电子测量技术与仪器课程设计

1、应用科技大学电子测量课程设计报告设计主题：精密3半电压计专业课：第12级IOT项目第2课名称：qipengyu学号：205285320080地图老师：传家宝时间：2014年11月13日至2014年11月25日地点：4教育4613实验室一.课程设计主题3位半精密电压计二.摘要内容数字电压表与同类指针电压表相比，易于使用，测量更准确，是广泛使用的常用测量仪器之一。包括模拟电路和数字电路两部分，模拟部分包括转换输入放大器、基准电压源和A/D转换电路。数字部分包括计数器、解码驱动程序显示和逻辑控制。3位数半精度直流数字电压表具有以下7个主要特征：(1)清晰、直观、准确的读数(2)显示位数本设计中显示的

2、位数为3位(3)高精度(4)高分辨率(5)测量速度快(6)输入阻抗高(7)高聚合度，微功耗，新数字三.设计内容和要求1.了解双积分A/D转换器的工作原理2.熟悉位A/D转换器MC14433的性能和针脚功能3.了解如何使用MC14433配置直流数字电压表采用CMOS集成电路的3位十进制数字显示电压表设计，整机功率极低。四。实验设计列表1.基于MC1403的电源(1个)2。MC14433A/D转换器(1个)3。CD4511解码驱动程序(1个)4。LED总阴极数码管(4个)5。MC1413(ULN2003)(1个)6。电阻：10K(3个)1K(2个)47K(2个)3K(1个)470K(2个)100

3、(10个)10K的滑动电阻器(2个)7。电容：0.01F(1个)0.1f (0.1f) 0.1f9.ccl (2个)10。道线11。电池外壳(2个)V.设计方案参考电压测量过程转向整顿过滤器A/D转换器解码器4位数码管交流直流u直流数字电压表的核心装置是间接A/D转换器，首先将输入的模拟电压信号转换为易于准确测量的时间，然后在此时间宽度到计数器测量时间，计算结果与输入模拟电压信号的数字量成正比。1，v-t转换双积分A/D转换器图1是二重积分ADC的控制逻辑框图。包括运算放大器A1和RC积分网络在内的积分器、零点编码器A2、n位二进制计数器、开关控制电路、门控电路、电压VR和时钟脉冲源CP。图1

4、二重积分ADC原理方框图在转换开始之前，将计数器清理为零，通过控制电路连接交换机SO，以完全放电电容器c。由于计数器进位输出QC=0，控制电路在开关s打开VI，模拟电压与积分器连接时门g被阻塞，计数器无法工作。整合商输出vA线性下降，通过0比较器A2获得平方和vC，门g打开，计数器开始计数，2n时钟脉冲输入后t=t1，每个触发器输出端dn-1至do为111.1到000.返回到0，对应的舍入输出QC=1，将开关s转换为基准电压源-VR作为定时控制信号，积分器在相反方向整合，vA开始线性上升。计数器从0开始重新计算，直到t=T2，vA降至0，比较器输出的正方波结束。计数器的临时二进制数是VI的二进

5、制数。2，3位双积分A/D转换器MC14433的性能特性MC14433是CMOS双集成3位A/D转换器，它将构成数字和模拟电路的大约7700个MOS晶体管集成到一个硅芯片中，该芯片使用具有针脚排列和功能的24个针脚、双列直插方案，如图2所示。MC14433图2 MC14433针脚阵列接脚功能说明：VAG(1脚):参考测试电压VX和基准电压VRVR(2英尺):外部基准电压(2V或200mV)输入VX(3发):测试的电压输入R1(4英尺)，R1/C1 (5英尺)，C1(6英尺):外部积分阻力元素结束C1=0.1 f(聚酯薄膜电容器)，R1=470k (2v范围)；R1=27k (200mv范围)。

6、C01(7英尺)，C02(8英尺):外部偏移补偿电容端，一般0.1fDU(9脚):实时显示控件输入。如果连接到EOC(14脚)末端，则将显示每个A/D变换。CP1 (10英尺)，CPo (11英尺):时钟振动外部电阻端，一般470K。VEE (12英尺):电路电源中最负的一端，连接-5v。VSS (13英尺):除CP外的所有输入端的低级基准测试(通常连接到一英尺)。EOC(14英尺):转换周期结束标记输出端，每个A/D转换周期结束，EOC输出相当于时钟周期二分之一宽度的正脉冲。(15英尺):超程标志输出，如果| VX | VR，则输出为行级。ds4到DS1 (16到19英尺):多通路脉冲输入端

