三位半数字万用表的设计思路
三位半数字电压表
四、 设计原理及电路图（1）数字电压表原理框图如下： 方案的原理框图如图b 所示；图b鉴于选用方案一，由数字电压表原理框图可知,数字电压表由五个模块构成,分别是基准电压模块, 3 1/2位A/D 电路模块,字形译码驱动电路模块,显示电路模块,字位驱动电路模块.各个模块设计如下: 量程转换模块采用多量程选择的分压电阻网络，可设计四个分压电阻大小分别为900K Ω，90K Ω，9K Ω和1K Ω。
用无触点模拟开关实现量程的切换。
基准电压模块直 流 稳 压电压转化芯片INC7107显 示 电 路Output这个模块由MC1403和电位器构成, 提供精密电压，供A/D 转换器作参考电压.3 1/2位A/D电路模块直流数字电压表的核心器件是一个间接型A / D转换器，这个模块由MC14433和积分元件构成,将输入的模拟信号转换成数字信号。
字形译码驱动电路模块这个模块由MC4511构成 ,将二—十进制(BCD)码转换成七段信号。
显示电路模块这个模块由LG5641AH构成,将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A/D 转换结果。
（2）实验芯片简介：数字显示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（如图1 所示）可采用MC14433—三位半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MC1403和共阴极LED发光数码管组成。
本系统是三位半数字电压表,三位半是指十进制数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。
各部分的功能如下：三位半A/D转换器(MC14433)：将输入的模拟信号转换成数字信号。
基准电源(MC1403)：提供精密电压，供A/D 转换器作参考电压。
译码器(MC4511)：将二—十进制(BCD)码转换成七段信号。
3数字万用表设计
数字万用表多量程电阻档电路见图10。 数字万用表多量程电阻档电路见图 。 由上分析可知， 由上分析可知， R1＝R01=100 ＝ R2＝R02－R01＝1000－100＝900 ＝ － ＝ － ＝ R3＝R03－R02＝10k－1k＝9k ＝ － ＝ － ＝ …… 图 10中由 正温度系数（ PTC） 热敏 中由正温度系数 （ ） 中由 正温度系数 电阻Rt与晶体管 组成了过压保护电路， 电阻 与晶体管T组成了过压保护电路 ， 与晶体管 组成了过压保护电路 以防误用电阻档去测高电压时损坏集成 电路。 当误测高电压时， 晶体管T发射 电路 。 当误测高电压时 ， 晶体管 发射 极将击穿从而限制了输入电压的升高。 极将击穿从而限制了输入电压的升高 。 同时Rt随着电流的增加而发热，其阻值 同时 随着电流的增加而发热， 随着电流的增加而发热 迅速增大，从而限制了电流的增加， 迅速增大 ， 从而限制了电流的增加 ， 使 T的击穿电流不超过允许范围。即T只是 的击穿电流不超过允许范围。 只是 的击穿电流不超过允许范围 处于软击穿状态，不会损坏， 软击穿状态 处于 软击穿 状态 ， 不会损坏 ， 一旦解除 误操作，Rt和T都能恢复正常。 误操作， 和 都能恢复正常。 都能恢复正常
2M R5 R4 R3 R2 R1 Rt Rx
900k
200k
90k
9k
20k 2k
+V
900
VREF+ VREF－ T IN+
200
100
PTC
IN-
A/ D 转 换 及 数 字 表 头
图10 电阻测量电路
DT830数字万用表原理 数字万用表原理
DT830--电压测量回路 电压测量回路
DT830—交流电压测量回路 交流电压测量回路
三位半数显计数器电路的设计与制作
一、设计目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计要求 (2)四、总体方案的设计与选择 (2)五、单元电路的设计 (3)(一) CD4511的引脚与功能 (3)(二) CD4553的引脚与功能 (4)(三) CD4011的引脚与功能 (5)(四) LED共阴极数码管 (6)六、使用元件 (7)七、电路组装\调试过程中遇到的问题及解决办法 (16)八、分析与心得 (17)一、设计目的1．熟悉CD4553、CD4511的引脚及功能。
2．了解电路的组成和用途。
二、设计任务1. 设计一个三位半数字显示计数器电路；2. 通过设计，可以使电路显示从1000至1999。
3. 使用共阴极七段数码管。
三、设计要求1. 利用CD4553、CD4511来实现电路功能；2. 选择合适的电阻、电容、二极管等器件；3. 完成全电路理论设计、制作、调试，并画出电路原理图；4. 撰写设计报告（包括调试总结报告）；5. 上交制作产品一件。
四、总体方案的设计与选择三位半数显计数器电路如下图所示，电路中的计数显示电路由CD4553、CD4511及三只共阴极LED数码管组成，其中CD4553用于计数，而CD4511用来译码。
该电路的最高计数值为“1999”。
电路加电时，由于C1、R1复位电路的作用，使或非门2输出端为低电平，LED1和LED2均不发光，由它们组成的千位“1”不亮。
