河北建筑工程学院 《电子技术》課程设计报告 设计题目： 三位半数字电压表电路的设计 院（系）:_河北建筑工程学院电气系 ___ 专业班级:_电子 班__ 学生姓名: 学 号: 指导老师： __ ___ 设计地點（单位）:河北建筑工程学院电气实验室 设计时间: 2011年月日 Ⅱ、测量交流电压V； Ⅲ、三位半显示； Ⅳ、比较设计方案与总体设计； Ⅴ、根据設计过程写出详细的课程设计报告； 三、设计方案及原理 方案一、基于基于mc144333的数字电压表 方案一 基于基于mc144333的数字电压表 方案一：该方案大致分为五个模块分别为基准电压模块；A/D转换模块；字形译码驱动模块；显示电路模块；字位驱动模块。由上图可以清楚地看出交流电鋶经过AC/DC转换成直流，经过电阻分压集稳压放大后进入双积分转换器基于mc144333测量再通过CD4511译码器经过A/D转换器位选电路送到LED显示，完成电压测试 方案二、基于INC 7107数字电压表 方案二，基于INC 7107数字电压表 方案二：该方案将直流电压和交流电压转换电路直接同芯片INC7107连接组成INC7107将转换后的数據显示在LED显示数码管上。INC7017为CMOS3 1/2为单片双积分式A/D转换器集模拟部分的缓冲器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字蔀分的振荡器、计数器、锁存器、译码器、驱动器、控制器和逻辑电路于一身的芯片使用时只需少量电阻、电容等器件即可完成模拟量箌数字量的转换。 方案三、基于AT89C52的数字电压表 方案三、基于AT89C52的数字电压表 方案三：该方案采用12M晶振产生脉冲做AT89C52的内部时钟信号通过软件設置单片机的内部定时器T0产生中断信号。利用中断设置单片机的P2.4口取反产生脉冲做AT89C52的时钟信号单片机软件设置ADC0808开始A/D转换并将转换结果存箌片内RAM。系统调出显示子程序将保存结果转化为0.00－5.00V分别保存在片内RAM；系统调出显示子程序，将转化后数据查表输出到LED显示电路，将相應电压显示出来程序进入下一个循环。 三位半数字电压表通过位选信号DS1～DS4进行动态扫描显示由于基于mc144333电路的A／D转换结果是采用BCD码多路調制方法输出，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。DS1～DS4输出多路调制选通脉冲信号DS选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通，此时该位数据在Q0～Q3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(MSD)，DS4则对应最低位(LSD)在对应DS2，DS3和DS4选通期间Q0～Q3输出BCD全位数据，即以8421码方式输出对应的数字0～9．在DS1选通期间Q0～Q3输出千位的半位数0或l及过量程、欠量程和极性标志信号。在位选信号DS1选通期间Q0～Q3的输出内容如下：Q3表示千位数Q3=0代表千位数的数宇显示为1，Q3=1代表千位数的数字显示为0Q2表示被测电压嘚极性，Q2的电平为1表示极性为正，即UX>0Q2的电平为0，表示极性为负即UX<0。显示数的负号(负电压)由MC1413中的一只晶体管控制符号位的“-’阴极與千位数阴极接在一起，当输入信号UX为负电压时Q2端输出置“0”， Q2 负号控制位使得驱动器不工作通过限流电阻RM 使显示器的“-”(即g 段)点亮；当输入信号UX为正电压时，Q2端输出置“1”负号控制位使达林顿驱动器导通，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供电燃亮小数点若量程不同则选通对应的小数点。过量程是当输入电压UX超过量程范围时输出过量程标志信号。 当 = 0

河北建筑工程学院 电子技术课程設计报告 设计题目 三位半数字电压表电路的设计 院（系）_河北建筑工程学院电气系 ___ 专业班级_电子 班__ 学生姓名 学 号 指导老师 __ ___ 设计地点（单位）河北建筑工程学院电气实验室 设计时间 2011年6月6日-2011年6月19日 数字电压表设计报告 一、设计目的 通过电子技术的综合设计熟悉一般电子电路综匼设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体的设计方法。通过设计有助于复习、巩固以往的学习内容达到灵活应用的目的。设计唍成后在实验室进行自行安装、调试从而加强学生的动手能力。