基于7107的数字电压表的设计.doc

摘要摘 要数字电压表是采用数字化测量设计的电压仪表，数字仪表的发展趋势采用新技术、新工艺。由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世，标志着电子仪器领域的一场革新，也开创了现代电子测量技术的先河。目前，数字电压表作为数字化仪表的基础和核心，已被广泛应用于电子和电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，数字电压表扩展而成的各种通用及专用仪器仪表，也将电量及非电量测量技术提高到新水平。近年来，国内许多厂家通过积极引进、吸收国外先进技术，努力赶上世界水平，现已能够大批量生产多种高、精、尖的数字电压表仪器。本文介绍的是ICL7107A/D转换器的数字电压表设计方法。A/D转换器是数字电压表的核心部件，A/D转换器的性能特点、转换方式在很大程度上决定了数字电压表的性能和特点。关键词： ICL7107 数字电压表 A/D转换器ABSTRACTDigital voltage meter is designed with digital voltage meter measurement. Digital meter new technology trendsThe new technology, LSI and VLSI posed by the new digital instrumentation and high-end smart devices in large numbers, marks an innovation in the field of electronic devices, has created a precedent for modern electronic measuring technology.Currently, digital voltage meter digital meter as the basis and the core, has been widely used in electronic and electrical measurements, industrial automation, instrumentation, automatic test systems in the field, showing great vitality. Killing me with this, digital voltage meter extension to the various general and special instrumentation, will power and non-power measurement up to a new level. In recent years, many domestic manufacturers through the active introduction of foreign advanced technology, striving to achieve world standards, is now able to mass production of a variety of high precision and advanced digital voltage.This article describes the ICL7107 A / D conversion of the digital voltmeter design. A / D converter is the core component of a digital voltmeter. A / D converter performance characteristics, the conversion method to a large extent, determine the meters performance and characteristics.Keywords： ICL7107 digital voltage meter A/D converteri目录目 录第一章 绪论11.1 课题背景11.2 研究的目的及意义1第二章 硬件设计及电路图32.1 设计任务32.2 原理图32.3 设计方案论证3第三章 数字电压表电路系统设计53.1 A/D转换模块的设计53.1.1 ICL7107A/D转换器简介53.1.2 ICL7107A/D转换器外围电路设计83.1.3 ICL7107的工作原理93.2 数码管简介12第四章 实物制作及说明174.1 电路装配174.2 Proteus简介及仿真电路174.3 protel99SE简及介PCB板制作19第五章 ICL7107构成数字电压表的应用27第六章 焊接与调试29结束语31致 谢33参考文献35附录 实物图371第二章 硬件设计及电路图第一章 绪论1.1课题背景在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的被控参数，其中以电压的测量较为常见，但传统的模拟式电压表结构简单，价格低廉；模拟交流电压表的频率范围比较宽，因而在电压测量尤其是高频电压测量中得到广泛应用，但由于表头误差和读数误差的限制，加之模拟电压表的灵敏度和精确度不高，从50年代逐步发展起了数字式测量电压的方法，它是利用模拟数字转换器，将连续的模拟量转换成离散的数字量，然后利用十进制数来显示被测量数值的一种电压测量仪表。