三位半数字直流电压表的设计

钦州学院

数字电子技术课程设计报告三位半数字直流电压表的设计

院系物理学院

专业过程控制自动化

学生班级 2010级1班

姓名 xxxx 学号 xxxx

指导教师单位 xxxxx

指导教师姓名 xxxx 指导教师职称 xxxx

2013年7月

三位半数字直流电压表

过程控制自动化专业2010级 xxx

指导教师 xxx

摘要：根据设计的指标和要求，结合平时所学的理论知识，设计出一个功能较齐全的数字直流电压表。

关键词：电压表、电路、设计、A/D转换器

目录

前言 (1)

1 设计技术指标与要求 (1)

1.1 设计技术指标 (1)

1.2 设计要求 (1)

2 方案的设计及元器件清单 (1)

3 电路的工作原理 (2)

4 各部分的功能 (3)

4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 的性能特点 (3)

4.2 基准电源(CC1403) (3)

4.3 译码器(MC4511) (4)

4.4 显示电路模块 (5)

4.5 驱动器 (5)

4.6 显示器 (5)

5系统电路总图及原理 (5)

5.1 电路组成 (5)

5.2 电路的工作原理及过程 (6)

5.2.1 三位半A／D转换器MC14433 (7)

5.2.2 七段锁存-译码-驱动器CD4511 (8)

5.2.3 高精度低漂移能隙基准电源MC1403 (9)

6 电路连接测试 (9)

7 经验体会 (10)

参考文献 (10)

钦州学院本科课程设计报告

前言

数字电压表（Digital Voltmeter），简称DVM，是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电压表的类型很多，其输入电路、设计电路和显示电路基本相似，只是电压—数字转换方法不同。

因此，我们此次设计电压表就是为了了解电压表的原理，从而学会制作电压表。而且通过电压表的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。

1 设计技术指标与要求

1.1 设计技术指标

1. 量程：一档：+1.999V～0～－1.999V 二档: +19.99V～0～－19.99V

2. 用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变；

3. 保持/测量开关：能保持某一时刻的读数；

4. 指示值与标准电压表示值误差最低位在5之内。

1.2 设计要求

1. 画出电路原理图（或仿真电路图）；

2. 元器件及参数选择；

3. 编写设计报告写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

2 方案设计及元器件清单

选用A/D转换芯片MC14433、CC4511、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，优点是精度较高，工作性能比较稳定，抗干扰能力比较强。

具体的元器件清单如表1所示。

数字电压表的设计

表一元器件清单

3电路的工作原理

1.直流数字电压表的核心器件是一个间接型A / D 转换器 它首先将输入的模拟电压信号变换成易于准确测量的时间量 然后在这个时间宽度里用计数器计时 计数结果就是正比于输入模拟电压信号的数字量，并进行实时数字显示。该系统可采用MC14433——3位半A/D 转换器、MC1413 七路达林顿驱动器阵列、CC4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源 MCl403 和共阴极 LED 发光数码管组成。

2.本系统是 3位半数字电压表，3位半是指十进制数 0000～1999。所谓 3 位是指个位、十位、百位，其数字范围均为 0～9，而所谓半位是指千位数，它不能从 0 变化到 9，而只能由 0 变到 l，即二值状态，所以称为半位。

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数字电压表原理框图如图1所示。

图1 数字电压表原理框图

4 各部分的功能

4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 的性能特点

CC14433 是CMOS 双积分式三位半A / D 转换器，它是将构成数字和模拟电路的约7700 多个MOS 晶体管集成在一个硅芯片上，芯片有24 只引脚 采用双列直插式，其引脚排列与功能如图2 所示。

图2 CC14433引脚排列

引脚功能说明：

VAG （1 脚）：被测电压VX 和基准电压VR 的参考地

VR （2 脚）：外接基准电压（2V 或200mV ）输入端

VX （3 脚）：被测电压输入端

R1（4 脚）R1/C1（5 脚）、C1（6 脚）：外接积分阻容元件端

C1=0.1μF （聚酯薄膜电容器），R1=470K Ω (2V 量程)；

R1=27K Ω （200mV 量程）。

C01（7 脚）C02（8 脚）：外接失调补偿电容端 典型值0.1μF 。

DU （9 脚）：实时显示控制输入端。若与EOC （14 脚）端连接 则每次A / D 转换均显示。

CP1（10 脚）CPo （11 脚）：时钟振荡外接电阻端 典型值为470K Ω 。

数字电压表的设计

VEE （12 脚）：电路的电源最负端 接 5V。

VSS （13 脚）：除CP 外所有输入端的低电平基准（通常与1 脚连接）。

EOC（14 脚）：转换周期结束标记输出端 每一次A / D 转换周期结束（EOC

输出一个正脉冲）宽度为时钟周期的二分之一。

OR（15 脚）：过量程标志输出端 。

DS4到DS1 （16到19 脚）：多路选通脉冲输入端，DS1 对应于千位，DS2 对应

于百位，DS3 对应于十位，DS4 对应于个位。

Q0到Q3 （20到23 脚）：BCD 码数据输出端，DS2、DS3、DS4 选通脉冲期间 输出三位完整的十进制数，在DS1 选通脉冲期间 输出千位0 或1 及过量程、欠量程和被测电压极性标志信号。

VDD，整个电路的正电源端。

4.2 基准电源(CC1403)

提供精密电压，供 A／D 转换器作参考电压，如图3所示。

图3 基准电源CC1403

4.3 译码器(MC4511)

将二—十进制(BCD)码转换成七段信号，如图4所示。

图4 译码器(MC4511)