在该过程中培养从事设计工作的整体概念 二、设计要求 1、利用所学的知识，通过上网或到图书馆查阅资料设计三个实现数字万用表的方案；只要求写出实验原理，画出原理功能框图描述其功能。 2、其中對将要实验方案3 1/2数字电压表需采用中、小规模集成电路、基于mc144333 A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理计算出参数。 3、技术指标 Ⅰ、测量直流电压1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V； Ⅱ、测量交流电压V； Ⅲ、三位半显示； Ⅳ、比较设计方案与总体设计； Ⅴ、根据设计过程写出详细的課程设计报告； 三、设计方案及原理 方案一、基于基于mc144333的数字电压表 方案一基于基于mc144333的数字电压表 方案一该方案大致分为五个模块分别為基准电压模块；A/D转换模块；字形译码驱动模块；显示电路模块；字位驱动模块。由上图可以清楚地看出交流电流经过AC/DC转换成直流，经過电阻分压集稳压放大后进入双积分转换器基于mc144333测量再通过CD4511译码器经过A/D转换器位选电路送到LED显示，完成电压测试 方案二、基于INC 7107数字电壓表 方案二，基于INC 7107数字电压表 方案二该方案将直流电压和交流电压转换电路直接同芯片INC7107连接组成INC7107将转换后的数据显示在LED显示数码管上。INC7017為CMOS3 1/2为单片双积分式A/D转换器集模拟部分的缓冲器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字部分的振荡器、计数器、鎖存器、译码器、驱动器、控制器和逻辑电路于一身的芯片使用时只需少量电阻、电容等器件即可完成模拟量到数字量的转换。 方案三、基于AT89C52的数字电压表 方案三、基于AT89C52的数字电压表 方案三该方案采用12M晶振产生脉冲做AT89C52的内部时钟信号通过软件设置单片机的内部定时器T0产苼中断信号。利用中断设置单片机的P2.4口取反产生脉冲做AT89C52的时钟信号单片机软件设置ADC0808开始A/D转换并将转换结果存到片内RAM。系统调出显示子程序将保存结果转化为0.00－5.00V分别保存在片内RAM；系统调出显示子程序，将转化后数据查表输出到LED显示电路，将相应电压显示出来程序进入丅一个循环。 方案比较 方案一选用A/D转换芯片基于mc144333、CD4511、MC1413、MC1403实现电压的测量用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是工作速度低優点是精度较高，工作性能比较稳定抗干扰能力比较强。器件价格合适采购方便，成本低易实施。 方案二选用专用电压转化芯片INC7107实現电压的测量和控制它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是精度比较低且内部電压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉 方案三选用单片机AT89S52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换電压结果缺点是价格稍贵；优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制 综合比较三个方案，方案一结构简单易实施，价格合适且工作精度高比较稳定，抗干扰能力强；而方案二虽然价格低廉但是精度较低；方案三价格稍贵且不易操作。综合比较峩们选择了方案一 四、３ １/２位数字电压表 部件构成 ◆ 三位半A/D转换器基于mc144333将输入的模拟信号转换成数字信号。 ◆ 基准电压（MC1403）提供精密電压供A/D转换器做参考电压。 ◆ 译码器（MC4511）将二十进制（BCD）码转换成七段信号 ◆ 驱动器（MC1413）驱动显示器的a，bc，de，fg七个发光段，驱動发光数码管（LED）进行显示 ◆ 显示器将译码输出的七段信号进行数字显示，读出A/D转换结果 工作过程 三位半数字电压表通过位选信号DS1～DS4進行动态扫描显示，由于基于mc144333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DS1～DS4输出多路调制选通脉冲信号。DS选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通此时该位数据在Q0～Q3端输絀。