1.2研究的目的及意义电压是工业控制中主要的被测参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同场合、不同工艺，所需电压高低范围不同、精度不同，采用的测量元件以及对电压的控制方法也不相同。时效不同则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因此对电压的测控方法多种多样。随着电子技术和微机的迅速发展，数字式仪表的绝大部分电路都已集成化，又因为摆脱了笨重的指针式表头，数字式仪表显得格外精巧、轻便，更主要的是它具有准确度高、数字显示、输入阻抗高、测量速度快、自动化程度高、功能多样等优点。本论文是设计一个基于ICL7107的数字电压表，将电压值数字从数码管显示出来。毕业设计的主要目的是通过某一模拟、数字电路的综合设计，熟悉一般模拟、数字电路综合设计过程、设计要求，应完成工作内容和具体的设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往的学习内容，达到灵活应用的目的。在设计完成后还要将设计的电路安装，调试以加强动手能力，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。毕业设计以培养能力为主，在独立完成设计任务的同时注重多方面能力的培养与提高，主要包括以下几方面： 1.独立工作能力和创造力； 2.综合运用专业以及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； 3.查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力； 4.绘图能力； 5.写技术报告和编制技术资料的能力。3第二章 硬件设计及电路第二章 硬件设计及电路图2.1 设计任务用ICL7107来完成一个简易的数字电压表，能够对输入的电压进行测量，并通过七段数码管进行显示。2.2 原理图图2.1 原理图2.3 设计方案论证 数字电压表主要由模拟电路和数字电路两大部分组成。模拟部分包括输入放大器、A/D转换器和基准电源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行，A/D转换结果通过计数译码电路变成笔段码，最后驱动显示器显示相应的数值。A/D转换器是数字电压表的核心部件，对它的选择有以下两种方案：方案一：采用A/D转换器ICL7107/ICL7106，它是大规模集成芯片，将模拟电路和数字电路集成在一个只有40个功能端的芯片内，包含了A/D转换、逻辑控制、译码控制、译码驱动等电路，只需外接少量元件就能组成三位半数字电压表。方案二：采用双积分A/D转换器MC14433，它是CMOS大规模集成电路芯片，它将模拟部分和数字部分的电路集成在同一芯片内。使用时仅需外接两电阻和两个电容，就可组成一个具有自动调零和自动极性转换功能的A/D转换系统。 ICL7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3位半数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。数字电压表的制作是ICL7107的一种典型应用电路。制作时，数字显示用的数码管为共阳型，2K可调电阻最好选用多圈电阻，分压电阻选用误差较小的金属膜电阻，其它器件选用正品即可。该电路稍加改造，还可演变出很多电路，如数显电流表、数显温度计等。 本实验是基于ICL7107的数字电压表的设计。15第三章 数字电压表电路系统设计第三章 数字电压表电路系统设计3.1 A/D转换模块的设计3.1.1 ICL7107A/D转换器简介ICL7107是目前广泛应用于数字测量系统的一种3位半AD转换器，能够直接驱动共阳极LED数码管，构成数字电压表。随着大规模集成电路制造技术的不断发展，各种大规模集成A/D转换器相继出现。ICL7107A/D转换器具有功耗低、精度高、功能完整、使用简单等特点，是一种集3位半A/D转换器、段驱动器、位驱动器于一体的大规模集成电路，不需要另加驱动电路和限流电阻，构成的数字电压表电路简洁完整，并且非常方便改装成数字电子秤、数字温度计等专门的传感器检测工具。 ICL7107的封装如图3.1所示：图3.1 ICL7107的封装 ICL7107的引脚图及各引脚功能介绍ICL7107采用PID-40封装，管脚如图3.2所示：各管脚功能如下说明：V+、V-：分别为电源的正、负端；COM：模拟信号的公共端，简称“模拟地”。