入步骤5判断A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的忙信号输出端是否为高电平。
步骤3：数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2控制输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的管脚4RS寄存器选择端，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器。
步骤4：数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2控制输出显示单元4的LCD1602液晶显示屏L1的管脚5 RW读写信号端，高电平为读操作，低电平进行写操作。
步骤5：接收A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的忙信号输出端是否为高电平，若为高电平则进入步骤6，如果为低电平进入步骤7。
步骤6：数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚12 INTO触发，数据处理及控制单元3的STC10F04X单片机U2的管脚14TO计数器开始计数。
步骤7：根据双积分原理，通过电压V＝T0计数值—正向积分值10001得到测量电压。
步骤8：通过A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚23 POL(极性信号输出端)判断步骤7得到的测量电压的正负；高电平表示输出极性为正，在输出显示单元4显示“+”号；低电平表示输出极性为负，在输出显示单元4显示“-”号。
步骤9：确定显示单位。通过对A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚27ONR(超量程信号输出端)和管脚28UNR(欠量程微控制器端)进行分析，确定采用毫伏显示或伏值显示。当A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚27ONR(超量程信号输出端)输出高电平，表明输入的测量电压超过计数范围(1999.9mV)，显示伏值；当A/D转换单元2的ICL7135 A/D转换芯片U1的管脚28UNR(欠量程微控制器端)输出高电平，表明输入的测量电压低于计数范围时(1999.9mV)，显示毫伏值。
步骤10：结束，等待下一次数据，重复步骤1至步骤9。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，包括依次连接的：
模拟电压信号采集单元(1)，所述模拟电压信号采集单元(1)对土壤的模拟电压信号进行采集；
A/D转换单元(2)，所述A/D转换单元(2)将所述模拟电压信号采集单元(1)采集到的模拟电压信号转换为数字电压信号；
数据处理及控制单元(3)，所述数据处理及控制单元(3)将接收到的数字电压信号进行数据处理和控制，得到土壤电位测量结果；以及，
输出显示单元(4)，所述输出显示单元(4)将土壤电位测量结果进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述模拟电压信号采集单元(1)采用Cu/CuSO4参比电极对土壤的模拟电压信号进行采集。
3.根据权利要求1所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述A/D转换单元(2)包括ICL7135 A/D转换芯片(U1)，所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)为双积分型A/D转换器，具有管脚28个，其中，管脚1为-5V电压输入端；管脚2为参考电压1V输入端；管脚3为接地端；管脚4为积分器输出端；管脚5为自校零端；管脚6为缓冲放大器输出端；管脚7为参考电容负端；管脚8为参考电容正端；管脚9为被测模拟电压信号的低电平输入端，接地；管脚10为被测模拟电压信号的高电平输入端；管脚11为+5V直流电压输入端；管脚12为空脚；管脚13、管脚14、管脚15和管脚16均为BCD输出端，管脚13接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚25，管脚14接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚26，管脚15接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚27，管脚16接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚28；管脚17为千位选通端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚24；管脚18为百位选通端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚23；管脚19为十位选通端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚22；管脚20为个位选通端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚21；管脚21为忙信号输出端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚12；管脚22为时钟信号输入端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚1，获得STC10F04X单片机(U2)产生的时钟信号；管脚23为极性信号输出端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚5；管脚24为接地端；管脚27为超量程信号输出端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚3；管脚28为欠量程微控制端，接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚2。
4.根据权利要求3所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述A/D转换单元(2)还包括：
并联连接在所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)管脚4上的第一限流电阻(R3)和续流二极管(D3)，所述第一限流电阻(R3)的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚4、所述限流电阻的第二端依次连接有积分电容(C1)和积分电阻(R6)，所述积分电阻(R6)的第一端连接所述积分电容(C1)、所述积分电阻(R6)的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚6；所述续流二极管(D3)的负极连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚4、所述续流二极管(D3)的正极连接有第二限流电阻(R4)，所述第二限流电阻(R4)的第一端连接所述续流二极管(D3)、所述第二限流电阻(R4)的第二端接地；
