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1、-目 录第1章数字显示仪表的工作原理11.1 数字式显示仪表原理11.2 数字式显示仪表构造11.3 数字仪表的主要技术指标21.4 线性化问题31.5 信号的标准化及标度变换3第2章数字显示仪表的制作42.1 ICL7107双积分A/D转换器42.2 LED显示器82.3 主要集成块9第3章数字显示仪表的安装103.1 数显局部的安装103.2 电源局部的安装10第4章结论与体会11参考文献12第1章 数字显示仪表的工作原理1.1 数字式显示仪表原理工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确
2、度测量的需要，它具有模拟仪表无法比较的优点。数字仪表的主要特点有：准确度高、分辨力高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量来传输信息，可使得传输距离不受限制。电平放大测量电路非线性校正及A/D转换信号输出图1-1 数字显示仪表原理图译码、驱动、显示设定机构比较环节控制模式控 制 逻 辑传感器数显仪表按工作原理分为：不带微处理器和带微处理器的。其原理框图如图1-1所示。1.2 数字式显示仪表构造不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。不带微处理器的数显仪表一般应具备模数转换，非线性补偿及
3、标度变换三大局部，这三局部又各有很多种类，三者间相互巧妙的组合，可以组成适应于各种不同要求场合的数字式显示仪表。尽管数字仪表的品种繁多，原理各不一样，但其根本构成形式可由图1-2所示的主要环节组成。模一数转换器是数字仪表的核心，以它为中心，将仪表分为模拟和数字两大局部。图1-2 数字显示仪表的根本构成被测对象传感器模数转换计数译码模拟开关时 钟逻 辑 控 制 电 路标度变换基准源线性化器数字显示打印记录数码输出报警系统前置放大仪表的数字局部一般设有滤波、前置放大器和模拟开关等环节。来自传感器或变送器的统一电量信号一般都比较微弱，并且包含着在传输过程中产生的各种干扰成分，因此在其转换成数字量前，
4、首先要进展滤波与放大。前置放大器就是用来提高仪表的灵敏度、输入阻抗及信号的信噪比。仪表的数字局部一般由计数器、译码器、时钟脉冲发生器、驱动显示电路以及逻辑控制电路组成。在数字仪表中，逻辑控制电路起着指挥整个仪表各局部协调工作的作用。它是数字仪表中不可缺少的环节之一。另外，高稳定的基准电源和工作电源也是数字仪表的重要组成局部。被放大的模拟信号有模-数转换成相应的数字量后，经译码、驱动，送到显示器件中进展数字显示。也可以送到报警系统和打印系统中去，进展报警和记录打印。 1.3 数字仪表的主要技术指标一显示位数以十进制显示被测变量值的位数称为显示位数。能够显示09的数字位称为满位；仅显示1或不显示的
5、数字位，称为半位或位。工业用数字温度显示仪表的显示数常为3位，可显示-19991999。高精度的数字表显示位数目前到达8位。二仪表的量程仪表标称围的上、下限之差的模，称为仪表的量程。量程有效围上限值为满度值。三精度目前数字式显示仪表的精度表示法有三种：满度的a%n字、读数的a%n字、读数的a%满度的b%。四分辩力和分辨率数字仪表的分辩力是指末位数字改变一个字所对应的被测变量的最小变化值，它表示了仪表能够检测到的被测量最小变化的能力。数字式显示仪表在不同量程下的分辩力是不同的，通常在最低量程上具有最高的分辩力，并以此作为该仪表的分辩力指示。分辩率指仪表显示的最小值与最大数值之比。五输入阻抗数字式
6、显示仪表是一种高输入阻抗的仪表，输入阻抗可达1012。六抗干扰能力数字式显示仪表一般用串模干扰抑制比和共模干扰抑制比来表征抗干扰能力大小。串模干扰抑制比SMR为：SMR=20lg共模干扰抑制比CMR为：CMR=20lgSMR和CMR的单位是分贝，数值越大，表示数字仪表的抗干扰能力越强，一般直流电压型数显仪表的串模干扰抑制比为2060dB，共模干扰抑制比为120160dB.1.4 线性化问题常规数字仪表进展非线性补偿，主要有两方面的工作：1根据的传感器非线特性求得所需要的线性化器的非线性特性。非线性特性的求取可用数字解析表达式，也可用图解法求得。2根据所求得线性化器的非线性特性，采用非线性补偿电
7、路来实现非线性补偿，而对非线性曲线的处理一般都采用折线逼近法。1.5 信号的标准化及标度变换由检测元件或传感器送来的信号的标准化或标度变换是数字信号处理的一项重要任务，也是数字显示仪表设计中必须解决的根本问题。一般情况下，由于被测量量和显示的过程参数多种多样，因而仪表输入信号的类型、性质千差万别。即使是同一种参数或物理量，由于检测元件和装置的不同，输入信号的性质、电平的上下等也不一样。将不同性质的信号，或者不同电平的信号统一起来，这就叫输入信号的规格化，或则称为参数信号的标准化。对于过程参数测量用的数字显示仪表的输出，往往要求用被测变量的形式显示，图1-3为一般数字仪表组成的原理框图。其刻度方
8、程可以表示为：1数字输出 模拟输入S2S3S1 * y模拟局部模数转换数字局部图1-3 数字仪表的标度变换式中s数字显示仪表的总灵敏度或称标度变换系数；、分别为模拟局部、模-数转换局部、数字局部的灵敏度或标度变换系数。第2章 数字显示仪表的制作2.1 ICL7107双积分A/D转换器ICL7107CPL是三位半双积分A/D转换器大规模集成电路，其输出极为异或门构造。它的作用是把输入电压信号变为数字输出，并驱动显示器。其部构造包含模拟和数字两大局部。模拟局部包括积分器、模拟开关、过零比较器等电路。数字局部包括时钟脉冲发生器、计数器、分频器、译码器、控制器、相位驱动器等电路。ICL7107还有以下
9、特点：部有自动稳零电路，保证零电压输入时，读数为零；部有极性判别电路，即使输入电压极小也能正确区别极性，并显示出来；部有时钟电路，可以外接RC器件，产生自激振荡，也可以由外部时钟输5入；含供A/D转换必需的基准稳压源，可不用外接基准电源；输出为三位七段译码信号，可直接驱动LED；与其他CMOS集成电路一样，这些电路具有输入电阻高的特点。ICL7107采用标准的双列直插40引线封装，引线排列如图2-1所示。各引线功能如下：A1G1 ：个位段驱动信号A2G2 ：十位段驱动信号A3G3 ：百位段驱动信号AB4 ：千位段驱动信号G4 ：负号指示信号GND ：数字地OSC1OSC2 ：时钟发生器接头端R
10、EF-及REF+ ：基准电压的接头端CREF ：基准电容的接头端INT+及INT- ：模拟信号输入端A/Z ：积分发大器反向输入端，接自校零位电容BUF ：缓冲器输出端，接积分电阻INT ：积分器输出端，接积分电容TEST ：试灯端，接高电压位时，显示-1999V+ ：正电源56V接头端V- ：负电源-5-9V接头端1 402 393 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21234567891011121314151617181920 V1 OSC1 D1 OSC2 C1 OSC3 B1 TEST (100) A1 REF+ F1 REF- G1 CREF E1 CREF D2 - C2 7107 IN+ (101) B2 7126 IN- A2 A/Z F2 BUF E2 INT D2 V- (102) B3 G2(102) F3 C3 E3
