電子技術應用模塊課程設計數(shù)字電壓表的設計

1、上饒職業(yè)技術學院電子工程系課程設計課程名稱：電子技術應用模塊題目名稱：數(shù)字電壓表的設計 年 級：06級 學生專業(yè)：應用電子技術學生學號：zd06010009 指導教師:學生姓名： 技術職稱：高級工程師2008年5月30日課程設計任務書1 課程名稱 電子技術應用模塊2 課程性質(zhì) 必選專業(yè)課3 適用年級 06級4 適用專業(yè) 應用電子技術5 設計題目 數(shù)字電壓表的設計6 實驗要求 必開7 選題要求 最多組數(shù)3組 每組最多人數(shù)2人8 指導老師 吳國輝 職稱 高級工程師9 設計目的9.1 進一步掌握模擬電子技術，數(shù)字電子技術等課程的知識在本課程設計中的應用9.2 熟悉電路的設計過程及設計方法9.3 掌握

2、課程設計的基本過程和課程設計報告的撰寫方法10 設計要求10.1 設計一個三位半數(shù)字電壓表10.2 直流電壓測量范圍01.999v，019.99v，0199.9v，01999v10.3 采用dc5v電源11 課程設計的進度安排11.1 2008年五月9號到17號，完成初稿11.2 2008年五月18號到30號，上交課程設計報告及實驗樣品12 參考書目12.1 黃永定 主編 電子線路實驗與課程設計 北京 機械工業(yè)出版社 2005.812.2 謝自美 電子線路設計、實驗、測試 武漢 華中科技大學出版社 13 任務書下達時間 2008年4月28日課程設計評分標準課程設計評分標準（必開實驗）姓名： 年

3、級：06 級 專業(yè)：應用電子技術 班級：1 班 總分：考核項目平 時 成 績實 驗 成 績設 計 報 告總成績考核內(nèi)容態(tài)度、紀律（10%）分析解決問題的能力（50%）設計報告書寫和水平（40%）考核環(huán)節(jié)團結協(xié)作有鉆研精神愛護公物文明衛(wèi)生遵守紀律和制度獨立、熟練、綜合應用所學知識分析解決問題的能力，有實驗數(shù)據(jù)，又有理論分析。摘要符合要求、語句通順、內(nèi)容充實、圖表和曲線清晰符合規(guī)范、文字規(guī)范。方案選擇、論證、設計、計算正確。分值3345040100評分評分教師： 評分時間： 年月 日課程設計報告年級06級 專業(yè) 應用電子技術 班級1班 姓名 秦鵬指導老師 吳國輝 職稱 高級工程師課程名稱 電子技術

4、應用模塊課程性質(zhì) 必修專業(yè)課設計項目 數(shù)字電壓表的設計實驗要求 必開1 設計目的1.1 進一步掌握模擬電子技術、數(shù)字電子技術等課程的知識在本課程設計中的應用1.2 熟悉電路的設計過程及設計方法1.3 掌握課程設計的基本過程和課程設計報告的撰寫方法2 設計要求2.1 設計一個三位半數(shù)字電壓表2.2直流電壓測量范圍01.999v，019.99v，0199.9v，01999v2.3 采用dc5v電源3 課程設計的進度安排3.1 2008年五月9號到17號，完成初稿3.2 2008五月18號到30號，上交課程設計報告及實驗樣品數(shù)字電壓表的設計摘要 數(shù)字電壓表的設計主要由五大部分組成：a/d轉換器，mc

5、1413七路達林頓驅(qū)動器，cd4511bcd七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器，基準電源mc1403和共陰極led發(fā)光數(shù)碼管組成。其直流電壓測量范圍應在01.999v，019.99v，0199.9v和01999v。關鍵詞 三位半a/d轉換器 基準電源 七段鎖存1 引言 電綜合設計實驗正是為了適應這一變化而針對學生開設的一門實驗課程。該課程以特定的設計任務為例,前期進行設計方案的比較與論證,以期提高學生的系統(tǒng)設計能力,建立系統(tǒng)優(yōu)化概念。中后期通過多種技術的綜合運用及軟硬件結合的設計與調(diào)試實現(xiàn)任務要求。 同時隨著科學技術的發(fā)展，新的電子產(chǎn)品幾技術的不斷更新。數(shù)字化時代的到來，我們每一個家庭都會有許許多多的電器

