三位半数字电压表设计
三位半数字电压表设计方案
摘要：当今社会是信息科技的时代，科技技术发展日新月异，科学发展的程度是各国竞争的核心力量，尤其是电子信息技术显得更加重要。
在信息处理技术，模数混合系统中，对模拟信号的采样一般是使用专计电路比较复杂，用到集成芯片比较多，给设计带来不便。
为克服这些缺点，这次设计中采用了高级集成芯片ICL7107作为对模拟信号的采样，使设计更简单，可靠性得到提高。
本题目介绍的是三位半数字电压表的设计，本次设计主要包括了对电压表的基本构成，双积分型A/D转换器的工作原理以及通用数字电压表的设计方法与调试技术的学习研究，采用集成芯片TL7107作为数字电压表的A/D转化及锁存和译码模块，使得电路具有设计简单、集成度及可靠性高的特点。
TL7107采用大电流反向输出，静态驱动共阴极LED数码管，由±5V双电源供电，显示亮度高但耗电较大，适合制作小型的三位半数字电压表。
该系统设计能够实现0～199mV 、0～1.99V、0～19.99V、0～199.9V、0～1999.9V，共五个量程电压值的测量。
做成电路板，进行测试，可得到测试结果.一、绪论在数字和显示技术中，为了实现数字显示，需要把连续变化的模拟量变化成数字量，这宗变化就是A/D转化。
为了使模拟量变化成数字量，必须经过取样、量化过程。
量化单位越小，整量化的误差就越小，数字量就越接近连续量本真的值。
数字式仪表是能把连续的被测量自动地变成断续的、用数字编码方式的、并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。
它把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起。
成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支。
数字电压表简称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。
数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳读现象，测量结果就是唯一的。
数字电压表具备了很多传统模拟仪表所不能相比拟的优势特点。
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表设计multisim
【设计背景及意义】
随着科技的不断发展，数字电压表在各个领域的应用越来越广泛。
三位半数字电压表作为一种常见的测量仪器，具有高精度、高稳定性、易于操作等优点。
本文将介绍如何使用Multisim软件设计一款三位半数字直流电压表，以满足实际应用需求。
【设计原理】
三位半数字直流电压表的设计主要依据以下原理：
1.采用分压式电路实现电压测量；
2.利用模数转换器将模拟信号转换为数字信号；
3.通过数字显示电路将数字信号转换为直观的电压值。
【设计步骤】
1.打开Multisim软件，新建一个项目；
2.添加所需元器件，包括电阻、电容、二极管、晶体管、运算放大器等；
3.连接电路，构建分压式电压测量电路、模数转换电路和数字显示电路；
4.设置元器件参数，如电阻值、电容值等；
5.添加电源和信号源，设置电压值；
6.配置仿真参数，进行仿真实验；
7.分析仿真结果，优化电路设计。
【仿真结果及分析】
经过多次仿真实验，得到以下结果：
1.电压测量范围：0~100V；
2.电压测量精度：0.5%；
3.数字显示：三位半液晶显示屏；
4.响应速度：≤1秒。
通过分析仿真结果，可以看出设计的三位半数字直流电压表具备较高的精度和响应速度，能够满足大部分实际应用场景的需求。
【总结与展望】
本文通过Multisim软件设计了一款三位半数字直流电压表，详细介绍了设计原理、步骤及仿真结果。
在今后的工作中，可以进一步优化电路设计，提高电压表的性能，如降低功耗、扩大测量范围等。
数字电路3位半直流数字电压表
一、课题名称：3½直流数字电压表二、内容摘要：数字电压表是常用的测量仪表之一，与同级别的指针式电压表相比较，使用方便，测量更准确，因此广泛使用。
它由模拟电路和数字电路两部分组成，模拟部分包括转换式输入放大器、基准电压源和A/D转换电路。
数字部分包括计数器、译码驱动显示及逻辑控制。
3½直流数字电压表具有以下7大特点：（1）显示清晰直观，读数准确（2）显示位数本设计中显示的位数为3位（3）高准确度（4）分辨率高（5）测量速率快（6）输入阻抗高（7）集成度高微功耗新型数字电压表采用CMOS 集成电路，整机功耗很低。
三、设计内容及设计要求：1. 了解双积分式A / D转换器的工作原理2. 熟悉位A / D转换器MC14433的性能及其引脚功能3. 掌握用MC14433构成直流数字电压表的方法4. 设计一个具有三位的十进制数字显示电压表四、试验器件清单：1.MC1403基准电源（1个）2.MC14433A/D转换器（1个）3.CD4511译码驱动（1个）4.LED共阴极数码管（4个）5.MC1413（ULN2003）（1个）6.电阻：10K（3个）1K（2个）47K（2个）3K（1个）470K（2个）100Ω（10个）10K的滑动变阻器（2个）7.电容：0.01µF（1个）0.1µF（3个）8.排针若干 9.覆铜板（2个） 10.导线若干 11.电池盒（2个）五、设计的系统方案：根据数字电路课程设计要求，在指定时间内系统的完成电路的设计、组装以及调试。
一、选题，根据数字电路技术基础课本大纲的要求，在网上搜集课题，筛选出能够体现和运用数字电路基本知识点的选题，确定设计方向。
二、根据选题进行思考，找出选题涉及的知识点，根据工作原理和相关专业知识，做到理解透彻，理清设计思路。
三、系统的对选题进行有层次的设计，画出初始电路图，再进一步的改进。
四、根据电路图连线、调试，使电路完成预期的设计要求和功能，并使电路达到最好的运行状态。
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表设计multisim三位半数字直流电压表是一种常用的测试仪器，用于测量直流电路中的电压值。
