四位半數(shù)字電壓表課程設(shè)計(jì)

1、裝訂線四位半數(shù)字電壓表摘要 4 1/2數(shù)字電壓表主要分為四部分：測(cè)量部分、顯示部分、脈沖部分、供電部分。測(cè)量部分是通過(guò)4位半雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135芯片實(shí)現(xiàn)。ICL7135對(duì)模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出BCD碼，并自動(dòng)輸出極性判斷信號(hào)，同時(shí)ICL7135用動(dòng)態(tài)掃描傳送數(shù)據(jù)使數(shù)碼管亮滅的時(shí)間間隔短，保證了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定顯示。74LS47和共陽(yáng)數(shù)碼管是顯示部分，74LS74譯碼器接收ICL7135的BCD碼譯碼成控制信號(hào)去點(diǎn)亮數(shù)碼管，從而顯示出所測(cè)的模擬電壓值。用ICM7556配上合適的電阻電容組成多諧振蕩器作為脈沖部分產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的137KHz頻率提供ICL7135工作時(shí)針信號(hào)。外接+5V

2、和74HC04產(chǎn)生的-5V是供電部分給整個(gè)電路供電。整個(gè)設(shè)計(jì)利用反相器與555結(jié)合產(chǎn)生-5V給ICL7135供電降低了電路的供電要求。選用ICL7135使顯示變得簡(jiǎn)單而又穩(wěn)定。關(guān)鍵詞 數(shù)字電壓表 A/D轉(zhuǎn)換 數(shù)碼管 Four And A Half Digital VoltmeterAbstract 4 1/2 digital voltmeter measurement are mainly divided into four parts: part, that part, pulse, power supply. Measurement part is through four half A/

3、D converter ICL7135 chip. ICL7135 to simulate A/D conversion voltage output, and automatic BCD output signal, and ICL7135 polarity judgment with dynamic scanning GuanLiang digital data transmission to destroy the time interval is short, guarantee the stability of measurement results. 74LS47 and Yang

4、 digital display 74LS74 part, is receiving the decoder ICL135 BCD decoding into the control signal to light, which showed that the simulation test voltage values. ICM7556 with matching appropriate resistance composed many harmonic oscillator as capacitance have standard 137KHz pulse frequency signal

5、. ICL7135 provide working hour External + 5V and 74HC04 produces - for the part is 5V circuit power supply. The whole design using inverter and combined to produce 555-5V circuit ICL7135 power supply decreased. ICL7135 choose to display become simple and stable.Keywords The digital voltmeter A/D con

6、version Digital tube共 I I 頁(yè) 第 II 頁(yè)目 錄1前言11.1數(shù)字電壓表的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)11.1.1 數(shù)字電壓表的特點(diǎn)21.1.2 數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)31.2總體方案設(shè)計(jì)論證41.2.1設(shè)計(jì)要求41.2.2設(shè)計(jì)目的52 數(shù)字電壓表的基本組成原理及電路設(shè)計(jì)62.1數(shù)字電壓表基本原理及系統(tǒng)框圖62.2 輸入濾波電路及負(fù)電源組成原理623四位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135的功能介紹72.3.1 ICL7135的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)72.3.2 ICL7135的引腳功能介紹82.4 ICM7556時(shí)鐘振蕩器92.4.1 555組成的多諧振蕩電路102.4.2 ICM7556引腳分布10

7、2.5 驅(qū)動(dòng)器、譯碼器、數(shù)碼顯示器112.6 并行BCD碼的輸出143 調(diào)試要點(diǎn)及測(cè)試方法153.1調(diào)試要點(diǎn)及測(cè)試方法153.2故障排除154 設(shè)計(jì)心得與體會(huì)16參考文獻(xiàn)17附錄：18附圖 四位半數(shù)字電壓表電路原理圖共 I 頁(yè) 第 I 頁(yè)1前言隨著電子科學(xué)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，電阻、電壓、電流等數(shù)值的測(cè)量變得越來(lái)越常見，其中電壓的測(cè)量最為常見。傳統(tǒng)的指針式電壓表應(yīng)經(jīng)無(wú)法滿足如今高精度的要求，數(shù)字電壓表的誕生很好地解決了這一問(wèn)題。 數(shù)字電壓表(Digital Voltmeter)簡(jiǎn)稱DVM,它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并

