數(shù)字萬用表電路的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　數(shù)字萬用表電路的設(shè)計(jì)</p><p>　專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　學(xué)生姓名</p><p>　班級(jí)</p><p>　學(xué)號(hào)</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p

2、>　完成日期年 月 日</p><p>　　數(shù)字萬用表電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：數(shù)字萬用表是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的、離散的數(shù)字信號(hào)并加以顯示的儀表，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)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字萬用表將使用美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC14433 A/D轉(zhuǎn)換器，配合分流電阻、分壓

3、電阻、基準(zhǔn)電阻可以測(cè)量交、直流電壓，直流電流、電阻并經(jīng)四位數(shù)碼管顯示。在測(cè)量過程中使用量程開關(guān)來選擇相應(yīng)的電壓、電流、電阻檔位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，之后將采集的信號(hào)一律轉(zhuǎn)換為0～2V的直流電壓值送到A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，將此數(shù)字信號(hào)送至鎖存-譯碼器，變成BCD碼，再由LED顯示器顯示出來。其中，量程切換電路控制著對(duì)應(yīng)小數(shù)點(diǎn)的明暗，從而使LED顯示器顯示出不同量程的讀數(shù)。由于操作過程中可能會(huì)有超量程現(xiàn)象，所以在設(shè)計(jì)中添加了

4、超量程報(bào)警部分，當(dāng)檢測(cè)到超量程信號(hào)時(shí)， LED顯示器閃爍，以示報(bào)警。設(shè)計(jì)中采用了先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)字萬用表；A/D轉(zhuǎn)換器；MC14433；超量程報(bào)警</p><p>　　The Design of Digital Multimeter </p><p>　　Abstract: Digital

5、multimeter are using digital measurement techniques, the continuous analog signal to discontinuous, discrete digital signal and to display instrumentation, widely used in electronics and electrical measurement, industria

6、l automation instruments, automatic test systems and other intelligent measurement, shows a strong vitality. The design of the digital multimeter will use the Motorola company produces the MC14433 A/D converter, cooperat

7、e to shunt resistance, dividing resistor, </p><p>　　Key Words: Digital multimeter; A / D converter; MC14433; over range alarm</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1概

8、述1</b></p><p><b>　　2總體方案論證1</b></p><p>　　2.1 直流電壓測(cè)量方案2</p><p>　　2.2 交流電壓測(cè)量方案2</p><p>　　2.3 直流電流測(cè)量方案3</p><p>　　2.4 電阻測(cè)量方案3</p>

9、<p>　　2.5 顯示電路方案3</p><p>　　2.6 量程自動(dòng)切換電路方案3</p><p>　　3單元電路的設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.1 直流電壓電路的設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.2 交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓電路的設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.3 直流電流轉(zhuǎn)換成直流電壓電路

10、的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.4 電阻轉(zhuǎn)換成直流電壓電路的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.5 數(shù)字電壓表電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.5.1 A/D轉(zhuǎn)換器MC144338</p><p>　　3.5.2 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列MC141312</p><p>　　3.5.3 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器CD451

11、112</p><p>　　3.5.4 高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電壓源MC140313</p><p>　　3.5.5 顯示器15</p><p>　　3.6 量程自動(dòng)切換電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.6.1 量程轉(zhuǎn)換電路18</p><p>　　3.6.2 小數(shù)點(diǎn)顯示電路19</p>

12、<p>　　3.6.3 超量程閃爍報(bào)警電路20</p><p>　　3.6.4 雙向移位寄存器CD4019420</p><p>　　3.6.5 四輸入異或門CD407021</p><p>　　3.6.6 雙上升沿D觸發(fā)器CD401322</p><p>　　3.7 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)23</p><p&

13、gt;<b>　　4結(jié)束語(yǔ)23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　附 錄27</b></p><p>　　附錄1：數(shù)字萬用表電路原理圖

14、28</p><p>　　附錄2：數(shù)字萬用表電路PCB圖29</p><p>　　數(shù)字萬用表電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1概 述</b></p><p>　　數(shù)字萬用表是一種用途很廣的數(shù)字測(cè)量?jī)x器，能測(cè)量直流電壓、交流電壓、直流電流、電阻等,涉及到模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的許多內(nèi)容。本設(shè)計(jì)要求以MC

15、14433 A/D轉(zhuǎn)換器為核心構(gòu)成位數(shù)字電壓表。其中位是指十進(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。該設(shè)計(jì)電路主要分為位A/D轉(zhuǎn)換器、7段譯碼驅(qū)動(dòng)器及位驅(qū)動(dòng)器、位共陰極LED顯示器、超量程閃爍報(bào)警電路、基準(zhǔn)電壓源、AC/DC轉(zhuǎn)換器、功能及量程開關(guān)電路、自動(dòng)量程電路、恒流源和±6V穩(wěn)壓電源部分組成。本設(shè)計(jì)的

16、任務(wù)是能夠完成四級(jí)量程的直流電壓測(cè)量，其量程范圍為2V、20V、200V、2000V；完成四級(jí)量程的交流電壓測(cè)量，其量程范圍為2V、20V、200V、2000V；完成四級(jí)量程的直流電流測(cè)量，其量程范圍為2mA、20mA、200mA、2A；完成四級(jí)量程的電阻測(cè)量，其量程范圍為2K、20 K、200 K、2M；完成量程手動(dòng)自動(dòng)切換功能。本課題主要運(yùn)用《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》、《電路》、《電子測(cè)量技術(shù)》等幾門課程的基本</p&

17、gt;<p><b>　　2總體方案論證</b></p><p>　　方案一：使用單片機(jī)AT89C51與ADC0809設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字萬用表，配合分流電阻、分壓電阻、基準(zhǔn)電阻測(cè)量交直流電壓、直流電流、直流電阻并經(jīng)四位數(shù)碼管顯示。</p><p>　　方案二：以美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的MC14433 A/D轉(zhuǎn)換器為核心構(gòu)成位數(shù)字萬用表。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作一個(gè)能

