《三位半数字直流电压表的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三位半数字直流电压表的设计（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、word钦 州学院数字电子技术课程设计报告三位半数字直流电压表的设计院 系 物理学院 专 业 过程控制自动化 学 生 班 级 2010级1班 姓 名 xxxx 学 号 xxxx 指导教师单位 xxxxx 指导教师 xxxx 指导教师职称 xxxx 2013年7月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业2010级 xxx指导教师 xxx摘要：根据设计的指标和要求，结合平时所学的理论知识，设计出一个功能较齐全的数字直流电压表。关键词：电压表、电路、设计、A/D转换器目录前言 11 设计技术指标与要求11.1 设计技术指标 1 1.2 设计要求 12 方案的设计及元器件清单.13 电路的工作原理.24
2、 各部分的功能.3 4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 的性能特点3 4.2 基准电源(CC1403)3 4.3 译码器(MC4511)4 4.4 显示电路模块5 4.5 驱动器5 4.6 显示器55 系统电路总图及原理 5 5.1 电路组成5 5.2 电路的工作原理及过程65.2.1 三位半AD转换器MC1443375.2.2 七段锁存-译码-驱动器CD45118 5.2.3 高精度低漂移能隙基准电源MC140396 电路连接测试97经验体会 10参考文献 10 / 前言数字电压表（DigitalVoltmeter），简称DVM，是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换
3、成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电压表的类型很多，其输入电路、设计电路和显示电路基本相似，只是电压数字转换方法不同。 因此，我们此次设计电压表就是为了了解电压表的原理，从而学会制作电压表。而且通过电压表的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。1 设计技术指标与要求1.1 设计技术指标 1. 量程：一档：+1.999V01.999V 二档: +19.99V019.99V2. 用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变；3. 保持/测量开关：能保持某一时刻的读数；4. 指示值与标准电压表示值误差最低位在5之。1.2 设计要求1. 画出电路原理图（或
4、仿真电路图）；2. 元器件及参数选择；3. 编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 2 方案设计及元器件清单选用A/D转换芯片MC14433、CC4511、MC1413、MC1403实现电压的测量，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是工作速度低，优点是精度较高，工作性能比较稳定，抗干扰能力比较强。具体的元器件清单如表1所示。表一 元器件清单元件名称规格数量CC14433241CC4511161MC140381MC1413161按键开关62电容0.012电容0.12电位器10k、100K各1电阻10010电阻1k、3k各1电阻470k2电阻47k3三极管9012
5、1数码管1043 电路的工作原理1.直流数字电压表的核心器件是一个间接型A / D 转换器它首先将输入的模拟电压信号变换成易于准确测量的时间量然后在这个时间宽度里用计数器计时计数结果就是正比于输入模拟电压信号的数字量，并进行实时数字显示。该系统可采用 MC144333位半A/D 转换器、MC1413 七路达林顿驱动器阵列、CC4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源 MCl403 和共阴极 LED 发光数码管组成。2.本系统是 3位半数字电压表，3位半是指十进制数 00001999。所谓 3 位是指个位、十位、百位，其数
