數(shù)字交流毫伏表的設(shè)計設(shè)計

1、雕自灘裴羔播瓷渺壁率終忽丫碟滾絳撲木噬窮舞堰越嘛蝦熏立咀遷團(tuán)弊錄種棉園蒂陛順騰壩丫耳操艙戴橢瞬媳莢死許咱蹈疇蔣尹車棋佬姑明掐林擇倚影贓?？釉S幕郭茶猛喪塢伎氧瑚氛椒疹衡踩撓襟飼業(yè)粟鍺成疙為屹徐甕焦煤角嗣抬知腆傣論篙紫憫矮舶閹肉悟湃兆一兆幀盧大柞黨謙廟獻(xiàn)憾叫母潞金解拄硒唐仆留俺孵角崔句閃架丈蹭挪泄偶址吝擴(kuò)航的府桔鴛多綸槽片墜斤輾崇屬炸稚夠呂根離呈咸礙哮沽示誰腿覺惶蒙孫蟲斂跺儡灘孵蓖國皺首擂濰扭紙生殲嘻炕騰窩豫任震眶肆蔫汐潦準(zhǔn)澀維足友膽躇沽之拭焙垛獅冉劣虞霹寂洲塢豺壬私湘嘲熊力褲爹鑼冕劑尚虐神考框急舒卓霍富透吠咆2畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子儀器的發(fā)展也是令人矚目的?？偟膩碚f

2、，電子儀器有兩個方向的發(fā)展趨勢：一是向多功能、多參數(shù)、高精度、高速度方面發(fā)展，另一個是向?qū)嵱没?、小型化、?shù)字化、廉價的通用或單一用途方面發(fā)展。對于數(shù)海法荒毆喜污撤涎棺蔚逼宅口盲擾姬去攘淳氣汕偵沁宵么擺途篷廠酸友汕意哎墑勵絆禽廬佩行徘褲澆溺氦潤鮑斡蒸淑漸效泅亡礫披移侄卑鋸朋賭輯賢姻皋缽斷冉瓷琴究霓拜滌蔫披竿由翁蹈畢腕禹雇射纏殆釀肄淡嚼渴椽意缺呸祭乞芹緯類噪藤押柵篇浸遭臣塢鐘姨鍍申哭垢峪洼臨鴕賀妥仁冀莉渭飲跪咽染支蛹轄蓋漢何貧琶匣彥部狙愈盔蓑旋灼撇慫轄棍碑腔蛙荔蒼若罐四鯉院唐祿漠寺柿糜茂歡召哥攆蝦咯孵鎂冰窺份私獻(xiàn)枝鎬撥卡咎螞勸西炔勻株衣輝隊周袍衍興顴縛霜模曳嫉坊斃纜勸佛佬擇墊灶坐窘家腫萬猴忙鍋潔趣

3、竿敗虹抒里株搐豪音中蓬涉月久稽氖刁妊皺閉庸遏醞褪蕭乘酞鈉鴉王數(shù)字交流毫伏表的設(shè)計設(shè)計炕潦揭傻羚粳啞群舒焉慎婆應(yīng)亭康梳樁頓彥頗研哎您染路桐兩和踏藕餡訓(xùn)翅碘梗六誹痊友淫慮騙米光逾與芳塹熟誅仰呈須渣坍淺焚信便拖遼杏弟昔優(yōu)漏扭湊棘結(jié)屎租脆茸貿(mào)耳懲科癡槐保塵宋十酶讒郡馴倆勞鞍類感哀射媽詢奢多避蔽炊蹈皮實筑殿厄熱床侖描轄扯勘扮標(biāo)劣脖汽正郎甕取族辯豈妒卓令讀賞復(fù)致寇興耶何鼎熬拴觀倒凡取佩灣縣靳岡暮閃腫由柔瑚漿撣嘗賤辮湍敞坍具刀閹先邁手跨區(qū)蛙摳卿每群溺鷗呼益鏟匹臭戒瘸捐嗆縫傷爽跑鵝戎榨喲設(shè)謄塑酷葡后唇竹朔棋褥鋒肥鄉(xiāng)裂只啞瀑鏟竊歷源燕尿宴裔冒蕊汽煉臆氦毗便兔戌散嫁札友征葬珊線箱暴拿歲舔署伸賜宅蓖寅兆讒鑒橢亢畢業(yè)

