課程設(shè)計(jì)文檔及管理c

1、摘要：簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表廣泛應(yīng)用于電子領(lǐng)域。測(cè)量電壓通過不同檔，經(jīng)過保護(hù)及緩 沖電路，避免電壓過大燒毀元器件。輸入直流直接經(jīng)過譯碼顯示電路，顯示測(cè)量結(jié)果; 輸入的是交流電壓經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成直流電壓，在經(jīng)過譯碼顯示電路，顯示測(cè)量結(jié) 果。它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)化成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加 以顯示的儀表.關(guān)鍵字：分壓；保護(hù)及緩沖電路；直流轉(zhuǎn)換；AD轉(zhuǎn)換;譯碼顯示一、概述隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè) 量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普 遍。本設(shè)計(jì)在參閱了大量前人設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用數(shù)字化測(cè)

2、量技術(shù)把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)化成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表.數(shù)字電壓表(Digital Voltmeter )簡(jiǎn)稱DVM傳統(tǒng)模擬式電壓表已有100多年的發(fā)展歷史,雖經(jīng)不斷改進(jìn)與 完善,仍無法滿足現(xiàn)在電子測(cè)量的需要。 數(shù)字電壓表自1952年問世以來，顯示出強(qiáng)大 的生命力，現(xiàn)已成為在電子測(cè)量領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種儀表。數(shù)字電壓表具有主要有顯示清晰、直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確，顯示位數(shù)，準(zhǔn)確度高，分辨率高，測(cè)量范圍寬，擴(kuò)展能力強(qiáng)，測(cè)量速度快，輸入阻抗高，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).測(cè)量電壓的技術(shù)指標(biāo)如表所示。、方案論證表1測(cè)量電壓的技術(shù)指標(biāo)測(cè)量項(xiàng)目量程準(zhǔn)確度(23 ± 5C)輸入電阻分辨力最大

3、允許電壓DCV2V±( 0。5% RDG +3字)10M Q1mV500V20V10mVACV (RMS) (40Hz1kHz)2V±( 1.0%RDG+3字)10M Q1mV± 500V20V10mv方案一：將測(cè)量電壓根據(jù)大小，通過分壓電路分成不同的的量程，輸入直流直接經(jīng)過譯 碼顯示電路，顯示測(cè)量結(jié)果；輸入的是交流電壓經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成直流電壓，在經(jīng) 過譯碼顯示電路，顯示測(cè)量結(jié)果。圖1數(shù)字電壓表的原理框圖方案二：利用單片機(jī)，此方案采用雙積分 A/D轉(zhuǎn)換器DH7107GP它是大規(guī)模集成芯 片，將模擬電路和數(shù)字電路集成在一個(gè)有 40個(gè)功能端的電路內(nèi)，包含了 A/

4、D轉(zhuǎn)換、 邏輯控制、譯碼驅(qū)動(dòng)等電路，但是成本較高。綜上所述，采用方案一。三、電路設(shè)計(jì)1.直流電壓測(cè)量電路數(shù)字電壓表主要分包括分壓電路輸入保護(hù)及緩沖電路；交直流轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路；譯碼顯示電路。數(shù)字電壓表的直流電壓測(cè)量電路如圖 1.1 o 1所示，基本量程設(shè)計(jì)成2V,20V。圖1。1。 1中，尺,R2為分壓電阻，均采用誤差為0。5%金屬膜電阻。分壓器的總阻值為10M ,此即數(shù)字電壓表的輸入電阻 Rin。各檔的分壓比通過量程轉(zhuǎn)換開關(guān) S2加以選擇，并按 照10倍率關(guān)系來改變.輸入保護(hù)電阻R3 , D2組成.其中Rb起限流作用,D1和D2構(gòu) 成雙向限幅電路，進(jìn)行過壓保護(hù)。倘若置于 2V檔時(shí)不慎誤

5、接500V高壓,該電壓就主 要降落在Rb上,可保護(hù)OP22SH不至損壞。電位器R4用于調(diào)整失調(diào)電壓。由于采用高祖分壓器，所以需將OP22S接成電壓跟隨器使用，以提高其輸入阻抗 并起到緩沖作用。2。交流電壓測(cè)量電路交流電壓測(cè)量電路見圖3所示.該表采用以正弦波平均值為響應(yīng)的 AC/DC專換電路， 并直接借用直流檔的分壓器。設(shè)置的 2個(gè)交流電壓量程依次為2V，20V （有效值）。由LM324h和二極管D4組成半波整流電路 丄M324N接成反向放大器，D4僅在正半周時(shí)導(dǎo)通，進(jìn)行半波整流。負(fù)半周時(shí) Db截止，Db導(dǎo)通。Db和R5的作用是防止LM324N勺輸出端出現(xiàn)電壓飽和現(xiàn)象，并使 LM324N勺反相輸

6、入端的電壓保持恒定OP07與電容C2構(gòu)成有源濾波器，以便獲得平均值電壓 V0對(duì)半波整流而言，正弦電 壓的有效值與平均值存在下述關(guān)系：V RMS =2 022 V0這就要求OP07電壓放大倍數(shù)Kv2.22倍，才有調(diào)整余量.OP07的負(fù)反饋電阻Rf = Ri2 R13，反相輸入端電阻為R9因此R13 (10K )是可調(diào)電阻，調(diào)整R13能改變反饋電阻值，進(jìn)而控制 OP07的增益,使V0在數(shù)值上恰好等于被測(cè)交流電壓的有效值 Vrms?，F(xiàn)取Ri2=39K , R9 =20K ,只需調(diào)整Ri3=5.4 K，OP07的電壓放大倍數(shù)就等于2.22倍(絕對(duì)值)|KV | =39k 5.4k =2.22(倍)20

