1、 课 程 设 计 2009 年 7 月 18 日 课 程 低频数字电路课程设计 题 目 数字电压表的设计 院 系 电子科学学院 专业班级 电子科学与技术 学生姓名 学生学号 指导教师 课程设计任务书 课程 低频与数字电路课程设计 题目 数字电压表的设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 设计一个数字电压表，测量范围：010V。电压的实时 LED 数字显示。测量信号为模拟量。 基本要求： 1.画出数字电压表的结构框图。 2.画出系统原理电路图。 3.用 EWB 进行仿真实验。 4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。 主要参考资料： 1 阎石.数字电子技术基础M.北京
2、：高等教育出版社，2001. 2 彭介华.电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997. 3 孙梅生.电子技术基础课程设计M.北京：高等教育出版社，1998. 4 高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社，2002. 完成期限 2009 年 7 月 18 日 指导教师 专业负责人 2009 年 2 月 23 日 3 一一、总体设计思想、总体设计思想 1. 基本原理基本原理 数字电压表是采用数字化测量的电压仪表，与模拟电压表相比，具有 读数直观、准确，显示范围宽、分辨力高，输入阻抗大，集成度高、功耗 小、抗干扰能力强，可扩展能力强等特点，因此在电压测量、电压校准中
3、有着广泛的应用。数字电压表也是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字 电压表为核心扩展成的各种数字化仪表几乎覆盖了电子电工测量、工业测 量、自动化系统等各个领域。 数字电压表按测量功能可分为直流数字电压表和交流数字电压表。它 一般由模拟部分和数字部分组成，模拟部分主要功能是获取电压并将其转 换为相应的数字量，数字部分完成逻辑控制、译码和显示等功能。数字电 压表的核心是 A/D 转换器，由 A/D 转换器工作原理的不同，数字电压表又 可分为逐次比较型和双积分型。 本设计采用根据压频转换原理，将输入模拟电压经运放输入级，压 频转换等环节转换为输入电压成正比例的连续脉冲，然后通过定时器控制 计数器去数脉
4、冲个数，以得到与输入电压相应的数值， 从而完成 A/D 转换， 通过 74LS160等构成的逻辑控制电路控制 74LS48D驱动数码管进而完成数 字显示，可以完成 010V 的电压测量，并同步数字显示，本电路特点是成 本低，简单，体积小，安全性好，可扩展性强。 2.系统系统框图框图 本系统主要由模拟输入，积分电路，过零比较器，逻辑控制电路，转换控制， 4 计数器，驱动电路及数码管显示电路等模块组成。具体框图如下 二、设计步骤和调试过程二、设计步骤和调试过程 1、总体设计电路、总体设计电路 具体如下电路： 转换开始前， 由于控制信号 VL=0， 此时计数器无计数脉冲， 显示器显示为零，同时开关
5、S0 闭合，使积分电容 C 充分放电。 当 VL=1 时，转换开始，S0 断开，S1 接到输入信号 V1 一侧，积分器开始 对 V1 积分。 因为积分过程中积分器的输出为负电压， 所以比较器输出为高电平， 将门 G 打开，计数器开始对 VG 端的脉冲计数。 当计数器满 1000 个脉冲后，自动返回全零状态，同时给最后一个 160 芯片 一个进位信号，使开关 S1 接到-VREF一端，160 开始反向积分。等到积分器的输 出回零，CLK 被中断。这时计数器中所存的数字就是转换结果。 因为 T1=1000T2，所以 D=1000V1/VREF。D 就是最后的输出结果。 D 是 8 位二进制组成的数
6、字，经过 74LS160S 芯片，74LS160 再将输出结果 送给 74LS48D 驱动数码管，最后显示出最后结果。 模 拟 电 压输入 积分电路 过零比较器电路 控制逻辑电路 计数器 电路 数 码 管 驱 动 电 路 七 段 数 码 管 显 示 电 路 VL转换控制电 路 CLK 5 BI/RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U8 74LS48 BI/RBO 4 RBI 5 LT 3 A 7 B 1 C 2 D 6 a 13 b 12 c 11 d 10 e 9 f 15 g 14 U7 74LS48 P0 3 P1 4 P2 5 P3 6 Q0 14 Q1 13 Q2 12 Q3 11 TC 15 CEP 7 CET 1
