三位半数字电压表课程设计

1、河北建筑工程学院电子技术课程设计报告设计题目：三位半数字电压表学 院：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师：设计时间：目录一、设计目的 错误！未定义书签。二、功能要求与技术指标 错误！未定义书签。三、方案设计及论证 23.1 方案一 基于MC14433勺数字电压表 23.2 方案二基于AT89352单片机的数字电压表 23.3 方案三 基于ICL7106的数字电压表 3四、方案比较及分析 3五、电路各部分原理说明 41、 电压衰减电路 42、 单相桥式整流滤波电路 43、 基准电压模块 44、3 1/2 位A/D电路模块 55、 显示电路模块 76、 所有元件明细表 7六、实验原理 8七、电路的安装与调试 12八、总电路原理图 13九、实践总结与心得 14十、参考文献三位半数字电压表一、设计目的课程设计主要目的，是通过电子技术的综合设计，熟悉一般电子电路综合设计过 程、设计要求、应完成的工作内容和具体的设计方法。通过设计也有助于复习、巩固 以往的学习模电、数电内容，达到灵活应用的目的。在设计完成后，还要将设计的电 路进行安装、调试以加强动手能力。在此过程中培养从事设计工作的整体观念

2、。课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务同时注意多方面能力的培 养与提高，主要包括以下方面：独立工作能力和创造力。综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；电路检测与故障排查能力。工程绘图能力。写技术报告和编制技术资料的能力。二、功能要求与技术指标1、利用所学过数字电子技术和模拟电子技术知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功 能图，描述其功能。2、对将要实验方案3 1/2位数字电压表方案，须采用中、小规模集成电路、ICL7107A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。3、技术指标：测量直流电压 1999-1V; 199.9-0.1V ; 19.99-0.01V ; 1.999-0.001V ;测量交流电压1999-199V要求三位半显示三、方案设计及论证3.1方案一 MC14433的数字电压表图3-1 MC14433的数字电压表此方案是对电压量进行测试并显示的数字电路。对于交流可以采用桥式整流，

3、通过电阻分压，再用放大器放大，把平均值转换为有效值，最后输送给双积分型A/D转换器MC14433 VXM试输入端。再通过 CD451化段锁存/译码器送到LED显示，完成电压的测试。MC14433S准电压VREFW由恒压源提供，芯片本身有两个量程2V、200mAt匕时对应电阻为470KQ、27 KQ。3.2方案二基于AT89C52t1片机数字电压表根据系统功能实现要求，决定控制系统采用 AT89C52片机，A/D转换采用ADC0809四个共阴极LED数码管。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地 进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。原理框图如下：3.3方案三ICL7107数字电压表根据系统功能实现要求，决定控制系统采用ICL7107、两个共阳极LE躁码管原理框图如下：玉直流稳电压转化芯片INC7107路显示电图3-3基于ICL7107数字电压表四、方案比较及可行性分析(1)显示清晰直观，读书准确数字电压表采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，能缩短读数和记录的时间。(2)显示位数：显示位数通常为3位-8位。(3)准

4、确度高：准确度测量结果中系统误差与随机误差的综合。他表示测量结果与 真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。数字电压 表的准确度远优于模拟式电压表。(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，称作仪表 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。 数字电压表 的分辨力指标亦可用分辨率来表示。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。实际上分辨力仅与仪表显示位数有关， 而准确度则取决于A/D转换 器等的总误差。(5)测量范围宽：多量程DVMH股可测0-1999V直流电压(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和智能仪器，以满足不同的需要。(7)测量速率快：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/秒”。主要取决于A/D转换器的转换速率，其倒数是测量周期。(8)集成度高，微功耗-# -五、电路各部分原理说明心199%000S1VoTV1、电压衰减电路如左图中四个电阻串联分压设计，总电阻值为10MQ ,当开关S1闭合时，为最小量

