課程設(shè)計(jì)（論文）數(shù)字電壓表電路設(shè)計(jì)報(bào)告

1、學(xué)院： 城市軌道交通學(xué)院 專業(yè)： 通信工程 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時(shí)間 ： 2021年4月5日 數(shù)字電壓表電路設(shè)計(jì)報(bào)告蘇州大學(xué)目錄課程設(shè)計(jì)要求及主要目的1、 設(shè)計(jì)方案的選擇 v . 方案【一】v . 方案【二】v . 方案【三】v . 電壓表原理框圖二、 核心器件的性能分析v . 雙積分式ad轉(zhuǎn)換原理特性及參數(shù)選擇v . 7135引腳圖及功能說明v . 七段數(shù)碼管v . mc1403簡介v . 三極管v . 六反相器cd4069v . 74ls47功能及原理v . 設(shè)計(jì)安裝及調(diào)試過程及原始數(shù)據(jù)v .心得體會小結(jié)v . 附圖及原始數(shù)據(jù) 課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、課程設(shè)計(jì)要求及主要目的

2、： 設(shè)計(jì)并制作一塊數(shù)字電壓表。要求掌握雙積分a/d轉(zhuǎn)換器的工作原理， 掌握集成化雙積分a/d轉(zhuǎn)換器icl7135和部分常用器件的正確使用方法。學(xué)會利用通用板實(shí)現(xiàn)電子元器件及自我連線（布線，非pcb板）的焊接，掌握模擬電路、數(shù)字電路的基本調(diào)試方法，分析常見故障的原因，并及時(shí)排除故障。采用 icl7135 高精度、雙 積分 a/d 轉(zhuǎn)換電路，測量范圍直流 0-2000 伏，使用 lcd1601 液晶模塊 顯示，并可以與 pc 機(jī)進(jìn)行串行通信。該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、 可擴(kuò) 展性強(qiáng)。關(guān)鍵詞：電壓測量，icl7135，雙積分 a/d 轉(zhuǎn)換器，數(shù)碼管顯示 ：l 課程設(shè)計(jì)應(yīng)強(qiáng)調(diào)以能力培養(yǎng)為主，在獨(dú)立完成

3、設(shè)計(jì)任務(wù)同時(shí)應(yīng)注意多方面能力 的培養(yǎng)與提高，主要包括以下方面： 獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力； 綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力； 熟悉常用電子儀器操作使用和測試方法； 寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力； 培養(yǎng)同學(xué)之間合作與交流的能力；電路檢測與故障排查能力；二設(shè)計(jì)方案的選擇：1 方案【一】如圖1所示，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的4 1/2電壓表由icl7135-4 1/2位a/d轉(zhuǎn)換器、三極管9013驅(qū)動陣列、74ls47bcd到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器、共陽極led發(fā)光管、基準(zhǔn)電源、時(shí)鐘及量程開關(guān)電路組成。4 1/2位是指十進(jìn)制0000019999，只有4位完整顯示位，其數(shù)字范圍為09，而其最高位

4、只能顯示0或1，故稱為半位。2 方案【二】cc7107 數(shù)字電壓表該方案把直流電壓和交流電壓轉(zhuǎn)換電路直接同芯片 cc7107 連接組成，cc7107 是 cmos 3 1/2 位單片雙積分式 a/d 轉(zhuǎn)換器，它有極大的優(yōu)點(diǎn)，它將模擬部分的如 緩沖器、積分器、電壓比較器、正負(fù)電壓參考源和模擬開關(guān)，以及數(shù)字部分如振蕩 器、計(jì)數(shù)器、鎖存器、譯碼器、驅(qū)動器、和控制器、邏輯電路全部集成在一個(gè)芯片 上。使用時(shí)只需接少量的電阻、電容和顯示器件，就可以完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn) 換。缺點(diǎn)：精度比較低，且內(nèi)部電壓轉(zhuǎn)換和控制 部分不可控制。 優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉。3 方案【三】選用單片機(jī) at89s52 和 a/d 轉(zhuǎn)換芯

