三位半数字电压表的论文

1、哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 课题背景当今社会是信息科技的时代，人才辈出的时代，电子信息技术推动社会跨越性的进步、变革，科学技术发展日新月异，带动了生产力的大规模提高，科技发展的程度是各国竞争的核心力量，尤其是电子信息技术显得更加重要。在国民生产的各个部门，电子信息技术都得到了广泛的应用。直流数字电压表简称dvm，它是采用数字化测量的电压仪表。数字电压迄今已有40多年的发展史，大致可划分成五个阶段。第一代产品是50年代问世的电子管数字电压表，第二代产品属于60年代出现的晶体管数字电压表，第三代产品为70年代研制的中、小规模集成电路的dvm。近年来，国内外相继

2、推出由大规模集成电路（sli）或超大规模集成电路（vlsi）构成的数字电压表、智能数字电压表，分别属于第四代、第五代产品。他们不仅开创了电子测量的先河，更以其高准确度、高可靠性、高分辨力、高性价比等优良特性倍受人们的青睐。1.2 数字电压表的主要特点数字电压表简称 dvm(digutal voltmeter)。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续，离散的数字形式并加以显示的仪表。智能化数字电压表则是大规模集成电路，显示技术，计算机技术，自动测试技术的产品。数字电压表主要有以下特点：1、显示清晰，直观，读数准确传统的模拟式电压表必须借助于指针和刻度盘进行读数。在读数

3、过程中不可避免的会引入人为的误差，并且还容易造成视觉疲劳。数字电压表则采用先进的数字显示技术，使显示结果一目了然只要仪表不发生跳变现象，测量结果就是唯一的，不紧保证了读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能够缩短读数和记录的时间。2、准确度高数字电压表的准确度是测量结果中系统误差与随即误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映测量误差的大小。一般讲准确度越高，测量误差越小，反之则越大。根据准确度的高低，可将数字电压表分成若干等级。直流数字电压表共分为11个等级：0.0005，0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0。3、分辨

4、率高数字电压表在最低电压量程上末位1个字所对应的电压值，称作仪表的分辨力，它反映出仪表的灵敏度的高低。分辨力是指所能显示的最小数字与最大数字之比，通常用百分数来表示。4、测量范围宽多量程数字电压表通常可测01000v的直流电压，配上高压探头还可测量几千伏的电压。5、测量速度快数字电压表在每秒鈡内被测电压的测量次数，叫测量速率，单位是“次/s”。它主要取决于a/d转换器的转换速率。6、输入阻抗高数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10m-10000m，最高可达100000m。这样在测量时从被测电路上吸取的电流极小，不会影响被测信号源的工作状态，由此可减小信号源内带来的附加误差。7、集成度高，微功

5、耗新型数字电压表普遍采用cmos大规模集成电路，整机功耗很低。8、抗干扰能力强噪声干扰大致分两类，一类是串模干扰，干扰电压与被测量信号串连后加至仪表的输入端;另一类是共模干扰，干扰电压同时加于仪表的两个输入端.衡量仪表干扰能力的技术指标也有两个：串模抑止比和共模抑止比。高档数字电压表大多采用数字滤波和浮地保护等技术，进一步提高了抗干扰能力，其共模抑制比可达到10080db，串模抑制比为100db左右。1.3 数字电压表发展趋势目前数字电压表正进入一个蓬勃发展的新时期。一方面它开拓了电子测量领域的先河，另一方面它本身正朝着高准确度，智能化，低成本的方向发展。1、采用新技术，开发新产品数字电压表的

6、新产品总是依托新技术而问世的。近些年来，新技术的涌现，不断的被采用，迅速转化成生产力。2、单片专用ic的广泛应用集成电路强大的生命力在于应用。目前国内外都在积极开发供数字仪表使用的单片专用ic，为研制高性价比数字电压表以及智能仪器创造了条件。3、多重显示仪表多重显示仪表能同时显示同一被测信号的两种不同参数，例如交换电压值与频率值。4、广泛采用新器件，新工艺近年来，电子模块，电子模板，表面安装元件，超小型集成电路等新器件正越来越广泛的用于数字电压表中。此外，数字电压表在安装工艺，外观设计，安全性，可靠性等方面也在不断改进，日趋完善。1.3 电路要求和技术指标1、电路要求数字电压表可以显示清晰、直

