三位半数字电压表课程设计资料
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： 方案的原理框图如图b 所示；图b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，90K Ω，9K Ω和1K Ω。
用无触点模拟开关实现量程的切换。
基准电压模块直 流 稳 压电压转化芯片INC7107显 示 电 路Output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。
三位半数字电压表课程设计报告
四、总体方案选择
方案一：采用MC14433,它是一个三位半A/D转换器且能进行实时数字显示；该系统可采用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。其原理框图如下图4.1
Q3表示千位，Q3=‘0’代表千位数的数字显示为1，Q3=‘1’代表千位数的数字显示为0即最高位消隐，可以认为是最高位因出现无效零而自动消隐；
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。显示数的负号由MC1413中的一只晶体管控制，符号位的‘—’阴极与千位数阴极接在一起，通过限流电阻RM使显示器的‘—’（即g段）点亮；当输入VX为正电压时，Q2输出为‘1’，符号控制位使达林顿驱动器导通，电阻RM接地，使‘—’旁路而熄灭。
MC14433基准电压UREF由外电路提供，即由RP电位器提供200mv或2v的基准电压。
MC1413用四个NPN管代替，它有两个作用：一是将位选输出的正方波反相变为负方波以便选入到LED的共阴极；二是增加驱动能力。
MC1403为一能隙基准电压源，通过RP可调节基准电压的大小。
整个电路的基本工作过程如下：
3：要求电路能进行交直流测量。
4：将设计方案进行比较与总体设计。
5：选出最优方案进行详细设计。
6：根据设计过程写出详细的课程设计报告。
7：总结心得体会完成课程设计任务。
8：按时交上课程设计报告。
三、数字电压表基本原理
三位半数字电压表电路的设计
目录一、题目及设计目的 (2)二、设计要求 (2)三、方案设计与论证 (2)（1）主控芯片 (2)（2）显示部分 (2)四、设计原理及电路图 (3)（1）数字电压表原理框图 (3)量程转换模块 (3)基准电压模块 (3)A/D电路模块 (3)字形译码驱动电路模块 (4)显示电路模块 (4)（2）实验芯片简介 (5)三位半A／D转换器MC14433 (5)七段锁存-译码-驱动器CD4511 (8)七路达林顿驱动器阵列MC1413 (9)高精度低漂移能隙基准电源MC1403 (9)五、元器件清单 (11)六、参数计算与仿真图 (11)七、结论与心得 (11)八、参考文献 (12)数字电压表电路设计报告一、题目及设计目的1、题目：3 1/2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。
二、设计要求1、利用所学过知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功能图，描述其功能。
2、对将要实验方案，须采用中、小规模集成电路、MC14433A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。
3、技术指标：测量直流电压 1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；测量交流电压 1999-199V。
三、方案设计与论证1、主控芯片方案1：选用A/D转换芯片MC14433、CD4511、MC1413、MC1403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。
缺点是工作速度低，优点是精度较高，工作性能比较稳定，抗干扰能力比较强。
方案2：选用专用电压转化芯片INC7107实现电压的测量和控制。
它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管。
用四位数码管显示出最后的转换电压结果。
发光二极管显示的3位数字电压表的设计
信息工程学院课程设计报告书题目:发光二极管显示的3位数字电压表的设计、摘要电压表是测量仪器中不可缺少的设备，目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。
本系统以51单片机为核心，以双积分式A/D转换器MC14433、LED显示器为主体，设计了一款简易的数字电压表，能够测量0～200V的直流电压，最小分辨率为。
该设计大体分为以下几个部分，同时，各部分选择使用的主要元器件确定如下：1、单片机部分。
使用常见的AT89S51单片机，同时根据需要设计单片机电路。
2、测量部分。
该部分是实验的重点，要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号，通过单片机的处理显示在显示器上，该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。
根据需要本设计采用双积分式A/D转换器MC14433进行模数转换。
3、键盘显示部分。
利用4×6矩阵键盘的所有按键控制量程的转换，3或4位LED显示。
其中一位为整数部分，其余位小数部分。
索引关键词：AT89S51单片机模数转换 LED显示目录1 任务提出与方案论证 (6)课程背景 (6)研究的目的及意义 (6)设计任务 (6)设计方案论证 (6)2 总体设计 (8)数字电压表组成原理方框图 (8)3 详细设计 (9)输入电路 (9)A/D转换模块的设计 (9)显示电路模块的设计 (13)4 总结 (17)参考文献 (18)1 任务提出与方案论证课程背景在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的参中以电压的测量较为常见，以传统的模拟式电压表结构简单，价格低廉，模拟交流电压表的频率范围比较宽，因而在电压测量尤其高频电压测量中得到广泛应用。