当计数电路由“999”变为“000”时，CD4553的14脚输出一正脉冲，该脉冲式或非门1输出低电平，或非门2的输出端变为高电平，将LED1、LED2点亮，使计数显示为“1000”，从而形成了三位半计数电路。
五、单元电路的设计(一) CD4511的引脚与功能1.原理CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器。
特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
三位半数字万用表设计
河北建筑工程学院课程设计报告课程名称：电子技术综合课程设计题目名称: 3位半数字万用表设计学院：电气工程学院专业：电子信息工程班级：电子 132 学号： 2013315202 学生姓名：李天明指导教师：魏建新职称：高级实验师成绩: 2015年7 月 12日一、摘要万用表结构简单、便于携带、使用方便、用途多样、量程范围广。
它是维修电子设备和调试电路的重要工具，是电子工程技术人员最常用的一种测量仪表。
设计目的是培养独立思考和创新意识，以及动手调试组装能力和分析解决问题的能力。
通过对mc14433的设计，检验对基础知识的掌握程度。
二、关键字1、三位半A／D转换器MC14433在数字仪表中，MC14433电路是一个低功耗三位半双积分式A、D转换器。
和其它典型的双积分A/D转换器类似，MC14433A／D转换器由积分器、比较器、计数器和控制电路组成。
如果必要设计应用者可参考相关参考书。
使用MC14433时只要外接两个电阻(分别是片内RC 振荡器外接电阻和积分电阻RI)和两个电容(分别是积分电容CI和自动调零补偿电容C0)就能执行三位半的A／D转换。
MC14433内部模拟电路实现了如下功能：（1）提高A／D 转换器的输入阻抗，使输入阻抗可达l00M僖陨希唬?2）和外接的RI、CI构成一个积分放大器，完成V ／T 转换即电压-时间的转换；（3）构造了电压比较器，完成“0”电平检出，将输入电压与零电压进行比较，根据两者的差值决定极性输出是“1”还是“0”。
比较器的输出用作内部数字控制电路的一个判别信号；（4）与外接电容器C0构成自动调零电路。
图 1 MC14433原理框图除“模拟电路”以外，MC14433 内部含有四位十进制计数器，对反积分时间进行3位半BCD码计数(0～1999)，并锁存于三位半十进制代码数据寄存器，在控制逻辑和实时取数信号(DU)作用下，实现A／D转换结果的锁定和存储。
借助于多路选择开关，从高位到低位逐位输出BCD码Q0～Q3，并输出相应位的多路选通脉冲标志信号DS1～DS4实现三位半数码的扫描方式（多路调制方式）输出。
三位半数字万用表设计
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
目
录
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
第 1 章绪论
1.1 课题背景
当今社会是信息科技的时代，人才辈出的时代，电子信息技术推动社会跨 越性的进步、变革，科学技术发展日新月异，带动了生产力的大规模提高，科 技发展的程度是各国竞争的核心力量，尤其是电子信息技术显得更加重要。在 国民生产的各个部门，电子信息技术都得到了广泛的应用。 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、 测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量显得更为重要。数字频率计是 在规定基准的时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显 示出来。数字频率计是用于测量信号（正弦波、三角波、方波或其他周期性信 号）的频率，并用十进制数字显示，它具有精度高，测量速度快，读数直观， 使用方便等优点。在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精 度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测 量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率 计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的 应用范围。在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试 中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率 计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。在计量实验室中，频率 计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频 率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电 台的跳频信号和频率调制信号进行分析。 数字频率计已是现在频率计的发展方向，它不仅很方便的读数，而且还可 以使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进。如今数字频率计的发展已 经不仅仅是一个小电子产品的发展也是整个民族乃至整个国家的发展，所以频 率计的发展是整体趋势。
