直流數(shù)字電壓表畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　姓 名： </b></p><p>　　專 業(yè)：電氣自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)：電氣1001班 </p><p>　　設(shè)計(jì)課題：數(shù)字電

2、壓表的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　二○一二年九月</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　數(shù)字電壓表是采用數(shù)字化電路測(cè)量的電壓儀表。它以其高準(zhǔn)確度、高可靠性、高分辨率、高性價(jià)比、讀數(shù)清晰方便、

3、測(cè)量速度快、輸入阻抗高等優(yōu)良特性而倍受人們的青睞。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表(如：溫度計(jì)、濕度計(jì)、酸度計(jì)、重量、厚度儀)，幾乎覆蓋了電子電工測(cè)量、工業(yè)測(cè)量、自動(dòng)化儀表等各個(gè)領(lǐng)域。因此對(duì)數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。傳統(tǒng)的模擬式（即指針式）電壓表已有100多年的發(fā)展史，雖然不斷改進(jìn)與完善，仍無法滿足現(xiàn)代電子測(cè)量的需要，數(shù)字電壓表自1

4、952年問世以來，顯示強(qiáng)大的生命力，現(xiàn)已成為在電子測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種儀表。</p><p>　　數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱DVM（Digital Voltmeter），它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由DVM擴(kuò)

5、展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。智能化數(shù)字電壓表則是最大規(guī)模集成電路（LSI）、數(shù)顯技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。一臺(tái)典型的直流數(shù)字電壓表主要由輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、控制邏輯電路、計(jì)數(shù)器（或寄存器）、顯示器，以及電源電路等級(jí)部分組成。它的數(shù)字輸出可由打印機(jī)記錄，也可以送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。</p><p><b>　　系統(tǒng)概述</b

6、></p><p>　　數(shù)字電壓表是將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示的數(shù)字系統(tǒng)。</p><p>　　該系統(tǒng)（如圖1所示）可由MC14433--3位A/D轉(zhuǎn)換器、MC1413七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、CD4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源MC1403和共陰極LED發(fā)光數(shù)碼管組成。</p><p>　　本系統(tǒng)是3位數(shù)字電壓表，3位是指

7、十進(jìn)制數(shù)0000～1999，所謂3位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為0～9。而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從0變化到9，而只能由0變到1，即二值狀態(tài)，所以成為半位。</p><p>　　各部件的功能如下：號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　基準(zhǔn)電源：提供精密電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。</p><p>　　譯碼器：將二-十進(jìn)制（BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。&

8、lt;/p><p>　　驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示器的a,b,c,d,e,f,g七個(gè)發(fā)光段，推動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言···············

9、;····································

10、83;···········1</p><p>　　系統(tǒng)概述····················

11、83;···································2</p

12、><p>　　1 設(shè)計(jì)目的和要求································&

13、#183;··············2</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的················

14、83;····································&

15、#183;··3</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求····························

16、······················3</p><p>　　2 數(shù)字電壓表的基本原理········

17、83;································3</p><p>　　2

18、.1 數(shù)字電壓表組成電路··································

19、3;···········3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)功能····················

20、····································<

21、/p><p>　　2.3 工作過程································&

22、#183;······················4</p><p>　　3 元器件的介紹········&#

23、183;····································

24、·····5</p><p>　　3.1 課程設(shè)計(jì)器材和供參考選擇的元器件························&#

25、183;·······</p><p>　　3.2 A/D轉(zhuǎn)換器MC14433······················&#

26、183;·················5</p><p>　　3.3 MC14433引腳功能說明············&

27、#183;······························8</p><p>　　3.4 七段鎖存—譯碼

28、—驅(qū)動(dòng)器MC4511·································10</p>

29、<p>　　3.5 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列MC1413·······························&

30、#183;···12</p><p>　　3.6 高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源MC1403·························

