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1、天津城建大学设 计 任 务 书计算机与信息工程 学院 电子信息工程 专业 12电信1、2 班 设计题目：数显交流电压测量表完成期限：自 2015 年 10 月 30 日至 2015年 11月 15 日止指导 教 师： 教研室主任： 院 长： 学 生 签 字 ： 批 准 日期： 接受任务日期： 2015 年 10 月 30 日 一、设计原始依据：交流电压是重要的电量参数，无论是工业生产还是人们日常生活当中，都需对其进行监测，特别是在工业生产过程中需要实时测量电网电压参数，并且直观的显示出来。现在的测量方法通常是用变压器进行隔离降压，再进行整流滤波变成直流电压，在对其相应的直流电压测量。测量的数值
2、是平均值，最终显示的应该是电压有效值，因此在数值上应该进行校验。二、设计内容和要求：设计一台数显交流电压测量表测量范围AC220V15V和AC380V25V。用CC7107（ICL7107）设计3位数字电压表。要求用4位高亮LED数码管显示用小型变压器作为交流电压传感器交流电压整流电路要求用由运放组成的高精度检波电路要求采用线性电源，输入AC220V15%供电，输出+5V，-9V要求：方案说明、框图及说明、具体电路及说明。论文要求结构合理，语句通顺、准确，书写规范。图形电路绘制准确，论文书写符合规范化要求。目录第一章 方案设计与实现11.1设计内容及要求11.2设计原理1第二章 设计过程22.
3、1 ICL7107简介22.2ICL7107组成的数码管显示电路设计32.3电压转化电路设计42.3.1变压电路设计42.4.2整流电路设计42.3.3滤波电路设计52.4线性电源设计6第三章心得体会7第四章 参考文献8第一章 方案设计与实现1.1设计内容及要求设计一台数显交流电压测量表测量范围AC220V15V和AC380V25V。用CC7107（ICL7107）设计3位数字电压表。要求用4位高亮LED数码管显示用小型变压器作为交流电压传感器交流电压整流电路要求用由运放组成的高精度检波电路要求采用线性电源，输入AC220V15%供电，输出+5V，-9V1.2设计原理 本文设计的电压表是一个3
4、位半直流电压测量的数字式电压表。电压值显示稳定，读数方便，能测量正，负电压且能切换量程，使用方便。系统框图如下图1所示。本系统可分为待测交流电、电源变压器、整流电路、滤波电路，数字电压表测量及显示，线性电源等6部分。图1设计原理图第二章 设计过程2.1 ICL7107简介随着科学技术的发展，数字电压表的种类越来越多，功能越来越丰富，当然应用的领域也越来越广泛，给人们的工作和生活带来许多方便。本文主要介绍的是基于ICL7107数字电压表的设计的设计，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统是一种集三位半转换器段驱动器位驱动器于一体的大规模集成电路，ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统的一
5、种31/2位A/D转换器，能够直接驱动共阳极数字显示器，够成数字电压表，此电路简洁完整，稍加改造就可以够成其他电路，如数字电子秤、数字温度计的等专门传感器的测量工具。ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统是一种集三位半转换器段驱动器、位驱动器于一体的大规模集成电路，主要用于对不同电压的测量和许多工程上的应用，调频接口电路，它采用的是双积分原理完成A/D转换，全部转换电路用CMOS大规模集成电路设计。应用了ICL7107芯片数码管显示器等，芯片第一脚是供电，正确电压时DC5V，连接好电源把所需要测量的物品连接在表的两个端口，从而可以在显示器上看到所需要的结果。下面阐述它的引脚功能和外围元件参
6、数的选择。ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择。 图2. ICL7107芯片引脚图ICL7107芯片的引脚图如图2.5-2所示，它与外围器件的连接图如4所示。图4中它和数码管相连的脚以及电源脚是固定的，所以不加详述。芯片的第32脚为模拟公共端，称为COM端；第34脚Vr+和35脚Vr-为参考电压正负输入端；第31脚IN+和30脚IN-为测量电压正负输入端； Cint和Rint分别为积分电容和积分电阻，Caz为自动调零电容，它们与芯片的27、28和29相连，电阻R1和C1与芯片内部电路组合提供时钟脉冲振荡源，从40脚可以用示波器测量出该振荡波形，该脚对应实验仪上示波器接口C
