电子技术综合课程设计_简易数字电压表电路的设计.doc
《电子技术综合课程设计_简易数字电压表电路的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子技术综合课程设计_简易数字电压表电路的设计.doc(59页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、沈阳航空航天大学课 程 设 计 简易数字电压表电路的设计班级 / 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 沈阳航空航天大学课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 电子技术综合课程设计 院系 自动化学院 专业 自动化 班级 84070202 学号 2021040702054 姓名 卢广龙 课程设计题目 简易数字电压表电路的设计 课程设计时间: 2021 年 12 月 06 日 至 2021 年 12 月 26 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
2、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表所示。测量工程量程准确度(235)输入电阻分辨力最大允许电压DCV2V0.5%RDG+3字10M1mV500V20V10mVACV(RMS)(40Hz1kHz)2V1.0%RDG+3字10M1mV500V20V10mv三、设计要求1在选择器件时,应考虑本钱,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。3画出电路原理图元器件标准化,电路图标准化。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
3、万用表电路原理与维修技术. M北京:人民邮电出版社,1993年2. 阎石. 数字电子技术根底. M北京:高等教育出版社,2006年3. 童诗白、华成英.模拟电子技术根底. M北京:高等教育出版社,2006年4. 戴伏生.根底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 绩一、概述数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术设计的电压表。数字电压表自1952年问世
4、以来,已有50多年的开展史,大致经历了五代产品。第一代产品是20世纪50年代问世的电子管数字电压表,第二代产品属于20世纪60年代出现的晶体管数字电压表,第三代产品为20世纪70年代研制的中、小规模集成电路的DVM。近年来,国内外相继推出由大规模集成电路LSI或超大规模集成电路VLSI构成的数字电压表、智能数字电压表,分别属于第四代、第五代产品。它们不仅开创了电子测量的先河,更以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性而受到人们的青睐。二、方案分析此设计主要利用压频转换实现对电压的测量。被测电压经过分压电路及缓冲、保护电路假设被测电压是交流,还需要经过SW1开关的切换进行交、直流转换
5、,输入压频转换器,输出频率值与输入电压值成正比的脉冲信号,利用逻辑控制电路,对输出的脉冲在1秒内进行计数、译码、显示,从而实现对被测电压的数字显示。本方案中的SW1开关,是为了实现交、直流档的转换,SW2开关是为了实现2V、20V电压档的转换,SW3开关是为了实现清零功能,清零后可以进行下一次测量。此方案精度较高,根本能到达要求,而且元器件较少,造价低廉,使用起来方便。本方案的原理方框图如图1所示:分压缓冲保护电路压频转换电路计数译码显示电路交直流转换电路逻辑控制电路直流交流ux图1 简易数字电压表的原理框图三、电路设计1、分压电路、输入保护及缓冲电路 电路图见图2。该电路采用SW开关进行量程
6、选择,开关在上是2V档,同时第四位数码管后的小数点亮,开关在下是20V档,同时第三位数码管后小数点亮。为满足要求,用电阻进行分压。用两个反并联的二极管作为输入保护,防止输入电压过大烧毁后续电路。为使电压表获得较高的输入阻抗,以提高测量准确度,采用了输入阻抗较高的集成运放TLC2252。将运放接成电压跟随器以获取并输出被测电压,起到缓冲作用。图2 分压、保护及缓冲电路2、交、直流转换电路电路图见图3。该电路能够实现对小信号进行绝对值运算。电路中选择,,。当输入电压0时,二极管D2导通, D1截止,第一个运放的输出电压。故。当0时,二极管D2截止,D1导通,=0,故。由上述可知输出形成全波整流。对
7、于交流信号,全波整流后需要进行滤波以减小纹波电压,故在两端并联电容。开关SW在上是交流档,在下是直流档。 经过理论计算并运行调试选取电阻=1uF,, 。图3 交直流转换电路3、压频转换电路电路图见图4。图4是LM331组成的V/F变换器。图中和组成输入滤波环节。电路左下角为调零电位器,右下角为转换增益调节,取为,在上产生串联产生一个附加的滞后效应,改善线性度。该电路有如下压频转换公式:取,使7脚的偏流能抵消6脚的偏流影响,以减小频率失调。取0.01uF0.1uF,这里取0.1uF,但决不能使,以防止微小的变化会导致的瞬时停顿。以下图当输入电压010V时,输出频率为010kHz,非线性误差为0.