31、;·····12</p><p>　　4 課程設(shè)計(jì)調(diào)試的要點(diǎn)·························&#

32、183;················12</p><p>　　4.1 電路調(diào)試··············

33、83;····································&

34、#183;···12</p><p>　　4.2 功能調(diào)試···························&#

35、183;···························13</p><p>　　5 課程設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)論···

36、····································

37、3;····13</p><p>　　6.1 按設(shè)計(jì)內(nèi)容要求整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)試中的波形·······················14</

38、p><p>　　6.2 畫出設(shè)計(jì)內(nèi)容中的電路圖、接線圖······························

39、83;··15</p><p>　　ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表電路特點(diǎn)·················51</p><p>　　6.3 總結(jié)設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的體會(huì)·

40、83;····································&

41、#183;15</p><p>　　6.4 參考文獻(xiàn)······························&#

42、183;························14</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的和要求</b></p><p&g

43、t;　　數(shù)字電壓表的基本原理，是對(duì)直流電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其結(jié)果用數(shù)字直接顯示出來，按其基本工作原理可以分為積分式和比較式兩大類。</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　?。?）掌握數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。</p><p>　?。?）熟悉集成電路MC14433、MC1413、MC4511和MC1403

44、的使用方法，并掌握其工作原理。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表電路。</p><p>　　（2）測(cè)量范圍：直流電壓0V~1.999V，0V~19.99V，0V~199.9V，0V~1999V。（3）組裝調(diào)試位數(shù)字電壓表。</p><p>　　（4）畫出數(shù)字電壓表電路原理圖，寫出總結(jié)報(bào)告。

45、</p><p>　　2. 數(shù)字電壓表的基本原理</p><p>　　2.1 數(shù)字電壓表組成電路</p><p>　　數(shù)字電壓表是將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示的數(shù)學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)（如C4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源MC1403和共陰極LED發(fā)光數(shù)碼管組成。</p><p>　　圖1-2 位數(shù)字電壓表

46、圖</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)功能</b></p><p>　　本系統(tǒng)是位數(shù)字電壓表，位是指十進(jìn)制數(shù)0000~1999，所謂3位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為0~9。而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從0變化到9，而只能由0變到1，即二值狀態(tài)，所以稱為半位。</p><p><b>　　各部分的功能如下：</b&

47、gt;</p><p>　?。?）A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬量。</p><p>　?。?）驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示的a，b，c，d，e，f，g七個(gè)發(fā)光段，推動(dòng)發(fā)光數(shù)碼器（LED）進(jìn)行顯示。</p><p>　?。?） 顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　直流數(shù)字電壓表的基本方框圖</p>

48、<p><b>　　工作過程： </b></p><p>　　數(shù)字電壓表通過位選信號(hào)~進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于MC14433</p><p>　　電路的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換的結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。~輸出多路調(diào)制選通端輸出。每個(gè)DS選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖

49、周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。DS和EOC的時(shí)序關(guān)系是在EOC脈沖結(jié)束后，緊接著是輸出正脈沖，以下依次為，和。其中對(duì)應(yīng)最高位（MSD），則對(duì)應(yīng)最高位（LSD）。在對(duì)應(yīng)，和選通期間，~輸出BCD全位數(shù)據(jù)，即以8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字0~9。在選通期間，~輸出千位的半位數(shù)0或1及過量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。</p><p>　　在位選信號(hào)選通期間~的輸出內(nèi)容如下：</p><

50、;p>　　表示千位數(shù)，=“0”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為1，=“1”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0。表示被測(cè)電壓的極性，的電平為“1”，表示極性為正，即，的電平為“0”表示極性為負(fù)，即。顯示數(shù)的負(fù)號(hào)（負(fù)電壓）由MC1413中的一只晶體管控制，符號(hào)位的“—”陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)電壓時(shí)，端輸出置“0”，負(fù)號(hào)控制位使得驅(qū)動(dòng)器不工作，通過限流電阻使顯示器的“—”（即g段）點(diǎn)亮；當(dāng)輸入信號(hào)為正電壓時(shí),端輸出置“1”，負(fù)號(hào)控制位使達(dá)

