三位半数字直流电压表的设计样本

钦州学院

数字电子技术课程设计报告三位半数字直流电压表设计

院系物理学院

专业过程控制自动化

学生班级级1班

姓名 xxxx 学号 xxxx

指引教师单位 xxxxx

指引教师姓名 xxxx 指引教师职称 xxxx

7月

三位半数字直流电压表

过程控制自动化专业级 xxx

指引教师 xxx

摘要：依照设计指标和规定，结合平时所学理论知识，设计出一种功能较齐全数字直流电压表。

核心词：电压表、电路、设计、A/D转换器

目录

前言 (1)

1 设计技术指标与规定 (1)

1.1 设计技术指标 (1)

1.2 设计规定 (1)

2 方案设计及元器件清单 (1)

3 电路工作原理 (2)

4 各某些功能 (3)

4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 性能特点 (3)

4.2 基准电源(CC1403) (3)

4.3 译码器(MC4511) (4)

4.4 显示电路模块 (5)

4.5 驱动器 (5)

4.6 显示屏 (5)

5系统电路总图及原理 (5)

5.1 电路构成 (5)

5.2 电路工作原理及过程 (6)

5.2.1 三位半A／D转换器MC14433 (7)

5.2.2 七段锁存-译码-驱动器CD4511 (8)

5.2.3 高精度低漂移能隙基准电源MC1403 (9)

6 电路连接测试 (9)

7 经验体会 (10)

参照文献 (10)

前言

数字电压表（Digital Voltmeter），简称DVM，是采用数字化测量技术，把持续模仿信号转换成不持续、离散数字形式并加以显示仪表。数字电压表类型诸多，其输入电路、设计电路和显示电路基本相似，只是电压—数字转换办法不同。

因而，咱们本次设计电压表就是为了理解电压表原理，从而学会制作电压表。并且通过电压表制作进一步理解各种在制作中用到中小规模集成电路作用及实用办法。

1 设计技术指标与规定

1.1 设计技术指标

1. 量程：一档：+1.999V～0～－1.999V 二档：+19.99V～0～－19.99V

2. 用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变；

3. 保持/测量开关：能保持某一时刻读数；

4. 批示值与原则电压表达值误差最低位在5之内。

1.2 设计规定

1. 画出电路原理图（或仿真电路图）；

2. 元器件及参数选取；

3. 编写设计报告写出设计全过程，附上关于资料和图纸，有心得体会。

2 方案设计及元器件清单

选用A/D转换芯片MC14433、CC4511、MC1413、MC1403实现电压测量，用

四位数码管显示出最后转换电压成果。缺陷是工作速度低，长处是精度较高，工作性能比较稳定，抗干扰能力比较强。

详细元器件清单如表1所示。

表一元器件清单

3电路工作原理

1.直流数字电压表核心器件是一种间接型A / D 转换器 它一方面将输入模仿电压信号变换成易于精确测量时间量 然后在这个时间宽度里用计数器计时 计数成果就是正比于输入模仿电压信号数字量，并进行实时数字显示。该系统可采用

MC14433——3位半A/D 转换器、MC1413 七路达林顿驱动器阵列、CC4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源 MCl403 和共阴极 LED 发光数码管构成。

2.本系统是 3位半数字电压表，3位半是指十进制数 0000～1999。所谓 3 位是指个位、十位、百位，其数字范畴均为 0～9，而所谓半位是指千位数，它不能从 0 变

化到 9，而只能由 0 变到 l ，即二值状态，因此称为半位。

数字电压表原理框图如图1所示。

图1 数字电压表原理框图

4 各某些功能

4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 性能特点

CC14433 是CMOS 双积分式三位半A / D 转换器，它是将构成数字和模仿电路约7700 各种MOS 晶体管集成在一种硅芯片上，芯片有24 只引脚 采用双列直插式，其引脚排列与功能如图2 所示。

图2 CC14433引脚排列

引脚功能阐明：

VAG （1 脚）：被测电压VX 和基准电压VR 参照地 VR （2 脚）：外接基准电压（2V 或200mV ）输入端 VX （3 脚）：被测电压输入端

R1（4 脚）R1/C1（5 脚）、C1（6 脚）：外接积分阻容元件端 C1=0.1μF （聚酯薄膜电容器），R1=470K Ω (2V 量程)； R1=27K Ω （200mV 量程）。

C01（7 脚）C02（8 脚）：外接失调补偿电容端 典型值0.1μF。

DU（9 脚）：实时显示控制输入端。若与EOC（14 脚）端连接 则每次A / D转换均显示。

CP1（10 脚）CPo（11 脚）：时钟振荡外接电阻端 典型值为470KΩ。

VEE （12 脚）：电路电源最负端 接 5V。

VSS （13 脚）：除CP 外所有输入端低电平基准（普通与1 脚连接）。

EOC（14 脚）：转换周期结束标记输出端 每一次A / D 转换周期结束（EOC

输出一种正脉冲）宽度为时钟周期一半。

OR（15 脚）：过量程标志输出端 。

DS4到DS1 （16到19 脚）：多路选通脉冲输入端，DS1 相应于千位，DS2 相应

于百位，DS3 相应于十位，DS4 相应于个位。

Q0到Q3 （20到23 脚）：BCD 码数据输出端，DS2、DS3、DS4 选通脉冲期间 输出三位完整十进制数，在DS1 选通脉冲期间 输出千位0 或1 及过量程、欠量程

和被测电压极性标志信号。

VDD，整个电路正电源端。

4.2 基准电源(CC1403)

提供精密电压，供 A／D 转换器作参照电压，如图3所示。

图3 基准电源CC1403

4.3 译码器(MC4511)

将二—十进制(BCD)码转换成七段信号，如图4所示。