6、，如何進行簡便的維修，如何給電器測體溫，這便給生產(chǎn)數(shù)字電壓表的廠家以極大的商機。2 設計要求與分析2.1 設計一個三位半數(shù)字電壓表2.2 直流電壓測量范圍01.999v，019.99v，0199.9v，01999v2.3 采用dc5v電源3 電路設計工作原理數(shù)字電壓表是將被測模擬量轉換為數(shù)字量，并進行實時數(shù)字顯示的系統(tǒng)。該電壓表可由mc144333位半a/d轉換器、c1413七路達林頓驅(qū)動器數(shù)組、d4511bcd七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器、準電源mc1413和共陰極led發(fā)光數(shù)碼管組成，電路圖如（1）所示。3位半是指進制數(shù)00009999，所謂3位是指個位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為09。而半位是

7、指千位，它不能由0變化到9，而只能由0變1，即二值狀態(tài)，故稱為半位。3.1 電路各部分功能mc144333位半a/d轉換器：將輸入的模擬信號轉換成數(shù)字信號。mc1403基準電源：提供精密電壓，供a/d轉換器作參考電壓。cd45511譯碼驅(qū)動器：將二十進制bcd轉換成七段信號，驅(qū)動顯示器的a,b,c,d,e,f,g七個發(fā)光段，推動發(fā)光管進行顯示。led顯示器：將譯碼器輸出的七段信號進行數(shù)字顯示，讀出a/d轉換結果。3.2 電路工作過程3位半數(shù)字電壓通過ds1ds4進行動態(tài)掃描顯示，由于mc14433電路的a/d轉換結果是采用bcd碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉換結果以數(shù)字方式

8、實現(xiàn)四位數(shù)字的led發(fā)光數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。ds1ds4輸出多路調(diào)制選通脈沖信號，ds選通脈沖為高電平，則表示對應的數(shù)字被選通，此時該位資料在q0q3端輸出。每個ds選通脈沖高電平寬度為18個時鐘脈沖周期，兩個相鄰選通脈沖之間間隔2個時鐘脈沖周期，ds和eoc的時序關系是在eoc脈沖結束后，緊接著是ds1輸出正脈沖，以下依次為ds2，ds3和ds4。其中ds1對應最高位，ds4對應最低位。在ds2，ds3和ds4選通期間，q0q3輸出bcd全位資料，即以8421碼方式輸出對應的數(shù)字09，在ds1選通期間，q0q3輸出千位的半位數(shù)0或1及過量程、欠量程和極性標志信號。在位選信號ds1選通期間q0

9、q3的輸出內(nèi)容如下：q3表示千位數(shù)，q3=“0”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為1，q3=“1”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0。q2表示電壓極性，q2的電平為“1”，表示極性為正，即vx0，q2的電平為“0”，表示極性為負，即vx0。顯示數(shù)的負號由mc1413中的一只晶體管控制，符號位的“-”陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當輸入信號vx為負電壓時，q2端輸出置“0”，q2負號控制位使驅(qū)動器不工作通過限流電阻rm使顯示器的“-”電亮；當輸入信號vx為正電壓時，q2端輸出置“1”，負號控制位使達林頓管驅(qū)動導通，電阻rm接地，使“-”旁路而熄滅。小數(shù)點顯示是由正電源通過限流電阻rdp供電點亮，若量程不同則選通對應的小數(shù)