51、林頓驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，電阻接地，使“—”旁路而熄滅。</p><p>　　小數(shù)點(diǎn)顯示的是由正電源通過限流電阻供點(diǎn)燃亮小數(shù)點(diǎn)。若量程不同則選通對(duì)應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)。</p><p>　　過量程是當(dāng)輸入電壓超過量程范圍時(shí)，輸出過量程標(biāo)志信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)時(shí)，表示處于過量程狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)時(shí)，表示處于欠量程狀態(tài)。</p>

52、<p>　　當(dāng)=0時(shí)，，則溢出。，則輸出低電平。</p><p>　　當(dāng)=1時(shí)，表示。平時(shí)為高電平，表示被測(cè)量在量程內(nèi)。</p><p>　　MC14433的端與MC4511的消隱端直接相連，當(dāng)超出量程范圍時(shí)，則輸出低電平，即=0=0，MC出全為0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號(hào)和小數(shù)點(diǎn)依然發(fā)亮。</p><p>　　3. 元器件的介紹</p&g

53、t;<p>　　5. 課程設(shè)計(jì)器材和供參考選擇的元器件</p><p><b>　　表2-2 元器件</b></p><p>　　3.1 A/D轉(zhuǎn)換器—MC14433</p><p>　　在數(shù)字儀表中，MC14433電路是一個(gè)低功耗雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　MC14433電路總框圖如圖

54、1-3所示。由圖1-2可知，MC1433A/D轉(zhuǎn)化器主要由模擬部分和數(shù)字部分組成。使用時(shí)主要外接兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容就能執(zhí)行位的A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　模擬部分：圖1-4為MC14433內(nèi)部模擬電路的工作原理示意圖。其</p><p>　　中共有3個(gè)運(yùn)算放大器，，和10多個(gè)電子模擬開關(guān)，接成電壓跟隨器，以提高A/D轉(zhuǎn)、構(gòu)成一個(gè)積分放大器，完成V/T即電壓-時(shí)間的轉(zhuǎn)換。接成電壓比較

55、器，主要功能是完成“0”電平檢出，由輸入電壓與零電壓進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值決定輸出是“1”還是“0”。比較器的輸出用作內(nèi)部數(shù)字控制電路的一個(gè)判別信號(hào)。電容器為自動(dòng)調(diào)零失調(diào)補(bǔ)償電容。</p><p>　　圖1-3 MC14433電路總框圖</p><p>　　圖1-4 模擬電路工作原理示意圖</p><p>　　數(shù)字部分：包括圖1-3中除“模擬部分”以外的部分。

56、其中四位十進(jìn)</p><p>　　制計(jì)數(shù)器為位BCD碼計(jì)數(shù)器，對(duì)反積分時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)（0~1999），并送到數(shù)據(jù)寄存器；數(shù)據(jù)寄存器為位十進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)寄存器，在控制邏輯和實(shí)時(shí)取數(shù)信號(hào)（DU）作用下，鎖定和存儲(chǔ)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果；多路選擇開關(guān)，從高位到低位逐位輸出多路調(diào)制BCD碼~，并輸出相應(yīng)位的多路宣統(tǒng)脈沖標(biāo)志信號(hào)~；控制邏輯，這是A/D轉(zhuǎn)換的指揮中心，統(tǒng)一控制各部分電路的工作，它是根據(jù)比較器的輸出極性接通電子模擬開關(guān)，

57、完成A/D轉(zhuǎn)換6個(gè)階段的開關(guān)轉(zhuǎn)換和定時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)，以及過量程等功能標(biāo)志信號(hào)，在對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行積分時(shí)，令4位計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，完成A/D轉(zhuǎn)換，使電路</p><p>　　統(tǒng)一動(dòng)作，這是一種施密特觸發(fā)式正反饋R-C多謝振蕩器，一般外接電阻為360時(shí)，振蕩頻率則為100，當(dāng)外接電阻為470時(shí)，振蕩頻率則為66，當(dāng)外接電阻為750時(shí)，振蕩頻率則為50。若采用外時(shí)鐘頻率，則不要外接電阻，外部時(shí)鐘頻率信號(hào)從CLKI（）端輸入，時(shí)

