三位半数字直流电压表的设计_通信电子-电子设计.pdf
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1、 -.可修编.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 -.可修编.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 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动
2、化专业级指导教师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分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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 -.可修编.目录 前言1 1 设计技术指标与要求1 1.1 设计技术指标 1
3、 1.2 设计要求 1 2 方案的设计及元器件清单.1 3 电路的工作原理.2 4 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5 5 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 6 5.2.1 三位半AD转换器MC14433 7 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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
4、字直流电压表关键词电压表电路设计分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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 -.可修编.5.2.2 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 MC14039 6 电路连接测试 9 7 经验体会10 参考
5、文献10 前言 数字电压表(Digital Voltmeter),简称 DVM,是采用数字化测量技术,把连续的模拟信号转换成不连续、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:+19.99V019.99V 2.用七段 LED数码管显示读数,做到显示稳定、不跳变;3.保持/
6、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 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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
7、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 -.可修编.1.画出电路原理图(或仿真电路图);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 CC14433 24 1 CC4511 16 1 MC
8、1403 8 1 MC1413 16 1 按键开关 6 2 电容 0.01 2 电容 0.1 2 电位器 10k、100K 各 1 电阻 100 10 电阻 1k、3k 各 1 电阻 470k 2 电阻 47k 3 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源
9、电路连接测试经验体会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 -.可修编.3 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 到七三极管 9012 1 数码管
10、10 4 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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
11、在制作中用到的中 -.可修编.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。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
12、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 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 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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分的功能三位半位双
13、积分转换器的性能特点基准电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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 -.可修编.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
14、):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470K。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
15、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 班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准
16、电源译码器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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 -.可修编.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
17、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 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。班姓名学号指导教师单位指导教师指导教师职称可修编年月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业级指导教师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分的功能三位半位双积分转换器的性能特点基准电源译码
18、器显示电路模块驱动器显示器系统电路总图及原理电路组成电路的工作原理及过程三位半转换器可修编七段锁存译码驱动器高精度低漂移能隙基准电源电路连接测试经验体会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 -.可修编.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
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