但由于表头误差和读数误差的限制，加之模拟式电压表的灵敏度和精度不高，从50年代逐步发展起了数字式测量电压方法，它是利用模拟—数字转换器，将连续的模拟量转换成离散的数字量，然后利用十进制数来显示被测量的数值的一种电压测量仪表。
研究的目的及意义电压是工业控制中主要的被测参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油化工等工业中，具有举足轻重的作用。
数字电子项目4 三位半直流数字电压电流表的设计与制作
制作一块3位半数字电压表头，要求主 芯片使用ICL7107。这种数字电压表头，被 广泛应用在许多测量场合，它是进行模拟 －数字转换的最基本，最简单而又最低价 位的一个方法，是作为数字化测量的一种 最基本的技能。
4.1 数/模和模/数转换器
概述 D/A转换器 A/D转换器
概述
数模转换： 将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出
双极性D-A转换时，常用的代表数字量的输入编码有：符 号-数值码、偏移二进制码、二进制补码和BCD码等。
三、DAC的主要技术指标
（1） 分辨率 是指DAC能分辨的最小输出模拟增量，一般将其定义为
DAC最小输出电压与最大输出电压之比，即一个n位电压输 出的DAC分辨率为 1。显然，分辨率取决于输入数字量 的位数，因此，分辨率2n也1常用输入数字量位数表示，如8位， 12位等。
（a） 取样保持电路原理； （b） 工作波形 图4-3 取样保持电路及输出波形
的模拟电量与输入的数字量成正比。 实现数模转换的电路称数模转换器。
模数转换D：igita将l -模A拟na电log量C转on换ve为rt数er字，量简，称使D输/A出转的换数器字或量DA与C输。入
的模拟电量成正比。 实现模数转换的电路称模数转换器。
Analog - Digital Converter，简称 A/D 转换器或ADC。
=
1 2
I2
=
21 24
IR
I0
=
I0
=
1 2
I1
=
20 24
IR
由基准电源VREF供出电流 为:IR=VREF/R
当输入的4位二进制数代码为d3d2d1d0时， 则
I
基于MC14433和TC7107的三位半数字电子表设计
1 引言随着电子技术的发展，电子行业经常需要测量高精度的电压，所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
何况在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。
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（直流或交流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受青睐。
本次我们所做的课程设计就是基于数字电子技术和模拟电子技术的一个电子产品。
我们对自己的设计作品从各个角度分析了由A/D 转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及其原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。
通过自身实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到已经学过的知识。
其实也为建立节约成本的意识有些帮助，我们并没有采用单片机模块，而是直接采用A/D 转换，在MC1433系列找块带显示译码并带A/D 转换的片子并不难，相对于单片机有成本上的优势，但这里同时也牵涉几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都要慎重考虑。
这些也是在这次实践中收获的吧！2 设计任务分析2.1设计说明 本题要求设计一个213位的数字电压表，213位是指个位、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213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，采用这种方式较为省电，但需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。
任务要求：（1）直流电压测量范围（0~200V）（2）测量速度每秒为2~5次，任选（3）分辨率0.1mv（4）测量误差小于0.1%2.2方案分析1．根据题目利用所学过的知识通过上网或到图书馆查阅资料，设计出3个实现数字万用表的方案。
基于MC14433的3位半数字万用表 原创
河北建筑工程学院课程设计报告课程名称：《电子技术》综合课程设计题目名称： 3 1/2位数字万用表系：电气系专业：电子信息工程班级：电子学号：学生姓名：任指导教师：魏职称：副教授高级实验师2010年9月 4日目录一、设计任务与要求 (2)二、方案设计与论证 (2)三、电路详细设计 (4)4.1、总原理图 (4)4.2、元件清单 (4)4.3、单元电路设计 (4)4.3.1、MC14433 (5)4.3.2、MC1403 (6)4.3.3、MC1413 (6)4.3.4、MC4013 (6)4.3.5、显示及小数点控制电路 (7)4.3.6、读数保持电路 (7)4.3.7、量程转换开关的设计 (8)4.3.8、电压跟随器和AC-DC转换电路 (8)五、电路的安装与调试 (8)六、设计心得与体会 (9)附图1附图23位半数字万用表一、设计任务与要求1．根据题目利用所学过的知识通过上网或到图书馆查阅资料，设计出3个实现数字万用表的方案。