58、鐘脈沖CP信號(hào)可從CLKO（）獲得；極性檢測(cè)，顯示輸入電壓的正負(fù)極性；過載指示（溢出），當(dāng)輸入電壓超出量程范圍時(shí)，輸出過量程標(biāo)志。</p><p>　　MC14433A/D轉(zhuǎn)換器是雙斜積分，采用電壓-時(shí)間間隔（V/T）方式，通過先后對(duì)被測(cè)電壓模擬量和基準(zhǔn)電壓兩次積分，將輸入的被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，用計(jì)數(shù)器測(cè)出這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)目，即可得到被測(cè)電壓的數(shù)字值。</p><p

59、>　　雙積分過程可以由下面的式子表示：</p><p><b>　　（1）</b></p><p><b>　　（2）</b></p><p><b>　　因，故有：</b></p><p><b>　?。?）</b></p><

60、p>　　式中，。是定時(shí)間，為變時(shí)間，由、確定斜率，若用時(shí)鐘脈沖N來表示時(shí)間，則被測(cè)電壓就換成了相應(yīng)的脈沖數(shù)，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　那么如何選擇積分回路元件、的參數(shù)值呢？</p><p>　　積分電阻電容的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件而定，若時(shí)鐘頻率為66，一般取0.1 ，的選取與量程有關(guān)，量程為2V時(shí)，取＝470；量程為200mV時(shí)，取＝27。</p><

61、p>　　選取和的計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　（4）</b></p><p>　　式中， 為積分電容上充電電壓幅度，</p><p><b>　　＝－－</b></p><p><b>　　×</b></p><p>　　例

62、如，假定=0.1，，=66。當(dāng)時(shí)，代入式（4），可得，取</p><p>　　。A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)零線路，其中緩沖期和積分器采用模擬調(diào)零方式。而比較器采用數(shù)字調(diào)零方式。在自動(dòng)調(diào)零時(shí)，把緩沖期和積分器的失調(diào)電壓存放在一個(gè)失調(diào)補(bǔ)償電容上，而比較器的失調(diào)電壓用數(shù)字形式存放在內(nèi)部的寄存器中，A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)自動(dòng)扣除電容上和寄存器中的失調(diào)電壓，就可得到精確地轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　A/D

63、轉(zhuǎn)換器周期約需16000個(gè)時(shí)鐘脈沖，若時(shí)鐘頻率為48，則每秒可轉(zhuǎn)換3次，若時(shí)鐘頻率為86，則每秒可轉(zhuǎn)換4次。</p><p>　　3.2 MC14433引腳功能說明</p><p>　　MC14433采用24引線雙列直插式封裝，外引線排列如圖1-5所示，各引腳功能說明如下：</p><p>　　圖1-5　MC14433引腳圖</p><p>

64、;　　端：，模擬地，是高阻輸入端，作為輸入被測(cè)電壓和基準(zhǔn)電壓的接入地。</p><p>　　端：，基準(zhǔn)電壓端，是外接基準(zhǔn)電壓輸入端，若此端加一個(gè)大于5個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖（電平），則系統(tǒng)復(fù)位到轉(zhuǎn)換周期的起點(diǎn)。</p><p>　　端：，是被測(cè)電壓輸入端。</p><p>　　端：，外接積分電阻端。</p><p>　　端：，外接積分元件電阻和電

65、容的接點(diǎn)。</p><p>　　端：，外接積分電容端，積分波形由該端輸出。</p><p>　　端和端：和，外接失調(diào)補(bǔ)償電容端。推薦該兩端外接失調(diào)補(bǔ)償電</p><p><b>　　容取0.1。</b></p><p>　　端：，實(shí)時(shí)輸出控制端，主要控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，若在雙積分放電周期即階段5開始前，在端輸入一正脈沖，