7、观、读数准确、准确度高、分辨力高、测量速度快、输入阻抗高、集成度高、微功耗和抗干扰能力强等优点，自动档位转换电压表是一种较新的产品，它是将输入的电压信号进行比较，分析及确定信号所要走的档位，从而实现智能化，来简化操作。2、技术指标、采用数码管显示测量电压；、自动换挡范围：0v1.999v，0v19.99v，0v199.9v；、精度：5%；本章小结本章主要介绍了数字电压表的课题背景、特点、发展趋势、电路要求及技术指标。通过本章的介绍，使我们对本次课题有了更深的理解。第2章 方案论证与设计1.1 方案论证在决定设计电压表之前，通过对电压表的理解程度，知道设计电压表有许多方案供参考。第一方案是选择采

8、用max138芯片做a/d转换器，来制作直流数字电压表。此芯片比较先进，功能用途广，但价格昂贵，在市场上也很少见，并且制作电压表时电路很复杂，不易实现。第二方案是采用icl7106芯片做a/d转换器，来制作直流数字电压表。其电路结构简单，制作容易，芯片很常见，但制作时需采用液晶显示器显示，其焊接比较困难，给制作带来不便。第三方案是采用icl7107芯片做a/d转化器，来制作直流数字电压表。它的工作原理和电路结构与icl7106芯片制作的电压基本相同，不同的是icl7107采用led显示器显示，使设计的电压表显示清晰度提高，焊接更容易，制作电路更方便。2.2 方案确定经过全方位的对比，使电路的设

9、计更加合理化，切合技术指标的标准，觉得使用方案三双积分a/d转换icl7107更加的适合这次的毕业设计，能够达到指标要求。2.3 方框图的设计经过对电路原理的分析，基本对电路有了一个大概的设计，如图2-1三位半数字直流电压表的方框图所示，在自动量程转换电路中：当被测直流电压输入ui，首先经过输入电路把直流电压输入到射随器，为了保证后续电路的工作稳定性。将一个信号与另一个基准信号进行比较，根据比较结果，输出高或低电平的开关量电压信号，去实现控制动作，一方面可以控制量程挡位的选择，另一方面可以控制小数点。在数字电压表电路中，被测电压经过电阻分压，进入a/d转换器进行模数转换、最后通过计数器、译码、

10、驱动显示器、led数码管显示出被测电压的电压值。数字驱动器基准电压译码驱动器a/d转换器计数器输入电路逻辑控制器图2-1 三位半数字直流电压表方框图本章小结 本章主要介绍了课题的设计方案，提出三种设计方案，主要介绍了用数字电路、模拟电路来实现三位半数字直流电压表，此次毕业设计采用方案三，本文是使采用icl7107芯片做a/d转化器，使设计的电压表显示清晰度提高，焊接更容易，制作电路更方便。四位半数字电压表就是数字表的一种，它的精度比普通常用的三位半要高出一个等级，它最高可以显示到19999，也就是万分之一，普通三位半得只能显示到1999，是千分之一，这一下就差了10倍，工作原理同三位半是一样的

11、，只不过是制作时采用的显示驱动芯片和显示屏都是四位半的而已，或者说在电路上有区别的话就是将三位半仪表不能显示的最后一位给显示出来了，但是说是简单，其实电路也复杂了许多。第3章 单元电路的设计由于数字电压表只能测量很小范围的输入信号，所以手动换档的数字电压表在a/d转换前加各档的衰减电路，依人的意识来判断应该用哪一档位。自动换档数字电压表依输入信号的大小来控制信号应该走哪一档位。所以，自动换档数字电压表整体分为两大部分：模拟部分和数字部分。数字直流电压表的电路模拟部分主要由输入电路组成，数字部分主要是由a/d转换器、基准电压源、计数器、逻辑控制器、译码驱动器、数字显示器等组成。3.1 模拟部分3