8、加以顯示的儀表。且數(shù)字電壓表精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，集成方便,讀數(shù)方便。目前由各種A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表,已被廣泛應(yīng)用于電子及電工測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)試領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到站新水平。綜上所述，數(shù)字電壓表在現(xiàn)在及將來(lái)都會(huì)有廣大的應(yīng)用。這次課程設(shè)計(jì)的題目是4½數(shù)字電壓表（digital voltmeter）的設(shè)計(jì)與調(diào)試。它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。通過(guò)4½數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)，很巧妙的

9、把數(shù)字電子技術(shù)結(jié)合到一起。實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的擴(kuò)展和實(shí)際應(yīng)用，加深了數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)的掌握，鍛煉了實(shí)際動(dòng)手操作的能力，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)，以便盡快適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的更新。本設(shè)計(jì)為自制4½數(shù)字電壓表，此設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要分三部分，第一部分是設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求，第二部分是基本單元的電路設(shè)計(jì)，第三部分是安裝與調(diào)試。1.1數(shù)字電壓表的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表(如：溫度計(jì)、濕度計(jì)、酸度計(jì)、重量、厚度儀等)，幾乎覆蓋了電子電工測(cè)量、工業(yè)測(cè)量、自動(dòng)化儀表等各個(gè)領(lǐng)域。因此對(duì)數(shù)字電壓表作全

10、面深入的了解是很有必要的。數(shù)字電壓表（digital voltmeter）簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的、離散是數(shù)字形式并加以顯示的儀表如圖2.1所示，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的4 1/2數(shù)字電壓表由ICL7135-4 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器、三極管9013驅(qū)動(dòng)陣列、74LS47BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、共陽(yáng)極LED發(fā)光數(shù)碼管、基準(zhǔn)電源、時(shí)鐘及量程開關(guān)電路組成。4 1/2位是指十進(jìn)制數(shù)00 00019 999，只有4位完整顯示位，其數(shù)字范圍為09，而其最高位只能顯示0或1，故稱為半位。圖1 總體框圖1.1.1 數(shù)字電壓表的特點(diǎn) 1顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確

11、傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過(guò)程中不可避免的會(huì)引入人為的測(cè)量誤差。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的。新型數(shù)字電壓表還增加了標(biāo)志符顯示功能，包括測(cè)量項(xiàng)目、符號(hào)單位和特殊符號(hào)、為解決DVM不能反映被測(cè)電壓的連續(xù)變化過(guò)程以及變化趨勢(shì)這一難題，一種"數(shù)字/模擬條圖"儀表業(yè)已問(wèn)世。"模擬圖條"（Anal of Bargraph）有雙重含義：第一，被測(cè)量為模擬量；第二，利用條狀圖形來(lái)模擬被測(cè)量的大小及變化趨勢(shì)。這類儀表將數(shù)字顯示與高分辨率模擬條圖顯示集于一身，兼有DVM與模擬電壓

12、表之優(yōu)點(diǎn)。智能數(shù)字電壓表均帶微處理器和標(biāo)準(zhǔn)接口，可配合計(jì)算機(jī)和打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或自動(dòng)打印，構(gòu)成完整的測(cè)試系統(tǒng)。2顯示位數(shù)顯示位數(shù)通常為31/2位、32/3位、33/4/位、41/2位、43/4位、51/2位、61/2位、71/2位、81/2位共9種。判定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原則：能顯示09所有數(shù)字的位是整數(shù)位；分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時(shí)最高數(shù)字作分母。例如，某數(shù)字儀表的最大顯示值為1999，滿量程計(jì)數(shù)值為2000，這表明該儀表有3個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子為1，分母是2，故稱之為31/2位，讀作三位半。 3準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。 4分

