基础工程课程设计全解

编号：

课程设计说明书

（基础工程课程设计）

(请注明名称专业工程设计或基础工程设计或信息系统综合实训或导

航系统综合实训)

题目：简易数字电压表

院（系）：信息与通信学院

专业：电子信息工程

学生姓名：韦金泉

学号： 1300220229

指导教师：王岩红

2015 年12 月11 日

摘要

随着电子科学技术的进步和提高，电子测量这一块越来越收到人们的重视，也在电子系统的设计中起着越来越重要的作用。作为电气工程学院电子信息工程专业的学生，有必要就电子测量这一块有一定的了解。

本设计主要应用MC14433、MC1413 、CD4511实现所需功能。以达到平时日常简单的测量所需。

关键词：MC14433；四位LED数码管；电子测量；CD4511

目录

引言 (4)

1 系统方案设计 (4)

1.1 设计目的 (4)

1.2 设计要求 (4)

1.3 系统框图 (6)

1.4 设计方案 (7)

1.4.1 方案Ⅰ (7)

1.4.2 方案Ⅱ (7)

1.5两种方案作简单的比较 (7)

2 单元电路设计 (8)

2.1 工作原理 (8)

2.2 硬件电路设计 (9)

2.2.1 整体电路概况 (9)

2.2.2 双电源的处理 (10)

2.2.3 量程的处理 (11)

2.2.4 小数点的处理 (12)

2.2.5 MC14433的其他电路 (12)

2.2.6 模块的衔接 (13)

3 原理图与PCB设计制作 (13)

3.1 原理图设计 (13)

3.2 PCB制作 (14)

4 实物图 (15)

5 结论 (17)

谢辞 (18)

参考文献 (19)

附录 (20)

引言

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。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本文重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成各种新型数字电压表的工作原理。

数字电压表具有以下十大特点：⑴显示清晰直观，读数准确传统的模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可避免地会引入人为的测量误差（例如视差），并且容易造成视觉疲劳。数字电压表则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是惟一的，不仅保证读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能缩短读数和记录的时间。新型数字电压表还增加了标志符显示功能，包括测量项目符号、单位符号和特殊符号。⑵显示位数显示位数通常为3位～8位判定数字仪表的位数有两条原则：①能显示从0～9所有数字的位是整数值；②分数位的数值是以最大显示值中最高位数字为分子，用满量程时最高位数字做分母。⑶准确度高准确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合。它表示测量结果与真值的一致程度，也反映了测量误差的大小，准确度愈高，测量误差愈小。。数字电压表的准确度远优于模拟式电压表。⑷分辨率高数字电压表在最低电压量程上末位1个字所代表的电压值，称做仪表的分辨力，它反映仪表灵敏度的高低。分辨力随显示位数的增加而提高。数字电压表的分辨力指标亦可用分辨率来表示。分辨率是指所能显示的最小数字（零除外）与最大数字的百分比。更不得将分辨力（或分辨率）误以为是类似于准确度的一项指标。实际上分辨力仅与仪表显示位数有关，而准确度则取决于A/D 转换器等的总误差。从测量角度看，分辨力是“虚”指标（与测量误差无关），准确度才是“实”指标（代表测量误差的大小）。因此，任意增加显示位数来提高仪表分辨力的方案是不可取的。原因就在于这样达到的高分辨力指标将失去意义。换言之，从设计DVM 的角度看，分辨力应受准确度的制约，并与之相适应。⑸测量范围宽多量程DVM一般可测0～1000V直流电压，配上高压探头还可测量上万伏的高压。（6）扩展能力强在数字电压表的基础上、还可扩展成各种通用及专用数字仪表、数字多用表（DMM）和智能仪器，以满足不同的需要。⑺测量速率快数字电压表在每秒钟内对被测电压的测量次数叫测量速率，单位是“次／秒”。它主要取决于A/D 转换器的转换速率，其倒数是测量周期。3位、5位DVM的测量速率分别为几次每秒、几十次每秒。8位DVM采用降位的方法，测量速率可

达10万次／秒。⑻输入阻抗高数字电压表具有很高的输入阻抗，通常为10MΩ～10000M Ω，最高可达1TΩ。在测量时从被测电路上吸取的电流极小，不会影响被测信号源的工作状态，能减小由信号源内阻引起的测量误差。⑼集成度高，微功耗新型数字电压表普遍采用CMOS大规模集成电路，整机功耗很低。⑽抗干扰能力强5½位以下的DVM大多采用积分式A/D转换器，其串模抑制比（SMR）、共模抑制比（CMR）分别可达100dB、80dB～120dB。高档DVM还采用数字滤波、浮地保护等先进技术，进一步提高了抗干扰能力，CMR可达180dB。

1 系统方案设计

1.1 设计目的

1)掌握数字电压表的设计、组装与调试方法；

2)熟悉集成电路MC14433，MC1413,CD4511和MC1403的使用方法，并掌握其工

作原理。

1.2 设计要求

根据设计要求如下：

1)设计数字电压表电路

2)测量范围：直流电压0V - 9.9V , 0V- 199.9V。

3)组装调试

4)画出数字电压表电路图，写出总结报告

5)选作内容：自动切换量程。