低频与数字电路课程设计

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1、 一、一、 任务技术指标任务技术指标 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.对电路进行仿真实验。 4.按要求完成课程设计报告，交激光打印报告和电子文档。 二、二、 总体设计思想总体设计思想 1 1、 基本原理基本原理 数字电压表将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示。 可采用MC144333 12 位A/D 转换器、MC1413 七路达林顿驱动 器阵列、CD4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MCl403 和共阴极LED 发光数码管组成。 本系

2、统是3 12 位数字电压表， 3 1 2 位是指十进制数00001999。所谓3 位是指个位、十位、百位, 其数字范围均为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。 各部分的功能如下： 3 12 位AD 转换器(MC14433)：将输入的模拟信号转换成数 字信号。 基准电源(MC1403)：提供精密电压， 供AD 转换器作参考电压。 译码器(MC4511)：将二十进制(BCD)码转换成七段信号。 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。 显示器：将译码器输出的七段

3、信号进行数字显示，读出AD 转 换结果。 工作过程如下： 3 12 位数字电压表通过位选信号DS1DS4 进行动态扫描显 示，由于MCl4433 电路的AD 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， 就可以将转换结果以数字方式实现四位 数字的LED 发光数码管动态扫描显示。DS1DS4 输出多路调制选通 脉冲信号。DS 选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通，此时该 位数据在Q0Q3 端输出。每个 选通脉冲高电平宽度为18 个时钟脉 冲周期， 两个相邻选通脉冲之间间隔2 个时钟脉冲周期。 DS 和EOC 的 时序关系是在EOC 脉冲结束后，紧接着是DS1 输出正脉冲。以

4、下依次 为DS2，DS3 和DS4。其中DS1 对应最高位(MSD)，DS4 则对应最低位 (LSD)。在对应DS2，DS3 和DS4 选通期间，Q0Q3 输出BCD 全位数 据，即以8421 码方式输出对应的数字09在DS1 选通期间，Q0 Q3 输出千位的半位数0 或l 及过量程、欠量程和极性标志信号。 在位选信号DS1 选通期间Q0Q3 的输出内容如下： Q3 表示千位数， Q3=0 代表千位数的数宇显示为1， Q3=1 代表千位数 的数字显示为0。Q2 表示被测电压的极性，Q2 的电平为1，表示极性 为正，即UX0，Q2 的电平为0，表示极性为负，即UX1999，则溢出。则OR 输出低

5、电平。 当OR =1时，表示。平时OR 输出为高电平，表示被测量 在量程内。 MCl4433 的OR 端与MC4511 的消隐端BI 直接相连， 当UX 超出量程范 围时，OR 输出低电平，即OR =0 BI =0 ，MC4511 译码器输出全0， 使发光数码管显示数字熄灭，而负号和小数点依然发亮。 2 2 、 系统框图系统框图 数字电压表原理框图如下: 三、三、 具体设计具体设计 1.、总体设计电路 2、 模块设计 1） 基准电压模块 这个模块由 MC1403 和电位器构成, 提供精密电压，供 AD 转 基准电压 积分 RC 元件 3 12 位A/D 电路 字形 译码 驱动 电路 显示电路

6、字位驱 动电路 换器作参考电压。 2） A/D 电路模块 这个模块由MC14433和积分元件构成,将输入的模拟信号转换成数 字信号。 3） 字形译码驱动电路模块 这个模块由 MC4511 构成 ,将二十进制(BCD)码转换成七段信 号。 4）显示电路块 数字电压表的显示模块使用的是四个七段共阳极数码管。 5）小数点驱动电路 为了显示小数点，需采用 CD4030 四异或门 （或 CD4077 四异或非 门） ，电路如图所示, S 为小数点选择开关，DP1DP3 依次为个位、 十位、百位的小数点驱动端，LCD 的背电极接 BP。剩下一个异或门还 可驱动标志符。 控制逻辑有三个作用：第一，识别积分器的工作状态，适时发出 控制信号， 使A/D 转换正常进行； 第二， 判定输入电压极性并控制LCD 的负极性显示；第三，超量程时发出溢出信号使千位显示1，其余位 消隐。 用计数器的输出信号ABC 控制小数点电路， 若最高位到最低位小 数点依次用Dp1、Dp2、Dp3 及Dp4 表示，则可写出其真值表，如表1 （1 表示点亮