13、辨率高數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個(gè)字所代表的電壓值，稱為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。例如31/2位DVM的分辨率為1/19990.05。需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個(gè)不同的觀念。從測(cè)量角度看，分辨力是"虛"指標(biāo)（與測(cè)量誤差無(wú)關(guān)），準(zhǔn)確度才是"實(shí)"指標(biāo)（代表測(cè)量誤差的大小）。 5測(cè)量范圍寬多量程DVM一般可測(cè)量01000V直流電壓，配上高壓探頭還可測(cè)上萬(wàn)伏的高壓。 6擴(kuò)展能力強(qiáng)在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，還可擴(kuò)展成各種通用及專用數(shù)字儀表、數(shù)字多用表（DMM）

14、和智能儀表，以滿足不同的需要。 7測(cè)量速度快數(shù)字電壓表在每秒鐘內(nèi)對(duì)被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)，叫測(cè)量速率，單位是"次/S"。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，其倒數(shù)是測(cè)量周期。 8輸入阻抗高 數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗，通常為10M10000M，最高可達(dá)1T。 9集成度高，微功耗 新型數(shù)字電壓表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路，整機(jī)功耗很低。 10抗干擾能力強(qiáng) 51/2位以下的DVM大多采用積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其串模抑制比、共模抑制比各別可達(dá)100dB、80120dB。高檔DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步提高了抗干擾能力，共模抑制比可達(dá)180dB。1.1.2 數(shù)字

15、儀表的發(fā)展趨勢(shì)采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問(wèn)世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。 1廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品 2模塊化的發(fā)展方向 新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來(lái)極大方便。表面安裝技術(shù)（SMT）和表面安裝元器件（SMD）將獲得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路（SMIC）和表面安裝元件，用粘貼工藝直接安裝在印刷板上，再用波峰焊接機(jī)焊接，由此取

16、代傳統(tǒng)的打孔焊接工藝，使印刷板安裝密度大為增加，可靠性得到明顯提高。 3多重顯示儀表為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的技術(shù)難題，"數(shù)字/模擬條圖"雙顯示儀表已成為國(guó)際流行款式，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高、模擬式儀表便于觀察被測(cè)量的變化過(guò)程及變化趨勢(shì)的兩大優(yōu)點(diǎn)。模擬條圖大致分成三類：液晶（LCD）條圖，呈斷續(xù)的條狀，這種顯示器的分辨力高、微功耗，體積小，低壓驅(qū)動(dòng)，適于電池供電的小型化儀表。等離子體（PDP）光柱顯示器，其優(yōu)點(diǎn)是自身發(fā)光，亮度高，顯示清晰，觀察距離遠(yuǎn)，分辨力較高，缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓高，耗電較大。LED光柱，它是由多只發(fā)光二極管排列而成。這種顯示器的亮度高，成本低，

17、但象素尺寸較大，功耗高，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。4安全性儀器儀表在設(shè)計(jì)和使用中的安全性，對(duì)于生產(chǎn)廠家和廣大用戶都是至關(guān)重要的問(wèn)題。一方面廠家必須為儀表設(shè)計(jì)安全保護(hù)電路，并使之符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（例如美國(guó)UL認(rèn)證，歐洲GS認(rèn)證，ISO9001國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量認(rèn)證）；另一方面用戶必須安全操作，時(shí)刻注意儀表上的各種安全警告指示。儀表的保護(hù)電路在于最大限度的減小或防止因誤操作而造成的危害。以DMM為例，常見的誤操作是用電流檔或電阻檔去測(cè)量電壓。 5操作簡(jiǎn)單化  本次課程設(shè)計(jì)我們僅選數(shù)字電壓表中的數(shù)字電壓表來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.2總體方案設(shè)計(jì)論證1.2.1設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表電路。2. 測(cè)量范圍：直流

18、電壓0199.99mV,01.9999V,019.999V,0199.99V。3.用199.99mV或1.9999V的模擬電壓作為輸入，校準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)。4. 選做內(nèi)容：自動(dòng)量程切換。1.2.2設(shè)計(jì)目的1電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)電子技術(shù)十分重要的環(huán)節(jié)之一，是對(duì)學(xué)習(xí)電子技術(shù)知識(shí)的綜合性實(shí)踐訓(xùn)練。對(duì)于鞏固所學(xué)的電子技術(shù)理論知識(shí)，培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，加強(qiáng)基本的技能訓(xùn)練具有明顯的積極作用。2. 掌握數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)原理，組裝、焊接與調(diào)試方法。3. 熟悉集成電路ICL7135、ICM7556、74HC04、74LS47的使用方法，并掌握其工作原理。 2 數(shù)字電壓表的基本組成原理及電路設(shè)計(jì)2.1數(shù)字電壓