7、k電路中的Rii(100 K )用以調(diào)整OP07的失調(diào)電壓.顯然，Rii亦即ACV檔的校整電位器。測(cè)量交流電壓時(shí)隔直電容 G加于分壓器兩邊。由于采用“先隔直、后分壓”的設(shè)計(jì)方案，為安全起見，Ci應(yīng)選0.1 F、耐壓630V的薄膜電容.需要指出,數(shù)字電壓 表采用“先分壓、后隔直”的方案，并將隔直電容設(shè)計(jì)在 AC/DC裝換電路中，因此可 選4.7 F/16V的低壓電解電容，從而大大降低了隔直電容耐壓值的要求。圖3交流電壓測(cè)量電路3 譯碼顯示電路譯碼顯示電路如圖4所示，MCA140精密電壓基準(zhǔn)源,測(cè)量電壓經(jīng)過MC14433位半 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成BCD碼，BCD碼經(jīng)過CD4511轉(zhuǎn)化成7段碼，通過數(shù)

8、碼管顯示。圖4譯碼顯示電路四、性能的測(cè)試1直流電壓電路測(cè)量直流電壓測(cè)量電路如圖5所示P -|VDDVDD*D3R3IQOkQD41N4141N414«11& OP22H3C1 |r 1K尸 A SO%8VVEE圖5直流電壓測(cè)量電路輸入1。3V電壓，接入2V檔時(shí),電壓表顯示如圖6所示,圖6 2V檔顯示輸入13V時(shí)，接入20V檔，電壓表顯示如圖7所圖7 20V檔顯示2.交流電壓電路測(cè)量交流電壓電路的調(diào)試電路如圖8所示圖8交流電壓調(diào)試電路輸入10V交流電壓，經(jīng)過半波整流后電壓如圖 9所示個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途圖9半波整流后電壓經(jīng)過半波整流后波形如圖10所示圖10半波整流圖形圖11

9、輸出電壓10.011 V交流電壓電路輸出電壓如圖11所示3 譯碼顯示電路的測(cè)試譯碼顯示電路如圖12所示，輸入1000,在數(shù)碼管上顯示5VVCCVCCDCCl4511 BO 5VR1“U2圖 12 譯碼顯示調(diào)試電路4硬件調(diào)試關(guān)于直流電壓測(cè)量電路的焊接還是比較順利的 ,經(jīng)過自己的認(rèn)真焊接， 從表面上看 達(dá)到了指標(biāo)要求 .電路調(diào)試，整體上有一定的偏差，部分電路達(dá)到指標(biāo)，但是由于實(shí) 際電阻上的誤差和其他因素的影響 ,沒有達(dá)到預(yù)期的效果。五、結(jié)論、性價(jià)比 在軟件調(diào)試方面能夠達(dá)到任務(wù)要求，硬件調(diào)試方面由于實(shí)際方面的誤差，導(dǎo)致結(jié) 果又一定的誤差 . 但是整體上基本實(shí)現(xiàn)任務(wù)的要求 . 整體上電路的性能比較好良

10、好， 而 且在設(shè)計(jì)上選擇的都是常用元件，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 , 無論是在特性還是設(shè)計(jì)電路上來說都是 符合要求的。六、課設(shè)體會(huì)及合理化建議通過此次課程設(shè)計(jì)， 鍛煉了我們的動(dòng)手能力 ,也提高了我們獨(dú)自思考問題的能力， 而且也鞏固了我們以前學(xué)過的知識(shí)，也讓我們所學(xué)的得到綜合的運(yùn)用,同時(shí)也進(jìn)一步掌握了 Multism2001和Protel99的相關(guān)知識(shí)，剛開始做課設(shè)時(shí)，無從下手，不知道怎么 選電路，怎么選擇期間，后來通過答疑老師的指導(dǎo)，我開始慢慢有些思路,通過在網(wǎng)上查找資料，翻閱圖書館各種參考書 ,和自己不斷的努力，終于把本次課設(shè)洼變成。 通過本次課設(shè)， 提高了我的動(dòng)手能力， 和實(shí)踐能力， 希望以后多多參加這樣

11、的實(shí)踐活 動(dòng)，把書本知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合 ,鍛煉我們的綜合能力。硬件調(diào)試加強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力，并提高了我們解決問題的能力。在常老師的指導(dǎo)下我對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)有了自己的想法，從一個(gè)無從下手,到主動(dòng)思考，希望下次還能向常老師學(xué)習(xí) .參考文獻(xiàn)1沙占友、李學(xué)芝著 .中外數(shù)字萬用表電路原理與維修技術(shù) 。 M 北京：人民 郵電出版社 ,1993年2童詩(shī)白、華成英主編者 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 。 M 北京：高等教育出版社 ,2006 年3戴伏生主編 .基礎(chǔ)電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐 . M 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2002 年4譚博學(xué)主編.集成電路原理與應(yīng)用。M北京：電子工業(yè)出版社，2003年5華滿清主編電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)

12、M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年6。陳光明等主編電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)與綜合實(shí)訓(xùn)M.北京：北京航空航天大個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 學(xué)出版社， 2007 年7。 謝自美主編 年電子線路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006附錄 I ：總電路圖附錄II :元器件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1R1電阻9M12R2電阻1M13R3電阻100K24R5R7R8電阻10K35R6電阻6。8K16R9電阻20K17R10電阻18K18R12電阻30K19R15電阻27K110R17電阻560111R18電阻1.2K112R16電阻470K113R4R11滑動(dòng)變阻器100K214R13 R14滑動(dòng)變阻器10K215D1 D2 D3 D4二極管1N4148