它具有简单易用、精度高、测量范围广等特点，被广泛应用于电子工程、电力工程、通信工程等领域。
在设计multisim 电路仿真软件时，三位半数字直流电压表也是必不可少的组成部分。
我们需要了解三位半数字直流电压表的原理。
它采用了数字显示技术，将测量到的电压值以数字形式显示在屏幕上。
一般情况下，三位半数字直流电压表的显示范围为0-1999，即可以显示0.000V-1.999V之间的电压值。
它通过测量电路中的电压，将模拟信号转换为数字信号，并通过显示器显示出来。
在multisim中设计三位半数字直流电压表，首先需要选择合适的元件进行连接。
常见的元件有电阻、电容、二极管等。
在连接电路时，需要注意保证电路的稳定性和准确性。
电路的稳定性可以通过合理选择元件值来实现，而准确性则需要根据实际需求来确定。
在连接电路之后，我们需要设置multisim的参数。
首先是设置电源电压，这是为了模拟实际电路中的电源情况，保证电路能够正常工作。
其次是设置测量范围，根据需要选择合适的范围。
最后是设置显示方式，可以选择数码管显示或液晶显示等方式。
完成电路的连接和参数设置后，我们可以进行仿真实验。
在multisim中，可以设置不同的输入电压值，观察三位半数字直流电压表的显示结果。
通过对比实际测量值和显示值，可以评估电路的准确性和稳定性。
除了基本的测量功能，三位半数字直流电压表还可以具备其他功能，如自动量程切换、峰值保持等。
这些功能可以通过添加适当的电路元件和控制电路来实现。
在multisim中，可以根据需要进行扩展和改进，使三位半数字直流电压表具备更多的功能和应用。
设计multisim电路仿真软件时，三位半数字直流电压表是一个不可或缺的元件。
它能够对直流电路中的电压进行准确测量，并以数字形式显示出来。
通过合理连接电路和设置参数，我们可以在multisim中模拟实际的测量过程，并评估电路的性能。
3位半数字表头芯片ICL7107的特点及原理介绍
3位半数字表头芯片ICL7107的特点及原理介绍(1) 31/2位双积分型A/D转换器ICL7107功能与特点① ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器，属于CMoS大规模集成电路，它的最大显示值为士1999，最小分辨率为100uV，转换精度为0.05士1 个字。
② 能直接驱动共阳极LED数码管，不需要另加驱动器件，使整机线路简化，采用士5V两组电源供电，并将第21脚的GND接第30脚的IN 。
③ 在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源，通过电阻分压器可获得所需的基准电压V REF。
④ 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。
⑤ 输入阻抗高，对输入信号无衰减作用。
⑥ 整机组装方便，无需外加有源器件，配上电阻、电容和LED共阳极数码管，就能构成一只直流数字电压表头。
⑦ 噪音低，温漂小，具有良好的可靠性，寿命长。
⑧ 芯片本身功耗小于15mw（不包括LED）。
⑨ 不设有一专门的小数点驱动信号。
使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.⑩ 可以方便的进行功能检查。
图1 ICL7107的引脚图及典型电路。
(2) ICL7107引脚功能及主要电气参数V＋和V-分别为电源的正极和负极，au-gu,aT-gT,aH-gH：分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号，依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。
Bck：千位笔画驱动信号。
接千位LEO显示器的相应的笔画电极。
PM：液晶显示器背面公共电极的驱动端，简称背电极。
Oscl-OSc3 ：时钟振荡器的引出端，外接阻容或石英晶体组成的振荡器。
第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定：Fosl = 0.45/RCCOM ：模拟信号公共端，简称“模拟地”，使 用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。
TEST ：测试端，该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地，故也称“逻辑地”或“数字地”。
VREF ＋ VREF- ：基准电压正负端。
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表设计multisim（最新版）目录1.引言2.三位半数字直流电压表的原理3.multisim 软件的使用4.设计过程5.测试结果6.结论正文1.引言数字电压表是一种常用的电子测量仪器，可以测量直流电压、交流电压、脉冲电压等。
随着科技的发展，数字电压表的设计和制造技术也在不断提高，使得数字电压表的性能和精度得到了极大的提升。
在本文中，我们将介绍一种三位半数字直流电压表的设计方法，该方法使用了multisim 软件进行仿真和设计。
2.三位半数字直流电压表的原理数字电压表的原理是基于模拟电压表和模数转换器的。
模拟电压表可以测量连续变化的模拟电压信号，而模数转换器则可以将模拟电压信号转换为数字电压信号。
数字电压表通常由一个模数转换器和一个数字显示器组成，模数转换器将模拟电压信号转换为数字电压信号，数字显示器则将数字电压信号显示出来。
三位半数字直流电压表是一种精度较高的数字电压表，它可以测量最大电压为±1.5V 的直流电压信号。
它的设计原理是基于三个半电池的电路，通过调整三个半电池的电压来实现对直流电压信号的测量。
3.multisim 软件的使用multisim 软件是一种电子电路仿真软件，它可以用来设计和仿真各种电子电路，包括放大器、滤波器、振荡器等。
在本文中，我们将使用multisim 软件来设计和仿真三位半数字直流电压表。
首先，我们需要在 multisim 软件中创建一个新的项目，然后添加所需的元器件，包括电源、电阻、电容、二极管、三极管等。