12、.1.1 输入电路的设计输入电路的作用是将基本量程变为扩展量程，以便构成多量程数字电压表，满足各种测量的需要。当扩展量程高于基本量程时，需经分压器对输入电压进行衰减，再送至a/d转换器中。若扩展量程低于基本量程，应通过前置放大器将输入电压进行放大。输入电路的基本结构如图3-1所示。它主要包括6个部分：分压器；电压比较器；基准电源；驱动电路；自控开关；分压电路。 3-1 自动换挡数字直流电压表输入电路框图1、继电器继电器也属于开关类，它是利用电磁原理，机电原理使接点闭合或断开来驱动或控制相关电路的。继电器为一种控制器件，它由受控系统（输入回路）和控制系统（输出回路）两部分。当输入量（电、磁、光、

13、热等物理量）达到某一定值时，输出量跃变式的由零变化到一定值（或由一定值突跳到零）。从而实现对电路的控制、保护、调节和传递信息等目的。2、继电器的技术参数、动作电压（电流）正常值或最大值：继电器在温度为+20时，动作电压（电流）的最大允许值为正常值，而在最高工作环境温度下的动作电压（电流）的最大允许值称为最大值。、保持电压（电流）正常值或最大值：继电器在温度为+20时，所有触点继续保持在动作状态所需要的线圈电压（电流）的最小值称为正常值；而在最高工作环境温度下，其所有触点继续保持在工作状态所需要的线圈电压（电流）的最小值称为最大值。、释放电压（电流）的正常值或最小值：继电器的最低工作环境温度下，

14、释放电压（电流）的最小允许值称为正常值；在环境温度下，释放电压（电流）的最小允许值称为释放电压（电流）的最小值。、线圈直流电阻：环境温度为+20时，在线圈两端所测得的直流电阻值，一般以欧姆为单位。静态接触电阻：当触点静态接触时，以闭合触点的两引出端所测得的直流电阻值。动作时间：对处于释放状态的继电器，即在规定条件下加规定的输入激励量值的瞬间至输出动作使触点闭合或断开到静触点闭合需要的时间间隔。绝缘电阻：由于外部振动冲击或线圈电流的变化，而使本身弹性变化引起的闭合触点的断开、闭合、再断开、再闭合所持续的时间。3、电压比较器电压比较器通常用来判断输入信号的相对大小，对信号性质进行控制或根据输入信号

15、的幅度决定输出信号的极性。常用的电压比较器有三种：过零比较器、单限比较器和迟滞比较器（滞回比较器）。、过零比较器：图3-2（a）所示电路是一个电压比较器，在这个电路中，运放是开环应用的。电压vi 是输入信号，vr是参考电压。根据理想运放条件，当vivr时，运放输出电压vo=+vom；vivr，输出电压vo=-vom ，因此根据输出电压的极性可以判断输入信号vi是大于参考电压vr，还是小于vr。如果将图3-2（a）所示电路的同相端直接与地相接，就构成一个过零比较器。图3-2 过零比较器及输入输出特性曲线 输入信号vi从负值进入正值，在过零处，输出电压vo的极性发生变化，从+vom跳变到-vom。

16、比较器的输出电压vo与输入电压vi之间的关系曲线，称为输入输出电压特性曲线。过零比较器的输入输出曲线如图3-3（b）所示。在图3-3（a）中信号电压vi从运放的反相端输入，同相端接地，信号电压从负值进入正值，在过零处，输出电压vo，从vom变为-vom。这样的输入输出特性称为下行特性。如果信号电压vi作用在运放的同相端，运放的反相输入端接地（即参考电压vr0），如图3-3（a）所示。这时电路的输入输出特性曲线如图3-4（b）所示。信号电压vi从vi负值进入正值，过零处，输出电压vo从-vom变为+vom。这种输入输出特性称为上行特性。图3-3 过零比较器及输入输出特性曲线如果要求对比较输出电压

17、的幅值加以限制，可以在比较器的输出端接入一个稳压管限幅电路，如图3-4（a）、（b）所示。图3-4 稳压管限幅电路、单限电压比较器参考电压vr0的比较器称为单限电压比较器，如图3-5（a）所示，它与过零比较器的区别仅在于输出电压vo，极性变化在vi=vr处，其输入输出特性曲线如图3-5（b）所示。图3-5 单限电压比较器及其输入输出特性曲线、迟滞比较器如果在过零比较器或单限比较器电路中引入正反馈，这时比较器的输入输出特性曲线具有迟滞回线形状，这种比较器称为迟滞比较器（或滞回比较器）。3.2 数字部分3.2.1 a/d转化器的设计a/d转换器是dvm的心脏，利用它可将模拟量转换在数字量中。它主要

