数显仪表课程设计3

目录

第1章数显仪表工作原理 (2)

1.1数字式显示仪表的基本构成 (2)

1.2数字仪表的主要技术指标 (3)

1.3线性化问题 (4)

1.4信号的标准化及标度变换 (5)

第2章数显仪表的制作 (6)

2.1 总电路图如下图 (6)

2.2 ICL7107双积分A/D转换器 (6)

2.3 MC1403 (8)

2.4 LM324 (9)

2.5 LED显示器 (9)

第3章数显仪表的安装 (10)

3．1 数显部分的安装 (10)

第4章结论与体会 (11)

参考文献 (12)

第1章 数显仪表工作原理

1.1数字式显示仪表的基本构成

1.1 数字式显示仪表的基本构成

数字仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有： 准确度高 分辨力高

无主观读数误差 测量速度快

能以数码形式输出结果

在生产过程中大量的工艺参数，经过变送器变换后多数是转换成相应的电参量的模拟量。因此，对数字显示仪表所要求的模数转换装置，都以电信号为输入量，由此可见数字式显示仪表实际上是以数字电压表为主体组成的仪表。

图1-1 数字显示仪表的方框图

数字仪表按工作原理分为：不带微处理器和带微处理器的。其原理图如图1-1所示。不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；代微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。

在生产过程中要求显示仪表反映的显示制式被测参数的函数，并且要求能自动地补偿其他干扰因素（如室温等）。这些函数关系有些是线性的，但多数是非线性的。为了将被测参数以绝对值的形式和量纲反映出来，对显示仪表就必须将被测参数进行一些的运算、处理及非线性补偿、同时补偿其他参数对被测参数的影响。在一般模拟量显示仪表中，对被测参数与显示值之间的非线性函数关系，可以采用非等分标尺等方法方便地加以解决。对各种不同的量限的转换系数可以

测量

电路

电平放大

比较环节 非线性校正及A/D 转换

设定

机构 译码、驱动、显示

控 制 逻 辑

控制模式

信号输出

传感器

使用相应的量限标尺来显示。但在数字显示仪表中由于直接观察到的是所测参数 的绝对数字量，所以在数字式显示仪表中除模数转换装置外，必须具有另一重要组成部分，即对被测参数的非线性函数的线性化及各种系数的标度变换。标度变换是将仪表显示的数字量和被测物理量统一起来；而线性化环节的作用是消除或减小敏感元件非线性对测量结果的影响，使输出的数字量与被测参数间保持良好的线性关系。这两个环节的功能既可以在数字仪表的模拟部分实现，也可以在数字部分实现，在微机化仪表中，也可利用软件来实现。

数字仪表的出现和发展是与计算机技术、电子技术等现代技术的发展紧密相关的，它的优越性能和广泛的应用是传统的模拟仪表受到严重挑战。模拟仪表会不会被数字仪表所取代，已引起人们的关注和争议。一般来说，实验室用高档仪表类数字仪表明显优于模拟仪表，对于工业现场，应用数字仪表的问题目前还有争议。当前就捡个二轮，数字面板表已能和模拟仪表相竞争，而且可靠性方面和使用也有了一定保证。但是模拟仪表的一些固有特点，如可作趋向显示等仍为人们所欣赏，数字仪表尚难完全取代模拟仪表。另外在功能、精度要求不高，而更注重可靠性和实用的工业过程检测和控制系统中，模拟仪表更显现出特有的优势。因此一种可能的发展方向，尤其在面板类仪表中，是将数字仪表和模拟仪表的优点结合起来，开发出新一代显示仪表。目前出现的一种新型、采用固体电路和模拟显示的面板表-光主体（条图示）仪表就兼有数字和模拟式仪表的优点。

图1-2数字显示仪表的基本构成

1.2数字仪表的主要技术指标 （1）显示读数

线性化器

记数译码

标度变换

逻辑控制电路

被测对象

传感器

前置放大

模数转换

基准源

模拟开关

时钟

数字显示

打印记录

报警系统

数码输出

以十进制显示被侧变量值的位数称为显示位数。能够显示“0~9”的数字位称为“满位”；仅显示1或不显示的数字位，称为“半位”或“21

位“。工业用

数字温度显示仪表的显示数常为2

1

3位，可显示－1999~1999。高精度的数字表显

示位数目前达到2

18位。

（2）仪表的量程

仪表标称范围的上、下限之差的模，称为仪表的量程。量程有效范围上限值为满度值。例如XMZ —101数字式温度仪表，测量范围30~180℃，其量程为150 ℃，满度值为180℃。 （3）精度

目前数字式仪表的精度表示法有三种：满度的±a%±n 字、读数的±a%±n 字、读数的±a% 满度的b%。系数n 是显示仪表读数最末一位数字变化，一般n=1。这是由于把模拟量转换成数字量的过程中至少要产生±1个量化单位的误差，它和被测量无关。显然，数字表的位数越多，这种量化所造成的相对误差就越小。 （4）分辨力和分辨率

数值仪表的分辨能力是指末尾数字改变一个字所对应的被测量变量的最小变化值，它表示了仪表能够检测到的被测量的最小变化能力。数字式显示仪表在不同的量程下的分辨力是不同的，通常在最低量程上具有最高分辨能力，并以此作为该仪表的分辨力指标。

分辨率指仪表显示的最小数值与最大数值之比。例如，最低测量范围为0~999.9℃的数字温度显示仪表，最小显示0.1℃（末位跳变一个字），最大显示999.9℃，则分辨率为0.01%。显然，分辨力即分辨率与最低量程的乘积。上述仪表的分辨力为0.01%*999.9℃=0.1℃ （5）输入阻抗

数字式显示仪表是一种高输入的仪表，输入阻抗可达1012 。 （6）抗干扰能力

数字式显示仪表一般用串模干扰抑制比和共模干扰抑制比来表征抗干扰能力大小。SMR 和CMR 的单位是分贝，数值越大，表示数字仪表的抗干扰能力越强，一般直流电压型数显仪表的串模干扰抑制比为20~60dB ，共模干扰抑制比为120~160Db 。 1.3线性化问题

对于显示仪表来说，一般希望它的刻度方程式线性的，以保证在整个测量范围内具有恒定的灵敏度。实际上由于大多数传感器特性非线性，测量电路具有非