5、片adc0809 實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換和控制，用四位數(shù)碼管顯示出最后的轉(zhuǎn)換電壓結(jié)果。 缺點(diǎn)：價(jià)格稍貴； 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換 精度高，且轉(zhuǎn)換的過程和控制、顯示部分可以控制。根據(jù)以上優(yōu)缺點(diǎn)以及課程設(shè)計(jì)要求選擇：方案【一】三核心器件的性能分析 v 雙積分式ad轉(zhuǎn)換原理與特性與參數(shù)選擇 典型的雙積分式ad轉(zhuǎn)換電路的基本組成可以用圖3-24表示之。它的一次轉(zhuǎn)換基本工作原理可以分成三個(gè)工作階段來描述。圖3-24 雙積分式ad轉(zhuǎn)換電路之基本組成第一階段t1，模擬開關(guān)s1導(dǎo)通，其余各模擬開關(guān)斷開，此階段可稱為對輸入電壓積分采樣階段。通常，在進(jìn)入此階段之前，積分器的輸出已被復(fù)零。所以，當(dāng)輸入電壓vi為正時(shí)，積分器輸出向負(fù)漸增

6、；當(dāng)輸入vi為負(fù)時(shí)，積分器輸出向正漸增，如圖3-25所示。積分器輸出電壓的變化速率與輸入電壓成正比： (3-13)圖3-25積分器輸出電壓波形采樣階段所經(jīng)歷的時(shí)間t1(t1=t1-t0)是一常值。它常常以計(jì)數(shù)器對時(shí)鐘脈沖fcp計(jì)數(shù)來確定。例如，計(jì)數(shù)器以0累計(jì)到n1所對應(yīng)的時(shí)間n1tcpn1fcp作為t1，也就是說計(jì)數(shù)器從0計(jì)到n1所經(jīng)歷的時(shí)間作為對輸入電壓的積分階段。t1階段結(jié)束時(shí)刻積分器之輸出電壓為： (3-14)式中之表示在t1階段中vi之積分平均值，如果輸入電壓vi是常值，則= vi。將t1=n1/fcp代入上式，即可得 (3-15)第二階段t2(t2t2-t1)，模擬開關(guān)s2或s3導(dǎo)通

7、，其余開關(guān)斷開。此階段可稱為對參考電壓回積階段。如果采樣階段t1中vi0，則，t2階段s2導(dǎo)通，s3斷開，使積分器之輸出從一開始的-vit1/rc回積到0。反之，如果t1階段中vi0，則t2階段s3導(dǎo)通，s2斷開，使積分器之輸出從一開始的+|vi|t1/rc回積到0。vint在t2階段的波形如圖3-25所示。由于t2階段積分器對固定的參考電壓積分，所以vint之斜率不變。根據(jù)回積過程，t2階段的時(shí)間長度決定于：即 (3-16)此式表明，在t1和vr均為常數(shù)時(shí)，t2與成正比，實(shí)現(xiàn)了v/t轉(zhuǎn)換。如果t2也用同一時(shí)鐘脈沖fcp對計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)來測量，則在此階段中計(jì)數(shù)器所累計(jì)的數(shù)n2=t2fcp。將此關(guān)系

8、和n1=t1fcp一起代入式(3-16)，即可得出 (3-1第三階段t3，模擬開關(guān)s4和s5導(dǎo)通，其余斷開。此階段可稱為復(fù)零與準(zhǔn)備階段。這是個(gè)輔助階段，它要為本次轉(zhuǎn)換作結(jié)束工作，為下次轉(zhuǎn)換作好準(zhǔn)備工作。在此期間，邏輯控制電路將進(jìn)行一系列邏輯操作：例如，從t2結(jié)束瞬時(shí)開始，可能需要暫時(shí)休止控制門的開放，把計(jì)數(shù)器所累計(jì)的數(shù)n2送到數(shù)據(jù)鎖存器寄存，以供顯示或數(shù)據(jù)輸出；n2被鎖存之后計(jì)數(shù)器要復(fù)零，以便為下一次轉(zhuǎn)換作好準(zhǔn)備；控制s4和s5導(dǎo)通，積分器被充分放電而復(fù)零；等等。具有自動復(fù)零功能的雙積分式ad轉(zhuǎn)換器中，還在這一階段中安排貯存運(yùn)算放大器失調(diào)與誤差電壓。對于每一次轉(zhuǎn)換來說，積分電容上在t1(對輸入