18、測(cè)量直流電壓、交流電壓、直流電流和電阻的數(shù)字測(cè)量?jī)x器。電流、電阻的測(cè)量主要是運(yùn)用安培定律，將電流、電阻轉(zhuǎn)化成數(shù)字萬用表的核心器件A/D轉(zhuǎn)換器能夠測(cè)量的0～2V的電壓量，將得到的二進(jìn)制數(shù)值通過BCD七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行編碼，最后送給數(shù)碼管顯示出來。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以初步畫出如圖2-1所示的設(shè)計(jì)框圖。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖</p><p>　　方案一雖然電路簡(jiǎn)單，但編程

19、復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)。方案二雖然電路復(fù)雜，但不需要編程，功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。綜合比較，本次數(shù)字萬用表電路的設(shè)計(jì)使用方案二。</p><p>　　2.1 直流電壓測(cè)量方案</p><p>　　為了檢測(cè)大于2V的直流電壓，必須在輸入端引入衰減器將電壓變換成0～2V，然后在檢測(cè)顯示時(shí)再放大同樣的倍數(shù)。衰減器是用精密電阻構(gòu)成的分壓器，在圖3-2所示電路中被測(cè)信號(hào)和輸入到A/D電路的信號(hào)之比分別為1、10、10

20、0及1000，即被測(cè)信號(hào)在0～2V、0～20V、0～200V及0～2000V四檔范圍內(nèi)，得到的信號(hào)均為0～2V。</p><p>　　2.2 交流電壓測(cè)量方案</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)交流電壓的測(cè)量，首先必須將輸入交流信號(hào)作衰減，這一點(diǎn)和上面的直流檢測(cè)是相同的。衰減之后的交流電壓還要進(jìn)行精密整流變成直流電壓后才能進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　2.3 直

21、流電流測(cè)量方案</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)電流的檢測(cè)，就必須將被測(cè)電流變成0～2V的直流電壓，即實(shí)現(xiàn)衰減和I/V變換。使四檔輸入電流2mA、20mA、200mA及2A都通過一個(gè)電阻，經(jīng)這取樣電阻將電流變成相對(duì)應(yīng)的電壓值，然后通過一個(gè)比例放大器，使比例系數(shù)對(duì)應(yīng)1000、100、10及1，則經(jīng)比例放大后的輸出電壓均為2V，以此作為A/D轉(zhuǎn)換器的輸入。在顯示檢測(cè)結(jié)果時(shí)將小數(shù)點(diǎn)的位置隨比例系數(shù)作相應(yīng)的變化。</p

22、><p>　　2.4 電阻測(cè)量方案</p><p>　　早期數(shù)字儀表采用恒流法測(cè)量電阻，通過恒流源和精密運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電阻/電壓（/V）轉(zhuǎn)換，因此電路較復(fù)雜，成本高，而本次設(shè)計(jì)使用的是比例法。比例法是測(cè)量電阻的一種新方法，很容易將被測(cè)電阻值轉(zhuǎn)換成輸入電壓，實(shí)現(xiàn)/V轉(zhuǎn)換。比例法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確度高，成本低。</p><p>　　2.5 顯示電路方案</p&

23、gt;<p>　　LED數(shù)碼管是目前常用的一種數(shù)顯器件。把發(fā)光二極管(LED)制成條狀，再按一定方式連接，組成數(shù)字8，就構(gòu)成LED數(shù)碼管。使用時(shí)讓某些字段上的發(fā)光二極管發(fā)亮，即可組成0～9的一系列數(shù)字。</p><p>　　2.6 量程自動(dòng)切換電路方案</p><p>　　自動(dòng)量程切換電路的作用是根據(jù)MC14433提供的輸入信號(hào)情況(在量程、過量程=0，欠量程=1)，以及時(shí)間

24、信號(hào)(EOC、、)產(chǎn)生相應(yīng)的量程信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)的信號(hào)超過當(dāng)前量程時(shí)，使電路模擬開關(guān)切換位置，顯示器的小數(shù)點(diǎn)移動(dòng)位置，即量程向高位變化。欠量程則向低位變化,而在量程則不發(fā)生變化。</p><p><b>　　3單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 直流電壓電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在基準(zhǔn)數(shù)字電壓表頭前面加一級(jí)分壓電路，可以擴(kuò)展

25、直流電壓測(cè)量的量程。如圖3-1所示，為電壓表頭的量程，為其內(nèi)阻，、為分壓電阻，為擴(kuò)展后的量程。</p><p>　　由于r>>，所以分壓比為：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p><b>　　即擴(kuò)展后的量程為：</b></p><p><b>　?。?/p>

26、3-2）</b></p><p>　　數(shù)字電壓表的直流電壓檔測(cè)量電路如圖3-2所示，各檔的分壓比介紹如下：</p><p>　　圖3-1 分壓電路原理 圖3-2多量程直流電壓測(cè)量電路</p><p>　　a) 2000V的分壓比：</p><p>　　=0.001

27、（3-3）</p><p>　　b) 200V的分壓比：</p><p>　　=0.01 （3-4）</p><p>　　c) 20V的分壓比：</p><p>　　=0.1 （3-5）</p><p>　　d) 2V的分壓比：</p

28、><p>　　=1 （3-6）</p><p>　　然后根據(jù)各檔的分壓比和總電阻來確定各分壓電阻。首先先確定，然后確定，以此類推：、、。</p><p>　　3.2 交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　測(cè)交流電壓必須在直流電壓測(cè)量電路上增加AC/DC轉(zhuǎn)換器。平均值響應(yīng)的AC/DC轉(zhuǎn)換器是由