66、則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送入輸出鎖存器并經(jīng)多路開關(guān)輸出，否則輸出端繼續(xù)輸出鎖存器中原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果，若該端通過一電阻和短接，則每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都將被輸出。</p><p>　　端：，時(shí)鐘信號(hào)輸入端。</p><p>　　端：，時(shí)鐘信號(hào)輸出端。</p><p>　　端：，負(fù)電源端，是整個(gè)電路的電源最負(fù)端，主要作為模擬電路部分的負(fù)電源，該端典型電流約為0.8mA，所有輸出驅(qū)動(dòng)電

67、路的電流不流過該端，而是流向端。</p><p><b>　　端：，負(fù)電源端。</b></p><p><b>　　端：，轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　周期結(jié)束標(biāo)志輸出端，每一A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，端輸出一正脈沖，其脈沖寬度為時(shí)鐘信號(hào)周期的1/2。</p><p>　　端：，過量程標(biāo)志輸出端，當(dāng)時(shí)

68、，輸出低電平，正常量程內(nèi)為高電平。</p><p>　　端～端：對(duì)應(yīng)為~，分別是多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)個(gè)位、十位、百位和千位輸出端。當(dāng)端輸出高電平時(shí)，表示此刻~輸出的BCD代碼是該對(duì)應(yīng)位上的數(shù)據(jù)。</p><p>　　端～端：對(duì)應(yīng)為~，分別是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出BCD代碼的對(duì)低位（），次低位，次高位和最高位輸出端。</p><p>　　端：，整個(gè)電路的正電源端。&l

69、t;/p><p>　　3.3 七段鎖存—譯碼—驅(qū)動(dòng)器MC4511</p><p>　　CD4511是專用于將二-十進(jìn)制代碼（BCD）轉(zhuǎn)換成七段顯示信號(hào)的專用標(biāo)準(zhǔn)譯碼器，它由四位閂鎖（鎖存器）、七段譯碼器電路和驅(qū)動(dòng)器三部分組成，如圖1-6所示：</p><p>　　圖1-6 MC4511功能圖</p><p>　?。?）四位閂鎖（LATCH）：它

70、的功能是將輸入的A，B，C和D代碼寄存起來，該電路具有鎖存功能，在鎖存允許端LE端（即LATCH ENABLE）控制下起閂鎖電路的功能作用。</p><p>　　當(dāng)LE=“1”時(shí)，閂鎖器處于鎖存狀態(tài)，四位閂鎖封鎖輸入，此時(shí)它的輸出為</p><p>　　前一次LE=“0”時(shí)輸入的BCD碼；當(dāng)LE=“0”時(shí)，閂鎖處于選通狀態(tài)，輸出即為輸入的代碼。</p><p>　　

71、由此可見，利用LE端的控制作用可以講某一時(shí)刻的輸入BCD代碼寄存下來，使輸出不再隨輸入變化。</p><p>　?。?）七段譯碼電路：將來自四位閂鎖輸出的BCD代碼譯成七段顯示碼輸出，MC4511中的七段譯碼器有兩個(gè)控制端。</p><p>　?。↙AMPTEST）燈測(cè)試端。當(dāng)=“0”時(shí)，七段譯碼器輸出全為“1”，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)=“1”時(shí)譯碼器輸出狀態(tài)由端控制。</p&g

72、t;<p>　?。˙LANKING）消隱端。當(dāng)=“0”時(shí)，控制譯碼器為全“0”輸出，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)=“1”時(shí)，譯碼器正常輸出，發(fā)光數(shù)碼管正常顯示。</p><p>　　上述兩個(gè)控制端配合使用，可使譯碼器完成顯示上的一些特殊功能。</p><p>　　（3）驅(qū)動(dòng)器：利用內(nèi)部設(shè)置的NPN管構(gòu)成的射極輸出器，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，使譯碼器輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)20mA。</p&