9、電壓積分)階段中所充得的電荷與在t2(對參考電壓回積)階段中所放掉的電荷是相等的。這種周期性電荷平衡的過程是所有積分式ad轉(zhuǎn)換器的共同的物理過程。為了滿足對雙極性輸入電壓進(jìn)行雙積分式ad轉(zhuǎn)換的要求，圖3-24電路結(jié)構(gòu)中設(shè)置了+vr和-vr一對參考電壓，并通過對相應(yīng)的模擬開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)自動極性的轉(zhuǎn)換要求。雙積分式ad轉(zhuǎn)換器的一個(gè)重要特性是組成電路中需要的精密元件數(shù)量很少。在導(dǎo)出公式(3-16)和(3-17)過程中可以得知，無論是積分器電阻r和電容c，還是時(shí)鐘頻率fcp，都被約掉，在最終的結(jié)果中都與它們無關(guān)。這就是說，只要在一次轉(zhuǎn)換的短時(shí)間過程中，它們沒有變化，就不會對轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)生影響。雖然雙積

10、分式ad轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率比較低，例如23次s，但在不到1s的時(shí)間內(nèi)，要求rc以及fcp，保持不變，是不難做到的。即使使用最普遍的金屬膜電阻和滌綸電容等元件，就已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)0010.1的轉(zhuǎn)換精度。至于電路中的運(yùn)算放大器和電壓比較器的失調(diào)、漂移影響，通?？刹捎秒娙萦洃泟討B(tài)校零或者寄存器記憶數(shù)字校零的補(bǔ)償辦法，將它抑制到很低的程度，從集成電路制造工藝上考慮，這種電路也易于實(shí)現(xiàn)cmos單片集成化，生產(chǎn)出性能價(jià)格比很高的單片集成ad轉(zhuǎn)換器。雙積分式ad轉(zhuǎn)換器的另一重要特性是它對對稱交流干擾或者尖峰脈沖干擾具有很強(qiáng)的抑制能力。雙積分式ad轉(zhuǎn)換過程中，對輸入電壓vi起作用的是采樣階段t1，直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)束的是

11、t1結(jié)束瞬時(shí)積分器的輸出電壓vint。如果在t1期間vi 中存在著瞬時(shí)峰值很大而平均值很小的尖峰干擾，經(jīng)積分低通濾波作用后，對t1階段的積分終值影響可能很小，這樣，最終產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換誤差并不大，甚至可能微不足道。要抑制對稱干擾影響，例如50hz工頻干擾，應(yīng)選擇t1是干擾信號周期的整數(shù)倍。為抑制工頻干擾，對我國來說，t1=20ms，40ms，60ms，為宜，圖3-28可以說明雙積分式ad轉(zhuǎn)換對交流干擾的抑制原理。由于積分器的初始值為0，不管輸入信號中混雜的交流干擾信號初相角為何值，只要t1是它的周期的整數(shù)倍，則t1末的積分終值均與此交流信號無關(guān)，而只決定于vi中的直流成分。圖3-28 雙積分式ad轉(zhuǎn)

12、換對交流干擾的抑制作用在實(shí)際電路中，鐘頻往往用多諧振蕩器或石英晶體振蕩器產(chǎn)生，由它所產(chǎn)生的鐘頻往往不能嚴(yán)格地保持t1與工頻周期的整數(shù)倍比值關(guān)系，這就會降低對工頻交流干擾的抑制能力。如果對抑制工頻干擾有更高的要求時(shí)，一般可采取以下兩種技術(shù)。一種是采取過零同步觸發(fā)措施。仔細(xì)比較圖3-28(a)和(b)可知，如果工頻周期稍有變化，t1末的積分終值(即a點(diǎn)電壓)受交流分量的影響。(a)的情況就比(b)的情況要小些。其理由是因3-32(a)中的正弦分量的積分是余弦量，a點(diǎn)附近0，而圖3-28(b)中的余弦分量的積分是正弦值，a點(diǎn)附近為最大，對t1終值的影響較大。因此，可以用交流干擾信號越零瞬時(shí)產(chǎn)生一觸發(fā)

