电子技术应用模块课程设计-数字电压表的设计.doc

上饶职业技术学院电子工程系课程设计课程名称：电子技术应用模块题目名称：数字电压表的设计 年 级：06级 学生专业：应用电子技术学生学号：zd06010009 指导教师:学生姓名： 技术职称：高级工程师2008年5月30日课程设计任务书1 课程名称 电子技术应用模块2 课程性质 必选专业课3 适用年级 06级4 适用专业 应用电子技术5 设计题目 数字电压表的设计6 实验要求 必开7 选题要求 最多组数3组 每组最多人数2人8 指导老师 吴国辉 职称 高级工程师9 设计目的9.1 进一步掌握模拟电子技术，数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应用9.2 熟悉电路的设计过程及设计方法9.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法10 设计要求10.1 设计一个三位半数字电压表10.2 直流电压测量范围01.999v，019.99v，0199.9v，01999v10.3 采用dc5v电源11 课程设计的进度安排11.1 2008年五月9号到17号，完成初稿11.2 2008年五月18号到30号，上交课程设计报告及实验样品12 参考书目12.1 黄永定 主编 电子线路实验与课程设计 北京 机械工业出版社 2005.812.2 谢自美 电子线路设计、实验、测试 武汉 华中科技大学出版社 13 任务书下达时间 2008年4月28日课程设计评分标准课程设计评分标准（必开实验）姓名： 年级：06 级 专业：应用电子技术 班级：1 班 总分：考核项目平 时 成 绩实 验 成 绩设 计 报 告总成绩考核内容态度、纪律（10%）分析解决问题的能力（50%）设计报告书写和水平（40%）考核环节团结协作有钻研精神爱护公物文明卫生遵守纪律和制度独立、熟练、综合应用所学知识分析解决问题的能力，有实验数据，又有理论分析。摘要符合要求、语句通顺、内容充实、图表和曲线清晰符合规范、文字规范。方案选择、论证、设计、计算正确。分值3345040100评分评分教师： 评分时间： 年月 日课程设计报告年级06级 专业 应用电子技术 班级1班 姓名 秦鹏指导老师 吴国辉 职称 高级工程师课程名称 电子技术应用模块课程性质 必修专业课设计项目 数字电压表的设计实验要求 必开1 设计目的1.1 进一步掌握模拟电子技术、数字电子技术等课程的知识在本课程设计中的应用1.2 熟悉电路的设计过程及设计方法1.3 掌握课程设计的基本过程和课程设计报告的撰写方法2 设计要求2.1 设计一个三位半数字电压表2.2直流电压测量范围01.999v，019.99v，0199.9v，01999v2.3 采用dc5v电源3 课程设计的进度安排3.1 2008年五月9号到17号，完成初稿3.2 2008五月18号到30号，上交课程设计报告及实验样品数字电压表的设计摘要 数字电压表的设计主要由五大部分组成：a/d转换器，mc1413七路达林顿驱动器，cd4511bcd七段锁存-译码-驱动器，基准电源mc1403和共阴极led发光数码管组成。其直流电压测量范围应在01.999v，019.99v，0199.9v和01999v。关键词 三位半a/d转换器 基准电源 七段锁存1 引言 电综合设计实验正是为了适应这一变化而针对学生开设的一门实验课程。该课程以特定的设计任务为例,前期进行设计方案的比较与论证,以期提高学生的系统设计能力,建立系统优化概念。中后期通过多种技术的综合运用及软硬件结合的设计与调试实现任务要求。 同时随着科学技术的发展，新的电子产品几技术的不断更新。数字化时代的到来，我们每一个家庭都会有许许多多的电器，如何进行简便的维修，如何给电器测体温，这便给生产数字电压表的厂家以极大的商机。2 设计要求与分析2.1 设计一个三位半数字电压表2.2 直流电压测量范围01.999v，019.99v，0199.9v，01999v2.3 采用dc5v电源3 电路设计工作原理数字电压表是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示的系统。该电压表可由mc144333位半a/d转换器、c1413七路达林顿驱动器数组、d4511bcd七段锁存-译码-驱动器、准电源mc1413和共阴极led发光数码管组成，电路图如（1）所示。3位半是指进制数00009999，所谓3位是指个位、十位、百位，其数字范围均为09。而半位是指千位，它不能由0变化到9，而只能由0变1，即二值状态，故称为半位。3.1 电路各部分功能mc144333位半a/d转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号。mc1403基准电源：提供精密电压，供a/d转换器作参考电压。cd45511译码驱动器：将二十进制bcd转换成七段信号，驱动显示器的a,b,c,d,e,f,g七个发光段，推动发光管进行显示。