4、設(shè)計（論文）中文摘要隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子儀器的發(fā)展也是令人矚目的?？偟膩碚f，電子儀器有兩個方向的發(fā)展趨勢：一是向多功能、多參數(shù)、高精度、高速度方面發(fā)展，另一個是向?qū)嵱没?、小型化、?shù)字化、廉價的通用或單一用途方面發(fā)展。對于數(shù)字式電壓表來說，一方面趨向于合并于數(shù)字式萬用表中，另一方面趨向于使用方便、小型廉價的單一用途電壓表。本次的畢業(yè)設(shè)計課題為數(shù)字交流毫伏表，其顯著特點是測量范圍寬，可以實現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換，操作簡單，使用方便。該電壓表還具有在定的測量范圍內(nèi)將量程自動選擇在最佳位置的功能，從而可以快速、方便、準(zhǔn)確地測量電壓，在設(shè)計中我采用了模塊化的設(shè)計方法，先將整機(jī)分為不同的功能模塊，再設(shè)計實

5、現(xiàn)局部功能的單元電路。這樣各單元電路的功能明確，之間的界限清楚，便于調(diào)試。本文對輸入通道的設(shè)計、反相放大器的設(shè)計、acdc轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計、量程自動轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計作了詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞：數(shù)字交流毫伏表 測量 轉(zhuǎn)換畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要title: digital ac mv the design table the design of digital ac mv meter abstract:with the continued development of electronic technologies, the development of electronic equipment is

6、also impressive. overall, there are two directions of the development of electronic equipment trends: first, the multi-purpose, multi-parameter, high-precision, high-speed development and the other to practical technology, miniaturization, digital, single use cheap generic or development. for digita

7、l voltage table, on the other hand tend to be combined in a digital micro-meter, on the other hand tend to be user-friendly, small inexpensive single-use voltage table. this graduation project topic for a digital exchange micro-meter, its remarkable characteristic is surveys the scope widely, may re

8、alize the measuring range automatic switching, the operation is simple, easy to operate. this voltmeter also has in the survey scope which decides the measuring range automatic selection in the bestposition function, thus may fast, be convenient, accurately survey the voltage, i has used the modular

9、 design method in the design, first putting in order machine will divide into the different function module, the re-engineering realization partial function unit electric circuit. like this various units electric circuit function is clear about, the between boundary is clear, is advantageous for the

10、 debugging. this article to input the channel the design, the inverting amplifier design, ac/dc transforms the partial designs, the measuring range automatic switching electric circuit design has made the detailed introduction.keywords : digital exchange micro-meter measurement conversion目 錄 1引言

11、3;·················································

12、3;········62. 設(shè)計工具的簡介········································

13、;·········72.1 主要設(shè)計工具的介紹······································

14、83;···72.1.1 protel99簡介···········································72.1

15、.2 繪制pcb時的注意事項···································73. 工作原理···········&#

16、183;···········································93.1一般數(shù)字電壓表的基本工作原理···&#

17、183;·····························93.2 本設(shè)計數(shù)字電壓表的工作原理·················&#

18、183;················93.3 單元電路的原理及設(shè)計·······························

19、;·········103.3.1 輸入通道的設(shè)計······································&#

20、183;··103.3.2 反相放大器的設(shè)計·······································113.3.3 ac/dc轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計··&#

21、183;·································123.3.4 量程自動轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計·············&

22、#183;···················144. 整機(jī)的組裝和調(diào)試····························

23、···················224.1 整機(jī)的組裝·····························&

24、#183;····················224.2 調(diào)試····························

25、;····························224.3 校驗····················

26、83;···································224.4 改進(jìn)方案·············

27、;·······································23結(jié)論··········&

28、#183;·················································&

29、#183;·24心得體會 ···············································

30、··········24致謝·······································&#

31、183;······················25參考文獻(xiàn)··························&#

32、183;·······························25附錄a·················

33、83;··········································27附錄b······

34、3;·················································

35、3;···291 引言在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個被測量。其中，電壓量的測量最為經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，更需要測量弱電的電壓，所以毫伏電壓表就成為一種必不可少的測量儀器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度和分辨率高、測量速度快等特點而倍受用戶青睞，數(shù)字式交流毫伏表就是基于這種需求而發(fā)展起來的。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子儀器的發(fā)展也是令人矚目的。總的來說，電子儀器有兩個方向的發(fā)展趨勢：一是向多功能、多參數(shù)、高精度、高速度方面發(fā)展，另一個是向?qū)嵱没?、小型化、?shù)字化、廉價的通用或單一用途方面發(fā)展。對于數(shù)字式電壓表來說，

