单片机数字兆欧表的设计

一种智能型兆欧表的设计绝缘是电气平安检测项目中的一项重要内容，而测得试品绝缘电阻60s的值R60与15s的值R15的比值K=R60/R15被称为汲取比(对于大设备为lOmin之值与lmin之值的比值，称为极化指数)，是检验绝缘是否严峻受潮或存在局部缺陷的重要依据。

兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表，应用广泛。

而传统的手摇指针式兆欧表，必需用手摇发电机保证有120r／s的转速才干维持正常的输出，测量范围小、误差大、汲取比须在测量后另行计算，用法不便。

随着技术的不断长进，尤其是(single-chlp microcontroller)的浮现并不断进展，引起了仪器仪表结构的根本性变革。

以单片机为主体取代传统仪器仪表的常规机械及电子线路，可以简单地将计算技术与测量控制技术结合在一起，形成智能化测量仪表。

这种新型的智能化仪表在测量过程、测量结果的数据处理、以及功能的多样化方面都取得了巨大发展，并得到了广泛应用。

基于ICL7135的智能型兆欧表采纳MCS-51系列单片机875l和Harris 公司生产的4 1/2位BCD码精度A／D转换芯片ICL7135，具有测量精度高、量程宽、测量便利、体积小、功耗低、功能全等特点1 ICL7135特性分析TCT7l35是Harris公司采纳先进的LinMOSTM技术生产的高精确度、通用型、位BCD码精度双积分式A／D转换器。

它有许多优良的特性，在本设计中能够得到突出反映的有：1)具有自动校零功能，自动较零的精确性仅受系统噪声的影响，且偏差小于10μV；2)有超量程(OR)和欠量程(UR)信号，简单实现量程的自动转换；3)设有6个控制信号端、同时举行字位输出和BCD码输出，可与译码／驱动器及单片机接口，举行数据处理，构成智能化仪器；4)满量程为2 0000在±20000汁数范围内的精确度为±1个字。

2 硬件设计与实现本设计主要由直流高压产生电路、取样电路、数据采集与控制器、译码／驱动LCD显示4大部分组成。

便携式数字兆欧表的设计
张兵;林建辉;伍川辉;王锋
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2008(16)1
【摘要】列车供电线路的绝缘值是列车安全运行的重要因素之一,是列车每次进出库都必须检测的项目:便携式数字兆欧表是一种对列车供电线路进行绝缘检测的专用检测设备,它以单片机为核心控制单元,采用双积分型ADC芯片和电桥法进行采样,通过继电器阵列对列车供电线路进行自动切换测量,具有自动保存数据功能,通过USB接口与计算机通讯实现数据的传输,便于列车信息的网络化管理;兆欧表具有测量精度高、性能稳定、操作简单、显示直观、实用性强、携带方便等特点,是实现列车网络化管理必不可少的检测设备之一.
【总页数】3页(P132-134)
【作者】张兵;林建辉;伍川辉;王锋
【作者单位】西南交通大学,牵引动力国家重点实验室,四川,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室,四川,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室,四川,成都,610031;西南交通大学,牵引动力国家重点实验室,四川,成
都,610031
【正文语种】中文
【中图分类】TP216
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单片机数字万用表设计一、引言单片机数字万用表是一种多功能仪器，可以用于测量电压、电流、电阻等电气参数，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电工程等领域。

本文旨在设计一款单片机数字万用表，结合单片机技术和模拟电路设计，实现功能齐全、精准度高、便携性强的数字万用表。

二、设计原理单片机数字万用表的核心部分是其测量模块，该模块能够接收被测电路的输入信号，并通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，然后经过单片机处理和显示模块的处理，最终将结果显示在液晶显示屏上。