使用时通常将该端与输入信号的负端，基准电压的负端短接；TEST：测试端。此端有两个功能，一是做“测试指示”，将它与V+短接后，LED显示器显示全部笔画1888，据此可确定显示器有无笔段残缺现象；第二个功能是作为数字地供外部驱动器使用，构成小数点、标志符显示电路；11、22、33：分别为个位、十位、百位驱动端，依次接LED显示器的个、十、百位的相应笔段；bc4:千位（即最高位，也称1/2位）笔段驱动器，接千位LED的b、e段；POL：负极性指示驱动端，接千位LED的g端；GND：数字地。与37脚（TEST）经过内部的电阻接通； 图3.2 ICL7107的引脚图OSC1OSC3：为时钟振荡器引出端，外接阻容元件可构成两极反向式阻容振荡器；Vref+:基准电压的正端，简称“基准+”，通常从内部基准电压获取所需的基准电 压，以提高基准电压的稳定性；Vref-：基准电压的负端，简称“基准-”；Cref+、Cref-:为外接基准电容端；IN+、IN-:为模拟电压的正、负输入端； CAZ：外接自动调零电容端；INT：积分器输出端，接积分电容Vint； BUF:缓冲放大器输出端，接积分电阻Rint。 ICL7107 安装电压表头时的一些要点：（按照测量值为199.9mV）来说明：1、辨认引脚：芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚； 也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一脚了。 许多厂家会在第一脚旁边打上一个小圆点作为标记。 知道了第一脚之后，按照反时针方向去走，依次是第 2 至第 40 引脚。（1 脚与 40 脚遥遥相对）。2、牢记关键点的电压：芯片的第一脚是供电，正确电压是 5V ；第 36 脚是基准电压，正确数值是 100mV；第 26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在 3V 至 5V 都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压；第 31 引脚是信号输入引脚，可以输入 199.9mV 的电压，在一开始，可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。3、注意芯片的第27、28、29 三引脚的元件数值，它们是 0.22uF、47K、0.47uF 阻容，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。芯片的 33 和 34 引脚接的 1uF 电容也不能使用磁片电容。4、注意接地引脚：芯片的电源地是 21 引脚;模拟地是 32 引脚;信号地是 30引脚;基准地是 35 引脚.通常使用情况下，这 4 个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量），第30 引脚或 35 引脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。 本文不讨论特殊要求应用。5、负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个 +5V 供电就可以解决问题。比较常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等电路来得到，这样需要增加硬件成本。我们常用一只 NPN 三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片第38 引脚的振荡信号串接一个 20K 56K 的电阻连接到三极管“B”极，在三极管“C”极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的“C”极电压为 2.4V 2.8V 为最好。这样，在三极管的“C”极有放大的交流信号，把这个信号通过 2只 4uF 电容和 2 支二极管，构成整流电路，可以将得到的负电压供给 ICL7107 的第26引脚使用。这个电压最好是在 3.2V 到 4.2V 之间。6、如果上面的所有连接和电压数值都是正常的，也没有“短路”或者“开路”故障，那么，电路就应该可以正常工作了。利用一个电位器和指针万用表的电阻 X1 档，我们可以分别调整出 50mV,100mV,190 mV 三种电压来，把它们依次输入到ICL7107的第31引脚，数码管应该对应分别显示 50.0、100.0、190.0 的数值，允许有 2 3 个字的误差。如果差别太大，可以微调一下第36 引脚的电压。7、比例读数：把第31引脚与第36引脚短路，就是把基准电压作为信号输入到芯片的信号端，这时候，数码管显示的数值最好是 100.0 ，通常在 99.7 100.3 之间，越接近 100.0 越好。这个测试是看看芯片的比例读数转换情况，与基准电压具体是多少无关，也无法在外部进行调整这个读数。