三位半数字电压表课程设计

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建筑工程学院

电子技术课程设计报告

设计题目：三位半数字电压表

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目录

一、设计目的 (1)

二、功能要求与技术指标 (1)

三、方案设计及论证 (2)

3.1方案一基于MC14433的数字电压表 (2)

3.2方案二基于AT89352单片机的数字电压表 (2)

3.3方案三基于ICL7106的数字电压表 (3)

四、方案比较及分析 (3)

五、电路各部分原理说明 (4)

1、电压衰减电路 (4)

2、单相桥式整流滤波电路 (4)

3、基准电压模块 (4)

4、 3 1/2位A/D电路模块 (5)

5、显示电路模块 (7)

6、所有元件明细表 (7)

六、实验原理 (8)

七、电路的安装与调试 (12)

八、总电路原理图 (13)

九、实践总结与心得 (14)

十、参考文献

三位半数字电压表

一、设计目的

课程设计主要目的，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、应完成的工作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：

独立工作能力和创造力。

综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。

查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。

熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；

电路检测与故障排查能力。

工程绘图能力。

写技术报告和编制技术资料的能力。

二、功能要求与技术指标

1、利用所学过数字电子技术和模拟电子技术知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功能图，描述其功能。

2、对将要实验方案3 1/2位数字电压表方案，须采用中、小规模集成电路、ICL7107A/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。

3、技术指标：

①测量直流电压1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；

测量交流电压1999-199V

②要求三位半显示

三、方案设计及论证

3.1方案一MC14433的数字电压表

此方案是对电压量进行测试并显示的数字电路。对于交流可以采用桥式整流，通过电阻分压，再用放大器放大，把平均值转换为有效值，最后输送给双积分型A/D 转换器MC14433 Vx测试输入端。再通过CD4511七段锁存/译码器送到LED显示，完成电压的测试。MC14433基准电压VREF可由恒压源提供,芯片本身有两个量程2V、200mA此时对应电阻为470KΩ、27 KΩ。

3.2方案二基于AT89C52单片机数字电压表

根据系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809、四个共阴极LED数码管。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。原理框图如下：

3.3方案三ICL7107数字电压表

根据系统功能实现要求，决定控制系统采用ICL7107、两个共阳极LED数码管。原理框图如下：

图3-3 基于ICL7107数字电压表

四、方案比较及可行性分析

（1)显示清晰直观，读书准确数字电压表采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，能缩短读数和记录的时间。（2）显示位数: 显示位数通常为3位-8位。

（3）准确度高: 准确度测量结果中系统误差与随机误差的综合。他表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。数字电压表的准确度远优于模拟式电压表。

(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，称作仪表的分辨力，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。数字电压表的分辨力指标亦可用分辨率来表示。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。实际上分辨力仅与仪表显示位数有关，而准确度则取决于A/D转换器等的总误差。

(5) 测量围宽: 多量程DVM一般可测0-1999V直流电压

(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）和智能仪器，以满足不同的需要。

(7)测量速率快: 数字电压表在每秒钟对被测电压的测量次数叫测量速率，单位是“次/秒”。主要取决于A/D转换器的转换速率，其倒数是测量周期。

(8) 集成度高，微功耗

五、电路各部分原理说明

1、电压衰减电路

如左图中四个电阻串联分压设计，总电阻值为10M Ω，当开关S1闭合时，为最小量程2V ；当开关S2闭合时，衰减10倍，其量程为20V ；当开关S3闭合时，衰减100倍，其量程为200V ；当开关S3闭合时，衰减100倍，其量程为200V 。

2 、单相桥式整流滤波电路

电路为单向桥式整流电路，适用于大电压的整流。电路TR 为电流变压器，它的作用是将交流电网电压V1变成整流电路要求的电压V2=Sinwt ，四支整流二极管D1~D4接成电桥的形式。

3、基准电压模块

这个模块由MC1403和电位器构成, 提供精密电压，供A/D 转换器做参考电压

R 19M

R 2900K

R 390K R 4

10K S2

19.99-0.01V S3

199.9-0.1V S4 1999-1V

S1

1.999-0.001V V i

V o

图5-1 量程转换电路图

图5-2单相桥式整流滤波电路

图5-3MC1403稳压模块