5、程2V;当开关S2闭 合时，衰减10倍，其量程为20V;当开关S3闭合时， 衰减100倍，其量程为200V;当开关S3闭合时，衰减 100倍，其量程为200MR 19MS2R290 0KS3%9 .99-001%99 .9QR390 KS4：、999R410 KTV图5-3MC1403稳压模块-# -图5-1量程转换电路图图5-2单相桥式整流滤波电路2、单相桥式整流滤波电路电路为单向桥式整流电路，适用 于大电压的整流。电路 TR为电流变 压器，它的作用是将交流电网电压 V1变成整流电路要求的电压 V2=Sinwt,四支整流二极管D1D4 接成电桥的形式。3、基准电压模块这个模块由MC140和电位器构成提供精密电压，供A/D转换器做参考电压MC Z 1403 稳压块4、3 1/2位A/D电路模块ICL7107是高性能、低功耗的三位半 A/D转换电路，包含七段译码器、显示驱动 器、参考源和时钟系统。可以直接驱动LED数码管，是一块应用非常广泛的集成电路。ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好地结合在一起，它有低于 10 pV 的自动校零功能，零漂小于1pV/oC,低于10PA的输

6、入电流，极性转换误差小于一 个字。ICL7107管脚排列介绍：第1引脚：正电源，DC+6V 第26引脚：负电源DC-9V第21弓|脚：电源地第220、2225弓唧:数字部分第2740引脚：模拟部分其中：第27弓|脚：积分器第28引脚：缓冲放大器的输出端，接积分电容 CINT第29引脚：积分比较器的反相输入端，外接自动调零端第30、31弓I脚：信号地和信号正端第32引脚：模拟地第35、36弓I脚：基准地和基准电压正端第37弓I脚：数字地，与V+接进行测试第3840弓I脚：时钟振荡的引出端，外阻容元件或石英晶体组Mwdo!(dsd-BLrmLru 一同团同周周团团同同日同同Fl Fl同剧团用叵QOQ 5OE / E Q(jml0 UJQJCQ50pF; Rosc5Okfl; fos 噂型鲂 48kHz振疆周期tosc=RC/D,45积分时钟斛Fclock=fosc/4枳分周期t|KT=1000X(4OSC)60/50HZ工频抑制以期ti向too依或IM tw好整数最隹枳分电流1户仙满敏程模抵输入电用Wnfs供型蚌2。口被或2V积分电闻Rm*造砒nt枳分电容QmWwt枳分器解研麟VjNT=(

7、t|NTj (hNT)/C|MT积分电压VI晰最大摆幅(V0.5V)ViNT(V+-0.5V)h V 疝典型值尸 2 V显示数字显小学二 lOOOx (Vin/Vref)转换周期tcC=tcLOCKX4000； tcC=tCSCXl6000；当 fosc=48kHz; tcYc=333ms共模输入电压(V+1V)WWV+45V)H动校等电容0.01gFCAz1F参考电容0.1jjFCRf1jiF公共端电压VCOM偏置FVi和v-之间Vcom* V+-2.8VV.与V痢的电压若小于6.8V时,失去稳用功能：若Voom 被拉至低于V+与V-之间的一半，则比魏电路关的ICL7106的供电！单蟒9V心与V-1也为9匕部分的供电由内部产生Vgn产W4.5V1CL7106 显示：LCD类型；曲数字那里部分的电压提幅直接驱动ICLM07的供也双电源土50VV占GND之间为+5% V占GND之间为-5%数字宇楣电路 和LED的躯动蜥为V+与GND之间的电压ICL7107 显示LED类电卡编码的共用LED数码管-# -5、显示模块显示模块采用两块共阳DIP118109图5-5共阳DIP1显示模块6、所有

8、元件明细表元件清单名称符号参数封装电解电容C1, C2, C3, C4C103,C224,C473,C103CC3216-1206（贴片）电容C5C100PCC3216-1206（贴片）电阻R1+R2, R3+R4 R5, R6, R7, R810K,100K, 1M,470K,100K,510 QCC3216-1206（贴片）插座P1, P2Header 2（直插）电位器RP1K电位器（自制直插）数码管U1, U2共阳DIP18二位数码管 （自制直插）-H- LJK 心片ILC7107、MC1403DIP40（直插）六、实验原理31/2 位双积分型A/D转换器ICL7107的基本特点ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMo双规模集成电路，它的最大显示值为士 1999,最小分辨率为100uV,转换精度为0.05 1个字。能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用土5V两组电源供电，并将第21脚的GN娠第30脚的IN 。 在芯片内部从V冉COM：间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压 器可获得所需的基准电压 VREF。 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。 输入阻

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