led显示器：将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出a/d转换结果。3.2 电路工作过程3位半数字电压通过ds1ds4进行动态扫描显示，由于mc14433电路的a/d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，则表示对应的数字被选通，此时该位资料在q0q3端输出。每个ds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，以下依次为ds2，ds3和ds4。其中ds1对应最高位，ds4对应最低位。在ds2，ds3和ds4选通期间，q0q3输出bcd全位资料，即以8421码方式输出对应的数字09，在ds1选通期间，q0q3输出千位的半位数0或1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”代表千位数的数字显示为1，q3=“1”代表千位数的数字显示为0。q2表示电压极性，q2的电平为“1”，表示极性为正，即vx0，q2的电平为“0”，表示极性为负，即vx0。显示数的负号由mc1413中的一只晶体管控制，符号位的“-”阴极与千位数阴极接在一起，当输入信号vx为负电压时，q2端输出置“0”，q2负号控制位使驱动器不工作通过限流电阻rm使显示器的“-”电亮；当输入信号vx为正电压时，q2端输出置“1”，负号控制位使达林顿管驱动导通，电阻rm接地，使“-”旁路而熄灭。小数点显示是由正电源通过限流电阻rdp供电点亮，若量程不同则选通对应的小数点。过量程是当前输入电压vx超过量程范围时，输出过量程标志信号or非。当q3=“0”，q0=“1”时，表示vx处于过量程状态。当q3=“1”，q0=“0”时，表示vx处于欠量程状态。当or非=0时，/vx/1999，则溢出。/vx/vr则or非输出低电平。当or非=1时，表示/vx/vr。平时or非为高电平，表示被测量在量程内。mc14433的or端与mc4511的消隐端bi直接相连，当vx超出量程范围时，则or非输出低电平，即or非=0bi非=0，mc4511译码输出全0，使发光数码管显示数字熄灭，而负号和小数点依然点亮。3.4原理框图4实验与调试4.1 安装完后，仔细观对照原理图检查，确定无误后，接同电源电压vdd=+5v、vee=-5v。4.2 用示波器mc1433的11脚fclk时钟频率，调整r2使fclk=66khz。4.3 采用稳压电源，调整起输出电压为1.999v或1999mv，以此作为模拟量输入信号vx，此值需要用标准数字电压表监视，然后调整基准电压vr的电位器，使led显示量为1.999v或 199mv,此时，将电位器固定好。4.4 观察mc14433第6脚处的积分波形。调整电阻r1的值使vx为1.999v或1999mv时，积分波形既不饱和，又能得到最大不失真的摆幅。4.5 检查自动凋零功能。当mc14433的端子vx与vag短路或vx端没有信号输入时，led显示器应显示0000。4.6 检查超量程溢出功能。调节vx值，当vx为2v（或/vx/vr），观察led发光数码管是否闪烁显示告警作用。4.7 检查自动极性转换功能。将+1.990v和-1.990v先后加到vx端，两次读数之差为翻转误差，根据motorola公司规定，正负极性转换时允许个位有1个字的误差。4.8 测试线性度误差。将输入信号vx从0v增大到1.999v，输出几个采样值其vx值用标准数字电压表监视，然后与led显示数值相比较，其最大偏差为线性误差。4.9 将信号电压vx极性变反，重复步骤8。4.10 当mc14433的9脚和14脚直接相连时，观察eoc信号有否？当du端置“0”时，观察led显示数字是否锁存。4.11 调试分压器，检查各量程是否准确。5 小结 本次电路设计主要由：三位半数字转换器，七段锁存译码驱动器，七路达林顿驱动器，基准电源等主要器件构成数字电压表，当电压为2伏特以内时，电压保持3位有效数字；当电压为100以内时保留2为有效数字；当电压为2000以内时，电压保留到个位数。5 参考书目 4.1黄永定 主编 电子线路实验与课程设计 北京 机械工业出版社 2005.84.2 谢自美 电子线路设计、实验、测试 武汉 华中科技大学出版社 4.3 高吉祥 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程 北京 电子工业出版社 2000年 6 心得体会经过一个星期的课程设计,本人在吴国辉老师辛勤的指导下,顺利完成该课程设计.通过该课程设计,收获颇多.掌握了工作的基本过程及其各阶段的基本任务,熟悉了数字显示频率计的合成总流程框图与基本电路图生成过程.构造工具及其相关的技术,对课本上的知识有了更深的理解.原来以很深的书本知识变的更为简单,对实验原理有更深的理解.我们通过综合运用所学知识,从而提高分析问题、解决问题的能力。在此对给与我帮助的同学和老师表示忠心的感谢