19、表基本原理及系統(tǒng)框圖數(shù)字電壓表的基本原理：數(shù)字電壓表(digital voltmeter)簡(jiǎn)稱DVM,它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。如圖1所示，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的4 1/2電壓表由ICL7135-4 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器、三極管9013驅(qū)動(dòng)陣列、74LS47BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、共陽(yáng)極LED發(fā)光管、基準(zhǔn)電源、時(shí)鐘及量程開關(guān)電路組成。4 1/2位是指十進(jìn)制0000019999，只有4位完整顯示位，其數(shù)字范圍為09，而其最高位只能顯示0或1，故稱為半位。它是按照普通運(yùn)用電路而組合而成的最基本的數(shù)字表頭，主要使用了其2.00

20、00的直接測(cè)量的功能。電器采用74HC04組成-5V電壓產(chǎn)生電路，以及ICL7135需要的時(shí)鐘信號(hào)電路，只需要給表頭供電+5V就可以正常使用，小數(shù)點(diǎn)選擇電路是通過(guò)一個(gè)NPN型三極管，利用它的驅(qū)動(dòng)源是選擇哪一位數(shù)碼管的位掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)達(dá)到對(duì)應(yīng)使用，使該位的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮的目的?；举|(zhì)量的快速判別：送入+5V直流穩(wěn)壓電源，屏幕上面應(yīng)該顯示隨機(jī)數(shù)字，用金屬短接兩個(gè)輸入端口，屏幕上應(yīng)該顯示“0000”，利用指針萬(wàn)用表的X1電阻檔，輸入到表頭的信號(hào)輸入端口，屏幕上應(yīng)該顯示電池的數(shù)字。交換輸入信號(hào)的極性，應(yīng)該有負(fù)號(hào)出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)這樣一輪的測(cè)試，如果都沒有問(wèn)題，表頭就可以準(zhǔn)備使用了?；鶞?zhǔn)電壓源校準(zhǔn)測(cè)量精度：可以使用

21、最簡(jiǎn)單的方法校準(zhǔn)，就是使用一只數(shù)字萬(wàn)用表監(jiān)視著芯片第二引腳的電壓，微調(diào)多圈電位器，使讀數(shù)等于1.0000V，然后輸入一個(gè)信號(hào)電壓，用數(shù)字萬(wàn)用表監(jiān)視讀數(shù)是否一致，如果不一致，再仔細(xì)微調(diào)多圈電位器令其達(dá)到一致。量程開關(guān)4 1/2A/D電路顯示電路字型譯碼驅(qū)動(dòng)電路 時(shí)鐘電路字位驅(qū)動(dòng)電路 圖2 數(shù)字電壓表系統(tǒng)框圖2.2 輸入濾波電路及負(fù)電源組成原理在ICL7135的信號(hào)輸入端，即“INLO-”“INHI+”兩個(gè)管腳(3、4)與被測(cè)電壓VX之間接100和0.1uF的RC濾波器，以提高整體抗干擾能力，也有利于增加整體的過(guò)載能力。ICL7135所需的“-5V”電源由74HC04的反相器并聯(lián)為電源逆變電路，以

