低頻與數(shù)字電路課程設(shè)計

1、<p><b>　　任務(wù)技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　設(shè)計一個數(shù)字電壓表，測量范圍：0～10V。電壓的實時LED數(shù)字顯示。測量信號為模擬量。</p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1.畫出數(shù)字電壓表的結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　2.畫出系統(tǒng)原理電路

2、圖。</p><p>　　3.對電路進(jìn)行仿真實驗。</p><p>　　4.按要求完成課程設(shè)計報告，交激光打印報告和電子文檔。</p><p><b>　　總體設(shè)計思想</b></p><p><b>　　基本原理</b></p><p>　　數(shù)字電壓表將被測模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字

3、量，并進(jìn)行實時數(shù)字顯示。可采用MC14433——3 1／2 位A/D 轉(zhuǎn)換器、MC1413 七路達(dá)林頓驅(qū)動器陣列、CD4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器、能隙基準(zhǔn)電源MCl403 和共陰極LED 發(fā)光數(shù)碼管組成。 本系統(tǒng)是3 1／2 位數(shù)字電壓表，3 1／2 位是指十進(jìn)制數(shù)0000～1999。所謂3 位是指個位、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l，即二值狀態(tài)，所以稱為半

4、位。</p><p><b>　　各部分的功能如下：</b></p><p>　　3 1／2 位A／D 轉(zhuǎn)換器(MC14433)：將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。</p><p>　　基準(zhǔn)電源(MC1403)：提供精密電壓，供A／D 轉(zhuǎn)換器作參考電壓。</p><p>　　譯碼器(MC4511)：將二—十進(jìn)制(BCD)碼

5、轉(zhuǎn)換成七段信號。</p><p>　　驅(qū)動器(MC1413)：驅(qū)動顯示器的a，b，c，d，e，f，g 七個發(fā)光段，驅(qū)動發(fā)光數(shù)碼管(LED)</p><p><b>　　進(jìn)行顯示。</b></p><p>　　顯示器：將譯碼器輸出的七段信號進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p><b>　　工作過程

6、如下： </b></p><p>　　3 1／2 位數(shù)字電壓表通過位選信號DS1～DS4 進(jìn)行動態(tài)掃描顯示，由于MCl4433 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)換結(jié)果以數(shù)字方式實現(xiàn)四位數(shù)字的LED 發(fā)光數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。DS1～DS4 輸出多路調(diào)制選通脈沖信號。DS 選通脈沖為高電平時表示對應(yīng)的數(shù)位被選通，此時該位數(shù)據(jù)在Q0～Q3 端輸出。每個

7、選通脈沖高電平寬度為18 個時鐘脈沖周期，兩個相鄰選通脈沖之間間隔2 個時鐘脈沖周期。DS 和EOC 的時序關(guān)系是在EOC 脈沖結(jié)束后，緊接著是DS1 輸出正脈沖。以下依次為DS2，DS3 和DS4。其中DS1 對應(yīng)最高位(MSD)，DS4 則對應(yīng)最低位(LSD)。在對應(yīng)DS2，DS3 和DS4 選通期間，Q0～Q3 輸出BCD 全位數(shù)據(jù)，即以8421 碼方式輸出對應(yīng)的數(shù)字0～9．在DS1 選通期間，Q0～Q3 輸出千位的半位數(shù)0 或l

8、 及過量程、欠量程和極性標(biāo)志信號。</p><p>　　在位選信號DS1 選通期間Q0～Q3 的輸出內(nèi)容如下：</p><p>　　Q3 表示千位數(shù)，Q3=0 代表千位數(shù)的數(shù)宇顯示為1，Q3=1 代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0。Q2 表示被測電壓的極性，Q2 的電平為1，表示極性為正，即UX>0，Q2 的電平為0，表示極性為負(fù)，即UX<0。顯示數(shù)的負(fù)號(負(fù)電壓)由MCl413 中的一