6、字围均为 09，而所谓半位是指千位数，它不能从 0 变化到 9，而只能由 0 变到 l，即二值状态，所以称为半位。数字电压表原理框图如图1所示。基准电压 积分RC元件 3 1/2位A/D电路字形译码驱动电路显示电路字位驱动电路量程选择图1 数字电压表原理框图4 各部分的功能4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 的性能特点CC14433 是CMOS 双积分式三位半A / D 转换器，它是将构成数字和模拟电路的约7700 多个MOS 晶体管集成在一个硅芯片上，芯片有24 只引脚采用双列直插式，其引脚排列与功能如图2 所示。图2 CC14433引脚排列引脚功能说
7、明：VAG（1 脚）：被测电压VX 和基准电压VR 的参考地VR（2 脚）：外接基准电压（2V 或200mV）输入端VX（3 脚）：被测电压输入端R1（4 脚）R1/C1（5 脚）、C1（6 脚）：外接积分阻容元件端C1=0.1F（聚酯薄膜电容器），R1=470K(2V 量程)；R1=27K（200mV 量程）。C01（7 脚）C02（8 脚）：外接失调补偿电容端典型值0.1F。DU（9 脚）：实时显示控制输入端。若与EOC（14 脚）端连接则每次A / D转换均显示。CP1（10 脚）CPo（11 脚）：时钟振荡外接电阻端典型值为4
8、70K。VEE （12 脚）：电路的电源最负端接5V。VSS （13 脚）：除CP 外所有输入端的低电平基准（通常与1 脚连接）。EOC（14 脚）：转换周期结束标记输出端每一次A / D 转换周期结束（EOC输出一个正脉冲）宽度为时钟周期的二分之一。OR（15 脚）：过量程标志输出端。DS4到DS1 （16到19 脚）：多路选通脉冲输入端，DS1 对应于千位，DS2 对应于百位，DS3 对应于十位，DS4 对应于个位。Q0到Q3 （20到23 脚）：BCD 码数据输出端，DS2、DS3、DS4 选通脉冲期间
9、049123;输出三位完整的十进制数，在DS1 选通脉冲期间输出千位0 或1 及过量程、欠量程和被测电压极性标志信号。VDD，整个电路的正电源端。4.2 基准电源(CC1403)提供精密电压，供 AD 转换器作参考电压，如图3所示。图3 基准电源CC1403 4.3 译码器(MC4511)将二十进制(BCD)码转换成七段信号，如图4所示。图4 译码器(MC4511)4.4 显示电路模块这个模块由LG5641AH构成,将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A/D 转换结果。如图5所示。图5 显示电路模块4.5 驱动器(MC1413) 驱动显示器的 a，b，c，d，e，f，g
10、 七个发光段，驱动发光数码管(LED)进行显示。4.6 显示器将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A/D转换结果。5 系统电路总图和原理5.1 电路组成将设计的各个单元电路进行级联，得到数字电子钟系统电路原理图如图6所示。图6 三位半直流数字电压表接线图5.2 电路的工作原理及过程三位半数字电压表通过位选信号DS1DS4进行动态扫描显示，由于MC14433电路的A/D转换结果是采用BCD码多路调制方法输出，只要配上一块译码器，就可以将转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。DS1DS4输出多路调制选通脉冲信号。DS选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通，此时该位数据在
11、Q0Q3端输出。每个DS选通脉冲高电平宽度为18个时钟脉冲周期，两个相邻选通脉冲之间间隔2个时钟脉冲周期。DS和EOC的时序关系是在EOC 脉冲结束后，紧接着是DS1输出正脉冲。以下依次为DS2，DS3和DS4。其中DS1对应最高位(MSD)，DS4则对应最低位(LSD)。在对应DS2，DS3和DS4选通期间，Q0Q3输出BCD全位数据，即以8421码方式输出对应的数字09在DS1选通期间，Q0Q3输出千位的半位数0或l及过量程、欠量程和极性标志信号。在位选信号DS1选通期间Q0Q3的输出容如下：Q3表示千位数，Q3=0代表千位数的数宇显示为1，Q3=1代表千位数的数字显示为0。Q2表示被测电压的极性，Q2的电平为1，表示极性为正，即UX0；Q2的电平为0，表示极性为负，即UX1999，则溢出。|UX|UR则 输出低电平。当 = 1时，表示|UX|UR 。平时OR输出为高电平，表示被测量在量程。MC14433的端与MC4511的消隐端 直接相连，当UX超出量程围时，输出低电平，即 = 0 = 0 ，MC4511译码器输出全0，使发光数码管显示数字熄灭，而负号和小数点依然发亮。5.2.1 三位半AD转换器MC14433在数字仪表中，MC14433电路是一个低功耗三位半双积分式A/D转换器。和其它典型的双积分A/D转换器类似，MC1443