7、LK，时钟频率的快慢决定了芯片的转换时间（因为测量周期总保持4000个Tcp不变）以及测量的精度。2.2ICL7107组成的数码管显示电路设计 本方案的主要特点是：能够直接驱动共阳极的LED显示器，不需要外加驱动原件使整机线路简化。采用+5V和-9V两组电源供电。LED属于电池控制原件，芯片。本身功耗较小。显示亮度较高。 图3ICL7107组成的数码管电压表原理图2.3电压转化电路设计2.3.1变压电路设计图4变压电路当单刀双掷开关S1置于3脚时，变压器匝数比为2000比1，此时可测量AC380V.当单刀双掷开关S1置于1脚时，变压器匝数比为1100比1,此时可测量AC220V. 待测交流电信
8、号经过降压整流滤波电路之后变为近似直流电信号，其值为原交流电信号正半周期的平均值，即，而所给信号的大小均为有效值，即，得到有效值与平均值的关系为：平均值0.9有效值，而ICL7107测量的信号的满量程(平均值)信号值为200mV，遂需要进行降压处理，经计算AC220V15V信号需经过1100:1降压处理，AC380V25V信号需经过2000：1降压处理，故设计的电路如上图所示，其中Vi为待测交流电信号，Vo信号接整流电路的Vi信号。2.4.2整流电路设计图5整流电路电路原理：当Vi 0时，V01 0，D1通，D2止同向输入使得D4通，D3止。V0=Vi当Vi 0，D1止，D2通同向输入使得D4
9、止，D3通。综合上述，电路的输出、输入关系为 V0=|Vi|所以该电路亦能实现绝对值运算，而且仅需要一对匹配电阻。但是该电路的输入电阻依然较低，它取决于R1的大小，即：Ri=R1 其中图中V0接滤波电路的Vi,Vi接图3变压器电路的V0.2.3.3滤波电路设计滤波电路其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。滤波是信号处理非常。根据高等数学理论，每一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。而滤波电路只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而另一部分频率成分不能通过的电路。由此设计出滤波电路。如图.其中Vo连接ICL7107检测电路的数据采集端，Vi连接图4
10、中的Vo。图6滤波电路2.4线性电源设计图7线性电源电路 线性电源主回路的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后,通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源,再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节,使之输出高精度的直流电压源。本设计使用电源芯片是LM7805、LM7909和LM2576-5。由LM7812、LM7912组成双线性电源，给全桥采集电路和差分放大电路供电，由LM2576-5组成单电源给单片机系统供电。 第三章 心得体会 通过本次电子电路综合设计，完成了数显交流电压测量表的设计实现。经过了本次设计，我对综合电子电路的设计有了一定的理解，并且综合
11、运用模电和数电的知识，理论与实际相结合，是我对电子系统设计这门学科有了更加深刻的体会与了解。通过这次课设我认识到我们做任何事都要一丝不苟，认真的掌握事物的发展原理和内部构造，认清事物本质，踏实的干好每个环节，虚心的向周围的人学习，团结合作就有可能事半功倍。课设做的东西虽然不是很复杂，但使我们从中体会到的做事情应有的态度却是值得我们长久受用的，至少我们从中学到了很多有用的知识，可以说是受益匪浅。第四章 参考文献1童诗白模拟电子技术基础北京：高等教育出版社，20022张建华数字电子技术北京：机械工业出版社，20043. 陈汝全电子技术常用器件应用手册北京：机械工业出版社，20054. 毕满清电子技术实验与课程设计北京：机械工业出版社，20055. 潘永雄电子线路CAD实用教程西安：西安电子科技大学出版社，20026. 张亚华电子电路计算机辅助分析和辅助设计北京：航空工业出版社，2004