13、脈沖去啟動雙積分ad轉(zhuǎn)換的辦法實(shí)現(xiàn)圖3-28(a)的轉(zhuǎn)換方案。另一種技術(shù)是采用倍頻電路，由鎖相倍頻器產(chǎn)生50hz整數(shù)倍的鐘頻提供給雙積分ad轉(zhuǎn)換器。鎖相環(huán)路能自動跟蹤工頻交流的頻率，即使工頻有變化，也能精確地實(shí)現(xiàn)t1與工頻周期成整數(shù)倍的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)指出，實(shí)際系統(tǒng)對工頻干擾的抑制能力總是有限的，因?yàn)楦蓴_信號往往并非是理想的對稱正弦波，只要正、負(fù)半周不對稱，存在很小的直流平均分量，則干擾的影響就表現(xiàn)出來了。由t1宜取為交流干擾信號周期整數(shù)倍的關(guān)系，可得出雙積分式ad轉(zhuǎn)換器的鐘頻fcp的選擇方法，設(shè)f為交流干擾信號的頻率，則 ，式中之m是倍數(shù)，常取值1，2，3等整數(shù)。將t1=n1fcp代入上式，即可得

14、出 ， 式中的n1是計(jì)數(shù)器在t1期間對fcp的計(jì)數(shù)值。對字位的ad轉(zhuǎn)換器來說，n1常取2000或者1000。有的雙積分式集成ad轉(zhuǎn)換器(如mcl4433)，鐘頻fcp輸入后又經(jīng)二分頻后再接到計(jì)數(shù)器，雖然t1階段計(jì)數(shù)值為2000，但使用(3-18)式時(shí)，應(yīng)以n1=4000代入。通常，雙積分式ad轉(zhuǎn)換器的一次轉(zhuǎn)換周期tc是由設(shè)計(jì)者根據(jù)目視儀表的數(shù)據(jù)劇新速率要求或者數(shù)據(jù)采集速率要求來選定的。例如，對一般目視儀表來說，數(shù)據(jù)刷新速率為13次s。而ad轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部時(shí)序電路設(shè)計(jì)上往往已確定了tc(24) t1。例如mcl4433型和icl7107型兩種字位雙積分式ad轉(zhuǎn)換器，tc4t1。選取fcp時(shí)應(yīng)先根據(jù)

15、tc要求初選t1為20ms或40ms或60ms等，然后按(3-18)式確定鐘頻fcp。如果要優(yōu)先考慮抑制工頻干擾要求，就不能隨意選ad轉(zhuǎn)換周期tc。對集成化雙積分式ad轉(zhuǎn)換器來說，積分電阻rint和積分電容cint往往是外接元件，其數(shù)值也需要按具體的工作條件計(jì)算確定。導(dǎo)出計(jì)算公式的基本原則是充分利用積分放大器的線性動態(tài)范圍。即在滿量程輸入vimax時(shí)，使積分放大器的輸出達(dá)到可利用的線性區(qū)的限值vintmax。例如，對應(yīng)圖3-25特性的ad轉(zhuǎn)換電路來說，應(yīng)滿足下列關(guān)系 (3-19)在實(shí)際的雙積分式ad轉(zhuǎn)換器中，由于非理想的因素存在，仍然會造成轉(zhuǎn)換誤差，下面列舉幾項(xiàng)作簡要說明。非理想的模擬開關(guān)可造

16、成ad轉(zhuǎn)換誤差，尤其是關(guān)斷狀態(tài)下的漏電流影響。積分電容器和記憶(存貯)電容器的漏電以及吸附效應(yīng)，可造成ad轉(zhuǎn)換的非線性誤差。通常，這類電容器應(yīng)選用高品質(zhì)的電容器，像聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酯等薄膜為介質(zhì)的電容器。字位的雙積分式ad轉(zhuǎn)換器中，也可以采用普通的滌綸電容器和獨(dú)石電容器，因?yàn)樗鼈兊膬r(jià)格低，體積又小。運(yùn)算放大器的有限開環(huán)增益、有限頻響以及失調(diào)漂移的影響，也會造成ad轉(zhuǎn)換誤差。目前，為克服運(yùn)放的失調(diào)與漂移的影響，常采用自校零的辦法，保證了零點(diǎn)的長期穩(wěn)定性。v 7135引腳圖及功能說明: 7135是采用mos工藝制作的單片機(jī)4 1/2位a/d轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動器及電阻電容