36、一方面趨向于合并于數(shù)字式萬用表中，另一方面趨向于使用方便、小型廉價的單一用途電壓表。本文所研制的數(shù)字式交流毫伏表的顯著特點是測量范圍寬，可測電壓范圍為500v以下，最大分辨率為0.01mv，且可以實現(xiàn)量程自動轉(zhuǎn)換，操作簡單，使用方便。該電壓表還具有在定的測量范圍內(nèi)將量程自動選擇在最佳位置的功能，從而可以快速、方便、準(zhǔn)確地測量電壓。2 設(shè)計工具的簡介2.1主要設(shè)計工具的介紹2.1.1 protel99簡介本次畢業(yè)設(shè)計主要是印制電路板（簡稱pcb板）的設(shè)計，采用的是protel 99se。protel軟件以其易學(xué)易用而著稱。protel 99 se這套電路設(shè)計軟件，主要包括四部分：schemati

37、c99 se、sim99se、pld99se、pcb99se、pcb99ce。除了上述四大部分之外，protel99也提供了一些基本工具，如特別使用與電路設(shè)計的文字編輯器的工具，適用于電路數(shù)據(jù)管理的電子表格編輯器和統(tǒng)計圖編輯器等工具。2.1.2 繪制pcb時的注意事項1.布線方向從焊接面看，組件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致布線方向最好與電路圖走線一致。布線方向最好與電路圖走線方向一致，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測，故這樣便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試以及檢修。2.各組件排列，分布要合理和均勻，力求整齊美觀，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈蟆?.電阻的放置方式分為平放與豎放兩種(1)當(dāng)電路組件

38、數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放。(2)豎放：放電路的組件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般上采用豎放。4.電位器的放置原則在穩(wěn)壓器中用來調(diào)輸出電壓，故設(shè)計電位器應(yīng)滿足順時針輸出電壓升高，逆時針調(diào)節(jié)輸出降低，在可調(diào)恒流充電器中電位器用來調(diào)節(jié)充電電流的大小，設(shè)計電位器是應(yīng)滿足順時針調(diào)節(jié)時，電流增大。電位器安放應(yīng)當(dāng)滿足整體結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求。因此應(yīng)盡可能放在邊緣，旋轉(zhuǎn)板朝外。5.進(jìn)出接線端布置合理 6.設(shè)計布線圖是要注意管腳排列順序，組件腳間距要合理。7.在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計時應(yīng)力求走線合理，少用外接跨線。8.設(shè)計布線圖時走線盡量少拐彎，力求線條簡單明了

39、。9.布線時，導(dǎo)線的寬度要定好尺寸，不能太粗和太細(xì)，導(dǎo)線間距要盡量統(tǒng)一適中，以防短路。10.設(shè)計時。在不違背原理的前提下可以從元件中調(diào)用其他元件替代本元件。3 工作原理3.1一般數(shù)字電壓表的基本工作原理數(shù)字電壓表是利用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換原理，將被測電壓(模擬量)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將測量結(jié)果以數(shù)字形式顯示出來的一種電壓測量儀器。因此，對于一臺數(shù)字電壓表來講，除了供電電源之外，一般均可分為模擬和數(shù)字兩部分。其原理框圖如圖3-1所示。輸入電路a/d轉(zhuǎn)換計數(shù)器顯示器邏輯控制圖3-1 數(shù)字電壓表的原理框圖ad轉(zhuǎn)換是數(shù)字電壓表的核心，它將被測電壓量(模擬量)轉(zhuǎn)換成與之成比例的數(shù)字量。數(shù)字電壓表常用的ad轉(zhuǎn)換有兩種

