-数字式直流电压表的设计与测试学士学位论文

目录摘要…………………………………………………………………Abstract…………………………………………………………………前言……………………………………………………………1、数字式直流电压表现状，研究目的以及意义………………………………… 1.1课题背景及发展趋势………………………………………………1.2研究的意义和目的………………………………………………2、数字电压表整体设计方案…………………………………………2.1数字电压表原理介绍…………………………………………2.2数字电压表设计方案综述…………………………………………3、集成电路ICL7106的理论综述………………………………………3.1 ICL7106概述………………………………………3.1.1 ICL7106简介……………………………………3.1.2 ICL7106的特点介绍……………………………………3.2 ICL7106管脚的功能特点……………………………3.3 ICL7106的内部电路和工作原理………………………………………3.3.1 ICL7106内部模拟电路…………………………………3.3.2 ICL7106内部数字电路…………………………………4、电路设计和分析………………………………………………………………… 4.1由ICL7106构成的数字式直流电压表表头的分析………………4.2小数点驱动电路……………………………………………………4.3各测量电路……………………………………………………4.3.1直流电压测量电路………………………………………………4.3.2交流电压测量电路………………………………………………4.3.3直流电流测量电路………………………………………………4.3.4电阻测量电路………………………………………………4.4使用注意事项………………………………………5、数字万用表的制作，调试和测试………………………………………5.1制作方法………………………………………5.2系统调试………………………………………5.3测量结果对比分析………………………………………结束语参考文献…………………………致谢…………………………数字式直流电压表的设计与测试摘要数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

本设计主要由集成芯片ICL7106和四个共阴极LED数码管构成，其中ICL7106内部包括模拟电路和数字电路两大部分，模拟电路部分包括基准电压源、模拟开关和A/D转换器；数字电路部分包括时钟振荡器、分频器、计数器、译码器异或门构成的驱动器、控制逻辑电路和锁存器。

其中，A/D转换器是该系统的核心部分，它将输入的模拟量转换成数字量输出。

在实际测量使用过程中，输入电压经量程转换进入ICL7106进行A/D转换，然后通过计数译码电路变换成笔段码，最后再通过驱动LCD上的电池显示符号来显示数值。

本文将对设计所用集成芯片ICL7106各部分功能和电路以及其它扩展电路做详细阐述。

关键词：数字电压表；ICL7106；A/D转换器Digital DC voltmeter’s designing and testingAbstractDigital voltmeter (Digital V oltmeter) referred to as DVM, it is the use of digital measuring technology, the continuous analog (DC input voltage) into a non continuous, discrete digital form and the instrument display. This design mainly by the integrated chip ICL7106 and four common cathode LED digital tube, which is contained in the ICL7106 analog circuit and digital circuit two parts, parts of analog circuit includes a reference voltage source, analog switches and A/D converter; digital circuit part comprises a clock oscillator, frequency divider, the counter, the decoder XOR gate drive, control logic. Circuit and a latch. Among them, the A/D converter is the core part of the system, the analog it will enter into a digital output. In the actual measurement process, the input voltage range conversion into the ICL7106 to A/D conversion, and then transform the counting decoding circuit into segments of code, and then through the drive LCD on the battery symbol to display the numerical display. In this paper, the design of the integrated chip ICL7106, the function of each part and the circuit and other circuit done in detail.前言随着科学技术的发展和进步，电子测量中常用的指针式万用表逐步地已被数字式万用表所取代。

数字万用表的结构基础是数字电压表。

只要在数字电压表的前面加上各种转换电路，即可构成数字式万用表。

数字式电压表的出现，有两方面的原因。

一方面由于电子计算机的应用逐渐推广到系统的自动控制信实验研究的领域，提出了将各种被观察量或被控制量转换成数码的要求，即为了满足实时控制及数据处理的需要；另一方面，电子计算机的发展，带动了脉冲数字电路技术的进步，为数字化仪表的出现提供了条件。

