数字电压表课程设计

数字电压表课程设计┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊214位数字电压表[摘要]4½位数字电压表是数字表的一种，它的精度比普通常用的三位半要高出一个等级，它最高显示到19999，也就是万分之一。

它是由ICL7135芯片、三极管（晶体管）9013驱动阵列、74LS47BCD到七段锁存-译码-驱动器、共阳极LED数码管﹑基准电源、时钟及量程开关电路组成。

经过用高精度基准调整的四位半电压表拥有更加高精度的测量值，更加方便直观的测出用电器电压的工作情况。

[关键词]A/D转换器数码显示管高精度译码器驱动器┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊4½ Digital Voltage[Abstract]4 ½ a digital voltmeter is a digital watch, the accuracy of it than ordinary commonly used three and a half to a higher level, it shows the highest to 19999, also is one over ten thousand. It is by the ICL7135 chip, transistor (transistor) 9013, 74 LS47BCD drive array to these seven latch-decoding-drive, LED digital tube of anode, benchmark power supply, clock and the scale setting switch of circuit.After the adjustment of high precision benchmark with four half a meter high accuracy measuring values have more, more convenience for intuitive measure voltage appliances work.[Keywords]A/D converter Digital display High-precision Decoder Driver┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊目录第1章前言 (1)1.1 数字电压表的特点及发展趋势 (1)1.1.1数字电压表的特点 (1)1.1.2数字电压表的发展趋势 (3)1.2 设计要求及方案选择 (4)1.2.1设计要求 (4)1.2.2方案选择 (4)第2章数字电压表单元电路设计 (5)2.1 A/D转换单元电路设计 (5)2.1.1 A/D转换器ICL7135的功能介绍 (5)2.1.2 A/D转换电路设计 (8)2.2 时钟产生单元电路设计 (8)2.2.1 ICM7556功能介绍 (8)2.2.2 ICM7556组成的多谐振荡器 (9)2.3 驱动及译码显示单元电路 (10)2.3.2译码电路设计 (10)2.3.3显示电路设计 (11)2.4 电源单元电路设计 (11)2.4.1正电源电路设计 (12)2.4.2负电源电路设计 (12)第3章调试要点及测试方法 (14)3.1 调试要点及测试方法： (14)3.2 故障及排除 (14)第4章设计总结 (15)4.1 设计总结 (15)4.2 设计心得 (15)参考文献 (16)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊第1章前言随着电子科学技术、传感技术、自动控制技术和计算机的发展，电阻、电压、电流等数值的测量变得越来越常见，其中电压的测量最为常见。

传统的指针式电压表应经无法满足如今高精度的要求，数字电压表的诞生很好地解决了这一问题。

数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

且数字电压表精度高，抗干扰能力强，可扩展性强，集成方便,读数方便。

目前由各种A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛应用于电子及电工测量，工业自动化仪表，自动测试系统等智能化测试领域，显示出强大的生命力。

与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到站新水平。

综上所述，数字电压表在现在及将来都会有广大的应用。

1.1 数字电压表的特点及发展趋势数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。

以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。

因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。

数字电压表简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

1.1.1数字电压表的特点1．显示清晰直观，读数准确传统的模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可避免的会引入人为的测量误差。

数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳读现象，测量结果就是唯一的。

新型数字电压表还增加了标志符显示功能，包括测量项目、符号单位和特殊符号、为解决DVM不能反映被测电压的连续变化过程以及变化趋势这一难题，┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊一种"数字/模拟条图"仪表业已问世。

"模拟图条"（Anal of Bargraph）有双重含义：第一，被测量为模拟量；第二，利用条状图形来模拟被测量的大小及变化趋势。

这类仪表将数字显示与高分辨率模拟条图显示集于一身，兼有DVM与模拟电压表之优点。

智能数字电压表均带微处理器和标准接口，可配合计算机和打印机进行数据处理或自动打印，构成完整的测试系统。

2．显示位数显示位数通常为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种。

判定数字仪表的位数有两条原则：①能显示0～9所有数字的位是整数位；②分数位的数值是以最大显示值中最高位数字为分子，用满量程时最高数字作分母。

例如，某数字仪表的最大显示值为1999，满量程计数值为2000，这表明该仪表有3个整数位，而分数位的分子为1，分母是2，故称之为31/2位，读作三位半。

3．准确度高准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。

4．分辨率高数字电压表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称为仪表的分辨力，它反映仪表灵敏度的高低。

