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1、4位数字电压表摘要 4位数字电压表是以ICL7135为核心，再相应的配上译码器、驱动器、数码显示管基准电压、时钟振荡器、输入滤波电路。 本表头是按照普通应用电路而组合成的最基本的数字表头，主要使用了其1.9999V的直接测量功能。使用ICL7135制作的数字电压表头，具有非常高的性能指标，可广泛应用于数字电压表，台式数字万用表，智能测量仪器和其他高精度分辨路的测试系统中。关键词 A/D转换器 数码显示管 译码器 时钟振荡器 驱动器4 Digital VoltageAbstract 4 digital voltage is based on ICL7135.Having been qualifi
2、ed for the decoder,drive,digital display tube,circuit still correspondingly,can compose the place figure voltmeter right away. The form the head is a circuit according to average application but the most fundamental digital watch head that constitutes but is accomplished,directness having used whose
3、 1.9999V mainly measure a function .But use the place figure voltmeter head that ICL7135 makes,have the very high function index,apply to the figure voltmeter broadly,in the table model figure millimeters,measure an instrument and other high accuracy of intelligence resolution ratio tesring system.
4、Key words A/D converter Digital display tube Decoder clock oscillator driver1 前言数字电子技术是门重要的技术基础课，同时又是一门实践性和应用性很强的课程。作为一名自动化专业的学生，对这门课学习的好坏，直接影响着以后专业的发展，因为基础是成就一切的关键。通过课程设计可以考察这一学期我们对数字电子技术这门课程的学习情况，理论与实践紧密结合，实践可以培养学生的工程应用能力，而课程设计正是验证这种能力的最好方法。这次课程设计的题目是4数字电压表（digital voltmeter）的设计与调试。它是采用数字化测量技术把连续的
5、模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。通过4数字电压表设计，很巧妙的把模拟电子技术结合到一起。实现了知识的扩展和实际应用，加深了数字电子技术知识的掌握，锻炼了实际动手操作的能力，为以后的工作打下了良好的基础，以便尽快适应社会的发展和技术的更新。本设计为自制4数字电压表，此设计的内容主要分三部分，第一部分是设计的内容及要求，第二部分是基本单元的电路设计，第三部分是安装与调试。11总体方案设计与论证1.1.1设计要求、1.加深理解数字电路的基本理论知识，学习基本理论在实践中的运用，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤，进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。2.
6、学习和联系在面包板上实现数字电路食物制作的方法、技术。学习数字电路调试、测试、故障查找和排除故障的方法、技巧，能独立完成课程设计的内容。3.学会科学设计实验电路，具有合理安排设计步骤的能力，按功能模块接线、测试、调试电路和排除故障。按设计要求设计和连接电路，并能对实验结果进行分析。4. 树立电子工程意识，培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。5.熟悉集成电路ICL7135、ICM7556、74HC04、74LS47芯片的使用方法，并掌握其工作原理。1.1.2设计内容及要求1.分析设计数字电压表电路。2.测量范围：直流-1.9999V+1.9999V，转换误差允许最低为有1个字的跳动。3.
7、组长调试4为伴数字电压表，要求能够自动调零，当输入为0V电压时，读书为“0000”且最高为自动消隐。4.画出数字电压表电路原理图，写出详细设计说明书。5.画出元器件布置图。1.1.3设计目的 1电子技术课程设计是学习电子技术十分重要的环节之一，是对学习电子技术知识的综合性实践训练。对于巩固所学的电子技术理论知识，培养解决实际问题的能力，加强基本的技能训练具有明显的积极作用。2. 掌握数字电压表的设计原理，组装、焊接与调试方法。3. 熟悉集成电路ICL7135、ICM7556、74HC04、74LS47的使用方法，并掌握其工作原理。1.2 数字电压表的特点及发展趋势数字电压表是诸多数字化仪表的核
8、心与基础。以数字电压表为核心，可以展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。 1.2.1数字电压表的特点1显示清晰直观，读数准确传统的模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可避免的会引入人为的测量误差。数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳读现象，测量结果就是唯一
9、的。新型数字电压表还增加了标志符显示功能，包括测量项目、符号单位和特殊符号、为解决DVM不能反映被测电压的连续变化过程以及变化趋势这一难题，一种数字/模拟条图仪表业已问世。模拟图条（Anal of Bargraph）有双重含义：第一，被测量为模拟量；第二，利用条状图形来模拟被测量的大小及变化趋势。这类仪表将数字显示与高分辨率模拟条图显示集于一身，兼有DVM与模拟电压表之优点。智能数字电压表均带微处理器和标准接口，可配合计算机和打印机进行数据处理或自动打印，构成完整的测试系统。2显示位数显示位数通常为31/2位、32/3位、33/4/位、41/2位、43/4位、51/2位、61/2位、71/2位
10、、81/2位共9种。判定数字仪表的位数有两条原则：能显示09所有数字的位是整数位；分数位的数值是以最大显示值中最高位数字为分子，用满量程时最高数字作分母。例如，某数字仪表的最大显示值为1999，满量程计数值为2000，这表明该仪表有3个整数位，而分数位的分子为1，分母是2，故称之为31/2位，读作三位半。 3准确度高准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。4分辨率高数字电压表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称为仪表的分辨力，它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。例如31/2位DVM的分辨率为1/19990.
