数字显示仪表课程设计

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1、目目 录录 第 1 章 数字显示仪表的工作原理 . 1 1.1 数字式显示仪表的基本构成 1 1.2 数字仪表的主要技术指标 1 1.3 线性化问题 2 1.4 信号的标准化及标度变换 3 第 2 章 数字显示仪表的设计方案 . 4 2.1 ICL7107 双积分 A/D 转换器 4 2.2 LED 显示器 8 2.3 主要集成块 . 9 第 3 章 数字显示仪表的安装 10 3.1 数显部分的安装 . 10 3.2 电源部分的安装 . 10 第 4 章 结论与体会 11 参考文献 . 12 数字显示仪表课程设计（报告） 1 第第 1 1 章章 数字显示仪表的工作原理数字显示仪表的工作原理 1

2、.11.1 数字式显示仪表的基本构成数字式显示仪表的基本构成 不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器 的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。 不带微处理器的数显仪表一般应具备模数转换，非线性补偿及标度变换三大部分，这 三部分又各有很多种类，三者间相互巧妙的组合，可以组成适应于各种不同要求场合的数 字式显示仪表。尽管数字仪表的品种繁多，原理各不相同，但其基本构成形式可由图 1-2 所示的主要环节组成。模一数转换器是数字仪表的核心，以它为中心，将仪表分为模拟和 数字两大部分。 仪表的数字部分一般设有滤波、前置放大器和模拟开关等环节。来自传感器或变送

3、器 的统一电量信号一般都比较微弱，并且包含着在传输过程中产生的各种干扰成分，因此在 其转换成数字量前，首先要进行滤波与放大。前置放大器就是用来提高仪表的灵敏度、输 入阻抗及信号的信噪比。 仪表的数字部分一般由计数器、译码器、时钟脉冲发生器、驱动显示电路以及逻辑控 制电路组成。在数字仪表中，逻辑控制电路起着指挥整个仪表各部分协调工作的作用。它 是数字仪表中不可缺少的环节之一。另外，高稳定的基准电源和工作电源也是数字仪表的 重要组成部分。 被放大的模拟信号有模-数转换成相应的数字量后，经译码、驱动，送到显示器件中进 行数字显示。也可以送到报警系统和打印系统中去，进行报警和记录打印。 被测对象 传感

4、器 模数转换 计数译码 模拟开关 时 钟 逻 辑 控 制 电 路 标度变换 基准源 线性化器 数字显示 打印记录 数码输出 报警系统 前置放大 图 1-1 数字显示仪表的基本构成 数字显示仪表课程设计（报告） 2 1.21.2 数字仪表的主要技术指标数字仪表的主要技术指标 （一）显示位数 以十进制显示被测变量值的位数称为显示位数。能够显示“09”的数字位称为“满 位” ；仅显示 1 或不显示的数字位，称为“半位”或“2 1 位” 。工业用数字温度显示仪表的 显示数常为 32 1 位，可显示-19991999。高精度的数字表显示位数目前达到 82 1 位。 （二）仪表的量程 仪表标称范围的上、下

5、限之差的模，称为仪表的量程。量程有效范围上限值为满度值。 （三）精度 目前数字式显示仪表的精度表示法有三种：满度的a%n字、读数的a%n字、 读数的a%满度的 b%。 （四）分辩力和分辨率 数字仪表的分辩力是指末位数字改变一个字所对应的被测变量的最小变化值，它表示 了仪表能够检测到的被测量最小变化的能力。数字式显示仪表在不同量程下的分辩力是不 同的，通常在最低量程上具有最高的分辩力，并以此作为该仪表的分辩力指示。分辩率指 仪表显示的最小值与最大数值之比。 （五）输入阻抗 数字式显示仪表是一种高输入阻抗的仪表，输入阻抗可达 1012。 （六）抗干扰能力 数字式显示仪表一般用串模干扰抑制比和共模干

6、扰抑制比来表征抗干扰能力大小。 串模干扰抑制比（SMR）为：SMR=20lg r en 共模干扰抑制比（CMR）为：CMR=20lg c c e e SMR 和 CMR 的单位是分贝，数值越大，表示数字仪表的抗干扰能力越强，一般直流 电压型数显仪表的串模干扰抑制比为 2060dB，共模干扰抑制比为 120160dB. 1.31.3 线性化问题线性化问题 常规数字仪表进行非线性补偿，主要有两方面的工作： （1）根据已知的传感器非线特性求得所需要的线性化器的非线性特性。非线性特性 的求取可用数字解析表达式，也可用图解法求得。 （2）根据所求得线性化器的非线性特性，采用非线性补偿电路来实现非线性补偿， 而对非线性曲线的处理一般都采用折线逼近法。 数字显示仪表课程设计（报告） 3 1.41.4 信号的标准化及标度变换信号的标准化及标度变换 由检测元件或传感器送来的信号的标准化或标度变换是数字信号处理的一项重要任 务，也是数字显示仪表设计中必须解决的基本问题。一般情况下，由于被测量量和显示的 过程参数多种多样，因而仪表输入信号的类型、性质千差