17、等元件，就可以組成一個(gè)滿量程為2v的數(shù)字電壓表。1.在每次a/d轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動進(jìn)行調(diào)零操作。 2.在+2000字（2v，滿量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度+1字。 3.具有自動極性轉(zhuǎn)換功能。 4.輸出電流典型值1pa5所以輸出端和ttl電路相容。 5.有過程（or）和欠量程（ur）標(biāo)志信號輸出，可用作自動量程轉(zhuǎn)換的控制信號。 6.輸出為動態(tài)掃描bcd碼。 7.對外提供六個(gè)輸入，輸出控制信號（r/h，bush,st,pol,or,ur）,因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器，微處理器或其他控制電路連接使用。 8.采用28外引線雙列直插式封裝，外引線功能端排列如圖所示。各外引線功能端文

18、字符號說明如下： v- 負(fù)電源端， reference 外接基準(zhǔn)電壓輸入端， analog common模擬地， int積分器輸出，外接積分電容（cint)端， az外接調(diào)零電容（caz)端， buff緩沖器輸出，外接積分電阻（rint)端， rr+、rr-外接基準(zhǔn)電壓電容（cr)端， inlo、inhi被測電壓（低、高）輸入端， v+正電源端， d5、d4、d3、d2、d1位掃描選通信號輸出端，其中d5（msd）對應(yīng)萬位數(shù)選通，其余依次為d4、d3、d2、d1（lsd，個(gè)位）， b8、b4、b2、b1bcd碼輸出端，采用動態(tài)掃描方式輸出， bust指示積分器處于積分狀態(tài)的標(biāo)志信號輸出端， c

19、lk時(shí)鐘信號輸入端， dgng數(shù)字電路接地端， r/h轉(zhuǎn)換/保持控制信號輸入端， st選通信號輸出端，主要用作外部寄存器存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的選通控制信號， or過量程信號輸出端， ur欠量程信號輸出端。 在電路內(nèi)部，clk和r/h兩個(gè)輸入端上分別設(shè)置了非門和場效應(yīng)管的輸入電路，以保證該兩端在懸空時(shí)為高電平。v+ = +5v，v- =-5v，ta=25，時(shí)鐘頻率為120khz時(shí)，每秒可轉(zhuǎn)換3次。 功耗：1000mw（max）；電源電壓：v+：+6v（max）；v-：-6v（max）7135引腳使用數(shù)字部分主要由計(jì)數(shù)器、鎖存器、多路開關(guān)及控制邏輯電路等組成。7135一次a/d轉(zhuǎn)換周期分為四個(gè)階段：1、自

20、動調(diào)零（az）；2、被測電壓積分（int）；3、基準(zhǔn)電壓反積分（de）；4、積分回零（zi）。具體內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程這里不做祥解，主要介紹引腳的使用。1、r/h（25腳） 當(dāng)r/h=“1”（該端懸空時(shí)為“1”）時(shí)，7135處于連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，每40002個(gè)時(shí)鐘周期完成一次a/d轉(zhuǎn)換。若r/h由“1”變“0”，則 7135在完成本次a/d轉(zhuǎn)換后進(jìn)入保持狀態(tài)，此時(shí)輸出為最后一次轉(zhuǎn)換結(jié)果，不受輸入電壓變化的影響。因此利用r/h端的功能可以使數(shù)據(jù)有保持功能。若把 r/h端用作啟動功能時(shí)，只要在該端輸入一個(gè)正脈沖（寬度300ns），轉(zhuǎn)換器就從az階段開始進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。注意：第一次轉(zhuǎn)換周期中的az階段時(shí)間為90