数字万用表设计与应用
目录一、数字万用表的基本组成 (1)二、数字万用表的工作原理与设计原理 (1)三、ICL7106型三位半单片（A/D）转换器 (1)3.1ICL7106的性能特点 (1)3.2ICL7106型三位半单片（A/D）转换器工作原理 (2)3.3由ICL7106构成的三位半数字电压表 (3)3.4量程设计 (3)四、测量电路 (4)4.1直流电压测量电路 (4)4.2直流电流测量电路 (5)4.3交流电压、电流测量电路 (6)4.4电阻测量电路 (7)五、基本电路及及相关转换电路 (8)5.1交流/直流转换电路 (8)5.2电流/电压转换电路 (8)5.3电阻/电压转换电路 (9)六、组装、调试内容 (9)七、应用实例 (10)八、使用注意 (11)九、故障排除 (11)一、数字万用表的基本组成二、数字万用表的工作原理与设计原理工作原理：万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。
当微小电流通过表头，就会有电流指示。
但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。
设计原理：数字万用表的测量过程由转换电路将被测量转换成直流电压信号，再由模/数(A/D)转换器将电压模拟量转换成数字量，然后通过电子计数器计数，最后把测量结果用数字直接显示在显示屏上。
万用表测量电压、电流和电阻功能是通过转换电路部分实现的，而电流、电阻的测量都是基于电压的测量，也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上扩展而成的。
数字直流电压表A/D转换器将随时间连续变化的模拟电压量变换成数字量，再由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果，再由译码显示电路将测量结果显示出来。
逻辑控制电路控制电路的协调工作，在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。
三、ICL7106型三位半单片（A/D）转换器3.1 ICL7106的性能特点项目ICL7106转换速率0.1~15次/s输入阻抗10000M基准电压100．0V（100mV量程）1．000V（1V量程）封装形式DIP-40电源电压单电源供电，电源电压范围是7~15V，典型值为9V显示器LED显示器显示方式静态显示，驱动线多显示特点亮度低，亮暗对比度小，寿命短，微功耗输出功能无BCD码输出，不能配计算机或打印机外围电路外围电路简单，只需5个电阻和5个电容表13.2 ICL7106型三位半单片（A/D）转换器工作原理该系统采用ICL7106、四个共阴极LED数码管，ICL7106内部包括模拟电路（即双积分A/D转换器）、数字电路两大部分。
三位半数字万用表课程设计
目录一、课程设计的目的 (2)二、设计题目和要求 (2)三、总体方案 (2)四、方案比较 (4)五、基本原理 (4)六、单元电路设计 (5)6.1 器件介绍 (5)6.2 AC/DC转换电路 (8)6.3电压、电流信号衰减电路 (9)6.4 电阻测量电路 (10)6.5 电容测量 (11)七、组装、调试内容 (13)八、所用元器件 (14)九、设计心得和体会 (14)十、总电路图 (15)参考文献 (16)三位半数字万用表一、课程设计的目的课程设计的主要目的，是通过电子技术的综合设计，熟悉一般电子电路综合设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往的学习模电、数电内容，达到灵活应用的目的。
在设计完成后，还要将设计的电路进行安装、调试以加强学生的动手能力。
在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务同时注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下方面：1、独立工作能力和创造力。
2、综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。
3、查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。
4、熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法。
5、工程绘图能力。
6、写技术报告和编制技术资料的能力。
二、设计题目和要求题目：设计3 1/2数字万用表具体要求：（一）根据题目，利用所学知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计2-3个实现数字万用表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功能框图，描述其功能。
说明：采用原理、方案、方法不限，可以自行设计。
（二）其中对将要实验方案3 1/2位数字万用表方案，须采用中小规模集成电路、MC14433A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。
（三）技术指标：1、测量直流电压1999-0001V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；测量交流电压1999-199V。