18、是由icl7107芯片来设计三位半数字直流电压表。在a/d转换器中，因为输入的模拟性能好在时间上是连续量，而输出的数字信号是离散量，所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样，然后再把这些取样值转换为输出的数字量。因此，一般的a/d转换过程是通过取样、保持、量化、编码这四个步骤完成的。目前，a/d转换器的类型多达数十种，其中常见形式见表3-1。类型形式积分型双积分式，多重积分式，电荷平衡式斜波型斜波（v/t）式，阶梯斜波式，多斜式比较型逐次比较工，跟随比较式，余数再循环比较式脉宽型脉冲宽度调制式（pwm）复合型积分斜波式，两次取样式，多次取样式表3-1 a/d转换器的分类单片a/

19、d转换器是采用cmos工艺，将模拟电路与数字电路集成在同一具芯片上，并且能配数显器件显示a/d转换结果的专用集成电路。80年代以来，随着cmos大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，各种新型单片a/d转换器如雨后春笋竞相问世。这类芯片集成度高，功能完善，价格较低，能以最简方式构成一块数字仪表或测试，被广泛用于新型数字仪表、智能仪器中。其共同特点是测量准确度高、分辨力强、外围电路简单、耗电省、体积小、成本低、具有很高的性能价格比。本设计是以icl7107为核心的数字电路。1、icl7107的特性icl7107是专为驱动led显示器而设计的三位半双积分式a/d转换器。2、icl7107的主要特点

20、：、能直接驱动共阳极led显示器，不需另加驱动电路和限流电阻，使整机电路简化。、显示清晰，亮度高，便于夜间观察。、第21脚（gnd）为数字地，第37脚（test）经内部500电阻与gnd接通。、采用5v双电源供电，第21脚gnd需接电源中点（零伏）。、icl7107本身功耗小于15mw，最大静态电流为1.8ma。、设驱动电流的典型值为8ma，最值为5ma。三位半led显示器的全亮电流可达一百几十毫安，这时仪表的总功耗为几百毫瓦。因此，仪表大多采用交流供电方式，将220v交流电压经过降压、整流、滤波、稳压后，获得5v双电源，供仪表使用。显示器可采用7段共阳led数码管。、芯片内部无小数点驱动信号

21、，使用时可将共阳极led数码管led的功共阳极接v+，当小数点经过几百欧姆限流电阻接至gnd时，该小数点发光；小数点接v+时熄灭。小数点位置可以固定，亦可通过转换开关进行选择。2、icl7107引线功能icl7107采用标准的陶瓷或兼双列直插40引线封装，引脚排列如图3-6所示。管脚功能说明如下： 图3-6 icl7107引脚排列图v+电源正极，通常接+5v。v-电源负极，通常接-5v。com模拟信号的公共端，简称“模拟地”，使用时该端en端与输入信号的负端、基准电压的负端接地。test灯光测试端，在检查led时该端通过500电阻与gnd相接，则各段均显示。a1 g1 个位一的段驱动信号，接个

22、位led的ag对应段笔画。a2 g2 十位一的段驱动信号，接十位led的ag对应段笔画。a3 g3 百位一的段驱动信号，接百位led的ag对应段笔画。ab4千位的驱动信号，接千位led的a和b段。pm负数指示信号，接千位led的g段笔画或负号段，当信号为负值时，该段点亮，正值则不显示。gnd逻辑线路地电位端。osc1和osc2时钟脉冲发生器的接线端vref+和vref-参考电压的接线端。cref+和cref-参考电容的接线端。in+和in-模拟信号输入端。buf缓冲器输出端，接积分电阻。az积分器和比较器的反相输入端，接自动稳零电容。int积分器输出端，接积分电容。3.2.2 显示电路的设计3