要求写出实现工作原理，画出原理框图，描述其功能。
2．对将要实验方案3位半数字万用表方案，须采用中小规模集成电路，mc14433A/D 转换器等电路进行设计；写出以确定方案详细工作原理，计算出参数。
3．技术指标：①测量直流电压: 1999-0001;199.9-0.1;19.99-0.01;1.999-0.001；测量交流电压;1999-199②交、直流电流③电阻、电容④三位半数字显示二、方案设计与论证本设计的实质是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示，根据这些要求，拟定方案如下：。
三位半数字电压表的设计
摘要摘要当今时代，信息充斥着世界的每一个角落，各种电子技术的发展日新月异，其更新的周期非常短，电子技术应用于各行各业，在国民生产和人民生活中的地位越来越重要。
数字电子产品在我们的日常生活中越来越普及，从普通的计算器到现在的数字电视、数字录音机、MP3等，现在还有具有智能系统的数字电子产品。
甚至许多日常生活用品都运用了数字电子产品，如：手机、剃须刀、笔记本电脑等。
现有的简易模拟电压表由于功能单一，适用的范围少等缺点已不能满足人们的高精度、高速度需要，这里需要的是一种能够提供高精度、高速度的采用数字采集技术的数字式电压表应运而生。
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ICL7107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。
ICL7107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。
关键词： ICL7107 数字电压表 A/D转化量程。
ABSTRACTABSTRACTThe modern era, information filled with every corner of the world, all kinds of the development of electronic technology is developing rapidly, and the cycle of the update is very short, electronic technology application in all industries, in the national production and is becoming more and more important in the life of the people. Digital electronic products in our daily life is becoming more and more popular, from the normal calculator to the present digital television, digital recorder, MP3, now there is an intelligent system of digital electronic products. Even many articles for daily use all the digital electronic products, such as: the cellular phone, razor, notebook computers. The existing simple simulation voltmeter because the function of a single, the applicable scope shortcomings, such as less already cannot satisfy people of high precision, high speed need, here need is a can provide high precision, high speed of the digital collection technology of digital voltmeter arises at the historic moment.This subject introduces three and A half of the digital voltmeter design, the design includes the voltmeter to the basic constitution, the double integral type of A/D converter working principle and design method of general digital voltmeter and commissioning technical study, the integrated chips ICL7107 digital voltmeter as the A/D transformation and lock to save and decoding module, so that the circuit is simple in design, integration and the characteristics of high reliability. ICL7107 with large current reverse output, static drive cathode tube of LED digital, by ± 5 V double power supply, show high brightness but large power consumption, suitable for making small three and a half digital voltmeter. The