三位半数字电压表设计报告(范本)

绍兴文理学院 电子信息工程专业

电子线路课程设计报告

设计题目： 32

1数字电压表 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信112 学 号： 11104224 姓 名： 王跃跃

同组人员： 吕海丙 张嘉南 杨晶 指导老师： 罗珩

完成日期： 2013年7月8号

电子线路课程设计说明书——3 1/2数字电压表

目录

1 设计任务和性能指标 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 性能指标 (1)

2 设计方案 (1)

2.1 需求分析 (1)

2.2 方案论证 (2)

3 系统硬件设计 (4)

3.1 MC14433 (4)

（2）引脚功能说明： (4)

3.2 七段锁存—译码—驱动器CD4511 (5)

3.3 七路达林顿驱动器阵列MC1413 (6)

3.4 高精度低漂移能隙基准电压MC1403 (7)

4 安装、调试/仿真、调试 (7)

4.1 调试步骤 (7)

4.2 实验测试结果/仿真结果及性能分析 (8)

5 总结 (9)

6、参考文献 (10)

附录1 系统硬件电路图/仿真电路图 (11)

附录2 元器件清单 (14)

1 设计任务和性能指标

1 设计任务和性能指标

1.1 设计任务

1．根据题目，利用所学知识，或通过网上资源和书籍资料，设计2种数字电压表的方案，绘制功能框图，描述其功能，并对2种方法加以比较。

2.采用中、小规模集成电路、MC14433A/D转换器等元器件设计3 1/2 位数字电压表，绘制电路原理图。

3．认识MC14433三位半双积分型AD转换器各个引脚的功能参数；

4．掌握A/D转换技术；

5．掌握MC14433的工作原理；

6. 掌握连接电路技术，提高动手能力

1.2 性能指标

其技术指标要求为：；直流电压测量范围 1999—0000V；199.9—0.0V；19.99—0.00V；1.999—0.000V；

2 设计方案

2.1 需求分析

数字电压表的设计它主要由模拟电路和数字电路两大部分组成，模拟部分包括输入放大器、A/D转换器、和基准电源；数字部分包括计数器、译码器、逻辑控制器、振荡器和显示器。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行。A/D转换结果通过计数译码电路变换成笔段码，最后驱动显示器显示相应的数值。

2.2 方案论证

方案设计一：

选用A/D转换芯片MC14433、CD4511、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

显示部分:选用4个单体的共阴数码管。优点是价格比较便宜；缺点是焊接时比较麻烦，容易出错。

数字电压表的基本原理：

1.数字电压表将被测模拟量转换为数字量，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、CD4511 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。

数字电压表原理框图如下：

方案设计二：

利用成熟芯片ICL7107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。优点：可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调

零功能等。

数字电压表原理框图如下：

论证：

方案1：3位半双积分式A/D转换器MC14433转换精度为读数的±0.05%±1字，并能很方便地判断出是否超欠量程，以便于量程的自动切换功能的实现，其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。具有输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能。缺点是工作速度低，且外围电路需配基准电源，短译码驱动器和位驱动器，电路较复杂。

方案2：利用专用电压转化芯片INC7107设计电路，思路简单，易于设计及调试；但是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制

综上所述:由于MC14433抗干扰性强输入阻抗可以达到>=1000MΩ；转换精度高；自动校零；自动极性输出；自动量程控制信号输出；动态字位扫描BCD码输出；单基准电压；我们小组采用了方案一。

3 系统硬件设计

3.1 MC14433

1.MC14433

（1）MC14433型3 1/2位A／D转换器具有以下特点：

①工作电压范围是±4.5V~8V。典型值为±5V，功耗约8mW。

②A／D转换精度：±0.05％±1个字（½位十进制相当于11位二进制），转换速率为3~10次／秒。

③具有自动调零和自动转换极性之功能。

④有多路调制的BCD码输出，可以方便的与微机相连，或打印记录。

⑤能获得超量程（OR）和欠量程（UR）信号，便于实现自动转换量程。

⑥具有读数保持功能。

⑦采用共阴极LED动态扫描显

示方式，不仅降低了显示功耗，还使

外部接线大为简化。

（2）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

当参考电压VR＝2V 时，满量程

显示1.999V；VR＝200mV时，满量程为199.9mV。可以通过选择开关来控制千位和十位数码管的h笔经限流电阻实现对相应的小数点显示的控制。

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＝470KΩ（2V量程）；