三位半数字电压表的设计
摘要摘要当今时代，信息充斥着世界的每一个角落，各种电子技术的发展日新月异，其更新的周期非常短，电子技术应用于各行各业，在国民生产和人民生活中的地位越来越重要。
数字电子产品在我们的日常生活中越来越普及，从普通的计算器到现在的数字电视、数字录音机、MP3等，现在还有具有智能系统的数字电子产品。
甚至许多日常生活用品都运用了数字电子产品，如：手机、剃须刀、笔记本电脑等。
现有的简易模拟电压表由于功能单一，适用的范围少等缺点已不能满足人们的高精度、高速度需要，这里需要的是一种能够提供高精度、高速度的采用数字采集技术的数字式电压表应运而生。
本题目介绍的是三位半数字电压表的设计，本次设计主要包括了对电压表的基本构成，双积分型A/D转换器的工作原理以及通用数字电压表的设计方法与调试技术的学习研究，采用集成芯片ICL7107作为数字电压表的A/D转化及锁存和译码模块，使得电路具有设计简单、集成度及可靠性高的特点。
ICL7107采用大电流反向输出，静态驱动共阴极LED数码管，由±5V双电源供电，显示亮度高但耗电较大，适合制作小型的三位半数字电压表。
该系统设计能够实现0～199mV 、0～1.99V、 0～19.99V、 0～199.9V、 0～1999.9V，共五个量程电压值的测量。
做成电路板，进行测试，可得到测试结果。
关键词： ICL7107 数字电压表 A/D转化量程。
ABSTRACTABSTRACTThe modern era, information filled with every corner of the world, all kinds of the development of electronic technology is developing rapidly, and the cycle of the update is very short, electronic technology application in all industries, in the national production and is becoming more and more important in the life of the people. Digital electronic products in our daily life is becoming more and more popular, from the normal calculator to the present digital television, digital recorder, MP3, now there is an intelligent system of digital electronic products. Even many articles for daily use all the digital electronic products, such as: the cellular phone, razor, notebook computers. The existing simple simulation voltmeter because the function of a single, the applicable scope shortcomings, such as less already cannot satisfy people of high precision, high speed need, here need is a can provide high precision, high speed of the digital collection technology of digital voltmeter arises at the historic moment.This subject introduces three and A half of the digital voltmeter design, the design includes the voltmeter to the basic constitution, the double integral type of A/D converter working principle and design method of general digital voltmeter and commissioning technical study, the integrated chips ICL7107 digital voltmeter as the A/D transformation and lock to save and decoding module, so that the circuit is simple in design, integration and the characteristics of high reliability. ICL7107 with large current reverse output, static drive cathode tube of LED digital, by ± 5 V double power supply, show high