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1、摘 要本次设计的对象是一个三位半直流数字电压表。量程为1.999V0-1.999V，误差为5 0/00 。电路主要由双积分模/数转换器、译码驱动器、反相器等器件构成的。当被测电压输入模/数转换器后，在位选信号有效期间，二进制码数据输出线依次输出四个四位二进制码，这个二进制码通过译码器转换为显示器的段驱动信号。数字输出采用动态扫描方式，多路选通脉冲输出端控制反相器轮流导通，产生显示器的位驱动信号。显示器的显示方式采用了由发光二极管组成的共阴极LED显示器。在段驱动信号和位驱动信号共同作用下在显示屏上显示所要测量的直流模拟电压。当被测电压超过基准电压时，过量程信号输出低电平，触发器的工作使译码驱动
2、器的消引端的电平时高时低，从而使显示数字闪烁，指示过量程状态。如果在测量中，转换周期结束标志输出端和更新输出的模-数转换数据结果的输入端接一只开关，可以实现电压表保持某一时刻的测量结果不变。电压表还可以实现自动转换量程。自动转换量程可以加快测量速度，提高测量准确度，实现测量自动化。 该直流数字电压表具有功耗低、抗干扰能力强、精度高及使用灵活等优点，被广泛用于各种数字仪表中。 关键词直流数字电压表；模/数转换器；显示器AbstractThe object of this design is a three electric voltage forms with numerical half di
3、rect current.Measure the distance as the 1.999 V0-1.999 V, error margin is 5 0/00.Electric circuit mainly from double integral calculus mold-number the conversion machine,translate a code actuator,anti- mutually machine etc. the spare part constitute.When is measure the electric voltage importation
4、mold-number the conversion machine after, reign to choose signal a valid period, the binary system code data outputs line to output four four binary system codes one by one in order, this binary system code passes to translate the code machine conversion to drive signal for the segment of the displa
5、y.The numeral outputs an adoption a dynamic state to scan a way, having another road to choose a pulse exportation to carry a control anti- mutually the machine leads by turn, creation display of drive signal.The manifestation method of the display adopt from give out light the total cathode LED dis
6、play that the diode constitute.Drive in the segment the signal and drive a common function of signal to descend Be showing to hold a manifestation want diagraph of the direct current imitate electric voltage. That direct current numerical electric voltage watch has a great achievement to consume low
7、,the anti- interference ability is strong,the accuracy is high and use a vivid etc. advantage, is used for various numerical gauge extensively in.KeywordsDirect current numerical electric voltage form；A/D number conversion machine；display不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1第2章 总体方案设计2第3章 单元电路的设
8、计33.1 A/D转换器的选择和设计33.1.1 转换精度63.1.2 转换时间63.2 双积分A/D转换器5G1443373.2.1 关于5G1443373.2.2 5Gl4433的外部电路连接与元件参数设计103.3 BCD-锁存/译码/驱动器5G4511133.3.1 编码器133.3.2 译码器133.4 显示部分153.5 5G1413、D触发器163.5.1 达林顿驱动器163.5.2 D触发器16第4章 三位半数字电压表的总体设计184.1 电路组成184.2 工作过程19第5章 PCB板图设计21结论24致谢25参考文献26附录A27附录B31千万不要删除行尾的分节符，此行不会