7、，DS1对应千个单位，DS2对应一百个单位，DS3对应十个单位，DS4对应一个位置。Q0至Q3 (20至23发):在BCD代码数据输出端、DS2、DS3、DS4门控脉冲期间输出三个完整的十进制数，在DS1门控脉冲期间输出千位0或1以及超出范围、低于范围和测试的电压极性标志信号。MC14433具有自动0调节、自动极性转换等功能。可以测量正值或负值电压值。当从CP1，CP0端访问470K电阻时，时钟频率 66 khz每秒执行4次A/D转换。图3 3 3 . 3半直流数字电压表原理图3，CD4511解码器接脚功能：a、b、c、D - BCD代码输入；a、b、c、d、e、f、g -输出“1”是有效的解

8、码输出。lt“-”测试输入，如果lt“-0”，则解码输出全部为“1”。Bi -删除输入，bi= 0 时，解码输出全部为 0 。LE -锁定结束，le= 1 时，解码器处于锁定状态，解码输出保留le= 0 的数值，le= 0 是正常解码。4，3位直流数字电压表配置电路结构如上图所示。(1)正在测量的直流电压VX在A/D转换后作为动态扫描输出，数字量丢失出站Q0 Q1 Q2 Q3的数字信号(8421代码)按时间顺序输出。比特选择信号DS1DS2、DS3和DS4通过位选择开关MC1413分别控制1000位、100位、10位和4个LED数码管的公共阴极。7段解码器CC4511解码后数字信号驱动四个LE

9、D数码管的每个分段阳极。这样，A/D转换器按时间顺序输出的数据扫描将依次显示在四个数字管上。由于门控重复频率高，工作时从高位到低位每次以大约300S的速度循环。4位数显示周期为1.2毫秒，因此用人的肉眼可以清楚地看到4个数码管同时显示3个十进制数字。(2)如果参考电压VR=2v，则整个范围显示1.999 v。如果Vr=200mv，则全部199.9mV。通过选择开关，可以控制千位和10位数码管的h笔电流限制电阻，从而控制相应的小数点标记。(3)最大位(千位)仅显示b、c线和LED数码管的b、c脚因为它们相互连接，所以千位仅显示或不显示1，而模拟负值显示为千位的g笔段(不显示正值)。也就是说，CC

10、14433的Q2端通过NPN晶体管9013控制g段。(4)精密基准电源MC1403A/D转换需要外部标准电压源作为参考电压。标准电压源的精度必须高A/D转换器的精确度。本实验使用MC1403集成精密电压调整起源作为基准电压，MC1403的输出电压为2.5V，如果输入电压在4.515V范围内发生变化，则输出电压不会超过3mV，一般只改变0.6mV左右，输出最大电流为10mA。有关MC1403针阵列，请参阅下图。(5)使用CMOS BCD 7段解码/驱动器CC4511进行实验。(6)第7达林顿晶体管阵列MC1413MC1413采用NPN darlington复合晶体管的结构，具有高电流增益和高输入

11、阻抗直接接受来自MOS或CMOS集成电路的输出信号，并将电压信号转换为足够的电流信号以驱动各种负载。该电路包含7个收集器开路逆变器，也称为OC语句。如下图所示，MC1413电路结构和针脚排列使用16针双列直插式封装。每个驱动器输出都附加了抑制二极管，该二极管会释放电感负载能量六。制作和调试1.测试电线和数码管等各个部件的性能是否良好，以确保电线和各个部件工作正常。2.分别测试整个波电路、MC14433A/D转换器和CD4511等布线是否正常工作的块实验室电路、使用示波器观察MC14433A/D转换器的输出波形，并与理论波形进行比较，以正常输出调试。3.整体连接各个电路，输入电压，观察数字管道是否正常显示数值，并对照标准数字电压表计算误差。4.调整电路的稳定性，以使代码管显示值尽量不在较小的范围内波动或波动，从而使测试值更准确。5.总结并记录调试过程中出现的问题以及对此问题的解决方法、调试结果和收获。Vii .总结了设计电