73、gt;<p>　　MC4511電源電壓的范圍為5V~15V。它可與NMOS電路或TTL電路兼容工作。</p><p>　　MC4511采用16引線雙列直插式封裝.</p><p>　　其真值表見2-1所示：</p><p>　　表2-1 MC4511真值表</p><p>　　注明：“*”表示取決于原來LE=0時(shí)的BCD碼&l

74、t;/p><p>　　使用MC4511時(shí)應(yīng)注意輸出端不允許短路，應(yīng)用時(shí)電路輸出端需要外接限流電阻。</p><p>　　3.4 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列MC1413</p><p>　　MC1413采用NPN達(dá)林頓復(fù)合晶體管的結(jié)構(gòu)，因此具有很高的電流增益和很高的輸入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成電路的輸出信號(hào)，并把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成足夠大的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載。該電路內(nèi)含

75、有7個(gè)集電極開路反相器（也稱OC門）。MC1413電路結(jié)構(gòu)和引腳如圖1-8所示，它采用16引腳的雙列直插式封裝。每一驅(qū)動(dòng)器輸出端均接有一釋放電感負(fù)載能量的抑制二極管。</p><p>　　圖1-8 MC1413引腳和電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖1-9 MC1403引腳圖</p><p>　　3.5 高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源MC1403</p><p>　　

76、MC1403的輸出電壓的溫度系數(shù)為零，即輸出電壓與溫度無關(guān)。該電路的特點(diǎn)是：①溫度系數(shù)小；②躁聲?。虎圯斎腚妷悍秶?，穩(wěn)定性能好，當(dāng)輸入電壓從+4.5V變化到+15V時(shí)，輸出電壓值變化量；④輸出電壓值準(zhǔn)確度較高，在2.475V～2.525V以內(nèi)；⑤壓差小，適用于低壓電源；⑥負(fù)載能力小，該電源最大輸出電流為10mA。</p><p>　　MC1403采用8引線雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝，如上圖1-9所示。</p>

77、<p>　　4. 課程設(shè)計(jì)調(diào)試的要點(diǎn)</p><p><b>　　4.1 電路調(diào)試</b></p><p>　?。?）在電路上加電源電壓。＝+5V，＝-5V。</p><p>　?。?）用示波器觀察MC14433的11 腳時(shí)鐘頻率。調(diào)整電阻使其等于。</p><p>　?。?）采用穩(wěn)壓電源，調(diào)整其輸出電

78、壓為1.999V或199mV，以此作為模擬量輸入信號(hào)，此值需用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表監(jiān)視，然后調(diào)整基準(zhǔn)電壓的電位器，使LED顯示量為1.999V或199 mV，此時(shí)將電位器值固定好。</p><p>　?。?）觀察MC14433第6腳處的積分波形。調(diào)整電阻值使為1.999V或199 mV時(shí)，積分器輸出既不飽和，又能得到最大不失真的擺幅。</p><p><b>　　4.2 功能調(diào)試&l

79、t;/b></p><p>　?。?）檢查自動(dòng)調(diào)零功能。當(dāng)MC14433的端口與短路或端沒有信號(hào)輸入時(shí)，LED顯示器應(yīng)顯示0000。</p><p>　?。?）檢查超量程溢出功能。調(diào)節(jié)值，當(dāng)為2V（或＞）時(shí)，觀察LED發(fā)光數(shù)碼管是否有閃爍顯示告警作用，此時(shí)端應(yīng)為低電平。</p><p>　?。?）檢查自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能。將+1.990V和-1.990V先后加到端

80、，兩次讀數(shù)之差為翻轉(zhuǎn)誤差，根據(jù)MOTOROLA公司規(guī)定，正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時(shí)允許個(gè)位有±1個(gè)字的誤差。</p><p>　?。?）測(cè)試線性度誤差。將輸入信號(hào)從0V增大到1.999V，輸出幾個(gè)采樣值，其值用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表監(jiān)視。然后與LED顯示數(shù)值相比較，其最大偏差為線性誤差。</p><p>　　（5）將信號(hào)電壓極性變反，重復(fù)步驟（4）。</p><p>　　（6