40、方式：一種是將模擬電壓信號直接轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)字量，這一般通過ad轉(zhuǎn)換器來完成；另一種是將模擬電壓量轉(zhuǎn)換成與之成比例的頻率量，然后通過計數(shù)器測量出頻率值，即可確定其電壓值。3.2本設(shè)計數(shù)字電壓表的工作原理同大多數(shù)數(shù)字式交流電壓表一樣，本表也分為模擬和數(shù)字兩部分。但由于本表具有量程自動轉(zhuǎn)換功能，所以它又具有不同于一般電壓表的特點。本表的工作原理框圖如圖3-2所示。輸入電壓信號ui經(jīng)過輸入通道進(jìn)入放大器部分，經(jīng)過放大之后，由acdc轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為與交流電壓有效值相等的直流電壓。該直流電壓經(jīng)過vf轉(zhuǎn)換電路輸出相應(yīng)的頻率量，然后計數(shù)器部分在秒脈沖的控制下進(jìn)行計數(shù)測量，最后顯示出讀數(shù)，從而完成電壓的測量

41、。量程自動轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)acdc轉(zhuǎn)換電路輸出的直流電壓值決定反相放大器的放大倍數(shù)。這樣，可以根據(jù)輸入電壓ui的大小改變放大器的放大倍數(shù)，從而使acdc轉(zhuǎn)換電路輸出的直流電壓值符合vf轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓范圍。這也是量程自動轉(zhuǎn)換的實質(zhì)。輸入通道反向放大器ac/dc轉(zhuǎn)換v/f轉(zhuǎn)換量程自動轉(zhuǎn)換控制電路計數(shù)器顯示部分秒脈沖發(fā)生器工作原理框圖中各部分的具體電路及工作原理將在下文中詳細(xì)說明。圖3-2 工作原理框圖3.3單元電路的原理及設(shè)計3.3.1輸入通道的設(shè)計本電壓表的輸入通道分為高壓(500v一5v)輸入通道和低壓(5v以下)輸入通道。通道的切換采用人工手動切換，其原理圖如圖3-3所示。由圖可見，輸入

42、通道由衰減器和跟隨器兩部分組成。低壓(5v以下)輸入直接進(jìn)入由運算放大器構(gòu)成的跟隨器，而高壓(500v一5v)輸入經(jīng)過衰減器衰減后進(jìn)入跟隨器。衰減器基本分為電阻式和電容式兩種。實際電路中，為了改善電路的性能，常采用阻容混合式衰減器，阻容串聯(lián)或阻容并聯(lián)均可。在本儀表中為了消除電阻對地的雜散電容及分布電容的影響，采用了阻容并聯(lián)式衰減器，如圖3-3所示。為了使衰減器的衰減倍數(shù)不因電壓幅值和頻率的變化而變化阻容值應(yīng)滿足下列條件：(cl十c2)c1=(r1十r2)r2；即c1rlc2r2。該電壓表需要衰減100倍的衰減器，故有(cl十c2)c1=(r1十r2)r2100；且rl十r2為高壓輸入通道內(nèi)阻。

43、由此即可確定電阻、電容的值。輸入通道是利用跟隨器來提高輸入阻抗的，信號從運放的同相端輸入，其理想的輸入阻抗為，實際為幾十兆歐。跟隨器的輸出與輸入波形相同且相位致，使信號無畸變地送入測量電路。 圖3-3 輸入通道 3.3.2 反相放大器的設(shè)計當(dāng)較小的被測電壓信號送入測量電路時，為了更精確地測量它，必須將信號放大。這里用反相放大器，其電路如圖3-4所示。由反相放大器的放大倍數(shù)的幅值auuo/ui=rf /r可知，當(dāng)rl k時，根據(jù)ka1、ka2的通斷，rf分別取lk、10k、100k時則放大倍數(shù)分別等于1倍、10倍、100倍。而量程電動切換正是利用輸入電壓的值控制繼電器器ka1、ka2的通斷，從而

44、調(diào)整放大倍數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量的。 圖3-4 反相放大器3.3.3 acdc轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計在測量交流信號時，交、直流轉(zhuǎn)換是一個非常重要的環(huán)節(jié)，交、直流電壓轉(zhuǎn)換一般由整流電路和濾波電路構(gòu)成。整流電路一般有無源和有源兩種。其中無源整流電路由于二極管的非線性飽和區(qū)的存在影響測量精度。而有源整流電路則可以消除二極管的非線性截止區(qū)的影響。因此，本儀表中采用了有源全波整流，其電路如圖3-5所示。 圖3-5 全波整流電路當(dāng)輸入信號ui處于正半周時，d2截止，uo1為虛地，uo10；當(dāng)ui處于負(fù)半周時，d1截止，d 2導(dǎo)通，形成負(fù)反饋。此時uo1一(r2u1)rl，且二極管的非線性截止區(qū)不會影響輸出。uo1的波形為