29、運(yùn)算放大器和二極管組成的半波（或全波）線性整流電路。它具有線性度好、準(zhǔn)確度高、電路簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但由于是按照正弦波平均值與有效值的關(guān)系而定義的，因此所構(gòu)成的交流數(shù)字電壓表只能測(cè)量正弦波電壓。要想準(zhǔn)確測(cè)量非正弦波形，須采用真有效值/直流（TRMS/DC）轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　平均值響應(yīng)的五量程交流數(shù)字電壓表電路如圖3-3所示，S2a為量程轉(zhuǎn)換開關(guān)。</p><p>　　圖3-

30、3 交流電壓測(cè)量電路</p><p>　　現(xiàn)利用低漂移單運(yùn)放AR1和二極管組成平均值響應(yīng)的線性半波整流電路。該電路可避免二極管在小信號(hào)整流時(shí)所引起的非線性誤差，使輸出電壓(平均值)與AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓（有效值）呈線性關(guān)系，適合測(cè)量40~400Hz的正弦波電壓，測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于±1%。</p><p>　　對(duì)半波整流而言，正弦波電壓有效值與平均值的關(guān)系為</p>

31、<p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　這就要求電路的電壓放大倍數(shù)必須大于2.22倍，才能調(diào)整的余量。電路中的為AR1同相端的輸入電阻。與是負(fù)反饋電阻，可將AR1偏置在線性放大區(qū)，并且控制運(yùn)放的增益。為了提高AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，降低輸入信號(hào)的衰減，AR1接成同相放大器，其電壓放大倍數(shù)由下式確定：</p><p><b>

32、;　?。?-8）</b></p><p>　　現(xiàn)取，亦取，代入式3-8中可得到K=3>2.22（倍）。顯然符號(hào)設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　盡管AR1屬于低漂移運(yùn)放，但考慮到AC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓很弱，即使失調(diào)電壓很低，也會(huì)造成測(cè)量誤差。為此需增加隔直電容、，不讓直流成分（包括AR1的失調(diào)電壓）進(jìn)入整流濾波電路。</p><p>　　在正半周

33、期時(shí)導(dǎo)通，截止，AR1的輸出電流途徑→→→→→地（COM端），并經(jīng)過對(duì)進(jìn)行充電。負(fù)半周時(shí)導(dǎo)通，截止，電流途徑地。此時(shí)緩慢地放電，放電時(shí)間常數(shù)。是MC14433的輸入電阻，因其阻值極高（），故可認(rèn)為兩端的電壓維持不變。</p><p>　　由和組成的平滑濾波器可濾除交流紋波，高頻干擾信號(hào)則由、構(gòu)成的高頻濾波器濾掉，從而獲得穩(wěn)定的平均值電壓。</p><p>　　RP3是交流電壓的校準(zhǔn)電位器。

34、調(diào)整RP3可使整個(gè)AC/DC轉(zhuǎn)換器的電壓放大系數(shù)為2.22倍，令儀表直接顯示出被測(cè)電壓的有效值。</p><p>　　在電路中起保護(hù)作用。負(fù)半周時(shí)為反向電流提供通路。是運(yùn)放的頻率補(bǔ)償電容。和還為提供一個(gè)適合的偏置電壓，以減小AC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)的波形失真。</p><p>　　3.3 直流電流轉(zhuǎn)換成直流電壓電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　多量程直流電流

35、測(cè)量電路設(shè)計(jì)是根據(jù)歐姆定律，用合適的分流電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，再進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　圖3-4 電流測(cè)量原理 圖3-5 多量程直流電流測(cè)量電路</p><p>　　原理圖如圖3-4所示，由于r>>R，分流電阻R上的電壓降為，即被測(cè)電流。若數(shù)字表頭的電壓量程為，欲使電流檔量程為，則該檔的分流電阻為。圖3-5所示的為直流電流測(cè)量電路。<

36、/p><p>　　3.4 電阻轉(zhuǎn)換成直流電壓電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　早期數(shù)字儀表采用恒流法測(cè)量電阻，通過恒流源和精密運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)電阻/電壓（/V）轉(zhuǎn)換，因此電路較復(fù)雜，成本高。比例法是測(cè)量電阻的一種新方法，很容易將被測(cè)電阻值轉(zhuǎn)換成輸入電壓，實(shí)現(xiàn)/V轉(zhuǎn)換。比例法的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確度高，成本低。</p><p>　　比例法測(cè)量電阻的原理如圖3-6所示。被測(cè)

37、電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻串聯(lián)后接在與之間。有關(guān)系式：</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p><b>　　即</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　通常情況下：</b></p>&

38、lt;p><b>　　（3-11）</b></p><p>　　這表明顯示值僅取決于與的比值，故稱之為比例法。當(dāng)=，即時(shí)，儀表顯示值應(yīng)為1000。 當(dāng)=0.5，即時(shí)，儀表顯示值應(yīng)為500。</p><p>　　圖3-6 比例法測(cè)量電阻原理圖 圖3-7多量程電阻測(cè)量電路</p><p>　　以200電子檔為例，取=100，

39、代入式（3-9）中得到：</p><p>　　N=10 () （3-12）</p><p>　　將小數(shù)點(diǎn)定在十位即可直接讀結(jié)果。</p><p>　　當(dāng)=（n為倍率，n=1,2,3,...7）時(shí)，仍可直接讀結(jié)果，此時(shí)</p><p>　　N= () （3-1

40、3）</p><p>　　式中的單位可根據(jù)n值和小數(shù)點(diǎn)位置分別取、k、M。</p><p>　　電阻測(cè)量電路如圖3-7所示，4個(gè)電阻量程依次為2k，20k，200k和2M。</p><p><b>　　由上分析可知：</b></p><p>　　3.5 數(shù)字電壓表電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)