接下来，我们需要绘制电路图，并进行电路仿真。
在仿真过程中，我们可以通过观察电路的波形和参数来调整电路的性能和精度。
4.设计过程在设计三位半数字直流电压表时，我们需要考虑以下几个方面：首先，我们需要选择合适的元器件，包括模数转换器、电源、电阻、电容等。
这些元器件的选取应根据电路的性能要求和成本考虑。
其次，我们需要设计电路的拓扑结构，包括放大器、滤波器、模数转换器等。
CJ5135系列三位半直流电压电流数字面板表 说明书
CJ5135系列三位半直流电压电流数字面板表使用说明书CJ5135系列数显直流电压电流表具有精度高，稳定性好，抗干扰性能优越，显示清晰，工艺精良。
产品外观大方，小巧精致美观，品质优良。
产品特点：产品应用：CJ5135系列数显直流电压电流表，可广泛应用于各种仪器仪表，教学设备，电力电子，工业自动化控制设备，医疗器械，交直流稳压电源，教学设备等作为直流电参数显示部件，提升产品档次，为各类指针式仪表的首选更新换代品。
主要技术参数：（执行标准GB/14913-2002)1. 工作电源：DC 5V±5%单电源 或DC:9V 12V 24V,AC220V可定做2. 工作电流：≤50mA3. 基本量程：±199.9mV或±1.999V4. 输入阻抗：≥1MΩ5. 准确度：±（0.2%读数+2个字）6. 过量程显示：第一位显示＂1＂或＂-1＂，后三位全不显示7. 工作温度：0-50℃8. 工作湿度：≤85%RH9. 显示字高：LED 0.56＂10.外型尺寸：79×42×25(40)(mm)11.开孔尺寸：75×39（mm)12.其他性能：自动归零，自动极性转换.产品连接线说明：仪表接线及开孔尺寸如图所示：CJ5135系列接线图外形及安装尺寸以上接线图仅供参考，请以仪表壳体上的接线图为准温馨提示：本公司其它产品有:液晶显示的温度计,电压/电流面板表,数字调节仪,温控表,智能计数器,时间继电器,频率转速表,JD194系列电量变送器,CD194系列电力仪表,多功能电量测量仪表,DCDC电源模块,公司可根据客户要求定制非标产品.注意事项：1.仪表输入方式根据用户电路不同可分为两种,a：信号地、电源地、模拟地，如三地全部连接在一起就是“共地”，此种情况适用于采用独立工作电源的设备，稳定性好，抗干扰能力强；b:信号地独立，电源地和模拟地相连接，我们称为“浮地”，此情况适用于独立电源、差动放大信号输入设备；用户应根据实际用情况选择合适的输入方式。
智能仪器课程设计
智能仪器课程设计课程设计名称3位半数字电压表学生姓名、学号谭彩铭（0501170118）指导教师牛国柱2009-1-16课程设计要求设计一3位半直流数字电压表，满足下列要求1、量程为20mV，200mV，2V，20V，200V，测量精度要求0.1%2、3位半数码显示3、工作状态显示4、开机自检5、配简单键盘，如量程切换6、配微型打印机接口由实际操作中遇到的问题找解决方案实际搭建的数字电压表的量程为20mV，200mV，2V和8V，能完成量程的自动切换，并有各种量程状态以及超、欠量程的指示灯显示。
原理图附录一所示。
对应的完整汇编程序见附录三。
1 原理图总体思路由于采用3位半AD转换器TC14433，提供的基准电压为2V，可测电压量程为2V，故大于2V的待测电压衰减后输入，小于2V的待测电压放大后输入。
衰减和放大由51单片机控制控制模拟开关4051，4052来完成。
调试当中，发现若输入电压为负时，比例放大就不准确了，且相差较大，故又用运放和模拟开关搭建了一反相控制电路。
原理图当中，U15为用OP07搭建的电压跟随器，用于增大输入阻抗，减小输出阻抗，以减少对待测电压的影响。
U16为用OP07搭建的一反相器。
U1用于若发现待测电压为负，让待测电压反相后进入后续电路。
U6作用同U15。
U1用于控制是否将待测电压衰减1/4后进入后续电路。
U4和U7用于控制是否对电压进行衰减以及衰减多少。
U17作用同U15。
U2为用MC1403搭建的2V电压源，用于输出较准确的电压源给TC14433作为基准电压。
2 AD转换部分TC14433中，EOC与DU端相连，选择连续工作方式。
EOC与51单片机的中端口0相连，由中断方式采集数据。
中断0采集数据服务子程序如图2所示。
3 升降量程及量程状态指示灯显示程序控制升降量程即控制模拟开关4051和4052，是否对待测电压进行放大或衰减。
如何有效的控制量程的自动转换是一较难点，尤其是保证程序的健壮性。
3位半数字电压表
3位半数字电压表⽬录第⼀章三位半数字电压表的设计⽅案1.1 题⽬及设计⽬的 (2)1.2 设计要求 (2)1.3 ⽅案设计 (2)1.4 三位半数字电压表的设计思想 (4)第⼆章三位半数字电压表设计过程2.1 三位半数字电压表特点 (4)2.2 TC7107的介绍 (5)2.2.1 TC7107的性能特点 (6)2.2.2 TC7017的功能 (6)第三章电路仿真3.1 电路仿真 (7)第四章实验总结4.1 实验总结 (8)⼀：三位半数字电压表的设计案1.1题⽬及设计⽬的1、题⽬：三位半位数字电压表2、设计⽬的：通过电⼦技术的综合设计，熟悉⼀般电⼦电路综合设计过程、设计要求、应完成的⼯作内容和具体的设计⽅法，同时复习、巩固以往的模电、数电内容。
1.2设计要求采⽤课程或实验内容中所使⽤的元器件，设计⼀个三位半数字电压表，三位半是指个位、⼗位、百位的范围为0-9，⽽千位只有0和1两个状态，称为半位。
所以数字电压表测量范围为0001-1999。
数字电压表主要部分是A/D转换器，显⽰⽅法通常采⽤动态扫描（⼯作时四个数码管轮流点亮，利⽤⼈眼的视觉残留特性能够得到整体效果，当扫描频率过低时显⽰的数码会有闪烁感）⽅式，但需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。
1.任务要求：2.基本要求：3.直流电压测量范围（0~200V）测量误差⼩于1%4.附加5.交流电压测量范围（0~200V）测量误差⼩于1%6.⾃动量程转换7.通过查阅资料，实现设计要求，写出实现原理，画出原理框图，描述其功能，并给出数字电压表电路原理图。
1.3⽅案设计利⽤成熟芯⽚Tc7107实现电压的测量，⽤四位数码管显⽰出最后的转换电压结果。