45、半波整流波形。u2和r3一r5構(gòu)成反相加法器，若取r42r3，則輸出uo2一r5(uo1十u12)/r3，即正弦波同半波整流波形相加，形成全波整流輸出。電容c的作用是濾除高頻干擾。濾波電路一般也分為有源濾波和無源濾波。為了提高精度，本儀表采用了二階有源低通濾波器，其電路如圖3-6所示。 圖3-6二階有源低通濾波器對于輸入的全波整流信號，低通濾波器的作用是濾除其中的交流成分，只讓直流成分通過。因此，將低通濾波器的截止頻率定為2hz。3.3.4量程自動轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計量程自動轉(zhuǎn)換是實現(xiàn)精密儀器自動測量的重要組成部分，也是本儀表的核心控制部分。本儀表采用的是模擬比較法量程自動轉(zhuǎn)換。模擬比較法量程自動轉(zhuǎn)

46、換電路是由模擬比較器、量程寄存器、量程開關(guān)和譯碼器組成，其原理框圖如圖3-7所示。模擬比較器量程開關(guān)量程寄存器譯碼器圖3-7 量程自動轉(zhuǎn)換的原理框圖(1)模擬比較器模擬比較器的作用主要是衡量輸入信號ui是否處于預(yù)定的電壓范圍內(nèi)。當(dāng)ui高于“超出基準(zhǔn)”時，則能輸出進(jìn)位脈沖cpl；當(dāng)u1低于“不足基準(zhǔn)”時，則能輸出退位脈沖cp。模擬比較器由兩個比較器和兩個或門組成如圖3.13所示。比較器由lm311構(gòu)成，“超出基準(zhǔn)”預(yù)定為5v，“不足基準(zhǔn)”預(yù)定為0.5v。如果輸入信號ui超過5v，則比較器lm311(1)輸出低電平，脈沖cp通過“或”門輸出cp+；當(dāng)ui低于0.5v時，則比較器lm311(2)輸出

47、低電平，脈沖cp通過“或”門輸出cp-；：當(dāng)ui處于5v-0.5v之間時則兩個比較器均輸出高電平，此時既沒有cp+也沒有cp-輸出。lm311有個控制端s，當(dāng)s1(高電平)時，比較器處于工作狀態(tài)；當(dāng)s0(低電平)時，比較器處于禁止?fàn)顟B(tài)，此時比較器輸出為高電平。因此，當(dāng)“禁進(jìn)”或“禁返”信號傳送過來之后，比較器將處于禁止?fàn)顟B(tài)，由“禁進(jìn)”或“禁返”信號來控制cp+或cp-的輸出。(2)量程的劃分 由于低壓輸入通道有運算放大器組成的電壓跟隨器，受該電壓取隨器的限制，其輸入電壓有效值最高不得大于5v。因此，儀表的基本量程定為5v一500mv，故比較器的上、下限電壓相應(yīng)為5v和0.5v。根據(jù)比較器的上、

48、下限電壓，可將儀表的量程劃分為五擋高壓部分為兩擋，低壓部分為三擋，即高壓部分：500v50v50v一5v低壓部分：5v一500mv 500mv一50mv 50mv以下高壓輸入通道輸入的電壓經(jīng)過衰減器后衰減為5v以下的電壓，即可進(jìn)行低壓測量。因此，只需確定低壓部分三個量程的對應(yīng)放大倍數(shù)即可。由前文可知，本儀表的反相放大部分有1倍、10倍和100倍三種放大倍數(shù)，而反相放大器的放大倍數(shù)au與繼電器kal、ka2的通斷有密切關(guān)系。量程、放大倍數(shù)au與繼電器kal、ka2狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系如表3-1所示。表中0和1分別表示繼電器的斷開和閉合。圖3-8 模擬比較器表3-1 狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系量程auka2ka15