11、05。需要指出，分辨力与准确度属于两个不同的观念。从测量角度看，分辨力是虚指标（与测量误差无关），准确度才是实指标（代表测量误差的大小）。5测量范围宽多量程DVM一般可测量01000V直流电压，配上高压探头还可测上万伏的高压。6扩展能力强在数字电压表的基础上，还可扩展成各种通用及专用数字仪表、数字多用表（DMM）和智能仪表，以满足不同的需要。7测量速度快数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数，叫测量速率，单位是次/S。它主要取决于A/D转换器的转换速率，其倒数是测量周期。8输入阻抗高数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10M10000M，最高可达1T。9集成度高，微功耗新型数字电压表普遍采用
12、CMOS大规模集成电路，整机功耗很低。10抗干扰能力强51/2位以下的DVM大多采用积分式A/D转换器，其串模抑制比、共模抑制比各别可达100dB、80120dB。高档DVM还采用数字滤波、浮地保护等先进技术，进一步提高了抗干扰能力，共模抑制比可达180dB。1.2.2数字仪表的发展趋势采用新技术、新工艺，由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世，标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。1广泛采用新技术，不断开发新产品2模块化的发展方向新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。预计在不久的将来，许多数字仪表将由标准化、通用化、系列化的模块所构成，给电路
13、设计和安装调试、维修带来极大方便。表面安装技术（SMT）和表面安装元器件（SMD）将获得普遍应用。这项技术被誉为世界电子工艺技术的一项重要突破。所谓表面安装是将微型化的表面安装集成电路（SMIC）和表面安装元件，用粘贴工艺直接安装在印刷板上，再用波峰焊接机焊接，由此取代传统的打孔焊接工艺，使印刷板安装密度大为增加，可靠性得到明显提高。3多重显示仪表为彻底解决数字仪表不便于观察连续变化量的技术难题，数字/模拟条图双显示仪表已成为国际流行款式，它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化过程及变化趋势的两大优点。模拟条图大致分成三类：液晶（LCD）条图，呈断续的条状，这种显示器的分辨力高
14、、微功耗，体积小，低压驱动，适于电池供电的小型化仪表。等离子体（PDP）光柱显示器，其优点是自身发光，亮度高，显示清晰，观察距离远，分辨力较高，缺点是驱动电压高，耗电较大。LED光柱，它是由多只发光二极管排列而成。这种显示器的亮度高，成本低，但象素尺寸较大，功耗高，驱动电路复杂。4安全性仪器仪表在设计和使用中的安全性，对于生产厂家和广大用户都是至关重要的问题。一方面厂家必须为仪表设计安全保护电路，并使之符合国际标准（例如美国UL认证，欧洲GS认证，ISO9001国际标准质量认证）；另一方面用户必须安全操作，时刻注意仪表上的各种安全警告指示。仪表的保护电路在于最大限度的减小或防止因误操作而造成的
15、危害。以DMM为例，常见的误操作是用电流档或电阻档去测量电压。5操作简单化本次课程设计我们仅选数字电压表中的数字电压表来进行设计。 2 数字电压表的基本组成原理及电路设计2.1数字电压表基本原理及系统框图数字电压表的基本原理：数字电压表是按照普通运用电路而组合而成的最基本的数字表头，主要使用了其2.0000的直接测量的功能。电器采用74HC04组成-5V电压产生电路，以及ICL7135需要的时钟信号电路，只需要给表头供电+5V就可以正常使用，小数点选择电路是通过一个NPN型三极管，利用它的驱动源是选择哪一位数码管的位扫描驱动信号来达到对应使用，使该位的小数点点亮的目的。基本质量的快速判别：送入+5V直流稳压电源，屏幕上面应该显示随机数字，用金属短接两个输入端口，屏幕上应该显示“0000”，利用指针万