如果差的太多，就需要更换芯片了。8、ICL7107 也经常使用 1.999V 量程，这时候，芯片的第27、28、29 引脚的元件数值，应更换为 0.22uF、470K、0.047uF 阻容，并且把第36引脚调整到 1.000V 就可以使用1.999V 量程了。9、这种数字电压表头，被广泛应用在许多测量场合，它是进行模拟数字转换的最基本、最简单而又最低价位的一个方法，是作为数字化测量的一种最基本的技能。3.1.2 ICL7107A/D转换器外围电路设计图3.3 外围电路1 图3.4 外围电路2 图3.5 外围电路3图3.6 外围电路4 图3.7 外围电路53.1.3 ICL7107的工作原理主要特点 保证零电平输入时，各量程的读值均为零； 1pA典型输入电路，很低的噪声； 低功耗，最小分辨率为0.01uV； 真正的差动输入和差动参考源，直接LED显示驱动; 在芯片内部V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压； 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能； 输入阻抗高，对输入信号无衰减作用； 整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成数字电压表电路； 具有良好的可靠性、寿命长； 不设有一专门的小数点驱动信号，使用时可将LED共阳极数码管公共端接V+； 可以方便的进行功能检查。功能说明1、 模拟部分ICL7107的模拟部分每个测量周期分为三个阶段，它们分别是：自动校零阶段；信号积分阶段；反向积分阶段。自动校零阶段在自动校零阶段做三件事。第一，内部高端输入和低端输入与外部管脚脱开，在内部与模拟公共管脚短接；第二，参考电容、参考电压值；第三，围绕整个系统形成一个闭合回路，对自动校零电容进行充电，以补偿缓冲放大器、积分器和比较器的失调电压。信号积分阶段在信号积分阶段，自动校零回路断开，内部短接点也脱开，内部高端输入和低端输入与外部管脚相连。反向积分阶段最后一个阶段是反向积分阶段。低端输入在芯片内部连接到模拟公共端，高端输入通过先前已充电的参考电容进行连接，内部电路使电容的极性正确连接，以确保积分器的输出能回到零，积分器的输出回到零的时间正比于输入信号的大小。图3.8 ICL7107测试线路和典型应用线路（200mv满量程） 2、ICL7107的电源供应ICL7107设计的是工作于正负5V的电源电压。如果负电源没有时，可利用时钟输出信号，外接2只二极管、2只电容和一块廉价的集成电路来产生这个负电源。图3.9 从+5V电压产生-5V的电源电压（3）极限参数图3.10 极限参数1表3.1 极限参参数2表3.2 产品规格分类（3）工作原理ICL7107是一种间接的3位半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，进而得出相应的数字输出。积分器是A/D转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信号。图 3.11 ICL7107A/D转换器原理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和共阳极LED数码管公共电极所需的方波信号；译码器将计数器的BCD码译成LED数码管的相应编码；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转换器能进行循环。第二，识别输入电压极性，控制LED数码管的负号显示。第三，当输入电压发出溢出信号，使千位显示“1”，其余码全部熄灭。3.2 数码管简介数码管既方便又经济。LED数码管有共阴极和共阳极两种。如下图所示：(本论文采用的是共阳极的)二极管的阴极连接在一起，通常此共阴极接地；而共阳极则是将发光二极管的阳极连接在一起，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp(小数点)，接入5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成“8”字形的各个笔划（段），另一个是小数点dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该笔划即亮；不加电压则暗，为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。图3.12 数码管图3.13 数码管众所周知，LED数码管通常由7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。从LED数码管机构原理可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节。