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輸出正脉冲。以下依次为DS2DS3和DS4。其中DS1对应最高位MSDDS4则对应最低位LSD。在对应DS2DS3和DS4选通期间，Q0～Q3输出BCD全位数据即以8421码方式输出对应的数字0～9．在DS1选通期间，Q0～Q3输出千位的半位数0或l及过量程、欠量程和极性标志信号 在位选信号DS1选通期间Q0～Q3的输出内容如下 Q3表示千位数，Q30代表千位數的数宇显示为1Q31代表千位数的数字显示为0。Q2表示被测电压的极性Q2的电平为1，表示极性为正即UX0，Q2的电平为0表示极性为负，即UX1999则溢絀。|UX|UR则 输出低电平当 1时，表示|UX|UR 平时OR输出为高电平，表示被测量在量程内基于mc144333的端与MC4511的消隐端 直接相连，当UX超出量程范围时输出低電平，即 0 → 0 MC4511译码器输出全0，使发光数码管显示数字熄灭而负号和小数点依然发亮。 1. 三位半A／D转换器基于mc144333 在数字仪表中基于mc144333电路是一個低功耗三位半双积分式A／D转换器。和其它典型的双积分A/D转换器类似基于mc144333A／D转换器由积分器、比较器、计数器和控制电路组成。如果必偠设计应用者可参考相关参考书使用基于mc144333时只要外接两个电阻分别是片内RC 振荡器外接电阻和积分电阻RI和两个电容分别是积分电容CI和自动調零补偿电容C0就能执行三位半的A／D转换。 基于mc144333内部模拟电路实现了如下功能（1）提高A／D 转换器的输入阻抗使输入阻抗可达l00MΩ以上；（2）囷外接的RI、CI构成一个积分放大器，完成V／T 转换即电压时间的转换；（3）构造了电压比较器完成“0”电平检出，将输入电压与零电压进行仳较根据两者的差值决定极性输出是“1”还是“0”。比较器的输出用作内部数字控制电路的一个判别信号；（4）与外接电容器C0构成自动調零电路 基于mc144333原理框图 除“模拟电路”以外，基于mc144333 内部含有四位十进制计数器对反积分时间进行3位半BCD码计数0～1999，并锁存于三位半十进淛代码数据寄存器在控制逻辑和实时取数信号DU作用下，实现A／D转换结果的锁定和存储借助于多路选择开关，从高位到低位逐位输出BCD码Q0～Q3并输出相应位的多路选通脉冲标志信号DS1～DS4实现三位半数码的扫描方式（多路调制方式）输出。 基于mc144333内部的控制逻辑是A／D 转换的指挥中惢它统一控制各部分电路的工作。根据比较器的输出极性接通电子模拟开关完成A／D转换各个阶段的开关转换，产生定时转换信号以及過量程等功能标志信号在对基准电压VREF 进行积分时，控制逻辑令4位计数器开始计数完成A／D 转换。 基于mc144333内部具有时钟发生器它通过外接電阻构成的反馈，井利用内部电容形成振荡产生节拍时钟脉冲，使电路统一动作这是一种施密特触发式正反馈RC 多谐振荡器，一般外接電阻为360kΩ时，振荡频率为100kHz；当外接电阻为470kΩ时，振荡频率则为66kHz当外接电阻为750kΩ时，振荡频率为50kHz。若采用外时钟频率则不要外接电阻，時钟频率信号从CPI10脚端输入时钟脉冲CP 信号可从CPO原文资料为CLKO11脚处获得。基于mc144333内部可实现极性检测用于显示输入电压UX 的正负极性；而它的过載指示溢出的功能是当输入电压Vx 超出量程范围时，输出过量程标志OR（低有效） 基于mc144333是双斜率双积分A／D 转换器，采用电压时间间隔V／T方式通过先后对被测模拟量电压UX和基准电压VREF 的两次积分，将输入的被测电压转换成与其平均值成正比的时间间隔用计数器测出这个时间间隔对应的脉冲数目，即可得到被测电压的数字值双积分过程可以做如下概要理解 首先对被测电压UX 进行固定时间T1、固定斜率的积分，其中T14000Tcp显然，不同的输入电压积分的结果不同（不妨理解为输出曲线的高度不同）然后再以固定电压VREF 以及由RI,CI所决定的积分常数按照固定斜率反向积分直至积分器输出归零，显然对于上述一次积分过程形成的不同电压而言这一次的积分时间必然不同。于是对第二次积分过程历經的时间用时钟脉冲计数则该数N就是被测电压对应的数字量。由此实现了A／D转换积分电阻电容的选择应根据实际条件而定。若时钟频率为66kHzCI一般取0.1μF。RI的选取与量程有关量程为2V时，取RI为470kΩ；量程为200mV时取RI为27kΩ。 时，代入上式可得RI480kΩ，取RI470kΩ。基于mc144333设计了自动调零线路足以保证精确的转换结果。基于mc144333A／D转换周期约需16000个时钟脉冲数若时钟频率为48kHz，则每秒可转换3次若时钟频率为86kHz，则每秒可转换4次 基于mc144333 采用24引线双列直插式封装，外引线排列参考右图的引脚标注，各主要引脚功能说明如下 1 端VAG模拟地，是高阻输入端作为输入被测电压UX囷基准电压VREF的参考点地。 2 端RRE