9、被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论在生产和实验中，电压表是最常使用的测量仪器之一，目前市场上的数字电压表头已在逐渐取代以往的指针式表头。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。数字电压表有显示清晰直观，读数准确的特点。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 Bargrap
10、h）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。除此之外数字电压表还有分辨率高，准确度高，测量范围宽，测量速度快，扩展能力强，抗干扰能力强等特点。新一代数字仪表广泛采用新技术，不断开发新产品当中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，给电路设计和安装调试、维修带来极大方便。第2章 总体方案设计数字电压表以模/数（A/D）
11、转换器为核心构成，总体电路由A/D转换器、译码驱动器、触发器、显示器和反相器组成。系统方框图如图1-1所示。图2-1 系统方框图模拟直流电压经过A/D转换器把模拟量转换为二进制数字量，这个数字量经过译码驱动器在LED数码管上显示所要测试的模拟电压，在这个过程中维持阻塞D触发器和反相器件配合上述几种器件共同工作形成了三位半数字电压表。在这次设计中电压表的核心器件A/D转换部分采用的是三位半A/D转换器5G14433。5G14433是国产的三位半A/D转换器,是目前广为流行的最典型的双积分A/D转换器。它具有抗干扰性能好，转换精度高等特点。译码驱动器采用的型号是55G4511。5G4511为7段显
12、示译码器，具有锁存/译码/驱动功能，它将连续的模拟量转换为数字量。反向器件是七路达林顿驱动器阵列5G1413。上述三种元件构成了电压表的基本模型。在组成电压表时触发器可加也可以不加，加上触发器可以及时的发现电压表的过量程状态。在本次设计中采用了维持阻塞D触发器。第3章 单元电路的设计3.1 A/D转换器的选择和设计A/D转换器是一种能把输入模拟电压或电流变成与它正比的数字量,既能把被控对象的各种模拟信息变成计算机可以识别的数字信息。模数转换的过程有四个阶段，即采样、保持、量化和编码。采样是将连续时间信号变成离散时间信号的过程。经过采样，时间连续、数值连续的模拟信号就变成了时间离散、数值连续的信
13、号，称为采样信号。采样电路相当于一个模拟开关,模拟开关周期性地工作。理论上，每个周期内，模拟开关的闭合时间趋近于0。在模拟开关闭合的时刻（采样时刻），我们就“采”到模拟信号的一个“样本”。量化是将连续数值信号变成离散数值信号的过程。理论上，经过量化，我们就可以将时间离散、数值连续的采样信号变成时间离散、数值离散的数字信号。我们知道，在电路中，数字量通常用二进制代码表示。因此，量化电路的后面有一个编码电路，将数字信号的数值转换成二进制代码。然而，量化和编码总是需要一定时间才能完成，所以，量化电路的前面还要有一个保持电路。保持是将时间离散、数值连续的信号变成时间连续、数值离散信号的过程。在量化和编
14、码期间，保持电路相当于一个恒压源，它将采样时刻的信号电压“保持”在量化器的输入端。虽然逻辑上保持器是一个独立的单元，但是，工程上保持器总是与采样器做在一起。两者合称采样保持器。A/D转换器种类很多,但从原理上通常可分为以下四种: 并行A/D转换器，逐次逼近式A/D转换器，电压-频率变换式A/D转换器，双积分式A/D转换器。并行模数转换器是一种直接模数转换器，亦称快速模数转换器（flash ADC）。n位并行数模转换器中有个电压比较器，每个电压比较器的一个输入端与采样保持电路的输出端相连接，另一个输入端则取个量化电平中的一个，作为参考电压。这个量化电平由一个抽头电阻分压器提供。因为采样电压同时馈
15、入各个电压比较器，所以各个电压比较器同时输出高电平或低电平。显然，这个高电平或低电平表示一个位二进制代码，对应这一个量化电平。事实上，我们只需n位二进制代码就能表示个量化电平。也就是说，用位二进制代码表示个量化电平有很大的冗余度。于是，我们通过一个代码转换器将位二进制代码转换成n位二进制代码。并行模数转换器的优点是转换速度快，缺点是电路规模庞大。逐次渐进型模数转换器也是一种直接型模数转换器。与并行模数转换器不同，串行模数转换器的量化和编码受时钟脉冲控制。n位逐次渐进型模数转换器需要个时钟周期才能输出二进制代码。尽管转换速度不如并行模数转换器，逐次渐进型模数转换器是串行模数转换器中转换速度最快的一种。逐次渐进型模数转换器包含一个数模转换器，启动后，它先把一个n位二进制代码假想为转换结果，然后把这个假想结果通过数模转换器转换成模拟电压，接下来通过比较器来验证：如果这个电压比待转换的电压低，那么就把一个较大的二进制代码作为新的假想结果；如果这个电压比待转换的电压高，那么就把一个较小的二进制代码作为新的假想结果。这个过程反复进行，直至假想结果最接近待转换的电压。显然，逐次渐进型模数转换器的设计思想是试凑法：由粗到精、步步逼近。电压-频率变换型模数转换器是另一种间接型模数转换器。这种模数转换器中有