system design can realize 0 ~ 199 mV, 0 ~ 1.99 V, 0 ~ 19.99 V, 0 ~ 199.9 V, 0 ~ 1999.9 V, a total of five range voltage measurement. Make it circuit boards, test, the test results can be obtained.Keyword: ICL7107 Digital voltmeter A/D Scope目录i目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (1)第二章三位半数字电压表的设计方案 (3)2.1题目及设计目的 (3)2.2设计要求 (3)2.3方案设计 (3)2.4三位半数字电压表的设计思想 (5)第三章三位半数字电压表的硬件电路设计 (7)3.1三位半数字电压表的总原理图及其特点 (7)3.1.1总原理图 (7)3.1.2三位半数字电压表的特点 (7)3.2ICL7107的介绍 (8)3.2.1引脚的介绍 (8)3.2.2ICL7107的性能特点 (10)3.2.3ICL7017的功能检查表 (11)3.3电路的基本结构及系统图 (12)3.3.1基本结构 (12)3.3.2电路的系统图 (12)第四章（电路检验）电路仿真 (15)4.1PROTEUS软件介绍 (15)4.2电路仿真 (16)第五章PCB板的设计 (19)5.1P ROTEL99SE软件介绍 (19)5.2绘制原理图并进行分析 (20)5.3PCB板的设计 (21)第六章电路板的焊接及电路调试过程 (23)6.1焊接的注意事项 (23)ii 目录6.2焊接的过程 (23)6.3调试前准备工作及电路总体调试 (24)6.3.1调试仪器 (24)6.3.2调试方法 (24)6.3.3测试结果分析 (24)6.3.4硬件实物图 (24)6.3.5元器件清单 (25)6.4调试注意事项 (25)6.4.1量程的设计 (25)6.4.2积分电容的选择 (25)第七章结束语 (27)致谢 (29)参考文献 (31)第一章绪论1第一章绪论随着社会的发展，电子市场越来越多，电子产品也越来越普遍，一些高科技的产品以代替了一些旧的产品。
三位半数字电压表设计
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。
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。
三位半数字电压表----王永申
河北建筑工程学院《电子技术》课程设计报告设计题目：三位半数字电压表电路的设计院（系）:_河北建筑工程学院电气系 ___专业班级: __电控102_______学生姓名:王永申 ____学号: 2010308216 __指导老师：赵艳秋、杜春晖 _____设计地点（单位）:河北建筑工程学院电气实验室设计时间: 2012年6月4日--2012年6月17日目录一、题目及设计目的 (2)二、设计要求 (2)三、方案设计与论证 (2)（1）主控芯片 (2)（2）显示部分 (2)四、设计原理及电路图 (3)（1）数字电压表原理框图 (3)量程转换模块 (3)基准电压模块 (3)A/D电路模块 (3)字形译码驱动电路模块 (4)显示电路模块 (4)（2）实验芯片简介 (5)三位半A／D转换器MC14433 (5)七段锁存-译码-驱动器CD4511 (8)七路达林顿驱动器阵列MC1413 (9)高精度低漂移能隙基准电源MC1403 (9)五、元器件清单 (11)六、参数计算 (11)七、结论与心得 (11)八、参考文献 (12)数字电压表电路设计报告一、题目及设计目的1、题目：3 1/2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、电路内容。
二、设计要求1、利用所学过知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功能图，描述其功能。
2、对将要实验方案，须采用中、小规模集成电路、MC14433A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。
3、技术指标：测量直流电压 1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；测量交流电压 1999-199V。
三、方案设计与论证1、主控芯片方案1：选用A/D转换芯片MC14433、CD4511、MC1413、MC1403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。
三位半数字万用表
三位半数字万⽤表第⼀章系统概述1.1 课程设计的⽬的与要求课程设计的主要⽬的，是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、完成的⼯作内容和具体的设计⽅法。
通过设计也有助于复习、巩固以往的学习模电、数电内容，达到灵活应⽤的⽬的。
在设计完成后，还要将设计的电路进⾏安装、调试以加强学⽣的动⼿能⼒。
在此过程中培养从事设计⼯作的整体观念。
课程设计应强调以能⼒培养为主，在独⽴完成设计任务同时注意多⽅⾯能⼒的培养与提⾼，主要包括以下⽅⾯：1、独⽴⼯作能⼒和创造⼒。
2、综合运⽤专业及基础知识，解决实际⼯程技术问题的能⼒。
3、查阅图书资料、产品⼿册和各种⼯具书的能⼒。
4、熟悉常⽤电⼦仪器操作使⽤和测试⽅法。
5、⼯程绘图能⼒。
6、写技术报告和编制技术资料的能⼒。
题⽬：设计3 1/2数字万⽤表具体要求：（⼀）根据题⽬，利⽤所学知识，通过上⽹或到图书馆查阅资料，设计实现数字万⽤表的⽅案，须采⽤中⼩规模集成电路、MC14433A/D转换器等电路进⾏设计，写出已确定⽅案详细⼯作原理，计算出参数。