整个设计流程主要包括以下几个方面：1.信号输入：设计合适的信号输入接口，能够接收被测电路的电压、电流、电阻等信号，并将其传输给ADC。

2.模数转换：通过ADC将模拟电信号转换为数字信号，通常选择12位或16位的ADC，以保证高精度的测量结果。

3.单片机处理：单片机接收ADC传输的数字信号，并进行处理计算，以得出测量结果。

4.显示模块：将测量结果显示在LCD液晶显示屏上，包括数值显示、单位显示等。

5.供电模块：提供适当的电源供电，保证仪器的正常工作。

基于以上设计原理，我们可以开始具体的设计工作。

三、电路设计1.信号输入接口信号输入接口是单片机数字万用表的核心部分之一，它需要能够接收不同类型的信号，包括电压、电流、电阻等。

为了实现这一功能，我们需要设计相应的信号接收电路，可以通过选择不同的接收电阻和放大电路，使之能够适应不同的输入信号。

对于电压信号的输入，可以设计一个简单的分压电路，将被测电路的电压信号转换为适合ADC输入的电压范围。

同时，为了避免输入电阻对被测电路的影响，可以选择高输入阻抗的运放作为信号接收器。

对于电流信号的输入，可以设计一个电流-电压转换电路，将电流信号转换为相应的电压信号，再进行ADC采集。

对于电阻信号的输入，可以设计一个简单的电桥电路，测量电阻值并将其转换为电压信号，再通过ADC进行采集。

2.模数转换模数转换部分选择12位或16位的ADC芯片，可以根据精度需求做适当选择。

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本科毕业设计数字万用表的研究与设计The Design of Digital Multimeter系（院）名称：电子信息与电气工程学院QQ 号：309810851目录中文摘要、关键词 (Ⅰ)英文摘要、关键词 (Ⅱ)引言 (1)第一章课题的研究背景 (2)1.1数字万用表研究的目的和意义 (2)1.2国内外的研究动态及发展趋势 (3)1.2.1国内研究概况 (3)1.2.2国外研究概况 (4)1.3数字万用表设计重点解决的问题 (4)第二章数字万用表的总体设计方案 (5)2.1课题设计的基本思路 (5)2.2数字万用表的测量原理及电路平台 (5)2.3数字万用表的硬件系统总体设计框图 (10)2.4硬件电路设计方案及选用芯片介绍 (11)2.4.1 AT89S52芯片功能特性描述 (12)2.4.2模数转换模块介绍 (13)2.4.3显示模块介绍 (15)2.4.4电源模块介绍 (15)2.5数字万用表的硬件设计 (16)第三章系统软件及流程图及仿真过程 (22)3.1软件设计整体思路 (22)3.2系统总流程图 (23)3.3物理采集流程图 (24)3.4系统仿真过程 (24)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录A (29)附录B (33)数字万用表的研究与设计摘要:本次设计用单片机芯片AT89S52设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值、直流电流、直流电阻以及电容，四位数码显示。

此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、电容测试芯片电路、单片机最小系统、显示部分、报警部分、AD转换和控制部分组成。

为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了AD0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89S52单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ震荡电路，显示芯片用TEC612驱动8位数码管显示。

单片机与可编程器件时钟信号电平，一般晶振输出信号电平为５Ｖ或３．３Ｖ，对于要求输入时钟信号电平为１．８Ｖ的器件，不能选用晶振来提供时钟信号（如ＶＣ５４０１、ＶＣ５４０２、ＶＣ５４０９和Ｆ２８１Ｘ等）。

（３）可编程时钟芯片电路 其电路较简单，一般由可编程时钟芯片、晶体和两个外部电容构成。

有多个时钟输出，可产生特殊频率值，适于多个时钟源的系统，驱动能力强，频宽最高可达２００ＭＨｚ，输出信号电平一般为５Ｖ或３．３Ｖ，常用器件为ＣＹ２２３８１（封装如图３，其有３个独立的ＰＬＬ，３个时钟输出引脚）和ＣＹ２０７１Ａ（有１个ＰＬＬ，３个时钟输出引脚）。

目前ＴＩ　ＤＳＰ工作频率已高达１ＧＨｚ（如最新推出的ＴＭＳ３２０Ｃ６４１６Ｔ），为降低时钟的高频噪声干扰，提高系统整体的性能，通常设计时使用频率较低的外部参考时钟源，为此须采用可编程时钟芯片电路，它可在在线的情况下，通过编程对系统的工作时钟进行控制，以保证在较低的外部时钟源的情况下，通过其内部集成的ＰＬＬ锁相环的倍频，获得所希望的工作频率，同时通过在ＤＳＰ内部对时钟进行编程控制，也能较好地满足不同应用的要求。

例如对于自动化仪表、便携式仪器以及家电等应用场合，往往希望有较低能耗，这时可通过编程，使ＤＳＰ工作在较低频率，甚至可以设定为固定分频模式，并关断内部的锁相环相关电路，使功耗最小。