世界上第一台数字电压表是美国NLS公司制造的。

我国是从1958年开始研制数字电压表的。

同计算机的发展过程类似，数字电压表的发展过程也经历了电子管，晶体管，集成电路和大规模集成电路时代。

数字电压表的发展目前则早已进入智能化时代，高档智能化数字万用表均带微处理器和标准接口，能配计算机与打印机进行数据处理及自动打印，构成完整的测试系统。

在日常生活和工业生产中，数字电压表都是不可或缺的。

本课题的目的就是基于ICL7106芯片设计制作设计出一种结构简单、工作可靠、灵活性好的数字电压表。

本文先阐述数字电压表的发展历程和趋势，研究的目的和意义。

然后进一步分析数字电压表的工作原理，主要包括：集成芯片ICL7106的特点，内部电路，工作原理分析；数字万用表表头DT830B的电路原理，组装与调试；扩展电路的分析。

最后完成对数字式万用表DT830B的组装和调试，实验测试数据并与实验室标准万用表测量数据进行比对，完成对实验结果和可能造成实验误差的原因的分析。

一、数字式直流电压表现状，研究目的以及意义1.1课题背景及发展趋势出现于50年代初，在60年代末得到迅猛发展的数字电压表，简称DVM，它的工作原理采用的是数字化测量技术，把连续的模拟量转变为不连续的数字量，加以数字处理然后再通过显示器件显示。

数字式电压表的产生与发展与电子计算机的发展是密不可分的；同时，为革新电子测量中的烦锁和陈旧方式也催促了它的飞速发展，如今，它又成为向智能化仪表发展的必要桥梁。

由于传统的指针式电压表存在功能单一、精度低等缺点，已经不能满足数字化时代的需求。

同时采用集成芯片的数字式电压表，由于其精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信等特点已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。

数字电压表在近五十年间得到发展迅猛，构成数字电压表的核心元器件也已从早期的中小规模电路发展到大规模ASIC(专用集成电路)阶段。

数字电压表的应用范围也从传统的测量扩展至通信、传感、自动控制等领域，由此可见，数字式电压表具有极其广阔的发展前景。

传统电压表主要有两种设计思路：一种是用电流计和电阻利用欧姆定律构成的电压表；另外一种是利用中小规模集成电路芯片构成的电压表。

目前市场上较为流行的则是使用大规模ASIC(专用集成电路)构成的电压表。

虽然设计思路不同，但各种电压表各有优劣，同时也为各种新颖的电压表设计提供依据和基本设计思路。

近期中国数字电压表产业发展研究报告从多方面介绍了世界数字电压表产业的发展现状，同时阐述了中国数字电压表产业现状及其与外国同行业的差距，创新性地提出了“新型数字电压表产业”和“替代品产业”两个新概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“科技创新”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了“新型数字电压表产业”及替代产品的内涵。

根据“新型数字电压表产业”及替代品的评价体系和量化指标体系，从各个角度对中国数字电压表产业的发展现状进行了总结和分析，并对数字电压表产业在中国行政划分的四大都市圈的发展趋势做了深刻的评估和预测。

以下给出中国新型仪表产业未来发展的几个趋势：(1)普遍采用新技术，不断开发创新，向模块化发展随着科学技术的发展，各种新技术新产品层出不穷，仪器仪表产业也不断地面临着技术的革新。

首先是20世纪90年代针对A/D转换器的技术改革，如美国的四斜率A/D转换技术和余数再循环技术，英国的自动校准技术，荷兰的智能化专用芯片80C51系列等，这些新技术让数字电压表想高稳定性，高准确度，低成本方向发展。

近年来，集成电路的发展使电压表只需要在外围加一个扩展电路和几个简单的元器件就可构成智能化仪表，可以完成测量，控制，比较，存储等多种功能。

(2)标准化，规范化新型仪表正向着标准模块化方向发展，这也是未来数字仪表的发展趋势。

未来的数字仪表将由各个标准化，规范化，通用化，系列化的模块所构成，这也将为仪器仪表的电路设计，维修检测提供很大的方便。