优点：可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独⽴模拟开关、逻辑控制、显⽰驱动、⾃动调零功能等。
数字电压表原理框图如下：1.4 三位半数字电压表的设计思想数字电压表的位数是指完整显⽰位，即能够显⽰0-9⼗个数字的位。
最新三位半数字电压表
三位半数字电压表四、设计原理及电路图（1）数字电压表原理框图如下：方案1的原理框图如图a所示；方案2的原理框图如图b所示；方案3的原理框图如图c所示。
图a图b图c鉴于选用方案一，由数字电压表原理框图可知,数字电压表由五个模块构成,分别是基准电压模块, 3 1/2位A/D电路模块,字形译码驱动电路模块,显示电路模块,字位驱动电路模块.各个模块设计如下:量程转换模块采用多量程选择的分压电阻网络，可设计四个分压电阻大小分别为900K Ω，90KΩ，9KΩ和1KΩ。
用无触点模拟开关实现量程的切换。
基准电压模块这个模块由MC1403和电位器构成, 提供精密电压，供A/D 转换器作参考电压.3 1/2位A/D电路模块Output直流数字电压表的核心器件是一个间接型A / D转换器，这个模块由MC14433和积分元件构成,将输入的模拟信号转换成数字信号。
字形译码驱动电路模块这个模块由MC4511构成 ,将二—十进制(BCD)码转换成七段信号。
显示电路模块这个模块由LG5641AH构成,将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A/D 转换结果。
（2）实验芯片简介：数字显示电压表将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示。
该系统（如图1 所示）可采用MC14433—三位半A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MC1403和共阴极LED发光数码管组成。
本系统是三位半数字电压表,三位半是指十进制数0000～1999。
所谓3位是指个位、十位、百位，其数字范围均为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，所以称为半位。
各部分的功能如下：三位半A/D转换器(MC14433)：将输入的模拟信号转换成数字信号。
基准电源(MC1403)：提供精密电压，供A/D 转换器作参考电压。
译码器(MC4511)：将二—十进制(BCD)码转换成七段信号。
传感器课程设计题目_测控
题目一数字式电压表功能分析A/D转换及数字显示部分将输入电压转化为数字量，并输出显示。
这部分主要由以下几部分构成：3位半A/D转换单元电路、基准电源单元电路、位选驱动电路，译码驱动单元以及数码管显示单元。
其中A/D转换器选用三位半MC14433，基准电源选用MC1403，译码驱动器则选择CD4511，位选电路选用MC1413，另加四个共阴极LED发光数码管。
其基本原理框图如下：三位半数字电压表通过位选信号DS1~DS4进行动态扫描显示，由于TC14433电路的A/D转换结果是采用BCD码多路调制方法输出，只要配上一块译码器，就可以将转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。
DS1~DS4输出多路调制脉冲信号。
DS选通脉冲高电平，则表示对应的数位被选通，此时该数据在Q0~Q3端输出。
每个DS选通脉冲高电平宽度为18个时钟脉冲周期。
两个相邻选通脉冲之间间隔2个时钟脉冲周期。
DS和EOC的时序关系是在EOC脉冲结束后，紧接着是DS1输出正脉冲。
以下依次为DS2、DS3和DS4。
其中DS1对应最高位（MSB），DS4则对应最低位（LSB）。
小数点显示是由正电源通过限流电阻Rdp供电燃亮小数点。
过量程是当输入电压Vx超过量程范围时，输出过量程标志信号/OR。
当Q3=0，Q0=1时，表示Vx处于过量程状态。
当Q3=1，Q0=1时，表示Vx属于欠量程状态。
当/OR=0时，|Vx|>1999，则溢出；|Vx|>Vr，则/OR输出低电平。
当/OR=1时，表示|Vx|<Vr。
正常时/OR输出高电平，表示被测量在量程内。
MC14433的/OR端与MC14511的消隐端直接相连，当Vx超出量程范围时，/OR=0，输出低电平。
那么，/BI=0，也处于低电平，MC4511译码器输出全0，是发光数码管显示数字熄灭，而负号和小数点依然发亮。
题目二电机转速测试仪原理图如下：撰写实践报告参考格式：封面摘要目录第一章 概述1.1 设计的目的及意义1.2 设计的主要内容1.3 设计的时间安排1.4 本章小结第二章 系统设计方案的确定2.1 设计功能要求2.2 方案的论证与比较2.3 系统组成及原理2.4 本章小结第三章 系统单元电路的设计（设计计算，元器件选择及功能，电路图） 3.1 传感器的设计3.2 测量放大电路的设计3.3 显示电路的设计3.4 本章小结第四章 系统原理图及PCB图的绘制（设计方法及步骤，注意事项等） 4.1 绘图软件的选择4.2系统原理图的绘制4.3系统PCB图的绘制4.4 本章小结第五章 系统搭建与安装5.1 元器件的检测5.2 元器件的安装5.3 元器件的搭建过程 5.4 本章小结第六章 系统的调试6.1 调试使用的仪器 6.2 调试方法及步骤 6.3 调试结果及分析 6.4 本章小结第七章 结论及心得体会 7.1 结论7.2 心得体会参考文献致谢附录：原理图PCB图元器件清单列表第一章概述1.1 设计的目的、意义及基本要求本课程设计是测控技术与仪器专业教学中的一个重要专业实践环节。
实用电路模块(一)—3位半双积分式A／D转换DC电压表
嚣 善嚣
Ｂ Ｔ 。废 弃此 功能是 为简化 电路而考虑 的， Ａ ” 为此 ， 使用 中要 注 意电池 电压是否在 ７ ｖ以上 ， 则应及时更换 电池 ， 否 多数１ ｛ ｌ 况下一块 电池能断续 使用 约半年 。 为使 量程和小数 点 同步切换 ． 电路采用 了两块 四模 拄 本 开关 集成 电路 Ｎ 、Ｎ ， 中 Ｎ ４ ５ 其 ４用 以切换三个 小数点 ｄ ｌ ｐ一
