简易数字电压表电路课设

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1、沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称电子线路课程设计院（系）电子信息工程学院专业电子信息工程班级84020105学号2008040201141姓名张超伟课程设计题目简易数字电压表电路的设计课程设计时间:2010年12月20日至2011年01月02日课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个简易数字电压表，它可以测量直流、交流电压。其参考原理框图如图1所示。ux分压电路输入保护及缓冲电路交、直流转换电路压频转换电路计数、译码显示电路ACACDCDC图1数字电压表的原理框图二、技术指标测量电压的技术指标如下表1所示。表1测量项目量程准确度(23±5℃)输入电阻分辨力

2、最大允许电压DCV2V±（0.5%RDG+3字）10MΩ1mV500V20V10mVACV(RMS)(40Hz~1kHz)2V±（1.0%RDG+3字）10MΩ1mV±500V20V10mv三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本，要求采用LED显示。各量程的转换采用开关转换。2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。153．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2．进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1．沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术.[M]北京：人民邮电出版社

3、，1993年2.阎石.数字电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006年3.童诗白、华成英.模拟电子技术基础.[M]北京：高等教育出版社，2006年4.戴伏生.基础电子电路设计与实践.[M]北京：国防工业出版社，2002年5.谭博学主编.集成电路原理与应用.[M]北京：电子工业出版社，2003年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字：日期：成绩15一、概述本设计是简易数字电压表，随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高

4、，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。而本次任务是可以测量直流、交流电压，分为2V和20V两档，输入电阻为10MΩ，精确度要求达到1mV、10mV，通过参考多种材料及分析仿真，做成了简易数字电压表。通过此次课设使我对我们所学的知识有了更深的认识和体会，对自我动手的能力也提高了很多。二、方案论证方案一：数字电压表可以测量直流、交流电压，最终经转换通过LED显示。其原理框图如图2所示分压电路输入保护及缓冲电路交、直流转换电路压频转换电路计数译码显示电路ACACDCDC图2数字电压表的原理框图输入电压经分压电路分成2V和20V两档，再通过电压跟随器构成的保护缓

5、冲电路后输出，如果为直流，则直接通过压频转换送到计数译码显示电路，若为交流先经过交直流转换电路，再通过压频转换，到计数译码驱动电路，最终通过LED数码管显示出来。方案二：方案二的原理框图如图3所示，电路由分压电路，输入保护及缓冲电路，交、直流变换电路，A/D转换电路，单片机及译码显示电路组成。前几个模块的功能与方案一相同，不同的是方案中用到单片机对经过A/D转换器后的数字信号进行记录然后通过译码显示电路进行显示。分压电路输入保护及缓冲电路交、直流转换电路A/D转换电路译码显示电路ACACDCDCux图3方案2的原理框图由于仿真软件中无设计要求的A/D转换芯片，所以

6、本次课设采用的是方案一的设计。三、电路设计1.分压电路及保护缓冲电路电压表测量交、直流共用一个分压电路，通过电阻进行分压将电压表的量程分为2V，20V。分压电阻的总阻值为10MΩ，各档的分压比通过量程转换开关S2加以选择，并且按照10倍率关系来改变。该分压器将0～500V被测交、直流电压一律衰减到2V以下，以便于将电压送入A/D转换电路进行测量及显示。分压电路如图3所示，当电路中开关J1拨到上面时测的是直流电压，而当开关S1拨到下面时测的是交流电压。R14、R155是分压电阻，J2是量程转换开关，从上到下量程分别为2V，20V。电路中Ui1即电阻R5端为电压输入端

7、，Uo1即OP22HS6端为分压后电压输出端。缓冲部分由两个分压电阻、二极管以及一个电压跟随器组成。输入保护电路由R11、D4、D5组成。其中R11起限流作用，D4和D5组成双向限幅电路进行过压保护，电位器用以调整失调电压。分压缓冲保护电路如图4所示。R11为输入，6端口为输出。图4分压缓冲保护电路图2.交直流转换电路的设计交、直流变换电路是用来将交流电压变换成直流电压，而最终得到的直流电压大小相当于交流电压的有效值。该电路的设计需要滤波器和放大器，滤波器的作用是将交流变换成直流，放大器的作用是将电压平均值转换成有效值。交直流电压转换电路如图5所示，电路中U1端为

8、交流输入端