而对于数字信号处理以及实时系统，常需要ＤＳＰ工作在高速状态，这时则可通过编程，使系统在完成引导之后，进入到锁相倍频模式，提高系统的工作频率。

有时即使在同一应用中，为了需要也可以通过编程，使系统在不同的阶段工作在不同的频率。

例如系统在引导时工作在较低频率的固定分频模式，正常工作后进入所需频率的锁相倍频模式，而在等待期间则返回到分频模式并关断ＰＬＬ以降低功耗。

一般ＴＩ　ＤＳＰ芯片能提供多种灵活的时钟选项，可以使用片内／片外振荡器、片内ＰＬＬ或由硬件／软件配置ＰＬＬ分频／倍频系数。

不同的ＤＳＰ时钟可配置的能力不同，使用前应参考各自的数据手册。

数字兆欧表电路数字兆欧表电路数字兆欧表（Digital Megohmmeter），是一种常用的电气测试设备，广泛应用于各个行业的电气维修和安装中。

数字兆欧表采用数字技术和现代电路设计技术，能够精确测量电器、绝缘体等的绝缘阻值，是企业和个人必备的电气测试工具。

本文将介绍数字兆欧表电路的原理、结构和工作机制，并为读者提供数字兆欧表的选购要点。

1. 数字兆欧表电路原理数字兆欧表电路原理是基于高电阻分压原理。

将试验对象两端分别连接高阻分压器和标准电阻，经过分压后，控制电路读取电流（I）和电压（V）值，并计算得出测试对象的阻值（R）。

2. 数字兆欧表电路结构数字兆欧表电路由多个部分组成，包括电压源、高阻分压器、比率计算部分、数字量转换器和微处理器等。

其中，高阻分压器是数字兆欧表的核心部分。

高阻分压器是由高电阻电阻链构成的电路，其作用是将试验对象接到高电阻电阻链一段，另一端接到标准电阻，使得试验对象被分压到一定的电压下。

电路接受这个电压，并将它转化为合适的电信号送往比率计算部分进行比率计算。

比率计算部分接收高阻分压器输出的电信号，并计算出电流和电压的比率。

同时，数字量转换器将比率计算部分的信号转化为数码信号送往微处理器中，然后通过处理器进行数字处理，计算出测试对象的阻值。

3. 数字兆欧表工作机制数字兆欧表采用微处理器控制，测试时只需要将测试针插入待测物件，并按下测试键即可得出待测物件的绝缘阻值。

数字兆欧表还可以有多种测试模式，例如连续测试、定时测试和比率测试等。

连接测量时，数字兆欧表发生放电，所以在安装和操作时要注意安全。

另外，数字兆欧表可以自动关机，一旦测试完成，设备会自动关闭以节省电源。

4. 数字兆欧表选购要点在选购数字兆欧表时，可以根据以下要点进行选择：（1）测量范围：数字兆欧表的测量范围应当符合自己需要测量的范围，过小或者过大的测量范围都会影响测试的准确性。

（2）精度等级：数字兆欧表的精度等级越高，误差越小，但价格也越高。

题目：基于单片机的数字万用表设计院系：姓名：学号：专业：年级：指导教师：职称：完成日期：摘要本设计用单片机芯片AT89C51设计一个数字万用表，能够测量交、直流电压值，交、直流电流，电阻，四位数码显示。

此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、A/D转换和控制部分组成。

本设计主要针对万用表硬件以及软件部分的实现来展开。

研究内容包括两部分：硬件和软件。

为使系统更加稳定，使系统整体精度得以保障，本电路使用了ADC0809数据转换芯片，单片机系统设计采用AT89C51单片机作为主控芯片，配以RC上电复位电路和11.0592MHZ振荡电路，显示芯片用TEC6122，驱动8位数码管显示。

程序每执行周期耗时缩到最短，这样保证了系统的实时性。

关键词：数字万用表；A/D转换和控制；AT89C51单片机目录1 绪论11.1 数字万用表研究背景、目的和意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容和重点解决的问题11.4章节安排22 数字万用表的基本原理32.1 直流电压测量原理32.2 交流电压测量原理42.3 直流电流测量原理42.4 交流电流测量原理52.5 电阻测量原理63 数字万用表硬件介绍与设计83.1 硬件系统部分芯片介绍83.1.1 AT89C51芯片简介83.1.2ADC0809芯片介绍83.1.3 TEC6122简述133.2 数字万用表硬件设计133.2.1 分模块详述系统各部分实现方法133.2.2 电路工作过程描述184 系统软件设计与流程图184.1 电路功能模块184.2系统总流程图194.3 电压测量流程图194.4 电流、电阻测量流程图20结论20参考文献21致谢22附录231 绪论1.1数字万用表研究背景、目的和意义传统的指针式万用表功能单一精度低，不能满足数字化时代的需求，数字万用表是利用模数转换原理，将被测量数据转化为数字量，并将测量结果以数字的形式显示出来的一种测量仪表。