பைடு நூலகம்
际， 籍此开 阔服界 ， 丰富教学 设 计 竞赛 和实验 实习 等环 节， 提高 业余电子 制作的层 次 。
用。 由图显见 ，Ｎ ３对 四路输入信 号 与 Ｂ Ｐ之 间进行 异或 盘 【
电 原 舡作理
电 路 原 理 图 如 附 图 所 示 。 其 核 心 电 路 是 型 号 为 １ Ｌ １６ Ｐ Ｅ ７ ０ Ｃ Ｌ的 Ｎ ．它是 美 国 Ｉ Ｔ Ｒ １ ２ Ｎ Ｅ ＳＬ公司专为 三位半 液 晶显示 的数 字万 用表 而设 计 的双 积分 式模 ／ 数转换 集 成 电 路。 显而易见 ， 原理 图中 Ｎ ２左边 的各管 脚是与 液晶显示器 相 连的， 以异或门输 出的形式 提供背 电极 信号和个 、 十、 、 百 千
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＋Ｖ端 ， 相应 小数点 被显示 。 同理 ， Ｎ 因 ５的缘故 ， 、 ２的 ｘ１ｘ
同跳线也 决定 了输 人 口的 １ １ １ １ 、 ： ０ 、 ： ０ ０各衰 ： 、 ： ０ １ １０ １ １０
三位半数字直流电压表的设计
三位半数字直流电压表的设计(总14页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-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的设计院系物理学院专业过程控制自动化学生班级 2010级1班姓名 xxxx学号 xxxx指导教师单位 xxxxx指导教师姓名 xxxx指导教师职称 xxxx2013年7月三位半数字直流电压表过程控制自动化专业2010级 xxx指导教师 xxx摘要：根据设计的指标和要求，结合平时所学的理论知识，设计出一个功能较齐全的数字直流电压表。
关键词：电压表、电路、设计、A/D转换器目录前言 (1)1设计技术指标与要求 (1)设计技术指标 (1)设计要求 (1)2 方案的设计及元器件清单 (1)3 电路的工作原理 (2)4 各部分的功能 (3)三位半位双积分A / D 转换器CC14433 的性能特点 (3)基准电源(CC1403) (3)译码器(MC4511) (4)显示电路模块 (5)驱动器 (5)显示器 (5)5系统电路总图及原理 (5)电路组成 (5)电路的工作原理及过程 (6)三位半A／D转换器MC14433 (7)七段锁存-译码-驱动器CD4511 (8)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)参考文献 (10)前言数字电压表（Digital Voltmeter），简称DVM，是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
数字电压表的类型很多，其输入电路、设计电路和显示电路基本相似，只是电压—数字转换方法不同。
因此，我们此次设计电压表就是为了了解电压表的原理，从而学会制作电压表。
而且通过电压表的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。
1 设计技术指标与要求设计技术指标1. 量程：一档：+～0～－二档: +～0～－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：能保持某一时刻的读数；4. 指示值与标准电压表示值误差最低位在5之内。
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表设计multisim【实用版】目录1.引言2.三位半数字直流电压表的原理3.Multisim 软件的使用4.电路设计与仿真5.结论正文1.引言在现代电子技术中，数字电压表已经成为了实验室和工程领域中必不可少的测量工具。
数字电压表相较于传统的模拟电压表，具有更高的精度、更小的体积和更方便的操作方式。
本文将介绍如何使用 Multisim 软件设计一款三位半数字直流电压表。
2.三位半数字直流电压表的原理数字电压表的原理是将连续的模拟电压量转换成不连续、离散的数字量并加以显示。
数字电压表的精度主要取决于 A/D 转换器的位数，位数越多，精度越高。
三位半数字电压表指的是电压表可以显示到小数点后三位半的精度。
3.Multisim 软件的使用Multisim 是一款电子设计自动化（EDA）软件，可以用于电路仿真、单片机控制等。
在本文中，我们将使用 Multisim 软件进行电路设计和仿真。
4.电路设计与仿真在 Multisim 软件中，我们首先需要绘制电路图，然后进行元器件封装和连接。
对于三位半数字直流电压表，我们需要设计一个 A/D 转换器、一个数字显示器和一些控制电路。
在设计过程中，我们需要选择合适的元器件和电路拓扑，以满足电压表的精度和稳定性要求。
接下来，我们需要对电路进行仿真。
在 Multisim 软件中，我们可以添加虚拟仪器，如电压源、电流源、示波器等，来模拟实际电路中的信号波形和电压值。
通过观察仿真结果，我们可以检验电路设计的正确性和有效性。
5.结论通过使用 Multisim 软件，我们可以方便地设计并仿真三位半数字直流电压表。
在设计过程中，我们需要注意选择合适的元器件和电路拓扑，以满足电压表的精度和稳定性要求。
数字电压表的设计
3. 数字电压表的测量原理与主要器件性能分析
直流数字电压表的核心器件是一个间接型A / D转换器： 3.1.双积分A/D转换器 1).转换方式 ：V-T型间接转换ADC。输入的模拟电压信 号变换成易于准确测量的时间量，然后在这个时间宽度 里用计数器计时，计数结果就是正比于输入模拟电压信 号的数字量。 2).电路结构 :图-1是这种转换器的原理电路， ①积分器A1:定时信号控制开关S2,Qn为不同电平时， 极性相反的输入电压Vx和参考电压 VREF将分别加到积分 器的输入端，进行两次方向相反的积分，积分时间常数 τ=RC。 ②过零比较器A2:确定积分器的输出电压V0过零的时刻, V0≥0时比较器输出VC为低电平；当V0<0时，VC为高电平. 输出信号接至时钟控制门(G)作为关门和开门信号