各段码位与显示段的对应关系如表3.3:表3.3 各段码位与显示段的对应关系需说明的是当用数据口连接LED数码管的a引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，依次下去D7位与dp段连接，如表3.4所示，表3.4为用于LED数码管显示的十六进制数和空白字符与p的显示段码。表3.4 LED数码管显示的十六进制数和空白字符与p的显示段码根据ICL7107的特点，本实验选用四个共阳极数码管，将ICL7107的A1G1、A2G2、A3G3、分别与共阳数码管的及dp相连，当输出不同的段码，就可以控制数码管显示不同的字符。1）驱动方式数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字。因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单、显示亮度高，缺点是占用I/O端口多。如驱动5个数码管，静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89SC51单片机可用的I/O端口才32个），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，但增加了硬件电路的复杂性。动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过轮流控制各个数码管的COM端，就能使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，但能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。2）主要参数8字高度：8字上沿与下沿的距离，比外型高度小，通常用英寸来表示，范围一般为0.2520英寸；长*宽*高：长数码管正放时，水平方向的长度；宽数码管正放时，垂直方向上的长度；高数码管的厚度。时钟点：四位数码管中，第二位与第三位中间的二个点，一般用于显示时钟的秒。3）数码管应用数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相应的电流，会使其发亮，从而显示出时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛。空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用。数码管使用的电流与电压。电流：静态时，推荐使用1015mA；动态时，动态扫描时，平均电流为45mA，峰值电流为5060mA。电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。29第四章 实物制作及说明第四章 实物制作及说明4.1 电路装配图4.1 电路装配图如图4.1(原理图)所示，按图连接电路。4.2 Proteus简介及仿真电路Proteus简介Proteus是一个完整的嵌入式系统软件、硬件设计仿真平台。在Proteus中，从原理图设计、单片机编程、系统仿真一气呵成。真正实现了从概念到产品的完整设计。1、Proteus仿真与分析Proteus有两种不同的仿真方式，交互仿真和基于图表的仿真。 交互式仿真直观地反映电路设计的仿真结果； 基于图表的仿真用来精确分析电路的各种性能。2、Proteus原理图包含以下仿真工具： 探针直接布置在线路上，用于采集和测量电压/电流信号； 电路激励系统的多种激励信号源； 虚拟仪器用于观测电路的运行状况； 曲线图表用于分析电路的参数指标。图4.2 激励源 图4.3 曲线图表 图4.4 虚拟仪器3、第三方工具的应用Proteus的许多共享汇编软件或译码器可从系统CD上安装到Proteus的Tools目录下，并且会被自动作为Proteus的代码生成工具。.仿真电路（如图4.5）图4.5 仿真电路4.3 protel99SE简及介PCB板制作.protel99SE简介Protel99SE是Protel家族中目前最稳定的版本，功能强大。采用了*.DDB数据库格式保存文件，所有同一工程相关的SCH、PCB等文件都可以在同一*.DDB数据库中并存，非常科学，利于集体开发和文件的有效管理。还有一个优点就是自动布线。在双面板的前提下，可以在很短的时间内自动布通任何的超复杂线路。原理图的设计首先按照其功能的不同把整个系统可以分为几个相对独立的部分：单片机及其时钟、复位电路、数码管显示电路、键盘电路、语音报时电路、程序下载电路。1)建立一个*.DDB文件图4.6 建立一个*.DDB文件进入并新建*.SCH文件图4.7 新建*.SCH文件完成这些之后，就可以绘制电路的原理图了。其工作界面如下：图4.8 绘制原理图工作界面2)在Documents目录下新建一个*.PCB文件图4.9 新建一个*.PCB文件通过验证设计的原理图是可行无误之后，便可通过Protel软件基于电路原理图生成网络表，网络表就是用简单的文字方式表述电路原理图中的元件封装、连接、网络等要素。生成网络表后就可以做PCB板了。