9、只晶體管控制，符號位的“一’陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當(dāng)輸入信號UX 為負(fù)電壓時，Q2 端輸出置“0”， Q2 負(fù)號控制位使得驅(qū)動器不工作，通過限流電阻RM 使顯示器的“一”(即g 段)點亮；當(dāng)輸入信號UX 為正電壓時，Q2 端輸出置“1”，負(fù)號控制位使達(dá)林頓驅(qū)動器導(dǎo)通，電阻RM 接地，使“一”旁路而熄滅。</p><p>　　小數(shù)點顯示是由正電源通過限流電阻RDP 供電燃亮小數(shù)點。若量程不同則選通對應(yīng)的小數(shù)點。

10、</p><p>　　過量程是當(dāng)輸入電壓UX 超過量程范圍時，輸出過量程標(biāo)志信號OR 。</p><p>　　當(dāng)Q3=0且Q0=1時表示UX 處于過量程狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)Q3=1且Q0=1時表示UX 處于欠量程狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)OR=0 時，|UX|>1999，則溢出。X R |U |?U 則OR 輸出低電平。&

11、lt;/p><p>　　當(dāng)OR =1時，表示X R |U |?U 。平時OR 輸出為高電平，表示被測量在量程內(nèi)。</p><p>　　MCl4433 的OR 端與MC4511 的消隱端BI 直接相連，當(dāng)UX 超出量程范圍時，OR 輸出低電平，即OR =0 → BI =0 ，MC4511 譯碼器輸出全0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號和小數(shù)點依然發(fā)亮。</p><p>

12、<b>　　2 、 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　數(shù)字電壓表原理框圖如下:</p><p><b>　　具體設(shè)計</b></p><p><b>　　1.、總體設(shè)計電路</b></p><p><b>　　模塊設(shè)計</b></p>&

13、lt;p><b>　　基準(zhǔn)電壓模塊</b></p><p>　　這個模塊由MC1403和電位器構(gòu)成, 提供精密電壓，供A／D 轉(zhuǎn)換器作參考電壓。</p><p><b>　　A/D電路模塊</b></p><p>　　這個模塊由MC14433和積分元件構(gòu)成,將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。</p>&l

14、t;p>　　字形譯碼驅(qū)動電路模塊</p><p>　　這個模塊由MC4511構(gòu)成 ,將二—十進(jìn)制(BCD)碼轉(zhuǎn)換成七段信號。</p><p><b>　　4）顯示電路塊</b></p><p>　　數(shù)字電壓表的顯示模塊使用的是四個七段共陽極數(shù)碼管。</p><p><b>　　5）小數(shù)點驅(qū)動電路</

15、b></p><p>　　為了顯示小數(shù)點，需采用CD4030四異或門（或CD4077四異或非門），電路如圖所示, S為小數(shù)點選擇開關(guān)，DP1～DP3依次為個位、十位、百位的小數(shù)點驅(qū)動端，LCD的背電極接BP。剩下一個異或門還可驅(qū)動標(biāo)志符。</p><p>　　控制邏輯有三個作用：第一，識別積分器的工作狀態(tài)，適時發(fā)出控制信號，使A/D 轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行；第二，判定輸入電壓極性并控制LCD的

16、負(fù)極性顯示；第三，超量程時發(fā)出溢出信號使千位顯示1，其余位消隱。</p><p>　　用計數(shù)器的輸出信號ABC 控制小數(shù)點電路，若最高位到最低位小數(shù)點依次用Dp1、Dp2、Dp3 及Dp4 表示，則可寫出其真值表，如表1（1 表示點亮）所示。</p><p>　　表1 小數(shù)點顯示真值表</p><p><b>　　則邏輯表達(dá)式為 :</b>&l

17、t;/p><p>　　3.仿真及仿真結(jié)果分析</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　數(shù)字電壓表在實際中有很高的應(yīng)用價值，通過它的使用可以提高很多實驗的成功率,有很高的研究價值。</p><p>　　通過這次實踐，我了解了數(shù)字電壓表的用途及工作原理，熟悉了數(shù)字電壓表的設(shè)計步驟，鍛煉了設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了

18、自己設(shè)計能力。此次設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實際檢驗和鞏固。</p><p>　　這次設(shè)計收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力 ，提高了動手能力，對以后發(fā)展有很大幫助。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出

19、版社，2001.</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　[3] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，1997.</p><p>　　[4] 孫梅生.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，1998.</p><p><b>