Vi
8
1
7
2
6
3
5
4
MC1403
Vo GND
4.2. 标准电压源的连接和调整：
插上MC1403基准电源，用标准数字电压表检查输出是否为2.5V，然后 调整10KΩ电位器，使其输出电压为2.00V，调整结束后去掉电源线。
2018/10/16 9
4. 3. 总装测试的方法与步骤：
1)接线：按设计电路接好线路，并插上MC(TC)14433及MC1413等芯片。 2) 通电显示检查：接通+5V、-5V电源及地线，当输入端接地，此时显示 器将显示“000”值，否则，应依次检测电源正负电压，用示波器测量、 观察DS1～DS4 ，Q0～Q3波形，判别故障所在。 3) 电压粗测：调节输入电压VX 的高低，4位输出显示数码应相应变化，然 后进入下一步精调。 4)测量基准校正： 用标准数字万用表（示波器）测量输入电压，调节电位器，使
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表是一种常用的电子测量仪器，用于测量直流电路中的电压。
在multisim软件中设计这样一款电压表，可以帮助工程师和电子爱好者更方便地进行电路仿真和测试。
在使用multisim软件进行电路设计时，首先需要选择合适的元件进行搭建电路。
对于三位半数字直流电压表来说，主要包括电压测量部分和显示部分。
电压测量部分需要使用电压分压器来将待测电压转换为适合测量的范围，同时还需要精准的运算放大器来放大信号。
显示部分则需要使用数模转换器将模拟电压转换为数字信号，并通过数码管或LCD显示屏来显示测量结果。
在设计过程中，需要考虑电路的稳定性、精度和抗干扰能力。
通过合理选择元件参数和设计电路结构，可以有效提高电压表的测量精度和稳定性，同时减小干扰对测量结果的影响。
在multisim软件中还可以进行仿真分析，验证设计的电路是否符合预期要求。
通过仿真可以检测电路中的潜在问题，并及时进行调整和优化，以确保电路的正常工作和准确测量。
总的来说，利用multisim软件设计三位半数字直流电压表可以帮助我们更好地理解电路原理，提高电路设计的效率和准确性。
希望通过不断学习和实践，能够更深入地掌握电子技术，为实际工程应用提供更好的支持和服务。
三位半数字直流电压表设计multisim
三位半数字直流电压表设计multisim多位半数字直流电压表是一种能够测量电路中直流电压的仪器。
它一般由数码显示部分和模拟-数字转换部分组成。
在Multisim中，我们可以通过建立电路模型来设计并模拟一个三位半数字直流电压表。
我们需要选择合适的元件来构建电路模型。
在三位半数字直流电压表中，最重要的元件是模数转换器（ADC）和显示部分。
在Multisim 中可以通过搜索栏找到这些元件并将它们添加到工作区。
在电路模型中，我们需要引入一个待测电路的输入信号，并连接到ADC的输入引脚上。
可以选择一种直流电源作为输入信号，并使用电阻来限制电流大小，以防止ADC被烧坏。
同时，需要为ADC提供一个参考电压，该电压与输入电压的量程相关。
ADC会将模拟信号转换为数字信号，并输出给显示部分。
在显示部分，我们可以选择七段数码管来显示数字。
在Multisim中，可以找到七段数码管的元件，并将其添加到工作区。
将ADC的输出和数码管的输入进行连接。
在Multisim中，可以使用导线工具将两者连接起来。
此外，为了显示多个数字，可以选择多个数码管，并通过逻辑电路将它们连接在一起。
在设计电路模型时，需要注意以下几点：1.选择合适的ADC和七段数码管。
ADC的位数决定了电压的精确度，而七段数码管的个数决定了显示的范围。
2.为ADC提供合适的参考电压。
参考电压的选取需要根据待测电路的电压范围来确定。
3.使用合适的电阻来限制输入电流，以保护ADC不受损坏。
4.在连接元件时，要确保正确地连接输入和输出引脚，以便电路正常工作。
完成电路模型的设计后，可以进行仿真。
在Multisim中，可以通过点击“仿真”按钮启动仿真过程。
仿真过程将模拟电路中的信号变化，并将结果显示在数码管上。
通过以上步骤，我们可以在Multisim中设计一个三位半数字直流电压表。
设计完成后，可以通过仿真来测试其在不同电压下的显示情况，以验证电路的正确性和稳定性。
总结起来，使用Multisim来设计一个三位半数字直流电压表需要选择合适的元件，构建电路模型，并进行仿真。
三位半数字电压表
三位半数字电压表
三位半数字电压表是一种电子测量仪器，它能够以数字形式显示电压值。
这种电压表的特点是其显示部分由三位完整显示位和一位半显示位组成，其中最高位（千位）只能是0或1，因此称为半位。
这种设计允许电压表显示从0.0001 V到1999V的电压范围。
在电子和电气工程中，三位半数字电压表是一种常用的工具，用于测量直流电压和交流电压。
它们通常具有较高的精确度和稳定性，而且操作简单，读数方便。
这些电压表通常由模拟电路和数字电路两部分组成：模拟部分负责放大和滤波输入的电压信号，数字部分则负责将模拟信号转换为数字信号，并进行显示。
三位半数字电压表的设计和制造需要考虑到诸如精度、分辨率、响应时间、温度漂移等因素。
为了确保测量结果的准确性，这些电压表通常会采用高质量的电子元件，并且会通过严格的生产和测试流程。
在实际应用中，三位半数字电压表可以用于各种场合，包括实验室研究、工业生产、故障诊断以及教学演示等。
用户可以根据需要选择不同量程的电压表，以满足不同的测量需求。
随着技术的发展，四位半甚至更多位数的数字电压表已
经问世，它们能够提供更高的精度和更宽的测量范围，满足更专业的测量需求。
不过，三位半数字电压表由于其平衡的性能和合理的价格，依然在许多场合保持着其应用价值。
三位半的数字电压表的最大计数容量
三位半的数字电压表是一种常见的电子测量仪器，用于测量电路中的电压值。
它的最大计数容量是指它能够显示的最大数字值，通常用数字位数来表示，比如"1999"表示最大计数容量为1999。
在实际测量中，我们经常会碰到一些问题和疑惑，比如它的最大计数容量对测量结果有什么影响？如何选择合适的最大计数容量？本文将围绕这些问题展开讨论。
一、最大计数容量的概念三位半的数字电压表是一种典型的"0.5+3位"的表，它的最大计数容量通常为1999。