基于单片机PIC绝缘电阻测量仪的研制目前对于电缆故障进行测量，检测，以及控制的系统有很多。

这些故障主要包括电缆网络的短路，以及断路等，但是这些系统并不能对导线间的绝缘进行测试。

本文研发和制造了一个包括原有系统功能，并对导线的绝缘可以测试的系统。

该系统的实现主要运用单片机PIC16F877A为主控芯片实现的绝缘电阻测量仪进行研制。

标签：PIC16F877A单片机；绝缘电阻；测量仪1 緒论对于绝缘电阻的检测，我国计量法早有强制性规定，为了保证电气安全，必须进行检测。

兆欧表是专门用来测量绝缘电阻的，也被称作绝缘电阻测试仪。

之前的兆欧表（摇表）因其拥有非常多的缺点，诸如：体积庞大，只有很小的测量范围，非常低的测量精度，操作也非常复杂，因此让测量结果的精确性无法获得保障，渐渐人们放弃使用。

数字式兆欧表没有了这些缺点，同时结合单片机使用，可以将测量获得的结果保存起来，以及显示，最后能够和pc机保持通讯。

本文主要分析一种以PIC16F877A单片机为基础的数字式绝缘测试仪。

2 工作原理这个数字式绝缘测试仪的组成部分包括：LCD显示电路、PIC16F877A单片机系统电路、量程切换电路、A/D转换电路、采样电路、直流高压电源电路等。

如图1所示为它的整个工作原理框图。

这个系统的测试电压源为1000V的直流电源，这个电源是由高压电源集成模块提供的。

同时选择恒压法（国家标准规定）测量绝缘电阻。

取样电压接到基准电压输人端（VeR-EF+ ），电源分压信号连接到A/D转换器的模拟量输人端（An）。

LCD驱动器的缓存中保存由A/D转换的相应经过一定计算的结果，根据要求将缓存保存的结果显示出来，用户可以依据显示值的大小，采用合适的量程来选择开关。

在PIC16F877A单片机的内部有一个A/D转换器模块（12位）的集成在里面。

所以本系统的电路根本不需要再添加一个A/D转换器，如此让电路板的尺寸大大缩小了。

3 系统的硬件组成（1）直流高压电源电路。

单片机与欧姆表引言：在电子技术领域中，单片机和欧姆表是两个非常基础且重要的工具。

单片机以其强大的计算和控制能力，被广泛应用于各种自动化和智能化系统中。

而欧姆表则是一个简单的电子测量设备，用于测量电路中的电阻值。

通过将这两个工具结合起来，我们可以实现许多实用的应用。

单片机与欧姆表的结合可以通过编程来实现。

我们需要将欧姆表与单片机连接起来，以便单片机能够读取欧姆表的测量值。

这可以通过将欧姆表的输出端口连接到单片机的输入端口来实现。

然后，我们可以通过编写程序来控制单片机的输入和输出，从而读取欧姆表的测量值并对其进行处理。

实现自动测量：通过编写程序，我们可以实现自动测量电阻值的功能。

程序可以设置一个特定的时间间隔，然后定期读取欧姆表的测量值。

每次读取测量值后，程序将根据预设的算法计算出电阻值，并将结果输出到显示器或存储器中。

这样，我们就可以轻松地实现自动测量电阻值的功能。

提高测量精度：除了实现自动测量外，我们还可以通过一些技术手段来提高电阻值的测量精度。

例如，我们可以通过温度补偿来消除温度对电阻值的影响，或者使用更精确的测量算法来减小误差。

我们还可以使用高精度的欧姆表来提高测量精度。

应用实例：一个典型的应用实例是实现一个自动化的电路故障检测系统。

在这个系统中，我们可以将欧姆表与单片机连接起来，并编写程序来实现自动测量电路中的电阻值。

如果测量值超出预设的范围，程序将发出警报或采取其他措施来修复故障。

这样，我们就可以轻松地检测电路中的故障并对其进行修复。

将单片机与欧姆表结合起来可以实现许多实用的应用。

通过编程控制单片机的输入和输出，我们可以读取欧姆表的测量值并对其进行处理。

通过实现自动测量和采用一些技术手段来提高测量精度，我们可以更好地利用这两个工具。

一个典型的应用实例是实现一个自动化的电路故障检测系统，这可以帮助我们轻松地检测电路中的故障并对其进行修复。

在电子测量领域，欧姆表是一种广泛应用于测量电阻、电流和电压的仪器。