23、.2.3 其他电路的设计3.6 电源电路控制电路n位2进制计数器qcvavc - a1积分 + + a2比较 - g闸门电路时钟源vxvrefvo0t1t2tt1t2s1s2vot3如图所示是由模数转换（a/d）电路mc14433、7段译码器cd4511、高精度基准电源5g1403、显示驱动器5g1413以及数码管组成的3又2分之1位数字显示电压表电路，该电路是数字仪表中不可缺少的组成部分。由a/d转换电路mc14433机数码管等组成的三位半数字显示电压表电路如图所示的数字显示电压表是数字仪表中重要的组成部分，它是由模数转换电路、数显译码器、数字显示器和高精度基准电压源组成的。而mc14433

24、模数转换电路是数字电压表的核心 第4章 整机的工作原理和单元电路设计4.1 整机的工作原理通过前面几章的介绍，相信大家对自动换档直流数字电压表有了一定的了解。下面，我们将对电压表的整机进行一个全面的讲解。整机电路图见附录3所示。信号电压从输入端输入，经分压器（r11，rp1）分压衰减20倍输出，由r12限流送入运放ic2a，运放在这里搭接成射随器的形式，起隔离作用，防止输入电阻过小，影响被测电路的正常工作。ic2a输出送入两个比较器。两个比较器的基准电源分别为0.1v和1v，由于基准电源要求较高，所以用两个稳压管来稳压。通过r1、r13、rp3和vz2，使ic3b得到比较稳定的0.1v电压；而

25、通过r2、r3、rp2和vz1，使ic3a得到比较稳定的1v电压。r9和r10分别为ic3a和ic3b的限流电阻。经比较器比较，如果输入电压小于0.1v时，ic3b输出低电平，使三极管vt2导通，vt4截止，vt2导通致使j1动作，触点吸合。信号电压直接送入分压电路的2v档处。此时，ic3a输出为高电平，三极管vt1截止。j3不动作，由于ic3a输出高电平使vt3导通，但vt4截止，导致j2也不动作。vt2导通，vd4发光，表示电压表工作在2v档。当输入信号电压大于0.1v小于1v时，ic3a、b同时输出高电平，使vt1、vt2截止，vt3、vt4同时导通，j2动作，j1、j3不动作。vd5发

26、光，告知当前电压表工作在20v档；当输入信号电压大于1v时，ic3b输出高电平，使vt2截止，vt4导通，ic3a输出为低电平，使vt3截止，vt1导通，j3动作，j1、j2不动作，同时vd6发光，告知当前电压表工作在200v档。信号电压再经过分压电路送入icl7107进行a/d转换，输出数字信号显示。由于icl7107内部没有小数点驱动电路，所以我们可以自行加装小数点驱动。因为icl7107驱动的是共阳极的数码管，所以当输入为低时，相应的段点亮。我们在三个继电器的线圈正极接上三个非门，当某一个继电器动作的同时，非门输入为高电平，而输出为低电平，使相对应的小数点点亮，而继电器不动作时，非门输入

27、为低电平，小数点不亮。以上就是三量程自动转换直流数字电压表的原理。本章小结 本章主要介绍了整机电路的工作原理，把电路的各部分所实现的功能作了全面的总结，使其更透彻的了解电路。第5章 电路的组装调试5.1 电路的组装5.1.1 电路的安装步骤1、检查元件的好坏按电路图买好元件后首先检查元件的好坏，按各元件的检测方法分别进行检测，一定要仔细认真的检测，给以后带来方便。2、放置各元件按电路图的位置将各元件安置好，首先将数码管放置好，然后放置核心元件，再放其他元件，特别注意元件的顺序不要颠倒。3、进行布线布线有布线的规律，不能搭线、线路工整、清晰、另外还要避免绕线，短线等现象发生，还要节省线路，以线路

28、短、少、工整为依据来布线。4、电路的检查按电路图再进行检查实际线路，看是否有错线，错件等现象发生，是否有虚焊等现象。注意仪器仪表的使用。5.1.2 注意事项 1 、元件的检测元件的检测是安装前的首要任务，检测的真实性直接决定着电路的进度。检测的方法是检测元件的一个重要指标。电容的检测：电容（瓷片电容）在这里无法检测，但要看清电容的标称值，这样才会为电路及计算提供依据。电阻的检测：电阻值特别是分压电阻的精度是电路的关键，所以检测电阻值也应十分认真，严格按照检测电阻的方法来进行检测，注意检测电阻的注意事项。普通二极管的检测： 按照正向电阻小，反向电阻大的原则，用万用表的电阻档检测二极管的正反电阻来