8、03%。图4 压频转换电路4、逻辑控制电路电路图见图5。由555定时器组成多谐振荡器,选取适当的电阻值和电容值,产生1Hz脉冲。JK触发器U5A和U5B用来产生计数脉冲,在1s内使计数器ENP端和ENT端置1,对输入计数器的由压频转换输出的频率信号计数1s。图中LE接到译码器的LE端,LE端是锁存控制端,LE=0时选通,LE=1时锁存,由双JK触发器的逻辑结构可使得当计数器计数时,LE=0,计数1s后LE=1,使计数保持住直到手动清零为止。图中MR端接在计数器的MR端和双JK触发器的置零端,开关SW用于实现手动清零。图5 逻辑控制电路5、计数、译码、显示电路电路图见图6。将由压频转换器输出的脉
9、冲信号同步输入到计数器的CLK端进行计数。由图5的逻辑控制电路可知,在开始计数的1s内,ENP端和ENT端被置为1,计数器计数1s。译码器的LE端是锁存控制端,是为了在计数过程中防止跳数。计数时,LE被置为0,1s后计数完毕被置为1,计数被锁存。计数器的MR端与图5的清零开关连接,清零后可以进行下一次测量。图中U16是为了决定在进行量程选择时小数点的亮灭,与图2的量程选择开关连接。三输入或门与发光二极管组成判断是否溢出的逻辑电路。当计数到达2000时,数码管全部熄灭,发光二极管点亮,表示超出所选量程的测量范围。图6 计数译码显示电路四、性能测试表1 直流电压测试数据表实际值/mV测量值/mV误
10、差/mV相对误差/%1009911500504210001008815001513131900191717由以上测试结果可以看出,当电压太大或者太小时相对误差比拟大,当电压在500mV左右时将会测得相对准确的值。表2 交流正弦电压测试数据表实际值/mV频率/Hz测量值/mV误差/mV相对误差/%10050102225001011110009911100050100995001007710001008819005019191915001918181000191818由以上测试结果可以看出,频率的变化对交流正弦电压的测量影响不是很大,影响测量精度的因素仍然和被测电压值的大小有关。五、结论本设计的关
11、键在于压频转换的精度。只要调节图4压频转换器的电阻Rv2,使其与图3整流电路的电阻R18和R19相匹配,就可以确定被测电压与压频转换输出频率间的比例关系,因此对R18和R19的阻值要求不是非常严格。而由于压频转换准确度的限制使得显示电压值与实际电压值之间总是存在一定误差。而且随着被测电压的增加,图4的转换线性度也将随之下降,所以转换误差也随之增加。其次,多谐振荡器产生周期1s的脉冲,其精度受所选电阻和电容的影响较大,尤其是测量较小电压值时,将会产生较大误差。六、性价比本设计原理清晰,易于理解,设计方便,电路工作稳定,操作简单,具有较高的测量准确度和可靠性,多项选择用一些常用器件,易于购置,价格
12、廉价,性价比拟高。七、课设体会及合理化建议通过这次课程设计,我对模电和数电知识有了更深的理解,同时也使我对一些电子仿真软件的应用有了一定的掌握,而且通过不断的查阅各种资料及深入思考,我也学到了很多课堂以外的东西,这也锻炼了我独立思考、独立学习的能力。通过对这次课设题目的深入研究,尽管最终仿真出了结果,其实我的设计还有一些需要改良之处。尤其是图4的压频转换局部,转换精度不是很高,很大程度上制约了测量的准确度。可以将此电路进行改良以提高转换的线性度,也可以用其他转换精度较高的电路加以取代。其次是由555组成的多谐振荡器,它产生的1Hz脉冲精度不高,在测较小电压时会产生较大误差,因此可以用晶振经过分
13、频获得精度很高的1Hz脉冲加以取代。最后,我的设计采用了手动清零方式,这样设计使电路简化很多,而且随时能够进行下一次测量,但也可以对电路加以改良,使其能够自动清零,这就需要增加一些额外的控制电路通过定时器使计数器能够延时清零。由于受课设要求的限制,设计过程显得有很大局限性,没有使我们的思路得以充分展开。题目要求采用压频转换实现模数转换,而我最初查阅的资料多数采用A/D转换器进行转换,而且现在的新型数字电压表均采用这种方式,这样使得稳定性和准确性能够大大提高。但无论如何,两周的课设确实让我收获很多。参考文献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,1993年
14、2. 阎石. 数字电子技术根底. M北京:高等教育出版社,2006年3. 童诗白、华成英.模拟电子技术根底. M北京:高等教育出版社,2006年4. 戴伏生.根底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年附录 总电路图附录 元器件清单序号编号名称型号数量1U1:A集成运放TLC225212U2集成运放LM35823U3V/F变换器LM33114U1555定时器NE55515U5JK触发器74LS11226U6U9加法计数器7416047U10U13BCD七段译码器74HC451148U14U17数码管7SE