21、01-10001個(gè)時(shí)鐘脈沖，這是由于啟動脈沖和內(nèi)部計(jì)數(shù)器狀態(tài)不同步造成的。2、/st（26腳） 每次a/d轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后，st端都輸出5個(gè)負(fù)脈沖，其輸出時(shí)間對應(yīng)在每個(gè)周期開始時(shí)的5個(gè)位選信號正脈沖的中間，st負(fù)脈沖寬度等于1/2時(shí)鐘周期，第一個(gè)st負(fù)脈沖在上次轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后101個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生。因?yàn)槊總€(gè)選信號（d5-d1）的正脈沖寬度為200個(gè)時(shí)鐘周期（*只有az和de階段開始時(shí)的第一個(gè)d5的脈沖寬度為201個(gè)clk周期），所以st負(fù)脈沖之間相隔也是200個(gè)時(shí)鐘周期。需要注意的是，若上一周期為保持狀態(tài)（r/h=“0”）則 st無脈沖信號輸出。 st信號主要用來控制將轉(zhuǎn)換結(jié)果向外部鎖存器、uar

22、ts或微處理器進(jìn)行傳送。3、busy（21腳） 在雙積分階段（int+de），busy為高電平，其余時(shí)為低電平。因此利用busy功能，可以實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果的遠(yuǎn)距離雙線傳送，其還原方法是將busy和clk“與”后來計(jì)數(shù)器，再減去10001就可得到原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。4、or（27腳） 當(dāng)輸入電壓超出量程范圍（20000），or將會變高。該信號在busy信號結(jié)束時(shí)變高。在de階段開始時(shí)變低。5、ur（28腳） 當(dāng)輸入電壓等于或低于滿量程的9%（讀數(shù)為1800），則一當(dāng)bust信號結(jié)束，ur將會變高。該信號在int階段開始時(shí)變低。6、pol（23腳） 該信號用來指示輸入電壓的極性。當(dāng)輸入電壓為正，則p

23、ol等于“1”，反之則等于“0”。該信號de階段開始時(shí)變化，并維持一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換調(diào)期。7、位驅(qū)動信號d5、d4、d3、d2、d1（12、17、18、19、20腳） 每一位驅(qū)動信號分別輸出一個(gè)正脈沖信號，脈沖寬度為200個(gè)時(shí)鐘周期，其中d5對應(yīng)萬位選通，以下依次為千、百、十、個(gè)位。在正常輸入情況下，d5- d1輸出連續(xù)脈沖。當(dāng)輸入電壓過量程時(shí)，d5-d1在az階段開始時(shí)只分別輸出一個(gè)脈沖，然后都處于低電平，直至de階段開始時(shí)才輸出連續(xù)脈沖。利用這個(gè)特性，可使得顯示器件在過程時(shí)產(chǎn)生一亮一暗的直觀現(xiàn)象。 8、b8、b4、b2、b1（16、15、14、13腳） 該四端為轉(zhuǎn)換結(jié)果bcd碼輸出，采用動態(tài)掃

24、描輸出方式，即當(dāng)位選信號d5=“1”時(shí)，該四端的信號為萬位數(shù)的內(nèi)容，d4=“1”時(shí)為千位數(shù)內(nèi)容，其余依次類推。在個(gè)、十、百、千四位數(shù)的內(nèi)容輸出時(shí)，bcd碼范圍為0000-1001，對于萬位數(shù)只有0和1兩種狀態(tài)，所以其輸出的bcd碼為“0000”和 “0001”。當(dāng)輸入電壓過量程時(shí)，各位數(shù)輸出全部為零，這一點(diǎn)在使用時(shí)應(yīng)注意。 最后還要說明一點(diǎn)，由于數(shù)字部分以dgng端作為接地端，所以所有輸出端輸出電平以dgng作為相對參考點(diǎn)。 基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓的輸入必須對于模擬公共端com是正電壓。v 七段數(shù)碼管：七段數(shù)碼管 正面對自己，左下角為1腳。 com接，為共陽； com接，為共陰。v mc1403簡

