数字电压表课程设计实验报告

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1、 1 电子技术课程设计电子技术课程设计 课题：数字电压表的设计课题：数字电压表的设计 指导老师：指导老师： 学学 院：院： 信信 息息 学学 院院 姓名姓名学号：学号： 班班 级：级： 2 3 目目 录录 一设计课题错误错误!未定义书签。未定义书签。 二设计要求 3 三设计方案 3 1、主要芯片的选择 3 2、量程转换的实现 4 3、电压显示的实现 5 4、小数点的驱动 6 5、电源滤波电路： 6 四实验过程 7 五调试过程、参数测试及结果分析 8 1.调试过程： 8 2.参数测试： 9 3.结果及其分析： 9 六设计、安装及调试中的体会 10 七附录 11 附录 A 数字电压表原理图. 11

2、 附录 B PCB 板图 . 11 附录 C 数字电压表实物图 . 11 4 一、一、设计课题：设计课题： 液晶（或发光二极管）显示的液晶（或发光二极管）显示的 3.1/2 位数字电压表设计。位数字电压表设计。 二、设计要求：二、设计要求： 主要技术指标：主要技术指标：直流电压测量范围 0200V，共分四挡：200mv、2v、 20v和 200v；分辨率 0.1mv。 主要功能要求主要功能要求：具有正、负电压极性显示，小数点显示、超量程显示， 量程自动转换等功能。 学学 习习 要要 求求：了解三位半数字电压表的基本构成；掌握双积分型 A/D 转换器的工作原理，以及通用数字电压表的设计方法与调试

3、技术。 三、三、设计方案设计方案 1、主要芯片的选择：、主要芯片的选择： 本课程设计要将输入的模拟信号转化为数字量， 本将数字量通过计数译码电 路变换成笔段码。 由于对转换速度没有要求， 则可以选择双积分型 ADC 转换器， 又由于要对数字量进行译码，则可以选择 ICL7107 型 ADC，其主要缺点是精度 比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。 ICL7107 功能介绍：功能介绍： 双积分型 A/D 转换器 ICL7107 是一种间接 A/D 转换器。 它通过对输入模拟电 压和参考电压分别进行两次积分， 将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间 隔，然后利用脉冲时间间隔，

4、进而得出相应的数字性输出。它包括积分器、比较 器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。 5 计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。控制逻辑包括分频器、译码器、 相位驱动器、控制器和锁存器。 分频器用来对时钟脉冲逐渐分频，得到所需的计数脉冲fc和共阳极 LED 数 码管公共电极所需的方波信号fc。 译码器为 BCD-7 段译码器， 将计数器的 BCD 码译成 LED 数码管七段笔画组成 数字的相应编码。 驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动 相应笔画的方波。 控制器的作用有三个：第一，识别积分器的工作状态，适时发出控制信号， 使各模拟开关接通或断开，A/D 转换器能循环进

5、行。第二，识别输入电压极性， 控制 LED 数码管的负号显示。第二，当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位 显示“1“ ，其余码全部熄灭。 钓锁存器用来存放 A/D 转换的结果，锁存器的输出经译码器后驱动 LED 。它的 每个测量周期自动调零（AZ）、信号积分（INT）和反向积分（DE）三个阶 2、量程、量程转换转换的实现的实现： 各挡量程可以用多个电阻组成的电阻衰减网咯以及一个开关实现量程的手 动转换，设计如下图。各档量程为 200mv、2v、20v、200v、1000v 五个不同档 位， 其中 200mv为基本量程输入阻抗 Ri=R7+R9+R10+R13+R14=10M， 各档位衰 减后

6、的电压 Vx与输入的电压 Vi 关系为：Vx=Vi.Rx/Ri，式中，Rx为开关 S1 的 动端对地的电阻。R12 为限流电阻，保险丝起过载保护电路，两只二极管和电容 C9 起过压保护电路。 6 3、电压显示的实现：电压显示的实现： 数码管显示原理 图 1.1-6数码管原理图 设计中采用的是 4 段 LED 数码管来显示电压值。LED 具有耗电低、 亮度高、 视角大、线路简单、耐震及寿命长等优点，它由 4 个发光二极管组成，其中 3 个按8字型排列，另一个发光二极管为圆点形状，位于右下角，常用于显示小 数点。把 4 个发光二极管连在一起，公共端接高电平，叫共阳极接法，相反，公 共端接低电平的叫共阴极接法，我们采用共阴极接法。当发光二极管导通时，相 应的一段笔画或点就发亮， 从而形成不同的发光字符。 其 8 段分别命名为 dp g f e d c b a。例如，要显示“0”，则 dp g f e d c b a 分别为：00111111B；若要显示多个 数字，只要让若干个数码管的位码循环