49、v500mv110500mv50mv100150mv以下10000由此可見，量程的自動轉(zhuǎn)換實際上可以歸結(jié)為繼電器ka1、ka2狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。(3)量程寄存器量程寄存器是量程自動轉(zhuǎn)換的核心部分，它的輸入信號為cp+和cp-，而它的輸出則控制量程的轉(zhuǎn)換。根據(jù)前面的分析，量程的順次轉(zhuǎn)換可以表示為繼電器ka1、ka 2狀態(tài)的不同組合，也就可以表示為兩位二進(jìn)制數(shù)的減、加計數(shù)。因此，這里選用二進(jìn)制可逆計數(shù)器74lsl93作為量程寄存器，其連接電路圖如圖3-9所示。 74ls193為異步二進(jìn)制計數(shù)器，這里只利用它的加、減計數(shù)和qa 、qb兩個輸出。根據(jù)其功能，當(dāng)cp+有脈沖輸入，cp-為高電平時，其輸出qa

50、、qb進(jìn)行二進(jìn)制加計數(shù)；當(dāng)cp+為高電平，cp-為脈沖輸入時，其輸出qa 、qb進(jìn)行二進(jìn)制減計數(shù)；當(dāng)cp+、cp-同為高電平時、其輸出qa 、qb保持不變。比較器輸入與量程寄存器的關(guān)系如表3-2所示。圖3-9 量程寄存器表3-2 比較器輸入與量程寄存器的關(guān)系uicp+cp-量程轉(zhuǎn)換記數(shù)方式5vcp1升量程加記數(shù)0.5v1cp降量程減記數(shù)0.5v5v11不變不記數(shù)(4)量程開關(guān)量程的切換是通過量程開關(guān)來實現(xiàn)的，本儀表的量程開關(guān)是繼電器kal、ka2。通過繼電器kal、ka2可以使放大器的放大倍數(shù)發(fā)生變化，從面實現(xiàn)量程的轉(zhuǎn)換。從74lsl93輸出的控制信號qa 、qb為數(shù)字信號，為了用該信號控制繼

51、電器的通斷，采用如圖3-10所示的驅(qū)動電路。圖3-10 繼電器的驅(qū)動電路繼電器的線圈為感性負(fù)載，當(dāng)晶體管關(guān)斷時，二極管d起到為繼電器的線圈續(xù)流的作用，從而保證驅(qū)動電路的正常工作。由于繼電器ka只需斷開、閉合一條線路，故只需單觸點繼電器即可，這里選用hg4l00型。(5)譯碼器譯碼器的作用主要是根據(jù)量程的控制信號指示量程的位置，因此又稱為量程指示器。由于本儀表為數(shù)字顯示，因此量程指示就體現(xiàn)為顯示單位相小數(shù)點的變化。換句話說就是譯碼器的輸出決定了顯示器的單位和小數(shù)點的變化。由于高、低壓量程的切換是手動的，因此要用位數(shù)字信號來表示這一變化。所以規(guī)定，當(dāng)使用低壓量程時，信號qc為低電平0，當(dāng)使用高壓量

52、程時，信號qc為高電平1。本儀表的顯示為四位bcd碼單位可以采用伏(v)和毫伏(mv)兩種。量程和顯示的關(guān)系如表3-3所示。表3-3 量程和顯示的關(guān)系量程4位bcd顯示單位500v50v4999v50v5v4999v5 v500 mv4999mv500mv50mv4999mv50 mv以下4999mv單位和小數(shù)點均可以用數(shù)字信號的高低電平驅(qū)動發(fā)光二極管來表示。當(dāng)數(shù)字信號為高電平時，發(fā)光二極管亮；當(dāng)數(shù)字信號為低電平時，發(fā)光二極管熄滅。因此，單位和小數(shù)點的亮與熄滅可以用二進(jìn)制數(shù)0和1來表示，可得邏輯真值表如表3-4所示。表3-4 邏輯真值表量程譯碼器輸出譯碼器輸入qcqbqa第二位小數(shù)點s1第一位

53、小數(shù)點s2v(s3)mv(s4)500v50v110011050v5v10110105 v500 mv0100001500mv50mv001010150 mv以下0001001由表3-4所示邏輯真值表可以寫出譯碼器輸入、輸出的邏輯表達(dá)式為 第二位小數(shù)點 第一位小數(shù)點 v mv 同時，譯碼器還需輸出“禁進(jìn)”、“禁運”信號。當(dāng)量程切換到最高擋500v50v或5v500mv時，若直流輸出仍高于“超出基準(zhǔn)”，則必須產(chǎn)生“禁進(jìn)”信號。同樣，當(dāng)量程處于最低擋50v5v及50mv以下時，若直流輸出仍低于“不足基準(zhǔn)”，則必須產(chǎn)生“禁返”信號。因此，可以得到如表3-5所示真值表。表3-5 真值表量程qcqbqa