这意味着它可以显示的最大数字为1999，即在直流电压测量范围内，最大可以显示的电压为1999V。
当测量值超出了最大计数容量时，电压表通常会显示"1"或"OL"，表示超出了测量范围。
最大计数容量是数字电压表的重要参数之一，关系到它的测量范围和精度。
二、最大计数容量对测量结果的影响最大计数容量的大小直接影响到数字电压表的测量范围和分辨率。
通常情况下，最大计数容量越大，测量范围越广，但分辨率越低；最大计数容量越小，测量范围越窄，但分辨率越高。
在实际测量中，我们需要根据被测电压的范围和精度要求来选择合适的最大计数容量。
以测量直流电压为例，如果被测电压范围在0-10V之间，选择最大计数容量为1999的数字电压表就可以满足测量要求；如果被测电压范围在0-100V之间，就需要选择最大计数容量更大的数字电压表，比如6000或xxx。
这是因为如果选择了最大计数容量过小的电压表，就无法正常测量超出范围的电压值，影响测量的准确性和可靠性。
三、如何选择合适的最大计数容量在选择数字电压表时，要根据具体的测量需求和预算来合理选择最大计数容量。
一般来说，选择最大计数容量时需要考虑以下几个因素：1. 测量范围：根据被测电压的范围来选择合适的最大计数容量。
若测量范围超出了最大计数容量，则会导致溢出，无法正常测量。
2. 分辨率：最大计数容量越大，分辨率越低，反之亦然。
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一、课程设计要求；采用中小规模集成电路、MC14433A/D转换器等电路进行设计三位半数字电压表。
要求如下：1、直流电压测量范围 1999—0001V；199.9—0.1V；19.99—0.01V；1.999—0.001V；2、交流电压测量范围 1999—199V；3、3位半数码显示。
二、方案设计及论证；方案设计一：本设计实际上是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示，主要由以下几部分构成：量程转换电路、AC-DC转换电路、3位半A/D转换单元电路、基准电源单元电路、译码驱动单元以及数码管显示单元。
其中A/D转换器选用三位半MC14433，基准电源选用MC1403，译码驱动器则CD4511，另加四个共阴极LED发光数码管。
原理框图如下：方案设计二：根据系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D 转换采用ADC0809、四个共阴极LED数码管。
系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。
原理框图如下：方案设计三：根据系统功能实现要求，决定控制系统采用ICL7106、四个共阴极LED数码管。
原理框图如下：方案比较：①色彩绚丽，寿命长，功耗高寿命短，微功耗输出功能具有BCD码输出，可配计算机进行数据处理，自动控制自动打印结果无BCD码输出，不能配计算机或打印机外围电路需配基准电源，短译码驱动器和位驱动器，电路较复杂外围电路简单，只需5个电阻和5个电容②由于3位半双积分式A/D转换器MC14433可以满足设计要求，其转换精度为读数的±0.05%±1字，并能很方便地判断出是否超欠量程，以便于量程的自动切换功能的实现，其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。
具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，另外价格只有10元多点，是较好的选择， MC1403集成精密稳压源作参考电压，MC1403的输出电压为 2.5V，当输入电压在4.5～15V 范围内变化时，输出电压的变化不超过3mV，一般只有0.6mV左右，输出最大电流为10mA因此选择方案一。
三、详细设计；1、单元电路设计与分析；㈠MC14433⑴MC14433型3 ½位A／D转换器具有以下特点：①工作电压范围是±4.5V~8V。
典型值为±5V，功耗约8mW。
②A／D转换精度：±0.05％±1个字（½位十进制相当于11位二进制），转换速率为3~10次／秒。
③具有自动调零和自动转换极性之功能。
④有多路调制的BCD码输出，可以方便的与微机相连，或打印记录。
⑤能获得超量程（OR）和欠量程（UR）信号，便于实现自动转换量程。
⑥具有读数保持功能。
⑦采用共阴极LED动态扫描显示方式，不仅降低了显示功耗，还使外部接线大为简化。
⑵引脚功能说明：VAG（1脚）：被测电压VX和基准电压VR的参考地。
VR（2脚）：外接基准电压（2V或200mV）输入端当参考电压VR＝2V 时，满量程显示1.999V；VR＝200mV时，满量程为199.9mV。
可以通过选择开关来控制千位和十位数码管的h笔经限流电阻实现对相应的小数点显示的控制。
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＝470KΩ（2V量程）；R1＝27KΩ（200mV量程）。
CO1（7脚）、CO2（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。
CP1~CP0端外接电阻R9＝330 kΩ时，fo≈60Hz，采样速率约为4次／s。
外接电阻变成165kΩ，此时fo≈120kHz，采样速率提高到8次／s。
VEE （12脚）：电路的电源最负端，接－5V。
VSS （13脚）：除CP外所有输入端的低电平基准（通常与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 输出一个正脉冲，宽度为时钟周期的二分之一。
OR（15脚）：过量程标志输出端，当｜VX｜＞VR 时，OR输出为低电平。
DS4～DS1 （16～19脚）：多路选通脉冲输入端，DS1对应于千位，DS2 对应于百位，DS3 对应于十位，DS4对应于个位。
Q0～Q3 （20～23脚）：BCD码数据输出端，DS2、DS3、DS4选通脉冲期间，输出三位完整的十进制数，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。