41、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。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖如圖2-1所示， 各部分的功能如下：</p><p>　　a) 位A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　b) 7段譯碼驅(qū)動(dòng)器及位驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)LED顯示器顯示。</p><p>　　c) 位共陰極LED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。&

42、lt;/p><p>　　d) 超量程閃爍報(bào)警電路：當(dāng)儀表超量程時(shí)，LED顯示器以閃爍狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　e) 基準(zhǔn)電壓源：提供精密電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。</p><p>　　f) AC/DC轉(zhuǎn)換器：將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。</p><p>　　g) 功能及量程開關(guān)電路：手動(dòng)轉(zhuǎn)換量程。</p><p

43、>　　h) 自動(dòng)量程電路：自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程。</p><p>　　i) 恒流源：恒定電流通過待測(cè)電阻，從而在待測(cè)電阻兩端形成電壓降，將此電壓降送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測(cè)量。</p><p>　　j) ±6V穩(wěn)壓電源：為整個(gè)電路進(jìn)行供電。</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

44、～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>　　3.5.1 A/D轉(zhuǎn)換器MC14433 </p><p>　　MC14433是美國(guó)摩托羅拉（Motorola）公司生產(chǎn)的CMOS單片位A/D轉(zhuǎn)換器，也是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種芯片。</p><p>　　MC14433型A/D轉(zhuǎn)換器具有下列特點(diǎn)：<

45、/p><p>　　a) 采用CMOS工藝制成的位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度為±0.05%±1個(gè)字(相當(dāng)于11位二進(jìn)制數(shù))。</p><p>　　b) 電壓量程有兩檔：200mV、2V。最大顯示值分別為199.9 mV和1.999V。在滿量程情況下，正、反向積分的時(shí)間相等，即，因此，基準(zhǔn)電壓與量程之間成1:1的關(guān)系，有公式：</p><p><b&

46、gt;　　（3-14）</b></p><p>　　c) 具有自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)轉(zhuǎn)換極性之功能。</p><p>　　d) 芯片內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘震蕩器，使用時(shí)僅需外接一只振蕩電阻，亦可采用外</p><p>　　時(shí)鐘輸入方式。時(shí)鐘頻率范圍大約是48kHz～160 kHz。</p><p>　　e) 有多路調(diào)制的BCD碼輸出，可直接配微型計(jì)

47、算機(jī)或打印機(jī)。</p><p>　　f) 能獲得超量程、欠量程信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程。</p><p>　　g) 能增加讀數(shù)保持功能。</p><p>　　h) 采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。通常選共陰極LED顯示器，但是改變外部的段、位驅(qū)動(dòng)方式后，亦可采用以驅(qū)動(dòng)液晶顯示器（LCD）或熒光數(shù)碼管顯示器（VFD）。</p><p>　　i) 工作電

48、壓范圍是±4.5～±8V。一般選典型值±5V，工作電流小于2mA（不包括顯示器），功耗約8mV。</p><p>　　MC14433采用24腳雙列直插式封裝（DIP-40），管腳排列順序如圖3-8所示。各管腳的功能如下：</p><p>　　圖3-8 MC14433引腳圖</p><p>　　—正電源端，一般接+5V。</p>

49、;<p>　　—輸入信號(hào)的公共端，簡(jiǎn)稱模擬地。</p><p>　　—各輸出信號(hào)（～，～，，EOC，但不包括）的公共地；此端接時(shí)輸出電平變化范圍是～，接～。</p><p>　　—負(fù)電源端，通常接-5V；主要作為內(nèi)部模擬電路的負(fù)電源，其負(fù)載電流約0.8mA。</p><p>　　—模擬電壓輸入端，輸入電壓為。</p><p>&

50、lt;b>　　—外接基準(zhǔn)電壓端。</b></p><p><b>　　—外接積分元件端。</b></p><p>　　—外接自動(dòng)調(diào)零電容。</p><p>　　DU—實(shí)時(shí)輸出控制端，亦稱數(shù)據(jù)更新端。若在雙積分第5階段開始之前從DU端輸入一個(gè)正脈沖，則本次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果就依次通過鎖存器和多路選擇開關(guān)輸出。否則，輸出端仍保持鎖存器

51、中原有數(shù)據(jù)不變。使用中若將DU與EOC端相連，則每次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果都被輸出。若將DU端接，即可實(shí)現(xiàn)讀數(shù)保持。</p><p>　　、—分別為時(shí)鐘脈沖輸入、輸出端，二者之間接上振蕩電阻即可產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　EOC—A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志輸出端，每個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束時(shí)此端輸出一個(gè)正脈沖。</p><p>　　—超量程信號(hào)輸出端，超量程時(shí)=0（負(fù)邏輯）。

52、</p><p>　　~—多路調(diào)制位選通信號(hào)輸出端，其中為千位，為個(gè)位。</p><p>　　~—BCD碼輸出端。</p><p>　　圖3-9 MC14433的原理框圖</p><p>　　MC14433的原理框圖如圖3-9所示。主要包括模擬電路（A/D轉(zhuǎn)換器）、數(shù)字電路兩大部分。</p><p>　　a) A/D轉(zhuǎn)

53、換器工作原理 </p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器電路由緩沖器、積分器、比較器、積分電阻、積分電容、自動(dòng)調(diào)零電容以及模擬開關(guān)~所組成。圖3-10示出其等效電路，是將運(yùn)算放大器接成電壓跟隨器，以提高A/D轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗。與、構(gòu)成積分器。的輸出還作為內(nèi)部數(shù)字電路（控制邏輯）的一個(gè)控制信號(hào)。</p><p>　　為消除~產(chǎn)生的失調(diào)電壓Δ并且提高轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度，還增加了自動(dòng)調(diào)零電路。其中緩沖器和積分器