（⼆）技术指标：1、测量直流电压1999-0001V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；测量交流电压1999-199V。
2、交、直流电流；3、电阻、电容；4、三位半数字显⽰。
1.2 ⽅案设计与论证⽅案⼀：根据系统功能实现要求，决定控制系统采⽤AVR单⽚机，A/D转换采⽤其内置的10位AD、四个共阴极LED数码管。
系统除能确保实现要求的功能外，还可以⽅便地进⾏数据通讯上传，存储等扩展功能。
图1.1单⽚机原理图⽅案⼆：采⽤双积分A/D转换器MC14433，七段译码驱动器CD4511，基准电源MC1403。
图1.2MC14433原理框图⽅案三：由ICL7106构成的3 1/2为数字万⽤表原理：该系统采⽤ICL7106、四个共阴极LED数码管，ICL7106内部包括模拟电路（即双积分A/D转换器）、数字电路两⼤部分。
三位半数字万用表电路课程设计报告书
六、元器件清单.................................... ...10
七、组装、调试内容....................................11
八、设计心得和体会....................................11
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。 工作过程如下：
Q3 表示千位数，Q3=0 代表千位数的数字显示为 1，Q3=1 代表千位数的数字显示为 0。 Q2 表示被测电压的极性，Q2 的电平为 1，表示极性为正，即 UX>0；Q2 的电平为 0，表 示极性为负，即 UX<0。显示数的负号(负电压)由 MC1413 中的一只晶体管控制，符 号位的“-’阴极与千位数阴极接在一起，当输入信号 UX 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“-”(即 g 段)点亮；当输入信号 UX 为正电压时，Q2 端输出置“1”，负号控制位使达林顿驱 动器导通，电阻 RM 接地，使“-”旁路而熄灭。
4.4
3 1/2 位 A/D 电路模块
三位半数字电压表方案及对策
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～.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。
三位半数字电压表课程设计
.. . …建筑工程学院电子技术课程设计报告设计题目：三位半数字电压表学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：目录一、设计目的 (1)二、功能要求与技术指标 (1)三、方案设计及论证 (2)3.1方案一基于MC14433的数字电压表 (2)3.2方案二基于AT89352单片机的数字电压表 (2)3.3方案三基于ICL7106的数字电压表 (3)四、方案比较及分析 (3)五、电路各部分原理说明 (4)1、电压衰减电路 (4)2、单相桥式整流滤波电路 (4)3、基准电压模块 (4)4、 3 1/2位A/D电路模块 (5)5、显示电路模块 (7)6、所有元件明细表 (7)六、实验原理 (8)七、电路的安装与调试 (12)八、总电路原理图 (13)九、实践总结与心得 (14)十、参考文献三位半数字电压表一、设计目的课程设计主要目的，是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、应完成的工作容和具体的设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往的学习模电、数电容，达到灵活应用的目的。
在设计完成后，还要将设计的电路进行安装、调试以加强动手能力。
在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务同时注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下方面：独立工作能力和创造力。
综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。
查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。
熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；电路检测与故障排查能力。
工程绘图能力。
写技术报告和编制技术资料的能力。
二、功能要求与技术指标1、利用所学过数字电子技术和模拟电子技术知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功能图，描述其功能。
2、对将要实验方案3 1/2位数字电压表方案，须采用中、小规模集成电路、ICL7107A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。
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。
3位半数字电压表
2
A/D转换电路
TC7107就是一种高性能,低功耗的三位半A/D转换器,同时包含有七段译码器,显示驱动器,参考源与时钟系统,TC7107可直接驱动共阳极LED数码管,TC7107将高精度,通用性与真正的低成本很好的结合在一起,它有低于10uV的自动校零功能,零漂小于10V/C,低于10 pA的输入电流,极限转换误差小于一个字,真正的差动输入与差动参考源在各种系统中都很有用在用于测量负载单元,压力规管与其她桥式传感器时会有跟突出的特点。
(2)显示位数显示位数通常为3～8位。