其工作界面如下：图4.10 绘制PCB板工作界面.Protel99SE的系统组成1、电路工程设计部分1）电路原理设计部分（Advanced Schematic 99）：电路原理设计部分包括电路图编辑器（简称SCH编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib编辑器）和各种文本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。2）印刷电路板设计系统（Advanced PCB 99）：印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib编辑器）和电路板组件管理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。3）自动布线系统（Advanced Route 99）：本系统包含一个基于形状（Shape-based）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB板设计的自动化。2、电路仿真与PLD部分1）电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）：电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。2）可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）：可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。本系统的主要功能是：对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。3）高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。3、Protel99SE的功能特性 开放式集成化的设计管理体系； 超强功能的、修改与编辑功能； 强大的设计自动化功能。4、Protel99SE快捷键大全Enter：选取或启动；Esc：放弃或取消；F1：启动在线帮助窗口；Tab：启动浮动图件的属性窗口；Pgup：放大窗口显示比例；Pgdn：缩小窗口显示比例；End:刷新屏幕；Del:删除选取的元件（1个）；Ctrl+Del:删除选取的元件（2个或2个以上）；X+A:取消所有被选取图件的选取状态；X:将浮动图件左右翻转；Y:将浮动图件上下翻转；Space:将浮动图件旋转90度；Crtl+Ins:将选取图件复制到编辑区里；Shift+Ins:将剪贴板里的图件贴到编辑区里；Shift+Del:将选取图件剪切放入剪贴板里；Alt+Backspace:恢复前一次的操作；Ctrl+Backspace:取消前一次的恢复；Crtl+G:跳转到指定的位置；Crtl+F:寻找指定的文字；Alt+F4:关闭protel；Spacebar:绘制导线、直线或总线时，改变走线模式；V+D：缩放视图，以显示整张电路图；V+F：缩放视图，以显示所有电路部件；Home：以光标位置为中心，刷新屏幕；Esc：终止当前正在进行的操作，返回待命状态；Delete：放置导线或多边形时，删除最末一个顶点；Ctrl+Tab：在打开的各个设计文件文档之间切换；Alt+Tab：在打开的各个应用程序之间切换；A：弹出EditAlign子菜单； B：弹出ViewToolbars子菜单；E：弹出Edit菜单； F：弹出File菜单；H：弹出Help菜单； J：弹出EditJump菜单；L：弹出EditSet Location Makers子菜单；M：弹出EditMove子菜单；O：弹出Options菜单； P：弹出Place菜单；Q：PCB中mm/mil单位切换； R：弹出Reports菜单；S：弹出EditSelect子菜单； T：弹出Tools菜单；V：弹出View菜单； W：弹出Window菜单；X：弹出EditDeselect菜单； Z：弹出Zoom菜单；左箭头：光标左移1个电气栅格；Shift+左箭头：光标左移10个电气栅格；右箭头：光标右移1个电气栅格；Shift+右箭头：光标右移10个电气栅格；上箭头：光标上移1个电气栅格；Shift+上箭头：光标上移10个电气栅格；下箭头：光标下移1个电气栅格；Shift+下箭头：光标下移10个电气栅格；Ctrl+1：以零件原来的尺寸的大小显示图纸；Ctrl+2：以零件原来的尺寸的200%显示图纸；Ctrl+4：以零件原来的尺寸的400%显示图纸；Ctrl+5：以零件原来的尺寸的50%显示图纸；Ctrl+F：查找指定字符；Ctrl+G：查找替换字符；Ctrl+B：将选定对象以下边缘为基准，底部对齐；Ctrl+T：将选定对象以上边缘为基准，顶部对齐；Ctrl+L：将选定对象以左边缘为基准，靠左对齐；Ctrl+R：将选定对象以右边缘为基准，靠右对齐；Ctrl+H：将选定对象以左右边缘的中心线为基准，水平居中排列；Ctrl+V：将选定对象以上下边缘的中心线为基准，垂直居中排列；Ctrl+Shift+H：将选定对象在左右边缘之间，水平均布；Ctrl+Shift+V：将选定对象在上下边缘之间，垂直均布；F3：查找下一个匹配字符；Shift+F4：将打开的所有文档窗口平铺显示；Shift+F5：将打开的所有文档窗口层叠显示；Shift+单左鼠：选定单个对象；Crtl+单左鼠，再释放crtl：拖动单个对象；Shift+Ctrl+左鼠：移动单个对象；按Ctrl后移动或拖动移动对象时，不受电气格点限制；按Alt后移动或拖动移动对象时，保持垂直方向；按Shift+Alt后移动或拖动移动对象时，保持水平方向.PCB板（如图4.11、4.12）图4.11 