54、采用模擬調(diào)零方式，比較器則采用數(shù)字調(diào)零方式。在模擬調(diào)零階段，將緩沖器和積分器的失調(diào)電壓存放在自動(dòng)調(diào)零電容上。比較器的失調(diào)電壓則以數(shù)字形式存放在鎖存器中。這樣在對(duì)輸入電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，就能自動(dòng)扣除失調(diào)電壓，獲得精確的測(cè)量結(jié)果。</p><p>　　圖3-10 A/D轉(zhuǎn)換器的電路原理</p><p><b>　　b) 數(shù)字電路</b></p><p

55、>　　MC14433的數(shù)字電路主要包括時(shí)鐘振蕩器、位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（其中位實(shí)際是D觸發(fā)器，只能計(jì)0和1）、鎖存器、多路選擇開關(guān)、控制邏輯、極性檢測(cè)器和超量程指示器。芯片內(nèi)部沒有譯碼器，使用時(shí)必須外接段譯碼驅(qū)動(dòng)電路，才能驅(qū)動(dòng)共陰極LED顯示器。</p><p>　　時(shí)鐘振蕩電路如圖3-11所示，外接電阻取360k，時(shí)鐘頻率。儀表測(cè)量速率。位掃描頻率</p><p>　　。、均為積分電阻，

56、是積分電容，為自動(dòng)調(diào)零電容。現(xiàn)將轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出端（EOC）與實(shí)時(shí)輸出控制端（DU）短接，以保證A/D轉(zhuǎn)換能夠連續(xù)進(jìn)行。</p><p>　　圖3-11 時(shí)鐘振蕩電路</p><p>　　位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器由三級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)D觸發(fā)器組成。在反向積分時(shí)間內(nèi)對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍是0~1999。鎖存器用來存放A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果?？刂七壿嫷淖饔檬沁m時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，根據(jù)輸入信號(hào)的極性來接

57、通相應(yīng)的模擬開關(guān)，按照順序來完成每次A/D轉(zhuǎn)換工作，并在反向積分過程令位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。</p><p>　　3.5.2 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)含有7個(gè)集電極開路反相器(

58、也稱OC門)。MC1413電路結(jié)構(gòu)和引腳如圖3-12所示，它采用16引腳的雙列直插式封裝。</p><p>　　圖3-12 MC1413引腳圖</p><p>　　3.5.3 七段譯碼驅(qū)動(dòng)器CD4511</p><p>　　CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能

59、的CMOS電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。</p><p>　　圖3-13 CD4511引腳圖</p><p>　　CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖3-13所示。</p><p>　　BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。<

60、/p><p>　　LT：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 </p><p>　　LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。</p><p>　　A1、A2、A3、A4、為BCD碼輸入端。

61、 </p><p>　　a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。</p><p>　　CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。</p><p>　　3.5.4 高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電壓源MC1403</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的數(shù)字萬用表的基準(zhǔn)電源電路見圖3-14所示。使用的是MC14

62、03 能隙基準(zhǔn)電壓源，C2為輸出端的消噪電容?；鶞?zhǔn)電壓分壓器共設(shè)計(jì)了兩套：由～和構(gòu)成的分壓器，可輸出基準(zhǔn)電壓,為調(diào)整電位器；～和組成的分壓器能獲得，亦是調(diào)整電位器。</p><p>　　MC1403是美國(guó)Motorola公司生產(chǎn)的低漂移、用激光修正的能帶間隙式基準(zhǔn)電壓源。該產(chǎn)品分3檔，電壓溫度系數(shù)最低為10ppm/℃。國(guó)產(chǎn)的型號(hào)為5G1403、CH1403。</p><p>　　MC140

63、3采用DIP-8封裝，管腳排列如圖3-15（a）所示。其輸入電壓范圍是4.5～15V，輸出電壓的典型值為2.5V。為便于配8P插座，MC1403上專門設(shè)置5個(gè)空腳(NC)。</p><p>　　圖3-14基準(zhǔn)電壓源電路</p><p>　?。╝） （b）</p><p><b>　?。╟

64、）</b></p><p>　　（a）管腳排列 （b）電路符號(hào) （c）簡(jiǎn)化電路</p><p>　　圖3-15 MC1403的管腳排列及電路</p><p><b>　　C—比例系數(shù)；</b></p><p><b>　　T—熱力學(xué)溫度；</b></p><

65、;p>　　k—波爾茲曼常數(shù)，k=8.63×eV/K；</p><p>　　q—電子電量，q=e；</p><p>　　、—分別為內(nèi)部晶體管、的發(fā)射極周長(zhǎng)，設(shè)計(jì)的：=8：1.選擇合適的電阻比，可使式（3-15）中的第二項(xiàng)與第三項(xiàng)之和恰好等于零，實(shí)現(xiàn)零溫漂。</p><p><b>　　實(shí)取，則。</b></p>&l

66、t;p>　　圖3-16 MC1403的典型接法</p><p>　　MC1403的典型接法如圖3-16所示。輸出端接1kΩ電位器，用以調(diào)整輸出的基準(zhǔn)電壓值。C是消噪電容，根據(jù)情況亦可省去。實(shí)測(cè)MC1403的輸入—輸出特性見表3-1。由表可見，當(dāng)輸入電壓從10V變化到4.5V時(shí)，MC1403的輸出電壓只變化了0.0001V，相對(duì)變化率為</p><p>　　表3-1 MC1403的輸入