22、提供其所需要的-5V電壓要求。 6個(gè)非門并聯(lián)相當(dāng)于一個(gè)非門，當(dāng)輸入脈沖為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)非門反相器輸出為低電平，當(dāng)反相器輸出高電平時(shí)，形成如圖3所示電路，由點(diǎn)a向C6充電至+5V止，這時(shí)D2反相截止，當(dāng)反相器輸出低電平時(shí)，形成如圖4所示回路，點(diǎn)a相當(dāng)于地，C6上的壓降相當(dāng)于+5V，b點(diǎn)相當(dāng)于-5V，C點(diǎn)為地，D3截止，D2導(dǎo)通。電流方向edb,輸出一個(gè)-5V電壓，滿足一個(gè)電源供兩種極性的要求，同時(shí)，選用穩(wěn)定電壓為3V的標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓二極管，并且用一個(gè)分壓電阻與電位器串聯(lián)，微調(diào)提供基準(zhǔn)電壓VREF+=1，基準(zhǔn)電壓的精度和準(zhǔn)穩(wěn)定性將直接影響轉(zhuǎn)換的精度。圖3 電容充電電路 圖4 電容放電電路 23四位半A/

23、D轉(zhuǎn)換器ICL7135的功能介紹A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表、數(shù)字多用表及測(cè)量系統(tǒng)的"心臟"。ICL7135為全MOS工藝四位半雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。在單極性基準(zhǔn)電壓(VREF+=1V)供給之下,能對(duì)雙積分極性輸入的模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并自動(dòng)輸出極性判斷信號(hào),它采用了自校零技術(shù),可保證零點(diǎn)在常溫下的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,零點(diǎn)的溫度系數(shù)<2mv/,模擬輸入可以差動(dòng)信號(hào),輸入阻抗極高輸入端零點(diǎn)漏電流<10PA。2.3.1 ICL7135的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)ICL7135的模擬電路部分主要外接器件是參考電壓存儲(chǔ)電容CR(C4)，積分電阻RINT(R2)和積分電容CINT(C2)和校零

24、存儲(chǔ)電容CAZ(C2),其典型值為CINT=0.47uF,RINT=100K,電源電壓為雙電源±5V。ICL7135的數(shù)字部分分布圖如圖2所示，與5G14433的邏輯控制部分相似，主要功能包括：判別回積階段比較器的過(guò)零檢測(cè)，自動(dòng)極性判別，各模擬開關(guān)的定時(shí)邏輯控制，為了減少引出級(jí)數(shù)量，ICL7135也采用了位動(dòng)態(tài)掃描BCD碼輸出方式，即萬(wàn)位、千位、百位、十位的BCD碼輪流地在B8、B4、B2、B1出現(xiàn)，并在D5D1各端同步出現(xiàn)字位選通端脈沖，另外，電路中還設(shè)置了一些輔助邏輯電路，如過(guò)量程欠量程判別電路，串行字位同步脈沖電路的形式，啟/?？刂齐娐返?，不僅提高了器件的啟動(dòng)性能，也簡(jiǎn)化了外部

25、接口電路，如圖5。鎖存器數(shù)字多路選通開關(guān)及分配器鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器BCD碼計(jì)數(shù)器 模擬電路部分極性觸發(fā)器過(guò)零檢測(cè)邏輯控制電路圖5 ICL7135的數(shù)字部分分布圖2.3.2 ICL7135的引腳功能介紹 圖6 ICL7135芯片頂視圖ICL7135芯片如圖6，其功能介紹如下：V-(引腳1)：負(fù)電源輸入端。極限值-7V，通常取-5VVREF(引腳2)：基準(zhǔn)電壓輸入端。一般取VREF+=1V，其精度和準(zhǔn)確度將直接影響轉(zhuǎn)換精度AGND(引腳3)：模擬地INTOUT(引腳4)：積分器輸出端AZIN(引腳5)：自調(diào)零輸入端BUFOUT(引腳6)：緩沖放大器輸出端REFCAP+(引腳8)：外接基準(zhǔn)電容

26、引腳INLO-(引腳9)：信號(hào)輸入端(低端)INHI+(引腳10)：信號(hào)輸出端(高端)V+(引腳11)：正電源輸入端。極限值為+6V，通常取+5VD5D1(引腳12、1720)：BCD碼數(shù)據(jù)的位選通信號(hào)輸出端。分別選通萬(wàn)、千、百、十、個(gè)位B1、B2、B4、B8(引腳1316)：BCD碼數(shù)據(jù)輸出端 BUSY(引腳21)：轉(zhuǎn)換狀態(tài)標(biāo)志輸出端。積分器在積分過(guò)程中BUSY輸出高電平，積分器在反向積分過(guò)零后輸出低電平(本次設(shè)計(jì)懸空) CLK(引腳22)：時(shí)鐘脈沖輸入端。工作于雙極性POL(引腳23)：極性輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)為正時(shí)，POL極性輸出為高電平，輸入信號(hào)為負(fù)時(shí)，POL極性輸出為低電平。DGND(