25、介 mc1403是低壓基準(zhǔn)芯片。一般用作812bit的d/a芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場合。基準(zhǔn)電壓模塊。采用精密穩(wěn)壓穩(wěn)mc1403。圖2 溫壓電源lm336管腳2和3之間輸出電壓恒定在2.5v，1腳懸空。測試前調(diào)節(jié)10k電位器使中間抽頭輸出電壓為1v，提供7135正常工作所需的標(biāo)準(zhǔn)電壓。芯片引腳圖： .+-+-+-+ .vin.|1.+-+.8|.nc .vout.|2.7|.nc .gnd.|3.6|.nc .nc.|4.5|.nc .+-+ vin接電源輸入，gnd接底，vout加一個(gè)0.1uf1uf的電容就可以了。 vout一般用作812bit的d/a芯片的基準(zhǔn)電壓。

26、 v 三極管三極管提供開關(guān)電源。采用9013三極管。三極管的引腳圖見圖6：圖6三極管有三個(gè)管腳，分別是發(fā)射極e，基極b，集電極c。本實(shí)驗(yàn)采用npn三極管c9013(7)，當(dāng)vbe大于0.5v時(shí)，be間的pn結(jié)導(dǎo)通，因此三極管可用作開關(guān)，控制數(shù)碼管的com管腳來控制數(shù)v 六反相器cd4069時(shí)鐘信號模塊。采用mci4069ub芯片。 本實(shí)驗(yàn)中利用反向器和電阻電容構(gòu)成振蕩電路，為icl7135芯片提供一定頻率的clk信號。反相器cd4069真值表見表1：ay0110v 74ls47功能及原理：74ls47是bcd-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器， 74ls47的功能用于將bcd碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通

27、過它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字， 從而簡化了程序，節(jié)約了 單片機(jī)的io開銷。 譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時(shí)賦予代碼的含義“翻譯”過來。實(shí)現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。74ls47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，表2列出了74ls47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。(1)lt()：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當(dāng)lt()=0時(shí)，無論輸入a3 ，a2 ，a1 ，a0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動的數(shù)碼管正常，是顯示8。(2)bi()：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)

28、置的。bi()=0時(shí)。不論lt()和輸入a3 ，a2 ，a1，a0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。(3)rbi(-)：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當(dāng)對每一位a3= a2 =a1 =a0=0時(shí)，本應(yīng)顯示0，但是在rbi(-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號的結(jié)果一樣，將0熄滅。(4)rbo()：滅零輸出，它和滅燈輸入bi()共用一端，兩者配合使用，可以實(shí)現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。74ls47功能表輸入 輸出顯示字型 d c b a 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 11 1 1

29、 1 1 1 18無無1 1 1 0 0 0 01 1 0 0 0 11 1 0 0 1 01 1 0 0 1 11 1 0 1 0 01 1 0 1 0 11 1 0 1 1 01 1 0 1 1 11 1 1 0 0 01 1 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 10 1 0 0 1 0 00 1 1 0 0 0 00 0 1 1 0 1 00 0 1 0 0 1 00 0 0 0 0 1 01 1 1 1 0 0 00 0 0 0 0 0 00 0 1 1 0 0 001234567891 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 10 1 0 0 1 1 1

30、 1 1 1 1 1 1 1無效輸入電壓表電路總圖：四、設(shè)計(jì)安裝及調(diào)試過程：1 安裝過程以提供基準(zhǔn)電壓的模塊產(chǎn)生的1v基準(zhǔn)電壓經(jīng)icl7135芯片的2，3腳接入；被測電壓信號經(jīng)icl7135芯片10，9腳接入；系統(tǒng)所需要的時(shí)鐘信號從22腳輸入，時(shí)鐘信號由4069接電阻、電容震蕩產(chǎn)生；參考電壓貯存電容cr一般選取1f，接在7、8兩腳；b8、b4、b2、b1是bcd碼輸出端，并在d5d1各端上同步出現(xiàn)字位選通脈沖，它們配合74ls74驅(qū)動及7段數(shù)碼管以顯示數(shù)據(jù)。2 調(diào)試過程在焊接好電路后，先用萬用表蜂鳴檔檢查確認(rèn)電路的連線沒有問題后；先不插上芯片，把外加的正、負(fù)5v電壓加上，再在芯片座上用電壓表電