67、輸出特性</p><p><b>　　3.5.5 顯示器</b></p><p>　　為了能以十進(jìn)制數(shù)碼直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，目前廣泛使用了七段字符顯示器，或稱作七段數(shù)碼管。這種字符顯示器由七段可發(fā)光的線段拼合而成。常見的七段字符顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼管和液晶顯示器兩種。本次設(shè)計(jì)所采用的是4個(gè)半導(dǎo)體數(shù)碼管。</p><p>　　圖3-17

68、八段數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　這種數(shù)碼管的每個(gè)線段都是一個(gè)發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED)，因而也把它叫做LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。</p><p>　　在一些數(shù)碼管中還在右下角處增設(shè)了一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，形成了所謂八段數(shù)碼管，如圖3-17所示。此外，為了增加使用的靈活性，同一規(guī)格的數(shù)碼管一般都有共陰極和共陽(yáng)極兩種類型可供選用。本次設(shè)計(jì)所采用的是共陰

69、極數(shù)碼管。</p><p>　　3.6 量程自動(dòng)切換電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-18 自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程電路</p><p>　　圖3-18是具有五個(gè)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程電路。其設(shè)計(jì)思想是：利用MC14433的超量程信號(hào)來控制雙向移位寄存器CD40194右移（升量程）或左移（降量程），移位寄存器的輸出信號(hào)~再經(jīng)過四異或門CD4070譯碼，擴(kuò)展到五個(gè)量程控制信號(hào)~，最

70、后分別通過復(fù)合管去驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器，切換儀表輸入端的電阻分壓器電路。</p><p>　　MC14433是在位選通信號(hào)的選通期間，利用~輸出最高位（千位，即1/2位）上的數(shù)據(jù)0或1來表示超量程、欠量程信號(hào)和極性信號(hào)。此時(shí)是用的電平表示量程是否合適，用的電平代表千位的數(shù)據(jù)。有以下幾種情況：</p><p>　　a) =0，說明輸入的模擬電壓在正常的范圍之內(nèi)，即=0.180~1.999V，此時(shí)=

71、1。</p><p>　　b) =1，=0，說明>1.999V，儀表超量程，此時(shí)=0。</p><p>　　c) =1，=1，說明<0.180V，儀表欠量程，此時(shí)=1。</p><p>　　雙向移位寄存器CD40194的移位方向由控制，而實(shí)現(xiàn)移位的時(shí)鐘脈沖（簡(jiǎn)稱移位脈沖，屬于正向脈沖）CP則由EOC、、、組合而成。信號(hào)和反相后得到的OR信號(hào)，分別接CD4

72、0194的、端。超量程時(shí)=1，=0，=0（OR=1），由于控制端=0，=1，使CD40194可以向右移位（升量程）。欠量程時(shí)=1，=1，=1（OR=0），由于控制端=1，=10，使CD40194可以向左移位（降量程）。</p><p>　　移位脈沖由D觸發(fā)器CD4013和與門CD4073產(chǎn)生。CD4013的CP端、R端分別接MC14433的EOC端和端。CD4013的Q端以及MC14433的、端分別接與門Y的輸入

73、端。當(dāng)一次測(cè)量周期結(jié)束時(shí)，從EOC端發(fā)出的正脈沖將觸發(fā)器置1，Q=1。當(dāng)選通信號(hào)來到時(shí)，其上升沿又將觸發(fā)器置0，直到下一個(gè)EOC脈沖來到為止。</p><p>　　圖3-19 產(chǎn)生移位脈沖的時(shí)序波形</p><p>　　時(shí)序波形如圖3-19所示。由圖可見，在每個(gè)測(cè)量周期里，從觸發(fā)器Q端輸出一個(gè)脈沖寬度與相等的正向脈沖。此信號(hào)再和、相“與”，只要超過額定的0.180~1.999V范圍，與門Y

74、就輸出一個(gè)移位脈沖，令CD40194按照（OR）已規(guī)定好的方向移動(dòng)一位。如果移位后輸入電壓在正常范圍內(nèi)，因=0，與門就不能產(chǎn)生移位脈沖，盡管=1，也不起作用。若第一次移位之后仍為高電平，則與門Y就輸出第二個(gè)移位脈沖，繼續(xù)移位。移位電路的真值表見表3-2。需要注意的是當(dāng)移位寄存器已經(jīng)移到最高量程（最低量程）時(shí)，即使再有移位脈沖也不能夠移位了。</p><p>　　表3-2 移位電路的真值表</p>&

75、lt;p>　　3.6.1 量程轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)量程轉(zhuǎn)換電路詳見附錄1，電路主要包括功能選擇開關(guān)（~），交流/直流選擇開關(guān)（、），精密分壓器（~），分流器（~），8路CMOS模擬開關(guān)，4只微型繼電器（~，常開觸點(diǎn)依次為~）。量程控制信號(hào)（A~E）使相應(yīng)的模擬開關(guān)接通，選擇最佳量程；另一方面還經(jīng)過達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器MC1413使微型繼電器吸合，同時(shí)切換小數(shù)點(diǎn)的位置。由于MC14433具有兩個(gè)基本

76、量程：200mV、2V，因此分壓電阻只需要4只。在每個(gè)分流電阻上還并有正、反向接法的二極管各一只，作過壓保護(hù)。上述電路的工作原理是將被測(cè)輸入電壓、電流、電阻 ，一律轉(zhuǎn)換為0~2V的電壓信號(hào)，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器的測(cè)量需要。</p><p>　　量程轉(zhuǎn)換的功能詳見表3-3~表3-5。表中的I代表功能，當(dāng)I=0（或=1）時(shí)進(jìn)入電壓、電阻測(cè)量模式；I=1時(shí)轉(zhuǎn)入電流測(cè)量模式。</p><p>　　表