10、點。過量程是當前輸入電壓vx超過量程范圍時，輸出過量程標志信號or非。當q3=“0”，q0=“1”時，表示vx處于過量程狀態(tài)。當q3=“1”，q0=“0”時，表示vx處于欠量程狀態(tài)。當or非=0時，/vx/1999，則溢出。/vx/vr則or非輸出低電平。當or非=1時，表示/vx/vr。平時or非為高電平，表示被測量在量程內(nèi)。mc14433的or端與mc4511的消隱端bi直接相連，當vx超出量程范圍時，則or非輸出低電平，即or非=0bi非=0，mc4511譯碼輸出全0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負號和小數(shù)點依然點亮。3.4原理框圖4實驗與調(diào)試4.1 安裝完后，仔細觀對照原理圖檢查，確定

11、無誤后，接同電源電壓vdd=+5v、vee=-5v。4.2 用示波器mc1433的11腳fclk時鐘頻率，調(diào)整r2使fclk=66khz。4.3 采用穩(wěn)壓電源，調(diào)整起輸出電壓為1.999v或1999mv，以此作為模擬量輸入信號vx，此值需要用標準數(shù)字電壓表監(jiān)視，然后調(diào)整基準電壓vr的電位器，使led顯示量為1.999v或 199mv,此時，將電位器固定好。4.4 觀察mc14433第6腳處的積分波形。調(diào)整電阻r1的值使vx為1.999v或1999mv時，積分波形既不飽和，又能得到最大不失真的擺幅。4.5 檢查自動凋零功能。當mc14433的端子vx與vag短路或vx端沒有信號輸入時，led顯示

12、器應顯示0000。4.6 檢查超量程溢出功能。調(diào)節(jié)vx值，當vx為2v（或/vx/vr），觀察led發(fā)光數(shù)碼管是否閃爍顯示告警作用。4.7 檢查自動極性轉換功能。將+1.990v和-1.990v先后加到vx端，兩次讀數(shù)之差為翻轉誤差，根據(jù)motorola公司規(guī)定，正負極性轉換時允許個位有1個字的誤差。4.8 測試線性度誤差。將輸入信號vx從0v增大到1.999v，輸出幾個采樣值其vx值用標準數(shù)字電壓表監(jiān)視，然后與led顯示數(shù)值相比較，其最大偏差為線性誤差。4.9 將信號電壓vx極性變反，重復步驟8。4.10 當mc14433的9腳和14腳直接相連時，觀察eoc信號有否？當du端置“0”時，觀察

13、led顯示數(shù)字是否鎖存。4.11 調(diào)試分壓器，檢查各量程是否準確。5 小結 本次電路設計主要由：三位半數(shù)字轉換器，七段鎖存譯碼驅(qū)動器，七路達林頓驅(qū)動器，基準電源等主要器件構成數(shù)字電壓表，當電壓為2伏特以內(nèi)時，電壓保持3位有效數(shù)字；當電壓為100以內(nèi)時保留2為有效數(shù)字；當電壓為2000以內(nèi)時，電壓保留到個位數(shù)。5 參考書目 4.1黃永定 主編 電子線路實驗與課程設計 北京 機械工業(yè)出版社 2005.84.2 謝自美 電子線路設計、實驗、測試 武漢 華中科技大學出版社 4.3 高吉祥 全國大學生電子設計競賽培訓系列教程 北京 電子工業(yè)出版社 2000年 6 心得體會經(jīng)過一個星期的課程設計,本人在吳國輝老師辛勤的指導下,順利完成該課程設計.通過該課程設計,收獲頗多.掌握了工作的基本過程及其各階段的基本任務,熟悉了數(shù)字顯示頻率計的合成總流程框圖與基本電路圖生成過程.構造工具及其相關的技術,對課本上的知識有了更深的理解.原來以很深的書本知識變的更為簡單,對實驗原理有更深的理解.我們通過綜合運用所學知識,從而提高分析問題、解決問題的能力。在此對給與我?guī)椭耐瑢W和老師表示忠心的感謝