27、引腳24)：數(shù)字地RIH-(引腳25)： 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換/保持控制端。接高電平時(shí)，ICL7135自動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)換，每隔40002個(gè)時(shí)鐘完成一次A/D轉(zhuǎn)換，接低電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后保持轉(zhuǎn)換結(jié)果，輸入一個(gè)正脈沖后(大于300ms)，重新啟動(dòng)ICT7135開始下一次轉(zhuǎn)換。ST-(引腳26)：數(shù)據(jù)輸出選通脈沖輸出端。其脈沖寬度為時(shí)鐘脈沖寬度的一半一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，該端輸出5個(gè)負(fù)脈沖，分別選通高位到低位的BCD數(shù)據(jù)輸出端，可利用該信號(hào)把數(shù)據(jù)打入并行接口中供CPU讀取，這一點(diǎn)在和機(jī)接口時(shí)非常重要。OVERRANGE(引腳27)：過(guò)量程標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)讀數(shù)超過(guò)轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)范圍時(shí)，該引腳輸出高電平。UNDE

28、R(引腳28)：欠量程標(biāo)志輸出端。當(dāng)輸入信號(hào)讀取小于9%或更小時(shí)，該端輸出高電平。2.4 ICM7556時(shí)鐘振蕩器時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的頻率直接影響A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速度和抗干擾的能力。由ICM7556集成定時(shí)器構(gòu)成的振蕩電路，易實(shí)現(xiàn)抗干擾能力強(qiáng)，其相當(dāng)于雙555定時(shí)器構(gòu)成。 圖7 NE555集成電路構(gòu)成多諧振蕩器電路及波形圖2.4.1 555組成的多諧振蕩電路多諧振蕩器也稱為無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)毋須外加觸發(fā)脈沖，就能輸出一定頻率的矩形脈沖（自激振蕩），A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135提供工作時(shí)鐘信號(hào)，圖7所示為又集成555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路及工作波形圖。電阻RA，RB和電

29、容C構(gòu)成RC定時(shí)電路。電容在間周而復(fù)始進(jìn)行沖放電過(guò)程，在輸出端就得到一系列矩形脈沖信號(hào)。進(jìn)行分析可知，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度，即從充電上升到所需的時(shí)間為 （1）第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度，即從放電下降到所需的時(shí)間為 （2）振蕩周期和振蕩頻率分別為 （3） （4）2.4.2 ICM7556引腳分布 集成電路外接電阻R5、R6和電容C5，由它們?nèi)齻€(gè)決定工作頻率，可得出f137KHz,從而為A/D轉(zhuǎn)換提供時(shí)鐘信號(hào)。 圖8 ICM7556引腳分布圖電路原理圖如圖9：圖9 時(shí)鐘振蕩器電路圖接通電源以后，VCC通過(guò)R5、R6對(duì)電容進(jìn)行充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)過(guò)程，VC電位不斷提高，當(dāng)VC大于等于2/3 VCC時(shí)，

30、比較器輸出低電平，通過(guò)與非門后為高電平，電路發(fā)生一次翻轉(zhuǎn)，當(dāng)TD三極管導(dǎo)通，電容開始放電，當(dāng)VC小于等于1/3 VCC時(shí)，比較器輸出為高電平，與非門輸出低電平，電路發(fā)生下一次轉(zhuǎn)重復(fù)電容的充放電過(guò)程，從而形成多諧振蕩，輸出連續(xù)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。2.5 驅(qū)動(dòng)器、譯碼器、數(shù)碼顯示器為了使A/D輸出能點(diǎn)亮發(fā)光數(shù)碼管，所以中間需要驅(qū)動(dòng)器，用5個(gè)NPN型三極管驅(qū)動(dòng)。BCD碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器有共陽(yáng)和共陰兩類，型號(hào)有74LS47（共陽(yáng)），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等。74LS47譯碼器，它是二十進(jìn)制譯碼，轉(zhuǎn)換成七段顯示信號(hào)。數(shù)碼顯示器是用來(lái)顯示示數(shù)的，用發(fā)光二極管組成，亮度較亮，采用共陽(yáng)極(與74