自校零电容(C2)，所述自校零电容(C2)的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚5、所述自校零电容(C2)的第二端连接在所述积分电容(C1)和所述积分电阻(R6)之间；
参考电容(C3)，所述参考电容(C3)的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚7、所述参考电容(C3)的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚8；
第三限流电阻(R5)，所述第三限流电阻(R5)的第一端连接所述ICL7135A/D转换芯片(U1)的管脚10、所述第三限流电阻(R5)的第二端连接被测模拟电压信号正端；以及，
采样电容(C4)，所述采样电容(C4)的第一端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚9、所述采样电容(C4)的第二端连接所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚10。
5.根据权利要求1所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述A/D转换单元(2)由ICL7660负电源转换芯片(U4)提供所需的-5V电压；所述ICL7660负电源转换芯片(U4)为-5V电压供应模块，具有管脚8个，其中，管脚1为空脚；管脚3接地；管脚5为-5V电压输出端，外接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚1；管脚8外接+5V直流电压；
所述ICL7660负电源转换芯片(U4)还包括：
储能电容(C10)，所述储能电容(C10)的第一端连接所述ICL7660负电源转换芯片(U4)的管脚2、所述储能电容(C10)的第二端连接所述ICL7660负电源转换芯片(U4)的管脚4；以及，
并联连接的第一滤波电容(C11)和第二滤波电容(C12)，所述第一滤波电容(C11)和第二滤波电容(C12)的第一端均连接所述ICL7660负电源转换芯片(U4)的管脚5、所述第一滤波电容(C11)和第二滤波电容(C12)的第二端均接地。
6.根据权利要求1所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述A/D转换单元(2)由LT1009S8电源芯片(U3)提供所需的1V电压；所述LT1009S8电源芯片(U3)为1V电压供应模块，具有管脚8个，其中，管脚1、管脚2、管脚3、管脚7均为空脚；管脚4接地；管脚5为电压调整端；管脚6和管脚8均为2.5V电压输出端；
所述LT1009S8电源芯片(U3)还包括：
第一滑动变阻器(PR2)，所述第一滑动变阻器(PR2)的第一端连接所述LT1009S8电源芯片(U3)的管脚6和管脚8并联后的输出端、所述第一滑动变阻器(PR2)的第二端接地、所述第一滑动变阻器(PR2)的调整端连接所述LT1009S8电源芯片(U3)的管脚5；
第一电阻(R7)，所述第一电阻(R7)的第一端连接+5V直流电压、所述第一电阻(R7)的第二端连接所述LT1009S8电源芯片(U3)的管脚6和管脚8并联后的输出端；
串联连接的第二电阻(R8)和第三电阻(R9)，所述第二电阻(R8)的第一端连接所述LT1009S8电源芯片(U3)的管脚6和管脚8并联后的输出端，所述第二电阻(R8)的第二端连接所述第三电阻(R9)的第一端，所述第三电阻(R9)的第二端接地；所述第二电阻(R8)和第三电阻(R9)组成分压电路，从所述第二电阻(R8)和第三电阻(R9)之间引出分压1V作为所述LT1009S8电源芯片(U3)的1V输出端，所述LT1009S8电源芯片(U3)的1V输出端连接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚2；以及，
第三滤波电容(C9)，所述第三滤波电容(C9)的第一端连接所述LT1009S8电源芯片(U3)的1V输出端、所述第三滤波电容(C9)的第二端接地。
7.根据权利要求1所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述数据处理及控制单元(3)包括STC10F04X单片机(U2)，所述STC10F04X单片机(U2)具有管脚40个，其中，管脚1外接所述A/D转换单元(2)的ICL7135A/D转换芯片(U1)的管脚22，所述STC10F04X单片机(U2)内部产生时钟信号供所述ICL7135 A/D转换芯片(U1)使用；管脚2外接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚28；管脚3外接所述A/D转换单元(2)的ICL7135A/D转换芯片(U1)的管脚27；管脚5外接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚23；管脚6外接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚4；管脚7外接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚5；管脚8外接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚6；管脚9为复位端，外接复位电路；管脚12外接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚21；管脚14外接管脚1输出的时钟信号，作基本脉冲源；管脚18和管脚19外接晶体振荡器(X3)，管脚18接所述晶体振荡器(X3)的管脚1，管脚19接所述晶体振荡器(X3)的管脚2；管脚20接地；管脚21接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚20；管脚22接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚19；管脚23接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚18；管脚24接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚17；管脚25接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚13；管脚26接所述A/D转换单元(2)的ICL7135A/D转换芯片(U1)的管脚14；管脚27接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚15；管脚28接所述A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的管脚16；管脚32接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚14；管脚33接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚13；管脚34接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚12；管脚35接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚11；管脚36接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚10；管脚37接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚9；管脚38接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚8；管脚39接所述输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的管脚7；管脚40接+5V直流电压，并外接第四滤波电容(C5)，所述第四滤波电容(C5)的第一端连接所述STC10F04X单片机(U2)的管脚40、所述第四滤波电容(C5)的第二端接地；管脚4、管脚10、管脚11、管脚13、管脚15、管脚16、管脚17、管脚24、管脚29、管脚30和管脚31均为空脚。