29、判断它的好坏。数码管的检测：把两根导线分别放在一节干电池的两端，用电池的正极与数码管的vcc相接，然后另一端的导线分别与其它的引脚相接触，如果相接触时，对应的段亮，就证明好使，如果不亮，则换其它的数码管。2、元件的摆放元件的摆放首先要找好距离，摆放整齐，能够走的开线。其次，摆放位置的确定，将主元件的位置固定，再将各元件要按电路图的顺序摆放整齐，次序不能颠倒，原件也不能倒置等。3、面包板的介绍面包板一块总共由五部分组成，一竖四横，面包板本身就是一种免焊电板。(1)面包板旁一般附有香蕉插座，用来输入电压、信号及接地。(2)注意部分插孔是相通的。(3)拉线时，尽量将线紧贴面包板，把线成直角，避免交叉

30、，也不要跨越元件。 (4)面包板使用久后，有时插孔间连接铜线会发生脱落现象，此时要将此排插孔做记号。并不再使用。5.2 电路的检查5.2.1 通电前的检查通电前的检查，主要有三方面的内容。第一，检查元器件安装是否正确，尤其要注意晶体管的型号，二极管的极性，电容器的耐压和极性，电阻的阻值和图纸上是否一致。第二，检查器件与面包板用导线接触是否良好。第三，检查电路接线是否有误。根据电路图和导线表，用欧姆表逐根导线测试。经过这三方面检查后，方可进行通电调试。电路接好，万万不可急忙通电，应该首先认真细致地检查，确认无误后才能通电。5.2.1 通电后的检查直观观察：在电路的连接栓查无误后，要先调好所需要的

31、电源电压。然后才能给电路通电。，观察电路是否有发热、冒烟等异常现象。如果有，得立即关断电源，待排除故障后，才可重新通电。静态测度：先不加信号，用万用表测量电路的vcc与地间的电压，测量晶体管的静态工作点是否符合要求。采用动态逐级跟噻法检查。在输入端加入一个有规律的信号，按信号流程用示波器依次观测各能波形是否符合要求。对于脉冲数字电路，还可用发光二极管来逐级显示低频阶跃信号是否符合动态逻辑关系。采用替换法检查，可能过更换同型号元器件来发现器件故障5.3 调试中误差分析此设计之所以有误差是由于元器件的本身有自己的特性，如电阻本身有阻性，电容有容性，导线有电阻等等会影响准确度，此外在布线的过程中导线

32、的接触性能以及各个芯片之间都有直接的影响。5.4 常见的硬件故障分析1、逻辑错误硬件的逻辑错误是由设计错误和加工过程中的工艺性错误所造成的。这类错误包括错线、开路、短路等几种，其中短路是最常见的故障。在印刷电路板布线密度高的情况下，极易因工艺原因造成短路。2、器件失效元器件失效的原因有两个方面：一是器件本身已损坏或性能不符合设计要求；二是由于组装错误造成的元器件失效，如电解电容的极性错误、集成块 安装方向错误等。3、可靠性差引起电路不可靠的因素很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏；内部和外部的干扰、电源纹波系数过大、器件负载过大等造成逻辑电平不稳定。另外，走线和布局的不合理等也会

33、引起系统可靠性差。4、电源故障 若整机中存在电源故障，则加电后将造成器件损坏。电源故障包括：电压值不符合设计要求，电源引出线和插座不对应，电源功率不足、负载能力差等。本章小结本章对各部分单元电路的安装及调试做了具体的介绍，从而使电路的安装非常明了。并且对在调试过程中所遇到的问题进行分析。结 论通过两个多月的毕业设计，我完成了一块非常有实用价值的电子类测量仪表。此电路经过立题、研究、理论、详细设计、总体设计、电路分析、电路设计、部分电路调试、整机调试，才最终完成。本次毕业设计的技术指标为：采用数码管显示测量电压；自动换挡范围：0v1.999v，0v19.99v，0v199.9v；精度：5%三项指