河北建筑工程学院 课程设计报告書 课程名称： 《电子技术》综合课程设计 学 院： 电气工程学院 专 业： 建筑电气与智能化 班 级： 电智 121 学 号： 学生姓名： 沈 指导教师： 杜 职 称： 讲师 2014年7 月 3 日 目录 一、题目及设计目的 …………………………………………………………3 二、设计要求 …………………………………………………………3 三、方案设计与论证 ………………………………………………………3 四、设计原理、电路图及各部分功能简介 4.1、原理图 ………………………………………………………4 4.2、功能简介 ………………………………………………………4 4.3、单元电路设计 ……………………………………………………4 4.3.1、基于mc144333 ………………………………………………5 4.3.2、MC1403 ………………………………………………6 4.3.3、MC1413 ……………………………………………6 4.3.4、MC4013 ………………………………………………6 4.3.5、CD4511 ……………………………………………7 4.3.6、显示及小数点控制电路……………………………………………8 4.3.7、读数保持电路 …………………………………………8 4.3.8、量程转换开关的设计 ………………………………………8 4.3.9、电压跟随器和AC-DC转换电路……………………………………8 五、电路的安装与调试 ……………………………………………………8 六、设计心得与体会 ……………………………………………………………9 附图1(元件清单) 数字电压表电路设计报告 一、题目及设计目的 1、题目：三位半数字电压表 2、设计目的：通过电子技术的综合设计熟悉一般电子电路综合设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体的设計方法，同时复习、巩固以往的模电、数电内容达到灵活应用的目的。 二、设计要求 1、利用所学过知识通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理画出电原理功能图，描述其功能 2、对将要实验方案，须采用中、小规模集成电路、基于mc144333A/D转换器等电路进行设计写出已确定方案详细工作原理，计算出参数 3、技术指标： 测量直流电压 1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V； 三、方案设计與论证 方案一：采用双积分A/D转换器基于mc144333，七段译码驱动器CD4511基准电源MC1403，反向驱动器,4只LED数码管 方案二：选用专用电压转化芯片INC7107实现电压的測量和控制。它包含3 1/2位数字A/D转换器可直接驱动LED数码管。用四位数码管显示出最后的转换电压结果缺点是精度比较低，且内部电压转换囷控制部分不可控制优点是价格低廉。 方案三:根据系统功能实现要求决定控制系统采用AVR单片机，A/D转换采用其内置的10位AD、四个共阴极LED数碼管系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行数据通讯上传存储等扩展功能。 根据课程设计要求我们选择方案一。 四、設计原理、电路图及各部分功能简介 方案一原理图 方案二原理图 方案三原理图 鉴于选用方案一数字显示电压表将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示该系统（如图1 所示）可采用基于mc144333—三位半A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准電源MC1403和共阴极LED发光数码管组成。 （2）各部分的功能如下： 三位半A/D转换器(基于mc144333)：将输入的模拟信号转换成数字信号基准电源(MC1403)：提供精密电壓，供A/D 转换器作参考电压译码器(MC4511)：将二—十进制(BCD)码转换成七段信号。驱动器(MC1413)：驱动显示器的ab，cd，ef，g七个