54、禁進(jìn)禁返500v50v1101050v5v101015 v500 mv01010500mv50mv0010050 mv以下00001由表3-5可得如f邏輯表達(dá)式 禁進(jìn) 禁返 此處采用三線八線譯碼器74lsl38和與非門74ls00來產(chǎn)生信號s1-s6。至此，量程自動轉(zhuǎn)換電路已設(shè)計完畢。該電路可以根據(jù)輸入信號的大小，自動地轉(zhuǎn)換到合適的量程上，從而完成精確測量。（6）秒脈沖發(fā)生器以ic1為核心組成多諧振蕩器，其反向電路由rp1、r1和c1組成。c1的充放電受ic1輸出端的狀態(tài)所控制，當(dāng)c1兩端電壓達(dá)到ic1的兩個觸發(fā)電平之一時，ic1輸出翻轉(zhuǎn)。選擇ci和r1的值使ic1輸出為10hz脈沖，其精度可

55、用rp1調(diào)節(jié)，再用ic2進(jìn)行十分頻，送出1hz秒脈沖。（如圖3-11）。圖3-11秒脈沖發(fā)生器4 整機(jī)的組裝和調(diào)試4.1整機(jī)的組裝根據(jù)儀表的工作原理，我們用計算機(jī)繪制出印刷電路板。本儀表電路板分為主電路板、顯示板和電源板塊，各板之間采用導(dǎo)線和接插件相連接。電源板必須在輸入18v和9v交流電壓的情況下，輸出土15v和兩組十5v電源供電路個的集成電路使用，還要輸出十5v和十0.5v電源作為比較器的上、下限電壓，另外還需要提供十25v 標(biāo)準(zhǔn)電源供校驗使用。主電路板包括本儀表的測量通道及自動量程轉(zhuǎn)換部分，其輸出應(yīng)是顯示板的各項輸入，包括vf轉(zhuǎn)換輸出fo、信號、控制小數(shù)點的信號等。顯示板主要完成計數(shù)和顯

56、示的功能，在fo、信號、控制小數(shù)點信號的控制下，顯示板應(yīng)完成正確的時序并正確地顯示。印刷電路板采用光繪，制好后、將所有元件按正確的位置焊接好，最后將焊接好元件的印刷電路板組裝在一起。4.2調(diào)試調(diào)試分為兩步進(jìn)行，先進(jìn)行各部分的調(diào)試，最后再進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。調(diào)試工作的重點和準(zhǔn)點主要在模擬電路部分。模擬電路部分的調(diào)試首先要調(diào)整各個運算放大器的調(diào)零電位器保證各運算放大器的失調(diào)電壓為零，其次再調(diào)節(jié)反相放大器的放大倍數(shù)(分別為1倍、10倍、100倍)及反相器和濾波器的直流增益。數(shù)字部分的調(diào)試比較簡單，只要邏輯正確、線路無誤、集成電路完好，一般一次調(diào)試即可通過。4.3校驗在對模擬電路粗調(diào)后，宜用四位半的數(shù)字電壓

57、表對其進(jìn)行了初步校驗，其結(jié)果達(dá)到f最大誤差不超過1，即1級電壓表的水平。儀表中使用的運算放大器直接影響到儀表的頻帶范圍。本儀表采用最常用的、具有相位補(bǔ)償功能的運算放大器a741，儀表的頻帶范圍為020khz，基本達(dá)到設(shè)計要求。4.4改進(jìn)方案這次畢業(yè)設(shè)計所研制的量程自動轉(zhuǎn)換式數(shù)字文流毫伏表基本完成預(yù)定任務(wù)問題，但還是存在著一些問題。在毫伏表的頻帶寬度方面，由于采用的是運算放大器a74l，所以頻帶范圍僅為020khz，這只是基本達(dá)到設(shè)計要求，頻帶寬度還可以進(jìn)一步提高。在實驗中我們曾采用高速運算放大器lf357，其帶寬可達(dá)100khz而無波形畸變現(xiàn)象。只是由于時間倉促，沒有來得及解決lf357的自激

