数字电压表设计报告

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1、31/2数字电压表一．设计目的课程设计的主要目的是通过某一模拟、数字电路的综合设计，熟悉一般模拟、数字电路综合设计过程，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。课程设计以培养能力为主，在独立完成设计任务的同时注重多方面能力的培养与提高，主要包括一下几方面：1.独立工作能力和创造力；2.综合运用专业以及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；3.查阅图书

2、资料、产品手册和各种工具书的能力；4.工程绘图能力；5.写技术报告和编制技术资料的能力。二．设计指标1.能测量0-1.999V、0-19.99V、0-199.9V值；2.三位半数码显示；3.测量交直流电压；4.使用元器件越少越好。三．设计方案及选择讨论数字电压表的主要内容可归纳为电压测量的数字化方法。其关键是如何把连续的随时间变化的模拟量转化为数字量。5.电路总体框图如图1-3所示图1-3电路总体框图此方案所用器材：⒈数字逻辑试验箱万用表、直流电压源、双踪示波器、配线安装工具⒊集成电路及元器件的名称、型号

3、及数量。见表1-1：7表1-1数字电压表所需器件名称、型号及数量序号名称型号数量1双积分单片ADCMC144331块2BCD七段译码器驱动器CD45111块3达林顿反相驱动器MC14131块4LED七段显示数码管LG5011AH4只5电阻、电容若干四、单元电路设计⒈桥式整流电路：整流电路的任务是将交流点变换成直流电，完成这一任务主要是靠二极管单向导电作用，故二极管是构成整流电路的关键元件。电路如图4-1-1：图4-1-1交流整流滤波电路⒉量程控制电路：采用多量程选择的分压电阻网络，可按整机输入电阻为100

4、MΩ标准经计算得4个分压电阻分别为9MΩ、900KΩ、90KΩ、10KΩ,可用四个双刀双掷开关进行控制切换，实现多量程扩展电压测量功能。电路图如图4-2-1：图4-2-1量程转换电路图VI2VVX9MΩ900KΩ90KΩ10KΩ7⒊基准电压：选用电阻分压原理为MC14433提供基准电压VREF（+2V）。电路如图4-3-1示：图4-3-1基准电压电路VREF5V⒋负电源：由电源电压提供-5V。⒌模数转化器：由MC14433芯片构成，主要作用是将输入的模拟电压转换成四位二进制BCD码，MC14433是CMO

5、S工艺31/2位双积分A/D转换器，它采用了大规模集成电路技术，主要完成A/D转换和相应的逻辑功能，是数字电压表的核心。图4-5-1是MC14433的引脚图。图4-5-1MC14433的引脚图MC14433的引脚说明如下：⑴VAG（1脚）：被测电压ux和基准电压VREF的参考地。⑵VR（2脚）：外接基准电压VREF（2V或200ｍV）输入端。⑶VX（3脚）：被测电压ux输入端。⑷R1（4脚）、R1/C1（5脚）、C1（6脚）：外接积分阻容元件端。C1=0.1μF（聚酯薄膜电容器），R1=470KΩ（2V量

6、程）。R1=27KΩ（200ｍV量程）。⑸C01（7脚）、C02（8脚）：外接失调补偿电容端，典型值为0.1μF。⑹DU（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。⑺CP1（10脚）、CP0（11脚）：时钟振荡外接电阻端，典型值为470KΩ。⑻VEE（12脚）：电路的电源最负端，接－5V。⑼VSS（13脚）：除CP外所有输入端的低电平基准（通常与1脚连接）。⑽EOC（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1/

7、2。⑾OR（15脚）：过量程标志输出端，当

8、ux

9、＞VREF时，OR输出为低电平。⑿DS4～DS1（16～19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。⒀Q0～Q3（20～23脚）：BCD码数据输出端，DS2、DS3、DS4选通脉冲期间。输出3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、欠量程和被测试电压极性标志信号。MC14433主要包括模拟电路、数字电路两大部分，其内部框图如图4-5-2示：7溢出多路选择开关锁存器个十百千时钟控

10、制逻辑CMOS模拟电路极性判别I图4-5-2MC14433的内部框图ORDS1~DS4Q0~Q3CLK1CLK2VREFVAGV1DUEOC⒍锁存译码驱动器：选用CD4511七段译码器。其引脚图如图4-6-1所示：图4-6-1CD4511引脚图CD4511的引脚说明：⑴A(7脚)、B(1脚)、C（2脚）、D（6脚）：BCD码输入端⑵a(3脚)、b(13脚)、c（11脚）、d（10脚）、e（9脚）、f（15脚）、g（14脚）：七