PCB板原理图图4.12 PCB板1未附铜图4.13 PCB板2附铜31第五章 ICL7107构成数字电压表的应用第五章 ICL7107构成数字电压表的应用应用一：由数字电压表构成的数字电子秤主要工作原理：利用数字电压表表头接应变式力传感器就可以设计出数字电子称。下面介绍一种简单的电子称的设计，如图5.1，由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号的方式传送到差动放大器电路，由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大，然后送A/D转换电路中，再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路显示数据。其中电桥由箔式电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥，测量电桥的电源由稳压电源E供给。物体的重量不同，电桥不平衡程度不同，指针式电表指示的数值也不同。滑动式线性可变电阻器作为物体重量弹性应变的传感器，组成调零电路，当载荷为零时，调节其使数码显示屏显示零。图5.1 数字电子秤应用二：由数字电压表构成的数字温度计主要工作原理：下面介绍一种由温度传感器AD590构成的数字温度计，如图5.2。AD590是电流输出性集成温度传感器，必须将电流转换成电压。温度每升高1K,电流就增加1uA。根据AD590的特性，温度每升高1K热力学温度，电流就增加1uA，当负载电阻为10K时，这个电阻上的压降就为10mV。摄氏温度测量电路工作原理见图5.1，其中由AD590、电位器RP1和R1、运算放大器A1组成电流电压转换电路。A1连接为电压射随形式，主要为增加信号的输入电阻；运算放大器A2为绝对温度转换为摄氏温度的核心器件，其转换原理为摄氏零度对应热力学273K，因此热力学转换为摄氏温度必须设置基准电压，数值为摄氏零度对应的电压值2.73V。实现方法是给A2的同名端输入一个恒定的电压，恒定电压由限流电阻R2和稳压管提供，恒定电压选择稳压管型号为CW385，数值为1.235V，由A2将此电压放大为2.73V，RP2为调整A2运算放大器增益的大小。通过转换电路，这样在A1、A2输出端的电压即为与摄氏温度成正比的电压数值，即每摄氏度对应100mv的电压数值。在调试时，将集成温度传感器AD590置于零度冰水溶液中，首先调整RP1电位器使A1运算放大器输出端为2.73V，其次调节RP2电位器，使A2运算放大器输出端为 2.73，以此温度测量电路输出电压在零摄氏度输出电压为0V，变化规律为每摄氏度对应输出电压为10mV。 图5.2 数字温度计33第六章 焊接与调试第六章 焊接与调试印制板制作 根据需求选择电路的设计单元进行组合，完成系统的原理图设计与 PCB 设计，对制作好的 PCB 板，或准备好的面包板，按照装配图或原理图进行器件装配，装配好之后进行电路的调试。焊接时的注意事项 1) 使用电烙铁焊接时，必须注意安全，防止触电事故发生。有条件时最好将电烙铁的外皮接上地线，如果使用没有安装地线的电烙铁，两脚必须踏在胶皮垫或木板上，防止因电烙铁漏电发生事故。 2) 在焊接怕热元件时，可用镊子和尖嘴钳子夹住元件的引线帮助散热。 3) 焊接时在焊锡未凝固以前，不得摇动元件的引线，以免造成虚焊或假焊。 4) 电烙铁在长期使用过程中，由于温度过高和焊剂的腐蚀作用等原因，造成烙铁头烧死，这时可用锉刀湖砂纸将烙铁头的刃口磨亮，涂上焊剂镀上锡，然后就可以继续使用。 5) 在焊接集成电路和场效应管时，一是要注意焊接时温度不要太高，二是在焊接前要用试电笔检查电烙铁的外皮有无漏电和感应电现象存在，如果有上述现象，可将电烙铁的电源引线插头调换一下位置，再检查一下。如果还存在感应电等现象，只好在焊接这些元件时，将电烙铁的电源断开后，利用余热进行焊接。焊接后再继续通电加热，待电烙铁加热到能溶锡后，仍用上述方法进行焊接，这样能防止元件损坏。调试 根据方案设计的要求，电路按模块调试，各模块逐个调试通过后再联调。硬件调试 （1）首先可以搭面包板调试，注意采取一些抗干扰措施。例如引线尽量短，减少交叉，每个芯片的电源与地之间都接上滤波电路。实践证明，这些措施对消除某些引脚上的“毛刺”及高频噪声起到了很好的效果。 （2）注意对芯片的保护，最后画图制板，生成印制版，进行元器件的装配。软