⑶工作原理：三位半数字电压表通过位选信号DS1~DS4进行动态扫描显示，由于MC14433电路的A/D转换结果是采用BCD码多路调制方法输出，只要配上一块译码器，就可以将转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。
DS1~DS4输出多路调制脉冲信号。
DS选通脉冲高电平，则表示对应的数位被选通，此时该数据在Q0~Q3端输出。
每个DS选通脉冲高电平宽度为18个时钟脉冲周期。
两个相邻选通脉冲之间间隔2个时钟脉冲周期。
DS和EOC的时序关系是在EOC脉冲结束后，紧接着是DS1输出正脉冲。
以下依次为DS2、DS3和DS4。
其中DS1对应最高位（MSB），DS4则对应最低位（LSB）。
在对应DS2、DS3和DS4选通期间，Q0~Q3输出BCD码全位数据，即以8421码方式输出对应的数字0~9。
在DS1选通期间，Q0~Q3输出千位的半位数。
或1及过量程、欠量程和极性标志信号。
在位选信号DS1选通期间Q0~Q3的输出内容如下：Q3表示千位数，Q3代表千位数的数字。
若其值为1，则代表千位数的数字显示为0；反之，若其值为0，千位数的数字显示为1。
Q2表示被测电压的极性，Q2的电平为1，表示极性为正，即Vx>0，Q2的电平为0，表示极性为负，即Vx<0。
显示数的负号（负电压）由MC1413中的一只晶体管控制，符号位“一”段的阴极与千位数的阴极接在一起，当输入信号Vx为负电压时，Q2端输出置“0”。
Q2负号控制位使得驱动器不工作，通过限流电阻Rm使显示器的“一”段（即g段）点亮；当输入信号Vx为正电压时，Q2端输出置“1”，负号控制位使反相器导通，电阻接地，使“一”旁路而熄灭。
小数点显示是由正电源通过限流电阻供电燃亮小数点。
若量程不通则选通对应的小数点。
过量程是当输入电压Vx超过量程范围时，输出过量程标志信号/OR。
当Q3=0，Q0=1时，表示Vx处于过量程状态。
当Q3=1，Q0=1时，表示Vx属于欠量程状态。
当/OR=0时，|Vx|>1999，则溢出；|Vx|>Vr，则/OR输出低电平。
当/OR=1时，表示|Vx|<Vr。
正常时/OR输出高电平，表示被测量在量程内。
㈡精密基准电源MC1403A / D转换需要外接标准电压源作参考电压。
标准电压源的精度应当高于A / D转换器的精度。
本实验采用MC1403集成精密稳压源作参考电压，MC1403的输出电压为 2.5V，当输入电压在4.5～15V 范围内变化时，输出电压的变化不超过3mV，一般只有0.6mV左右，输出最大电流为10mA。
㈢七路达林顿晶体管列阵MC1413MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构，因此有很高的电流增益和很高的输入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成电路的输出信号，并把电压信号转换成足够大的电流信号驱动各种负载。
该电路内含有7个集电极开路反相器（也称OC门）。
MC1413采用16引脚的双列直插式封装。
每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的抑制二极管。
㈣过载闪烁报警电路MC4013现利用双D触发器CD4013的一半作二分频器。
作触发器复位信号EOC作时钟脉冲。
常态下，OR’＝1→ Q’＝1→ BI’＝1，能正常显示；一旦发生超量程， OR’＝0，EOC信号经二分频后加至CD45511的端，令显示器低频闪烁。
1/2CD4013有两个作用：第一，将EOC窄脉冲变成方波；第二，对fEOC进行二分频，降低闪烁频率以取得最佳报警效果。
例如，当f0＝50kHz时，fEOC＝f0/16400≈3Hz，经二分频后f＝1.5Hz方波，周期T＝0.67s。
这样，端就加上交替变化的高、低电平，强迫LED显示器以1.5Hz的低频进行闪烁，以示超量程报警。
㈤显示及小数点控制电路；从MC14433输出的BCD码经过CD4511译码后，连接到四个七段数码管，其中千位只连接b,c和g端，使其只显示1和负号。
当Vx＞2V时，OR端呈低电平，MC4013分频使段译码驱动器CD4511的消隐控制端以0、1循环显示，使强迫共阴极显示器低频进行闪烁。
位选通信号经过反相器分别接4只数码管的公共阴极，在DS1～DS4位选通信号的控制下进行动态扫描显示。
反相器有两个作用：第一，将DS1～DS4反相成低电平有效，以便接LED数码管的公共阴极；第二，增加驱动能力。
利用MC1403向MC14433提供2V的基准电压，RP为精密多圈电位器。
实选R2＝470kΩ时f0≈50kHz。
排阻为笔段限流电阻。
负极性显示的原理是，当DS＝1（正好扫到千位）且Vx＜0时，从Q2端输出负极性信号（低电平），加至MC1413的第5脚。
因MC1413属于集电极开路输出（OC门），故第12脚无输出，相当于开路。
＋5V电压就经过限流电阻接千位LED的g段，由于此时千位已被选中并且该位公共阴极接低电平，故g段发光，显示负极性符号。
㈥读数保持电路；在EOC端与DU端串入100kΩ电阻。
当开关S断开时能正常进行A/D转换，显示值被不断地刷新；闭合S时DU＝0，A/D 转换结果就长期保持下来，此时A/D 处于锁存状态。
保持时间即开关闭合时间。
㈦量程选择及电压跟随器；Vx 是输入的测量电压。
量程的转换由一个电阻分压网络实现，各档输出电压和输入的测量电压分压比为分别为 1 ： 1 ， 1 ： 10 ， 1 ： 100，1：1000。
档位分四档，各档测量电压范围为：1、直流电压测量范围 1999—0001V；199.9—0.1V；19.99—0.01V；1.999—0.001V；2、交流电压测量范围 1999—199V档位切换由一组拨码开关实现。
取的电阻值越大，电路的输入电阻越大，性能越好。
电压跟随器的作用是保护电路，使其具有很好的安全性。
㈧AC-DC转换电路；交流电压测量电路如图所示。
左边IC1为精密半波整流电路，右边IC2为平均值-有效值变换电路。