15、G-MPX1-CC49SW1双刀双掷开关SW-DPDT110SW2单刀双掷开关SW-SPDT111SW3单刀双掷开关SW-SPDT-MOM112D3发光二极管DIODE-LED113D1、D2、D4、D5普通二极管10A02414U15U17非门74LS04315U14或非门NOR_3116C1C6电容C617R1R20电阻R2018Rv2、Rv3滑动变阻器POT2原文已完。下文为附加文档,如不需要,下载后可以编辑删除,谢谢!施工组织设计本施工组织设计是本着“一流的质量、一流的工期、科学管理来进行编制的。编制时,我公司技术开展部、质检科以及工程部经过精心研究、合理组织、充分利用先进工艺,特制定
16、本施工组织设计。一、 工程概况:西夏建材城生活区27#、30#住宅楼位于银川市新市区,橡胶厂对面。本工程由宁夏燕宝房地产开发开发,银川市规划建筑设计院设计。本工程耐火等级二级,屋面防水等级三级,地震防烈度为8度,设计使用年限50年。本工程建筑面积:27#m2;30# m2。室内地坪 m为准,总长27#m;30# m。总宽27#m;30# m。设计室外地坪至檐口高度18.6 00m,呈长方形布置,东西向,三个单元。本工程设计屋面为坡屋面防水采用防水涂料。外墙水泥砂浆抹面,外刷浅灰色墙漆。内墙面除卫生间200300瓷砖,高到顶外,其余均水泥砂桨罩面,刮二遍腻子;楼梯间内墙采用50厚胶粉聚苯颗粒保温
17、。地面除卫生间200200防滑地砖,楼梯间50厚细石砼1:1水泥砂浆压光外,其余均采用50厚豆石砼毛地面。楼梯间单元门采用楼宇对讲门,卧室门、卫生间门采用木门,进户门采用保温防盗门。本工程窗均采用塑钢单框双玻窗,开启窗均加纱扇。本工程设计为节能型住宅,外墙均贴保温板。本工程设计为砖混结构,共六层。根底采用C30钢筋砼条形根底,上砌MU30毛石根底,砂浆采用M10水泥砂浆。一、二、三、四层墙体采用M10混合砂浆砌筑MU15多孔砖;五层以上采用M混合砂浆砌筑MU15多孔砖。本工程结构中使用主要材料:钢材:I级钢,II级钢;砼:根底垫层C10,根底底板、地圈梁、根底构造柱均采用C30,其余均C20。
18、本工程设计给水管采用PPR塑料管,热熔连接;排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管,粘接;给水管道安装除立管及安装IC卡水表的管段明设计外,其余均暗设。本工程设计采暖为钢制高频焊翅片管散热器。本工程设计照明电源采用BV铜芯线,插座电源等采用BV4铜芯线;除客厅为吸顶灯外,其余均采用座灯。二、 施工部署及进度方案1、工期安排本工程合同方案开工日期:2004年8月21日,竣工日期:2005年7月10日,合同工期315天。方案2004年9月15日前完成根底工程,2004年12月30日完成主体结构工程,2005年6月20日完成装修工种,安装工程穿插进行,于2005年7月1日前完成。具体进度方案详见附图1施工进
19、度方案。2、施工顺序根底工程工程定位线验线挖坑钎探验坑砂砾垫层的施工根底砼垫层刷环保沥青 根底放线预检砼条形根底刷环保沥青 毛石根底的砌筑构造柱砼地圈梁地沟回填工。结构工程结构定位放线预检构造柱钢筋绑扎、定位隐检砖墙砌筑50cm线找平、预检柱梁、顶板支模预检梁板钢筋绑扎隐检、开盘申请砼浇筑下一层结构定位放线重复上述施工工序直至顶。内装修工程门窗框安装室内墙面抹灰楼地面门窗安装、油漆五金安装、内部清理通水通电、竣工。外装修工程外装修工程遵循先上后下原那么,屋面工程包括烟道、透气孔、压顶、找平层结束后,进行大面积装饰,塑钢门窗在装修中逐步插入。三、 施工准备1、 现场道路本工程北靠北京西路,南临规
20、划道路,交通较为方便。场内道路采用级配砂石铺垫,压路机压。2、 机械准备设2台搅拌机,2台水泵。现场设钢筋切断机1台,调直机1台,电焊机2台,1台对焊机。现场设木工锯,木工刨各1台。回填期间设打夯机2台。现场设塔吊2台。3、施工用电施工用电已由建设单位引入现场;根据工程特点,设总配电箱1个,塔吊、搅抖站、搅拌机、切断机、调直机、对焊机、木工棚、楼层用电、生活区各配置配电箱1个;电源均采用三相五线制;各分支均采用钢管埋地;各种机械均设置接零、接地保护。具体配电箱位置详见总施工平面图。3、 施工用水施工用水采用深井水自来水,并砌筑一蓄水池进行蓄水。楼层用水采用钢管焊接给水管,每层留一出水口;给水管
21、不置蓄水池内,由潜水泵进行送水。4、 生活用水生活用水采用自来水。5、 劳动力安排结构期间:瓦工40人;钢筋工15人;木工15人;放线工2人;材料1人;机工4人;电工2人;水暖工2人;架子工8人;电焊工2人;壮工20人。装修期间抹灰工60人;木工4人;油工8人;电工6人;水暖工10人。四、主要施工方法1、施工测量放线施工测量根本要求A、西夏建材城生活区17#、30#住宅楼定位依据:西夏建材城生活区工程总体规划图,北京路、规划道路永久性定位B、根据工程特点及建筑工程施工测量规程DBI012195,4、3、2条,此工程设置精度等级为二级,测角中误差12,边长相对误差1/15000。C、根据施工组织
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子技术 综合 课程设计 简易 数字 电压表 电路 设计
限制150内