77、3-3 測(cè)量電壓的功能（I=0）</p><p>　　表3-4 測(cè)量電流的功能（I=1）</p><p>　　表3-5 測(cè)量電阻的功能（I=0）</p><p>　　3.6.2 小數(shù)點(diǎn)顯示電路</p><p>　　根據(jù)表3-3~表3-5所列條件，推導(dǎo)出小數(shù)點(diǎn)亮、暗狀態(tài)的邏輯表達(dá)式：</p><p>　　(3-16)不難

78、 433</p><p><b>　　(3-17)</b></p><p>　　(3-18)不難 433</p><p><b>　　(3-19)</b></p><p>　　式中，對(duì)應(yīng)于最低位小數(shù)點(diǎn)，為最高小數(shù)點(diǎn)。當(dāng)某個(gè)邏輯表達(dá)式為“1” 時(shí)，相應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)發(fā)光。利用CMOS門電路能直接驅(qū)動(dòng)小數(shù)

79、點(diǎn)。</p><p>　　單位符號(hào)顯示電路如圖3-20所示。電路由量程開關(guān)S19、發(fā)光二極~組成，～是發(fā)光二極管的限流電阻。</p><p>　　圖3-20 單位符號(hào)顯示電路</p><p>　　3.6.3 超量程閃爍報(bào)警電路</p><p>　　在測(cè)量中因?yàn)槲覀兛赡懿恢浪鶞y(cè)量的大小，我們可能會(huì)出現(xiàn)所選量程會(huì)超出測(cè)量的范圍。所以在電路設(shè)計(jì)中

80、增加了超量程閃爍報(bào)警電路，如圖3-21所示。</p><p>　　圖3-21中利用雙D觸發(fā)器CD4013的一半作二分頻，另一半可用于自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程電路中。作觸發(fā)器復(fù)零信號(hào)，EOC作時(shí)鐘脈沖。設(shè)MC14433的時(shí)鐘頻率，則EOC脈沖的頻率，即A/D轉(zhuǎn)換速率為3次/s。</p><p>　　當(dāng)輸入電壓未超過量程范圍時(shí)，=1，將觸發(fā)器置零，，顯示器正常工作。一旦超出量程，=0，經(jīng)過二分頻變成f=1

81、.5Hz的方波，周期T=0.67s。這樣，端就加上交替變化的高、低電平，LED顯示器以1.5Hz的低頻進(jìn)行閃爍，以示報(bào)警。</p><p>　　需要說明的是不能把EOC信號(hào)直接接到CD4511的端，來實(shí)現(xiàn)上述功能，這是因?yàn)镋OC信號(hào)屬于窄脈沖，其脈沖寬度，占空比，因此不可能觀察到閃爍現(xiàn)象。利用D觸發(fā)器可將上述窄脈沖變成方波（D=50%），并且頻率降低一半（二分頻），更便于觀察。</p><p&

82、gt;　　圖3-21 超量程閃爍報(bào)警電路</p><p>　　3.6.4 雙向移位寄存器CD40194 </p><p>　　移位寄存器是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。CD40194/CC40194是一個(gè)4位雙向移位寄存器,最高時(shí)鐘脈沖為36MHz，其引腳排列如圖3-22所示。其中：～為并行輸入端；～為并行輸出端；為右移串引輸入端；為左移串引輸入端；、為操作模式

83、控制端；為直接無條件清零端；CP為時(shí)鐘脈沖輸入端。CD40194模式控制及狀態(tài)輸出如表3-6所示。</p><p>　　圖3-22 CD40194引腳圖</p><p>　　表3-6 CD40194功能表</p><p>　　3.6.5 四輸入異或門CD4070</p><p>　　CD4070是一塊四輸入異或門集成電路，其真值表如表3-7所

84、示，圖3-23為其引腳圖。</p><p>　　圖3-23 CD4070引腳圖</p><p>　　表3-7 CD4070真值表</p><p>　　異或門的工作原理是：當(dāng)異或門A、B兩個(gè)輸入端上的信號(hào)、相同時(shí)，Y端輸出低電平；當(dāng)A、B兩個(gè)輸入端上的信號(hào)不同時(shí)，Y端輸出高電平。</p><p>　　3.6.6 雙上升沿D觸發(fā)器CD4013&l

85、t;/p><p>　　CD4013是CMOS雙D觸發(fā)器，其管腳排列如圖3-24所示，內(nèi)部有兩個(gè)完全相同的D觸發(fā)器和。圖中，D為數(shù)據(jù)輸入端，CP為時(shí)鐘脈沖輸入端，Q和為一對(duì)互補(bǔ)的輸出端，S為置位端，R為復(fù)位端，和分別為電源正負(fù)端。</p><p>　　圖3-24 CD4013頂視圖</p><p>　　CD4013的功能如表3-8所示，由表可見，當(dāng)R=S=0時(shí)，在CP上升

86、沿作用下，Q端狀態(tài)與D端狀態(tài)相同，即=D，也就是將D端數(shù)據(jù)置入觸發(fā)器。當(dāng)R=0，S=1時(shí)，Q=1；當(dāng)R=1，S=0時(shí)，Q=0，稱為直接置1和置0，無需CP和D配合。</p><p>　　表3-8 CD4013功能表</p><p>　　CD4013有四種基本方式，即數(shù)據(jù)鎖存方式，單穩(wěn)態(tài)工作方式，無穩(wěn)態(tài)工作方式及雙穩(wěn)態(tài)工作方式。在本次設(shè)計(jì)中所采用的是數(shù)據(jù)鎖存方式。</p>&l

87、t;p>　　圖3-25為CD4013數(shù)據(jù)鎖存工作方式，也是它的基本功能。由圖可見，在CP作用后，D端數(shù)據(jù)被鎖存到Q端。若將多個(gè)D觸發(fā)器組合可構(gòu)成多位數(shù)據(jù)鎖存器或寄存器。</p><p>　　圖3-25 CD4013數(shù)據(jù)鎖存工作方式</p><p>　　3.7 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-26 ±6V穩(wěn)壓電源電路</p>&