34、标均以完成。此电路是基于普通数字电压表而设计的，利用了电压比较电路、分压电路、a/d转换电路和积分电路等基本电路组合而成。本设计电路能够按照所需进行测量，误差在允许的范围内，精确度也较高，如果选取的元件精度再高一些的话，仪表的精确度会更高。同时，此电路功能扩展很方便，如加整流滤波电路，就可测量交直流信号电压。毕业设计是对我们动手能力的一次检验。从资料的搜集,方案的确立,硬件电路的设计及论文撰写,在这整个过程中,提高了我的动手能力和电路的设计思想。系统地复习了模拟电子技术、数字电子技术、protel99se等课程。特别是对数字电路的设计产生了浓厚的兴趣。通过对本课题的研究、设计、组装、调试，最后

35、能够完成各项指标，在设计的过程中,我对数字电路有了更深层次的了解。此电路的基本原理、组成在课题方案中已经介绍，这里不再赘述。本次设计的成功完成，是对我能力的一个很好的见证。从购买元器件到验收电路的整个过程中，使我学到了很多书本上学不到的东西。致 谢短短的几个月毕业设计已经接近尾声了，电路的所有指标都已经完全实现了。在整个设计的过程中，我非常感谢我的指导老师王朋老师。王老师工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从电路的搭接到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，到后期终检，准备论文等整个过程中都给予了我悉心的指导和无畏的帮助，他为我能够按时完成毕业设计给了很大的帮助，在我的设计当中起了决定性

36、的作用。除了敬佩王朋老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，对我今后的学习和工作有着深远的影响。在此，向在毕业设计当中给予我提供帮助的王老师说一声“老师您辛苦了！” 预祝王老师在今后的生活及工作中，身体健康、工作顺利，在学术上取得更大的成功。在整个毕业设计过程中，我得到了许多人的帮助，包括单老师和实验室的其他老师们，当我在搭建电路需要一些元件时，单老师都会给我们提供最大的帮助。此外，温海洋老师及其他电子系的老师们在每一阶段的检查中都给我提出了宝贵的建议，使我在以后的工作中减少了很多的错误，毕业设计把我在三年学习的知识进行总结，在这一过程中是我巩固了以前学过的知识，同

37、时对电路的设计也有了更深入的了解。最后，我也要感谢我同组的其他同学，他们也曾无私的给予我鼓励和帮助，使我能取得很大的进步和提高。最后，我还是要再一次感谢我的指导教师王朋老师，他总是不断询问我们的设计情况，包括我们的进展情况，在搭建电路当中所遇到的困难以及应该怎样解决这些困难。当我们在电路的调试过程中遇到很棘手的问题时，王老师不但向我们伸出援助之手，更叫我们不要灰心，在精神上给予我安慰。他为我们能够按时完成设计给予了很大的帮助，整个论文的撰写及修改过程，都是在王老师的热心指导下完成的，感恩之情溢于言表，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意，“老师，您辛苦了！”在这里，我要再一次对我的导师及电子系的全

38、体老师们表示深深的谢意！衷心地感谢老师们给予我们的关怀和鼓励，在这里请允许我代表全体毕业声向各位老师道声“老师，您辛苦了！”我们会用我们成绩给以回报母校。参考文献1、余孟尝.数字电子技术基础简明教程.第二版.高等教育出版社，20062、杨素行.数字电子技术基础简明教程.高等教育出版社，20063、沙占友.李学芝.数字万用表的原理及应用.国防工业出版社，1995 4、冯占岭.数字电表检测技术.人民邮电出版社，19965、赫鸿安.常用数字集成电路应用手册.中国计量出版社，20056、邹义政.电子制作.电子制作杂志社.2003,第1期:56-587、电子元件与材料. ,1988 :58-608、宁德

39、师专学报， ，1998:266-2689、王武江,陈树凯.常用集成电路速查手册.冶金工业出版社，200410、沙占友.新型数字万用表原理与应用.机械工业出版社，2006.127-13411、陈传硕，王新成.数字测量仪表.中国计量出版社，199112、王镒.电测与仪表.电测与仪表编辑部，199313、徐建仁.数字集成电路应用与实验国防科技大学出版社，200014、沈嗣昌等数字设计引论高等教育出版社，200115、刘亦松等数字电路逻辑设计高等教育出版社，附录1 译文数字电压表电路icl7107icl7107 安装电压表头时的一些要点：按照测量199.9mv 来说明。1.辨认引脚：芯片的第一脚，是正