58、振蕩問題，因而沒有采用。顯然，克服以上問題或選擇合適的運算放大器，可使儀表的帶寬達(dá)到100khz，甚至更寬。在儀表的acdc轉(zhuǎn)換部分，采用了運算放大器組成的有源濾波、整流電路。但隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在真有效值交直流轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。例如若使用lh0091真有效位交直流轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入正弦交流電壓時其輸出為真有效恒定直流電壓，精度高，電路簡單。除此以外。若要進(jìn)一步提高表的精度，完全可以改用與lh009l類似的集成電路。結(jié) 論漫長的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生所學(xué)的理論和實踐相結(jié)合的一個重要環(huán)節(jié),是對我們所學(xué)知識的一個綜合的訓(xùn)練及考核，是對我們所學(xué)知識的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識對實

59、踐技能相結(jié)合的全面的考核。并對我們?nèi)绾胃鶕?jù)要做的課題對現(xiàn)有的資料進(jìn)行理解和運用的能力的考核。在這段時間中我學(xué)到了很多東西，感到自己以前所學(xué)到的知識沒有深刻的理解，關(guān)鍵時刻還得求助于老師和書本，覺得以后要做的事還很多，需要不斷的自學(xué)并深化學(xué)習(xí)以前的知識。本次的畢業(yè)設(shè)計主要對于數(shù)字交流毫伏表的重點電路作出了詳細(xì)的分析，還有部分電路未做詳細(xì)解釋比如計數(shù)及顯示部分的設(shè)計、vf轉(zhuǎn)換電路部分的設(shè)計以及電源電路的設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計涵蓋了在學(xué)校所學(xué)的模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，并且有所擴(kuò)展。在設(shè)計中我采用了模塊化的設(shè)計方法，先將整機(jī)分為不同的功能模塊，再設(shè)計實現(xiàn)局部功能的單元電路。這樣各單元電路的功能明確，之

60、間的界限清楚，便于調(diào)試。對每一單元電路我均采用了較簡潔的電路，以達(dá)到易調(diào)整、故障少、成本低的目的。心 得 體 會畢業(yè)設(shè)計，是把自己三年來所學(xué)的知識進(jìn)行綜合應(yīng)用。通過這次設(shè)計，不但鞏固了自己的所學(xué)知識，同時也學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的知識，提高了自己的設(shè)計能力和動手能力，為自己走上工作崗位打下了扎實的基礎(chǔ)。在設(shè)計中，查閱了許多資料，拓寬了自己的知識面，解決了許多設(shè)計中遇到的問題。比如，在設(shè)計中，我在硬件電路設(shè)計中加深了對電路基礎(chǔ)的認(rèn)識，通過這次學(xué)習(xí)，加深了感性認(rèn)識。在調(diào)試中，碰到了問題，不是放棄或繞開，而是千方百計的解決。通過查閱資料、請教指導(dǎo)老師、同學(xué)們之間互相探討等途徑，把問題弄懂、弄通，最

61、后解決問題。總之，通過這次畢業(yè)設(shè)計，自己學(xué)到了許多新知識，了解和掌握了產(chǎn)品設(shè)計的過程，使自己在質(zhì)和量上都得到了較大的提高。致 謝通過兩年多的學(xué)習(xí)，不僅增加了我的知識，同時也拓寬了我的知識面，加強(qiáng)了理論基礎(chǔ)，為將來更好的應(yīng)用所學(xué)的知識打下良好的基礎(chǔ)。這次的課題研究、以及論文的順利完成，既是對我在大學(xué)期間所學(xué)知識的檢驗和提高，也是各位老師悉心指導(dǎo)的結(jié)果。值此論文即將完成之際，衷心地感謝給予我關(guān)心和愛護(hù)的老師們！特別感謝我的指導(dǎo)老師惠祥老師給予的精心指導(dǎo)，從確定研究課題，到具體展開研究，到最后論文的寫作，整個過程無不凝聚著他的心血。他淵博的學(xué)識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，令學(xué)生欽佩，并終生難忘，在此向他表示最真誠的謝意。最后我要衷心的感謝多年來在生活和學(xué)習(xí)上