81、）當(dāng)MC14433的9腳與14腳直接相連時(shí)，觀察是否有信號(hào)。當(dāng)端置0時(shí)，觀察LED顯示數(shù)字是否鎖存。</p><p>　?。?）調(diào)試分壓器，檢查各量程是否準(zhǔn)確。</p><p>　　6. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告結(jié)論</p><p>　　6.1 按設(shè)計(jì)內(nèi)容要求整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)試中的波形</p><p>　　MC14433是位的雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器，

82、轉(zhuǎn)換速度每秒1～10次，量程為1.999或199.9，以 BCD碼的形式輸出，其中，~多路選通脈沖輸出，為千位，為個(gè)位，其輸出選通脈沖時(shí)序圖如下圖1-10：</p><p>　　圖1-10 MC14433輸出選通脈沖時(shí)序圖</p><p>　　在控制邏輯電路的控制下，實(shí)現(xiàn)一次轉(zhuǎn)換的過程如下，如圖1-11所示：</p><p>　　圖1-11 雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)

83、換</p><p>　　6.2 畫出設(shè)計(jì)內(nèi)容中的電路圖，接線圖</p><p>　　在Multisim平臺(tái)上對(duì)該電路進(jìn)行仿真時(shí)，發(fā)現(xiàn)該軟件不完美，找不到所需要的元件，如MC14433。這里展示的一份由 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)電路，如圖1-12所示</p><p>　　圖1-12 ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字

84、電壓表電路</p><p>　　ICL7106 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表電路特點(diǎn)</p><p>　　（1）顯示清晰、直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確</p><p>　　傳統(tǒng)的模擬式電壓表必須借助指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)。在讀書過程中不可避</p><p>　　免地會(huì)引入人為的測(cè)量誤差（例如視差），并且還容易造成視覺疲勞，數(shù)字電壓表則采用了先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)

85、，使顯示結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳數(shù)現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的，不僅保證了讀書的客觀性與準(zhǔn)確性，還符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀書和記錄的時(shí)間。</p><p>　?。?） 顯示位數(shù)多 </p><p>　　位數(shù)是表征數(shù)字電壓表性能的一個(gè)最基本的參量。數(shù)字電壓表顯示位數(shù)通常為~。具體講，有位、3位、位、位、位、4位、位、5位、位、6位、位、位、位共14種。國(guó)外最近還推出位和位數(shù)字儀表。&

86、lt;/p><p><b>　?。?）準(zhǔn)確度高</b></p><p>　　數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。它便是測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度，也反映測(cè)量誤差的大小，一般講準(zhǔn)確度愈高，測(cè)量誤差愈小，反之亦然。</p><p>　　數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度遠(yuǎn)優(yōu)于模擬式電壓表，后者的準(zhǔn)確度只有7個(gè)等級(jí)：0.1、0.2、0.5、1.0、1.

87、5、2.5、5.0。而普通的位數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度就可已達(dá)到。</p><p><b>　　（4）分辨率高</b></p><p>　　分辨率是數(shù)字電壓表能夠顯示的被測(cè)電壓的最小變化值，也就是使顯示器末位跳一個(gè)字所需的輸入電壓值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。位DVM的分辨率為，這是符合要求的準(zhǔn)確度。</p><p><b>　?。?）測(cè)量范圍寬&

88、lt;/b></p><p>　　多量程數(shù)字電壓比通?？蓽y(cè)0~的直流電壓，配上高壓探頭還可以測(cè)量幾千伏乃至上萬伏的高壓。</p><p><b>　?。?）擴(kuò)展能力強(qiáng)</b></p><p>　　在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，還可以擴(kuò)展成各種專用及通用數(shù)字儀表、數(shù)字多用表。</p><p><b>　?。?）測(cè)量