88、lt;p>　　穩(wěn)壓電源的電路如圖3-26所示。為獲得±6V對(duì)稱輸出的兩路穩(wěn)壓電源，現(xiàn)將三端集成穩(wěn)壓器7806（正壓輸出）與7906（負(fù)壓輸出）搭配使用，可同時(shí)輸出正壓和負(fù)壓，并且二者公用一套整流濾波電路。圖中，TM為220V/8V×2V的電源變壓器。全波整流橋選用PM104型(1A/50V)。C1是濾波電容，C2和C3可以進(jìn)一步減小紋波，C4、C5能改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，D是保護(hù)二極管。</p>&

89、lt;p><b>　　4結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的數(shù)字萬用表電路詳見附錄1，電路可分為功能及量程開關(guān)電路、AC/DC轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)量程電路、超量程閃爍報(bào)警電路、基準(zhǔn)電壓源、段譯碼驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器以及LED顯示器部分。功能及量程開關(guān)電路選擇測(cè)量信號(hào)相應(yīng)的電壓、電流、電阻量程開關(guān)（如測(cè)量交流時(shí)，則還需接入AC/DC轉(zhuǎn)換器將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)），之后將采集

90、的信號(hào)一律轉(zhuǎn)換為0～2V的直流電壓值送到A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，將此數(shù)字信號(hào)送至段、位譯碼驅(qū)動(dòng)器變成BCD碼，再由LED顯示器顯示出來?；鶞?zhǔn)電壓源是提供精密電壓，供A/D轉(zhuǎn)換器作參考電壓，自動(dòng)量程電路可以自動(dòng)選擇相應(yīng)的量程并控制著對(duì)應(yīng)小數(shù)點(diǎn)的明暗，從而使LED顯示器顯示出不同量程的讀數(shù)。由于操作過程中可能會(huì)有超量程現(xiàn)象，所以在設(shè)計(jì)中添加了超量程報(bào)警部分，當(dāng)檢測(cè)到超量程信號(hào)時(shí)， LED顯示器閃爍，以示報(bào)警。</

91、p><p>　　通過以上各部分電路的設(shè)計(jì)可以達(dá)到本設(shè)計(jì)所提出的要求，即以MC14433 A/D轉(zhuǎn)換器為核心構(gòu)成的位數(shù)字萬用表，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電壓0~2000V、交流電壓0~2000V、直流電流0~2A、電阻0~2M的測(cè)量。</p><p>　　早期的萬用表都是指針式的，精度低，而本次設(shè)計(jì)的萬用表是直接以數(shù)字形式顯示出來，精度高，其內(nèi)部直接控制，不需要編程。在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮到在測(cè)量中有超出所選量程，

92、故在設(shè)計(jì)的時(shí)添加了超量程報(bào)警部分，當(dāng)檢測(cè)到超量程信號(hào)時(shí)， LED顯示器閃爍，以示報(bào)警。這一設(shè)計(jì)不僅保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還符合了使用者讀數(shù)的習(xí)慣，也保護(hù)了器件的壽命。由于布線的復(fù)雜，零件的繁多，焊接困難，故沒有做出實(shí)物。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 沙占友.數(shù)字萬用表的原理、使用與維修[M].北京：電子工業(yè)出版社，1988.

93、</p><p>　　[2] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2014. </p><p>　　[3] 中國(guó)集成電路大全編寫委員會(huì)編.中國(guó)集成電路大全 COMS集成電路[S].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985.</p><p>　　[4] 孫宏國(guó)，周云龍.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M].北京：清華大學(xué)出版社,2012.</p>&l

94、t;p>　　[5] 余小平，奚大順.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)篇）（第二版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2010.</p><p>　　[6] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2014. </p><p>　　[7] 李哲英，駱麗.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[8] 梁

95、宗善.新型集成電路的應(yīng)用[M]. 武漢:華中理工大學(xué)出版社，1999.</p><p>　　[9] 蔣宗文.自動(dòng)顯示儀表[M].武漢:華中工學(xué)院出版社，1985. </p><p>　　[10] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社,2014. </p><p>　　[11] 美 D.H.Sheingold.模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)[M].南京:江蘇科學(xué)

96、技術(shù)出版社，1985. </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)間過的好快，轉(zhuǎn)眼間都到了我們離校的時(shí)刻了。隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，這也將意味著這個(gè)最美好、最快樂的大學(xué)時(shí)光也即將結(jié)束，也意味著我們將要靠我們自己的雙手獨(dú)自到外面的大千世界去闖蕩出屬于自己的一片天地。</p><p>　　經(jīng)過幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)也基本

97、完成。在此我要特別感謝我們的指導(dǎo)老師，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候老師對(duì)我們的要求很嚴(yán)格，要求我們不斷完善?？赡芤婚_始的時(shí)候我們有點(diǎn)不大習(xí)慣，但現(xiàn)在看來，正是因?yàn)槔蠋煂?duì)我們的嚴(yán)格要求，才能更好的完成我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)。所以畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成與老師的幫助是密不可分的。</p><p>　　同時(shí)由于自己能力的有限，在完成過程中會(huì)遇到各種各樣的問題，但在老師和同學(xué)們的幫助下，我不僅克服了各種難題，也積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在此我要向他們致

98、以深深的敬意和最真摯的謝意！</p><p>　　在此我要特別感謝母校對(duì)我四年來的教育和關(guān)心，在這里我不僅學(xué)到了豐富的專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了很多做人處事的道理，使我明確了以后的發(fā)展方向，樹立了良好的價(jià)值觀和人生觀，這一切都讓我受益終身。</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附錄1：數(shù)字萬用表電路原理圖</p&