31、壓檔測好該是+5v或者-5v電壓的引腳確實(shí)電壓正確后（保證電路連線正確，保證芯片插上后能夠正常工作，不至于燒壞芯片）；調(diào)節(jié)提供基準(zhǔn)電壓模塊中的電位器使輸入到icl7135芯片2腳的基準(zhǔn)電壓為1.000v； 斷電后插上三塊芯片，再先接入+5v電壓，好的狀態(tài)是所有數(shù)碼管都亮，并可能會不斷地閃，再接入-5v電壓，正常情況下，在將被測電壓的輸入的兩端短接時(shí)（即讓輸入電壓為0v），數(shù)碼管應(yīng)該顯示0v電壓，否則要檢查電路連線等；在以上都正確后加入被測電壓，正常就會得到正確的電壓顯示，否則要仔細(xì)檢查連線、虛焊等可能問題；再看在被測電壓改變時(shí)是否依然能夠正確顯示電壓，待正確后記錄一組數(shù)據(jù)（見下圖）；驗(yàn)證電壓的

32、可測范圍為-2+2v；驗(yàn)證在將被測電壓的輸入兩端反接后，顯示是否也有電性的變化；五、心得體會小結(jié)： 通過icl7135型集成雙積分式芯片實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換，并控制74ls47實(shí)現(xiàn)譯碼，最后通過數(shù)碼顯示管顯示出來。當(dāng)輸入電壓為正且小于1v，第一個(gè)數(shù)碼管只顯示小數(shù)點(diǎn)，若為正且大于1v，第一個(gè)數(shù)碼管顯示小數(shù)點(diǎn)和1；當(dāng)輸入電壓為負(fù)且小于1v，第一個(gè)數(shù)碼管顯示小數(shù)點(diǎn)和，若為負(fù)且大于1v，第一個(gè)數(shù)碼管顯示小數(shù)點(diǎn)、一和1。數(shù)字電壓表分可測電壓范圍為-2v+2v，測量精度為0.0001v，完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求。這次課程設(shè)計(jì)過程，使我在關(guān)于電子方面的實(shí)驗(yàn)動手能力上有很大的提高。在器件的布置，安裝焊接，調(diào)試，分析解

33、決問題的能力都有很大進(jìn)步。同時(shí)也培養(yǎng)了我不急不躁，實(shí)事求是的科學(xué)精神。不急著焊東西，先大體布局，做到心中有數(shù)，同時(shí)考慮的是怎樣盡量讓連線少而短，減少不必要的電阻損耗。我完全焊好了，便進(jìn)行了測試，測試時(shí)剛開始不能夠有正確結(jié)果，后來檢查發(fā)現(xiàn)是icl7135的2腳沒基準(zhǔn)電壓，原來是基準(zhǔn)電壓模塊這邊我有一個(gè)電阻箱重新焊接過。這次課程設(shè)計(jì)我進(jìn)展的還是很順利的。不過我也發(fā)現(xiàn)了一些問題：就是模擬地和數(shù)字地的問題，因?yàn)槿绻麃y接可能會產(chǎn)生顯示不穩(wěn)定的問題，所以我在完成后，做了盡量的修改，從而完善了自己的作品。之后，我就幫同學(xué)調(diào)試、檢查他們的作品，在檢查時(shí)我分塊檢查，能夠很快查出問題，而后一上電便可成功。基本上這個(gè)課程設(shè)計(jì)要求的焊功很高，一定要仔細(xì)認(rèn)真，一絲不茍，很多同學(xué)的問題就是焊接的虛焊。 最后，通過本次課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步掌握鞏固了雙積分a/d轉(zhuǎn)換的原理，并將原理應(yīng)用到實(shí)踐中去，擺脫了純書本知識，我覺得應(yīng)該有更多的實(shí)驗(yàn)來讓我們鍛煉動手能力，將書本知識活學(xué)活用。附元器件清單：器件編號器件名稱型號數(shù)量說明集成電路icl71351cd40691或cc4069必須是cmos電路74ls471精密穩(wěn)壓源mc14031或lm336(2.5v)數(shù)碼管7段led5共陽三極管90137npn開關(guān)管均可發(fā)光二極管紅1led綠1led黃1led電位器10k(3296)1電阻