89、速度快</b></p><p>　　數(shù)字電壓表在每秒內(nèi)對(duì)被測(cè)量電壓的測(cè)量次數(shù)，叫測(cè)量速率，單位是“次/S”。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。位DVM的測(cè)量速度一般在10次/S以下。目前，數(shù)字電壓表的最高測(cè)量速率已達(dá)到10萬次/S。</p><p><b>　?。?）輸入阻抗高</b></p><p>　　數(shù)字電壓表具有很高的輸入

90、阻抗，通常為~，最高可到。這樣在測(cè)量時(shí)從北測(cè)量點(diǎn)路上吸取的電流極小，不會(huì)影響被測(cè)信號(hào)源的工作狀態(tài)，由此可減小由信號(hào)源內(nèi)阻帶來的附加誤差。</p><p>　　（9）集成度高，微功耗</p><p>　　新型的數(shù)字電壓表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路，整機(jī)功耗很低。</p><p>　?。?0）抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　數(shù)字電壓表的內(nèi)部

91、干擾有漂移及噪聲，外部干擾有串模干擾及共模干擾。經(jīng)過數(shù)字濾波和浮地保護(hù)等技術(shù)，數(shù)字電壓表具有很高的抗干擾能力。</p><p>　　6.4 總結(jié)設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的體會(huì)</p><p>　　通過這次對(duì)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，也讓我了解了數(shù)字電壓表的原理和設(shè)計(jì)理念。但是在做數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)時(shí)，由于對(duì)數(shù)字電壓表的原理和電路的不了解，在查閱資料和上網(wǎng)閱讀才對(duì)此設(shè)計(jì)了解了一些，

92、但是總感覺還是沒有徹底懂得！思路還不是很清晰！在設(shè)計(jì)中，對(duì)芯片MC14433的掌握感覺很難，還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)。在畫局部電路圖中遇到很多問題，通過老師的提示和講解才逐漸懂得如何應(yīng)用。從這次的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到很多東西，例如proteus的入門和簡(jiǎn)單應(yīng)用，還有一些電路原理方面的知識(shí)，豐富了我的知識(shí)面，對(duì)我以后的電子電路學(xué)習(xí)提供了幫助。</p><p>　?。?）數(shù)字電壓表的具體應(yīng)用電路是有很多種的，只要掌握了一

93、些最基本的應(yīng)用，就可以舉一反三地、越來越熟練地按照自己的構(gòu)思，得心應(yīng)手地設(shè)計(jì)好數(shù)字電壓表電路。</p><p>　?。?）盡管數(shù)字電壓表的輸入阻抗可以達(dá)到上1000兆歐姆，但是，這個(gè)阻抗僅僅是對(duì)輸入信號(hào)而言的，與通常電力系統(tǒng)泛稱的“絕緣電阻”有著天壤之別。因此，千萬不能把高于芯片供電電壓的任何電壓輸入到電路中，以免造成損失或者危險(xiǎn)。</p><p>　?。?）數(shù)字電壓表屬于一種測(cè)量工具，其

94、本身的好壞直接影響到測(cè)量結(jié)果，因此，上面所有例子中，其使用的電阻要求精度均不能低于1%，在分流、分壓和標(biāo)準(zhǔn)電阻鏈中，最好能夠使用0.5%或者0.1%精度的電阻。</p><p>　?。?）不要在電路沒有加上工作電源之前就加上信號(hào)，這很容易損壞芯片。斷掉工作電源前也必須先把信號(hào)撤掉。</p><p>　　（5）數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)的使用和擴(kuò)展應(yīng)用，還必須很好閱讀產(chǎn)品供貨商提供的說明書，千

95、萬不要急于送電使用它。</p><p><b>　?。?.5）參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?）.高吉祥·《電子技術(shù)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》·電子工業(yè)出版社·2002年2月</p><p>　　（2）.黃永定·《電子線路試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》·機(jī)械工業(yè)出版社·2005年8月</