8.根据权利要求7所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述复位电路包括：
串联的防抖动电容(C6)和第四限流电阻(R10)，所述防抖动电容(C6)的第一端接+5V直流电压、所述防抖动电容(C6)的第二端连接所述第四限流电阻(R10)的第一端，所述第四限流电阻(R10)的第二端接地；以及，
键盘(S2)，所述键盘(S2)与所述STC10F04X单片机(U2)的管脚9连接，所述键盘(S2)的第一接口接+5V直流电压、所述键盘(S2)的第二接口接在所述防抖动电容(C6)和第四限流电阻(R10)之间，当键盘(S2)短接时，+5V直流电压进入所述STC10F04X单片机(U2)的管脚9，实现所述STC10F04X单片机(U2)复位。
9.根据权利要求7所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述晶体振荡器(X3)的管脚2接第一谐振电容(C7)的第一端，所述第一谐振电容(C7)的第二端接地；所述晶体振荡器(X3)的管脚1接第二谐振电容(C8)的第一端，所述第二谐振电容(C8)的第二端接地。
10.根据权利要求1所述的一种土壤中杂散电流测量装置，其特征在于，所述输出显示单元(4)包括LCD1602液晶显示屏(L1)，所述LCD1602液晶显示屏(L1)具有管脚16个，其中，管脚1接地；管脚2外接+5V直流电压；管脚3为对比度调整端，外接第二滑动变阻器(PR1)的调整端，所述第二滑动变阻器(PR1)的第一端接直流电源端、第二端接地；管脚4为寄存器选择端，外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚6；管脚5为读写信号端，外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚7；管脚6为使能端，外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚8；管脚7至管脚14均为8位双向数据端，管脚7外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚39，管脚8外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚38，管脚9外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚37，管脚10外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚36，管脚11外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚35，管脚12外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚34，管脚13外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚33，管脚14外接所述数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚32；管脚15为背光正极，接直流电源端；管脚16为背光负极，接直流电源端地。
11.一种基于上述权利要求1至10任一项所述的土壤中杂散电流测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：开始运行后，数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)内部定时器产生125KHZ时钟信号；
步骤2：数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)控制输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的使能端，若A/D转换结束，LCD1602液晶显示屏(L1)的使能端为高电平，进入步骤3，若A/D转换未结束，LCD1602液晶显示屏(L1)的使能端为低电平，进入步骤5判断A/D转换单元(2)的ICL7135A/D转换芯片(U1)的忙信号输出端是否为高电平；
步骤3：数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)控制输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的寄存器选择端，高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器；
步骤4：数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)控制输出显示单元(4)的LCD1602液晶显示屏(L1)的读写信号端，高电平为读操作，低电平进行写操作；
步骤5：接收A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的忙信号输出端是否为高电平，若为高电平则进入步骤6，如果为低电平进入步骤7；
步骤6：数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚12触发，数据处理及控制单元(3)的STC10F04X单片机(U2)的管脚14计数器开始计数；
步骤7：根据双积分原理，通过电压V＝T0计数值—正向积分值10001得到测量电压；
步骤8：通过A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的极性信号输出端判断步骤7得到的测量电压的正负；高电平表示输出极性为正，在输出显示单元(4)显示“+”号；低电平表示输出极性为负，在输出显示单元(4)显示“-”号；
步骤9：确定显示单位：通过对A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的超量程信号输出端和欠量程微控制器端进行分析，确定采用毫伏显示或伏值显示；当A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的超量程信号输出端输出高电平，表明输入的测量电压超过计数范围，显示伏值；当A/D转换单元(2)的ICL7135 A/D转换芯片(U1)的欠量程微控制器端输出高电平，表明输入的测量电压低于计数范围时，显示毫伏值；
步骤10：结束，等待下一次数据，重复步骤1至步骤9。
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