40、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：芯片第一脚是供电，正确电压是 dc5v 。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。芯片第 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

41、意芯片 27,28,29 引脚的元件数值，它们是 0.22uf,47k,0.47uf 阻容网络，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 脚接的 104 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 脚，模拟地是 32 脚，信号地是 30 脚，基准地是 35 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），30 脚或 35 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 7905 等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，

42、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 38 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 47u电容和 2 支 1n4148 二极管，构成倍压整流电路，可以得到负电压供给 icl7107 的 26 脚使用。这个

43、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 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 36 脚的电压。7.比例读数：把 31 脚与 36 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 10

44、0.3 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 mv 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 也经常使用在 1.999v 量程，这时候，芯片 27,28,29 引脚的元件数值，更换为 0.22uf,470k,0.047uf 阻容网络，并且把 36 脚基准调整到 1.000v 就可以使用在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。icl7107是一块应用非常广泛的集成电路。它

45、包含三位半位数字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。这里我们介绍一种她的典型应用电路-数字电压表的制作。其电路如附图。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.附录2 英文参考资料 digital voltmeter circuits icl7107 icl7107 installation voltmeter when some points: the head 199.9 acc

46、ording to measurement = mv to explain.1. foot: identify the first foot, is the chip is put chip, face type character, then, in the first corner for chip. the chip can also be placed at the gap left foot bottom, is also the first. many factories in the first foot on a small dot beside a marker. know

47、the first foot, according to counterclockwise, is the first to go 2-40 pin. with 40 feet (1 foot opp-osite ends).2. remember the first point voltage is power, chip, dc5v voltage is correct. article 36 feet is correct value is, the benchmark voltage 100mv, article 26 lead is negative supply pin, corr

48、ect voltage value is negative, in - - - 5v 3v that normal, but cannot be positive voltage, nor is zero voltage. article 31 pin is chip foot, can input signal input 199.9 mv voltage. in the beginning, can put it, 0 ground to facilitate testing input signal.3. note 27,28,29 chip foot element numerical

49、, they are 47k, treatment, uf 0.47 uf network, the capacitor and three components of integral network belongs to chip work, cannot use disk capacitance. 33 and 34 feet chip the 104 capacitance also cannot use disk capacitance.4. note the grounding foot: chip is 21 feet, power is simulated, signal is

50、 30 feet, the benchmark is 35 feet, usually use cases, the 4 foot are grounded in some special requirements of the application (for example, measuring resistance or proportion, 30 feet) or 35 feet may not grounded in accordance with the needs of other rather from the voltage. this special requiremen

51、ts, not discuss applications.5.may produce negative voltage circuit: load voltage power can be used directly from the circuit external 7905 etc chip, but this requirement to provide power supply, usually adopt positive need simple method, using a + 5v power can solve the problem. compare the commonl

52、y used method is to use icl7660 or ne555 circuits, etc, so need to increase hardware cost. we used an npn transistor, two resistance, an inductor to signal and the chip 38 feet of oscillating signal a 20k - 56k resistance connection to the transistor b extremely, extremely in transistor c a resistor

53、 (to protect) and an inductance (raise), magnification in normal work, transistor c voltage 2.4 v - 280 v for the best. so, in the c transistor amplifier, the ac signal is the signal by 2 4u7 capacitance and only two 1n4148 diode rectifier circuit, times, and can get pressure load voltage supply icl

54、7107 26 feet. this voltage, preferably in - 3.2 v - between 4.2 v.6. if the above all connections and voltage values are normal, nor short or open fault, so, the circuit should work. using a potentiometer and resistance of clamps its x1 file pointer multimeter, we can adjust the 50mv, 100mv, 190 mv

55、three voltage, put them in order to icl7107 input to the 31 feet, digital tube should correspond to that 100.0, respectively, 190.0 50.0 numerical, to allow a 2-3 word error. if the difference is too big, can fine-tune the 36 feet voltage.7. the proportion of reading: 31 feet with foot circuit, is 36 benchmark voltage as signal is input to the client, signal chip, digital pipe display 100.0 is usually the best value in 99.7-100.3 100.0 close