(3)准确度高准确度就是测量结果中系统误差与随机误差的综合。她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,准确度越高,测量误差越小。数字电压表的准确度远优于模拟式电压表。
(4)分辨率高数字电压表在最低量程上末位1个字所代表的电压值,称作仪表的分辨率,她反应仪表灵敏度的高低。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。分辨率就是指所能显示的最小数字(零除外)与最大数字的百分比。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。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
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。
BUF :缓冲放大器输入端,接积分电阻Rint,其输出极的无功电流就是100uA,而缓冲器与积分器能够供给20u A的驱动电流,从此脚接一个Rint至积分电容器其值在满刻度200mV时选用47K,而2V满刻度则使用470K。
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河北建筑工程学院电子技术课程设计报告设计题目：三位半数字电压表学院：专业：班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：目录一、设计目的.................................... 错误！未定义书签。
二、功能要求与技术指标........................ 错误！未定义书签。
三、方案设计及论证 (2)3.1方案一基于MC14433的数字电压表 (2)3.2方案二基于AT89352单片机的数字电压表 (2)3.3方案三基于ICL7106的数字电压表 (3)四、方案比较及分析 (3)五、电路各部分原理说明 (4)1、电压衰减电路 (4)2、单相桥式整流滤波电路 (4)3、基准电压模块 (4)4、 3 1/2位A/D电路模块 (5)5、显示电路模块 (7)6、所有元件明细表 (7)六、实验原理 (8)七、电路的安装与调试 (12)八、总电路原理图 (13)九、实践总结与心得 (14)十、参考文献三位半数字电压表一、设计目的课程设计主要目的，是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。
通过设计也有助于复习、巩固以往的学习模电、数电内容，达到灵活应用的目的。
在设计完成后，还要将设计的电路进行安装、调试以加强动手能力。
在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
课程设计应强调以能力培养为主，在独立完成设计任务同时注意多方面能力的培养与提高，主要包括以下方面：独立工作能力和创造力。
综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。
查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力。
熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；电路检测与故障排查能力。
工程绘图能力。
写技术报告和编制技术资料的能力。
二、功能要求与技术指标1、利用所学过数字电子技术和模拟电子技术知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计出2-3个实现数字电压表的方案；只要求写出实现工作原理，画出电原理功能图，描述其功能。
2、对将要实验方案3 1/2位数字电压表方案，须采用中、小规模集成电路、ICL7107A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。
3、技术指标：①测量直流电压 1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；测量交流电压1999-199V②要求三位半显示三、方案设计及论证3.1方案一 MC14433的数字电压表AC/DC 转换电阻分压放大稳压双积分A/D转换器MC14433CD4511显示译码器LED 数码管显示基准电压直流交流此方案是对电压量进行测试并显示的数字电路。
对于交流可以采用桥式整流，通过电阻分压，再用放大器放大，把平均值转换为有效值，最后输送给双积分型A/D 转换器MC14433 Vx 测试输入端。
再通过CD4511七段锁存/译码器送到LED 显示，完成电压的测试。
MC14433基准电压VREF 可由恒压源提供,芯片本身有两个量程2V 、200mA 此时对应电阻为470K Ω、27 K Ω。
3.2方案二 基于AT89C52单片机数字电压表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：AT89C52P0P2 P1P3ADC0809LED 显示器上电复位 串口通信 电源电路图3-1 MC14433的数字电压表图3-2 AT89C52单片机数字电压表3.3方案三 ICL7107数字电压表根据系统功能实现要求，决定控制系统采用ICL7107、两个共阳极LED 数码管。
原理框图如下：四、方案比较及可行性分析（1)显示清晰直观，读书准确 数字电压表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，测量结果就是唯一的，能缩短读数和记录的时间。
（2）显示位数: 显示位数通常为3位-8位。
（3）准确度高: 准确度测量结果中系统误差与随机误差的综合。
他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。