brightness but large power consumption, suitable for making small three and a half digital voltmeter. The system design can realize 0 ~ 199 mV, 0 ~ 1.99 V, 0 ~ 19.99 V, 0 ~ 199.9 V, 0 ~ 1999.9 V, a total of five range voltage measurement. Make it circuit boards, test, the test results can be obtained.Keyword: ICL7107 Digital voltmeter A/D Scope目录i目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (1)第二章三位半数字电压表的设计方案 (3)2.1题目及设计目的 (3)2.2设计要求 (3)2.3方案设计 (3)2.4三位半数字电压表的设计思想 (5)第三章三位半数字电压表的硬件电路设计 (7)3.1三位半数字电压表的总原理图及其特点 (7)3.1.1总原理图 (7)3.1.2三位半数字电压表的特点 (7)3.2ICL7107的介绍 (8)3.2.1引脚的介绍 (8)3.2.2ICL7107的性能特点 (10)3.2.3ICL7017的功能检查表 (11)3.3电路的基本结构及系统图 (12)3.3.1基本结构 (12)3.3.2电路的系统图 (12)第四章（电路检验）电路仿真 (15)4.1PROTEUS软件介绍 (15)4.2电路仿真 (16)第五章PCB板的设计 (19)5.1P ROTEL99SE软件介绍 (19)5.2绘制原理图并进行分析 (20)5.3PCB板的设计 (21)第六章电路板的焊接及电路调试过程 (23)6.1焊接的注意事项 (23)ii 目录6.2焊接的过程 (23)6.3调试前准备工作及电路总体调试 (24)6.3.1调试仪器 (24)6.3.2调试方法 (24)6.3.3测试结果分析 (24)6.3.4硬件实物图 (24)6.3.5元器件清单 (25)6.4调试注意事项 (25)6.4.1量程的设计 (25)6.4.2积分电容的选择 (25)第七章结束语 (27)致谢 (29)参考文献 (31)第一章绪论1第一章绪论随着社会的发展，电子市场越来越多，电子产品也越来越普遍，一些高科技的产品以代替了一些旧的产品。
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三位半数字万用表的设计思路
一、引言
三位半数字万用表是一种常用的电子测量仪器，广泛应用于电子、电工、通信等领域。
其设计思路主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
本文将从这两个方面分别进行阐述。
二、硬件设计思路
1. 选择合适的芯片：三位半数字万用表的核心是ADC（模数转换器）芯片，需要选择性能稳定、精度高的芯片。
同时，还需要选择合适的运算放大器、参考电压源等辅助芯片。
2. 输入电路设计：为了保证测量的准确性和可靠性，需要设计合适的输入电路。
常见的输入电路包括电压放大电路、电流放大电路、电阻测量电路等。
3. 选择合适的显示器件：三位半数字万用表的显示部分通常采用LCD液晶显示屏，其优点是功耗低、可视角度大。
此外，还需要选择合适的按键、旋钮等输入设备，以方便用户操作。
4. 电源设计：为了保证测量仪器的长时间稳定工作，需要设计合适的电源电路。
常见的电源电路包括直流稳压电源、电池供电等。
三、软件设计思路
1. 测量模式选择：三位半数字万用表通常具备多种测量模式，如电压测量、电流测量、电阻测量等。
在软件设计中，需要实现测量模
式的选择和切换功能。
2. 采样和转换：软件需要实现对输入信号的采样和模数转换。
通常采用的方法是采样并存储一定数量的采样点，然后进行模数转换。
3. 数据处理和显示：软件还需要对采样得到的数据进行处理，如进行平均值计算、单位换算等。
最后，将处理后的数据显示在液晶屏上。
4. 软件校准：为了保证测量仪器的准确性，软件中通常还会加入校准功能。
校准过程可以通过与标准信号比较，得到修正系数，以提高测量的准确性。
四、其他设计要点
1. 外壳设计：三位半数字万用表的外壳通常采用防护性能好的塑料材料，以保护内部电路免受外界干扰和损坏。
2. 人机交互设计：为了方便用户的使用，万用表还需要设计合理的人机交互界面。
例如，可以在液晶屏上显示测量结果和单位，并通过按键或旋钮实现功能选择和数值调节。
3. 安全保护设计：电子测量仪器对用户的安全至关重要，设计时需要考虑到各种可能的危险情况，并采取相应的保护措施，如过载保护、绝缘保护等。
五、总结
三位半数字万用表的设计思路主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计中，需要选择合适的芯片、设计输入电路、选择合
适的显示器件和输入设备，并设计合适的电源电路。
在软件设计中，需要实现测量模式选择、采样和转换、数据处理和显示、软件校准等功能。
此外，还需要考虑外壳设计、人机交互设计和安全保护设计等方面。
通过合理的设计思路，可以设计出性能稳定、精度高的三位半数字万用表，满足用户的测量需求。