分辨力随显示位数的增加而提高。

分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。

例如31/2位DVM的分辨率为1/1999≈0.05％。

需要指出，分辨力与准确度属于两个不同的观念。

从测量角度看，分辨力是"虚"指标（与测量误差无关），准确度才是"实"指标（代表测量误差的大小）。

5．测量范围宽多量程DVM一般可测量0～1000V直流电压，配上高压探头还可测上万伏的高压。

6．扩展能力强在数字电压表的基础上，还可扩展成各种通用及专用数字仪表、数字多用表（DMM）和智能仪表，以满足不同的需要。

7．测量速度快数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数，叫测量速率，单位是"次/S"。

它主要取决于A/D转换器的转换速率，其倒数是测量周期。

8．输入阻抗高数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10MΩ～10000MΩ，最高可达1TΩ。

9．集成度高，微功耗新型数字电压表普遍采用CMOS大规模集成电路，整机功耗很低。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊ 10．抗干扰能力强51/2位以下的DVM大多采用积分式A/D转换器，其串模抑制比、共模抑制比各别可达100dB、80～120dB。

高档DVM还采用数字滤波、浮地保护等先进技术，进一步提高了抗干扰能力，共模抑制比可达180dB。

1.1.2数字电压表的发展趋势采用新技术、新工艺，由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世，标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。

1．广泛采用新技术，不断开发新产品2．模块化的发展方向新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。

预计在不久的将来，许多数字仪表将由标准化、通用化、系列化的模块所构成，给电路设计和安装调试、维修带来极大方便。

表面安装技术（SMT）和表面安装元器件（SMD）将获得普遍应用。

这项技术被誉为世界电子工艺技术的一项重要突破。

所谓表面安装是将微型化的表面安装集成电路（SMIC）和表面安装元件，用粘贴工艺直接安装在印刷板上，再用波峰焊接机焊接，由此取代传统的打孔焊接工艺，使印刷板安装密度大为增加，可靠性得到明显提高。

3．多重显示仪表为彻底解决数字仪表不便于观察连续变化量的技术难题，"数字/模拟条图"双显示仪表已成为国际流行款式，它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化过程及变化趋势的两大优点。

模拟条图大致分成三类：①液晶（LCD）条图，呈断续的条状，这种显示器的分辨力高、微功耗，体积小，低压驱动，适于电池供电的小型化仪表。

②等离子体（PDP）光柱显示器，其优点是自身发光，亮度高，显示清晰，观察距离远，分辨力较高，缺点是驱动电压高，耗电较大。

③LED光柱，它是由多只发光二极管排列而成。

这种显示器的亮度高，成本低，但象素尺寸较大，功耗高，驱动电路复杂。

4．安全性仪器仪表在设计和使用中的安全性，对于生产厂家和广大用户都是至关重要的问题。

一方面厂家必须为仪表设计安全保护电路，并使之符合国际标准（例如美国UL认证，欧洲GS认证，ISO9001国际标准质量认证）；另一方面用户必须安全操作，时刻注意仪表上的各种安全警告指示。

仪表的保护电路在于最大限度的减小或防止因误操作而造成的危害。

以DMM为例，常见的误操作是用┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊电流档或电阻档去测量电压。

5．操作简单化本次课程设计我们仅选数字电压表中的214数字电压表来进行设计。

1.2 设计要求及方案选择1.2.1设计要求(1).测量范围：-1.9999V～+1.9999V。

(2).测量范围内准确度为±1个字。

(3).能够自动调零，0V输入时读数为“0000”，最高位自动消隐。

(4).超量程显示：正超量程“0000”闪；负超量程“-0000”闪。

(5) 组装并调试四位半数字电压表。

(6) 画出数字电压表电路原理图与元器件布置图，写出设计说明书。