嘉兴职业技术学院
毕业设计(论文) 题目名称：单片机数字兆欧表的设计
*名：***
所在分院：机电与汽车分院专业班级：电子06
指导教师：***
二0 0九年二月三十日
目录
1 前言 (1)
2 硬件设计 (1)
2.1 总体方案阐述 (1)
2.2 总体要求 (1)
2.3 具体单元电路设计 (2)
2.3.1 直流电源的设计 (2)
2.3.2 取样电路 (3)
2.3.3 显示部分 (7)
3 软件设计 (7)
3.1 总体思路及流程图 (8)
3.2 主程序部分 (8)
3.2.1 系统初始化 (8)
3.2.2 直接访问方式接口程序设计 (8)
3.2.3 间接控制方式接口程序设计 (8)
3.3 A/D转换 (9)
3.3.1 A/D 初始化 (9)
3.3.2 启动转换并处理 (9)
4 原理图的设计 (9)
5 总结 (10)
致谢 (10)
参考文献 (11)
附录 1：源程序 (12)
附录 2：系统原理图 (17)
数字兆欧表的设计
摘要：数字兆欧表是基于ICL7135的智能型兆欧表的结构、功能及其实现技术。数字式兆欧表是新一代绝缘测试设备，其性能优于指针式兆欧表。随着电子技术和单片机技术的不断发展，传统的手摇式兆欧表被智能型兆欧表所取代已是大势所趋。
关键词：I C L7135;M C S-51;智能型兆欧表。
1 前言
随着微电子的不断发展，单片机（Single Chip Microcontroller）的出现，引进了一起仪表结构的根本性变革[1]。以单片机为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，可以容易地将计算技术与测量控制技术结合在一起，形成智能化测量过程自动化、测量结果的数据处理、以及功能的多样化方面取得了巨大发展[2]。
绝缘电阻的电气安全检测项目中的一项重要内容，而测得试品绝缘电阻60秒的值R60与15秒的值R15之比（K= R60/ R15被称为吸收比），是检验绝缘是否严重受潮或存在局限的重要依据[3]。兆欧表是测量绝缘电阻的专用仪表，应用广泛[4]。而传统的手摇指针式兆欧表，必须用手摇发电机保证有120转/秒的转速才能维持正常的输出电压，测量范围小、误差大、吸收比须在测量后另行计算，使用不便[5]。
基于ICL的智能型兆欧表采用MCS-51系列单片机9751和Harris公司生产的41/2精度A/D转换芯片ICL9135，具有测量精度高、量程宽、测量方便、体积小功耗低等特点[6]。
2 硬件设计
2.1 总体方案阐述
研究设计的基本思路：定时功能是通过计数器的计数来实现的，采用LED 显示，不过此时的计数脉冲可来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲。也就是每个机器周期计数器自动加1。由于一个机器周期等于一个计数脉冲，因此一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。如果单片机采用12MHZ晶体，则计数频率为1MHZ。即每微秒计数器加1。这样不但可以根据计数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间来计算出计数器的预置值[10]
2.2总体要求
（1）校零功能，自动校零的准确性仅受系统噪声的影响，且偏差小于10uV；
（2）量程（OR）和欠量程（UR）信号，容易实现量程的自动转换；
（3）六个控制信号端、同时进行字位输出和BCD码输出，可与LCD译码/驱动器及单片机接口，进行数据处理，构成智能化仪器；
(4)为 2.0000在±20000计数范围内的准确度为±1个字。
综上，系统框图如图1
图1数字兆欧表原理框
2.3 具体单元电路设计
本设计主要由高压产生电路、取样电路、数据采集与控制器、译码/驱动LCD
显示四大部分组成。
2.3.1 直流电源的设计
在单片机及恒流源中都需要±5V的直流稳压电源，其设计方案一般有以下三种：
(1) 配7805、7905系列三端固定式集成稳压器，其电路简单，成本低廉；
(2) 配LM317型三端可调式集成稳压器，使输出电压连续可调，能提高稳压性能；
(3) 配LM2937（固定输出）、LM2991（可调输出）等型号的低压差稳压器，可
使电源的效率得到进一步提高。
结合经济效益与设计要求考虑，故决定用7805、7905三端稳压器，由变压
器输出的电压经过整流电路、滤波电路、7805、7905后输出±5V直流电压，然
后经过C6、C7电容有效防止自激与高频干扰得到5V稳定的直流电源（电路详见
图3）。其中二极管D1防止反向电流，有保护电路的作用；电解电容C5，C6，C7，
C8是滤波电容。小电容C1，C2，C3，C4高频滤波性能好，可防止自激和滤除高
频干扰。
图3 直流稳压电源电路
2.3.2 取样电路
取样电路的作用是取得与测量值相关的电信号，用以计算、控制和显示。对测量的具体要求决定了取样电路具体形式。
选用ICL7135CN
(1) 基本特点、引脚排列
i．最大显示值为19999，最小分辨力为100uV，准确度达±1个字。
ii．采用BCD码扫描输出，设有六路输入/输出辅助信号，和微处理器连接方便。连接LED显示器需外接译码，驱动集成电路。
iii．采用±5V供电，工作电流为3mA。
iv．只要求单一外接基准电压。
v．能够自校零没，保证V IN=0V时读数为零。
vi．典型时钟频率F0=200KHz,转换速率为3次/s。
vii．允许差分输入。
viii．输入阻抗大于1000M，输入电流典型值为1 pA。
ix．零读数最大温漂为2uV/℃。
图4 ICL7135的引脚图