31、LS47相匹配)。下面有74LS47為例，其管腳排列如圖10所示。 圖10 74LS47芯片頂視圖該器件輸入信號(hào)為BCD碼，輸出端為OA，OB，OC，OD，OE，OF，OG分別對(duì)應(yīng)的，共7線，令有3條控制線，/。端為測(cè)試端。在 端接如高電平的條件下，當(dāng)=0時(shí)，無(wú)論輸入端A，B，C，D為和值，輸出全為低電平，使7段顯示器件顯示“8”字型，此功能用于測(cè)試器件。端為清零輸入端。=1，=1的條件下，當(dāng)輸入ABCD=0000時(shí)，輸出全為高電平，可使共陽(yáng)LED顯示熄滅。而且在輸入A，B，C，D不全為零時(shí)，仍能譯碼輸出，使顯示器正常顯示。端為消隱輸入端。該輸入端具有最高級(jí)別的控制權(quán)，當(dāng)該端為低電平時(shí)，不管其

32、他輸入為何值，輸出端均為高電平，這可使共陽(yáng)顯示器熄滅。另外，該端還有第二個(gè)功能清零信號(hào)輸出端，記為。當(dāng)該位輸入的ABCD=0000且=0時(shí)，此時(shí)輸出低電平；若該輸入的A，B，C，D不等于零，則輸出高電平。若與配合使用，很容易實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示時(shí)的清零控制。例如對(duì)整數(shù)古部分，將最高位的接地，這樣當(dāng)最高位為零時(shí)“清零”，同時(shí)該位輸出低電平，使下一位的為低電平，古也具有“清零”功能；而對(duì)與小數(shù)部分，應(yīng)將最低位的接地，個(gè)位的端懸空或接高電平，低為的接至高位的。其功能見表1 輸入 輸出顯示字型 D C B A 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11

33、1 1 1 1 1 18無(wú)無(wú)1 1 1 0 0 0 01 1 0 0 0 11 1 0 0 1 01 1 0 0 1 11 1 0 1 0 01 1 0 1 0 11 1 0 1 1 01 1 0 1 1 11 1 1 0 0 01 1 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 10 1 0 0 1 0 00 1 1 0 0 0 00 0 1 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 0 0 0 1 01 1 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 001234567891 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 10 1 0 0 1

34、1 1 1 1 1 1 1 1 1無(wú)效輸入表1 74LS47功能表 2.6 并行BCD碼的輸出ICL7135是動(dòng)態(tài)掃描傳送的，由最高位(萬(wàn)位)到最低位(個(gè)位)，D5D1在正常的情況下掃描是按順序的。ICL7135極性輸出端POL外接9012接在顯示器高位上，當(dāng)輸入為正時(shí)，POL極性輸出高電平，9012截止為0，LED的G端為0，輸出不顯示極性為正；反之，當(dāng)POL極性輸出低電平時(shí)，9012導(dǎo)通，LED的G端為1，點(diǎn)亮G，輸出為負(fù)。3 調(diào)試要點(diǎn)及測(cè)試方法3.1調(diào)試要點(diǎn)及測(cè)試方法（1） 接通電源電壓，V= +5V , V-= -5V。（2） 用示波器觀察555多諧振蕩器是否起振，測(cè)量5腳與地端電壓為2.7V左右。（3） 采用穩(wěn)壓電源，使其輸出電壓為199.99mV或1.9999V作模擬量出入信號(hào)，調(diào)整基準(zhǔn)電壓的電位器，使LED數(shù)碼管顯示值與輸入模擬電壓值相等。（4） 基準(zhǔn)電壓測(cè)量。將正輸入端與短接，讀數(shù)應(yīng)為1000.05。（5） 檢查自動(dòng)調(diào)零功能。將輸入端短路，既沒