(4) 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，称作仪表的分辨力，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。
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。
(5) 测量范围宽: 多量程DVM 一般可测0-1999V 直流电压(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。
(7)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”。
主要取决于A/D 转换器的转换速率，其倒数是测量周期。
(8) 集成度高，微功耗直流稳压电压转化芯片INC7107显示电路图3-3 基于ICL7107数字电压表五、电路各部分原理说明1、电压衰减电路如左图中四个电阻串联分压设计，总电阻值为10M Ω，当开关S1闭合时，为最小量程2V ；当开关S2闭合时，衰减10倍，其量程为20V ；当开关S3闭合时，衰减100倍，其量程为200V ；当开关S3闭合时，衰减100倍，其量程为200V 。
2 、单相桥式整流滤波电路电路为单向桥式整流电路，适用于大电压的整流。
电路TR 为电流变压器，它的作用是将交流电网电压V1变成整流电路要求的电压V2=Sinwt ，四支整流二极管D1~D4接成电桥的形式。
3、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 转换器做参考电压R 19MR 2900KR 390K R 410K S219.99-0.01V S3199.9-0.1V S4 1999-1VS11.999-0.001V V iV o图5-1 量程转换电路图图5-2单相桥式整流滤波电路图5-3MC1403稳压模块4、3 1/2位A/D电路模块ICL7107是高性能、低功耗的三位半A/D转换电路，包含七段译码器、显示驱动器、参考源和时钟系统。
可以直接驱动LED数码管，是一块应用非常广泛的集成电路。
ICL7107将高精度、通用性和真正的低成本很好地结合在一起，它有低于10μV 的自动校零功能，零漂小于1μV/oC，低于10pA的输入电流，极性转换误差小于一个字。
ICL7107管脚排列介绍：第1引脚：正电源，DC+6V 第26引脚：负电源DC-9V第21引脚：电源地第2~20、22~25引脚：数字部分第27~40引脚：模拟部分其中：第27引脚：积分器第28引脚：缓冲放大器的输出端，接积分电容CINT第29引脚：积分比较器的反相输入端，外接自动调零端第30、31引脚：信号地和信号正端第32引脚：模拟地第35、36引脚：基准地和基准电压正端第37引脚：数字地，与V+短接进行测试第38~40引脚：时钟振荡的引出端，外阻容元件或石英晶体组成振荡器。
图5-4ICL7107管脚图ICL7107参数选用5、显示模块显示模块采用两块共阳DIP16、所有元件明细表元件清单名称符号参数封装电解电容C1，C2，C3，C4 C103,C224,C473,C103 CC3216-1206 (贴片)电容C5 C100P CC3216-1206 （贴片）电阻R1+R2，R3+R4，R5，R6，R7，R810K,100K,1M,470K,100K,510ΩCC3216-1206（贴片）插座P1，P2 Header 2 （直插）电位器RP 1K电位器（自制直插）数码管U1，U2 共阳DIP18二位数码管（自制直插）芯片ILC7107、MC1403DIP40 （直插）图5-5共阳DIP1显示模块六、实验原理(1) 31/2位双积分型A/D转换器ICL7107的基本特点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VREF 。
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6-1ICL7107电压表简图(3) ICL7107的工作原理双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。
它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。
838电子它的原理性框图如图6-2所示，它包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。
积分器是A/D 转换器的心脏，在一个测量周期内，积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。
比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较，比较的结果作为数字电路的控制信一号。
时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。
它是由内部的两个反向器以及外部的RC 组成的。
其振荡周期Tc=2RCIn1.5=2.2RC 。
计数器对反向积分过程的时钟脉冲进行计数。
控制逻辑包括分频器、译码器、相位驱动器、控制器和锁存器。
分频器用来对时钟脉冲逐渐分频，得到所需的计数脉冲fc 和共阳极LED 数码管公共电极所需的方波信号fc 。
译码器为BCD-7段译码器，将计数器的BCD 码译成LED 数码管七段笔画组成数字的相应编码。
驱动器是将译码器输出对应于共阳极数码管七段笔画的逻辑电平变成驱动相应笔画的方波。
控制器的作用有三个：第一，识别积分器的工作状态，适时发出控制信号，使各模拟开关接通或断开，A/D 转换器能循环进行。
第二，识别输入电压极性，控制LED 数码管的负号显示。
第三，当输入电压超量限时发出溢出信号，使千位显示“1" ，其余码全部熄灭。
钓锁存器用来存放A/D 转换的结果，锁存器的输出经译码器后驱动LED 。