基本模数转换器(ADC)的设计.doc

《 数字逻辑电路分析与设计》课程项目 实施报告 题目(A)： 基本模数转换器（ADC）的设计 组 号： 8 任课教师： 。。。 组 长： 。。。。 成 员： 。。。。 成 员： 。。。 成 员： 。。。 成 员： 。。。 联系方式： 。。。 二零一四年 十月二十五日 基本模数转换器（ADC）的设计 一．设计要求 设计一个每单次按下按钮，就能够实现数模转换的电路，并用LED显示对应输入模拟电压（0—3V）的等级，当输入电压3V后，有“溢出”显示。 功能模块如图： 图中的“模数转换”为本教材第六章的并行ADC转换电路。在此基础上自行设计按键、LED显示、模拟电压调节等模块，实现单次模数转换的功能。 自行设计溢出标记的显示。 本电路的测试方法是，通过一个电位器对电源电压连续分压，作为ADC的输入电压，每按下一次按键时，ADC电路进行一次ADC转换，并将转换的结果用数码管显示出来。注意不要求显示实际的电压值，仅显示模拟电压的量化等级。 二．电路原理图 三．设计思路 根据题目要求，我们的电路本应分五个个模块，但实验室缺少8-3编码器不能实现转化，所以只能有四个一下模块：模拟电压调节；比较电路；记忆模块；LED显示。模拟电压的调节可以用划变电阻来调节电压，理想中数模转化模块应由比较器，D触发器和编码器来实现，在我们的实际电路中我们只用了前两者。最终我们用LED的亮灭来显示结果。 具体原理叙述如下： 在比较电压时，将参考电压Vref经电阻分压器产生一组不同的量化电平Vi ：v1=1/16Vref ，v2=3/16Vref ，v3=5/16Vref ，v4=7/16Vref ，v5=9/16Vref ，v6=11/16Vref ，v7=13/16Vref ，v8=15/16Vref ，这些量化电平分别送到相应lm339比较器的反相输入端，而输入电压V同时作用于lm339比较器的同相输入端。 当V大于Vi时，第i个比较器输出状态1，即高电平；反之，比较器输出状态0，即低电平。比较器的输出加到D触发器的输入端，在时钟脉冲CP的作用下，把比较器的输出存入触发器，得到稳定的状态输出Q，再由LED的亮暗状态显示，高电平则亮，低电平就暗。 当V≥15/16 Vref的时候，即Ｖ超过该转换器的最大允许的输入电压的时候产生“溢出”，我们使用了一个红色的报警LED亮作为显示。 此外，鉴于会因为按键时间的长短不一而造成的脉冲不整齐的问题，需要加入一个消抖动的电路模块，即在电路的按键产生CP脉冲的部分加一个“阻容电路”，具体电路图如下（绿线为CP脉冲信号的输出）： 然后电路还需要清零作用，因为清零端是低电平有效，所以直接将74LS175通过开关接地（没有用消抖动），使得没按一次开关便可实现一次清零。 四．制作过程 1.分析电路，并用multisim12来实现其模拟并检验我们所设计的电路是否正确。 2.照着自己所涉及的电路在洞洞板上进行焊接。 3.对电路进行调试查看哪里出错并解决错误。 五．具体实施过程及调试过程 问题一：比较器输不出电压 按电路图连接好电路并焊好后，上电后按下CP脉冲开关，发现所有灯都不亮。用万用表检测，发现LM339（其实是4个比较器的集成芯片）的正负输入端均有电压输入，但是没有输出电压（或者输出为毫伏级别电压，可忽略不计）就不知道怎么回事。 经过查阅资料及与老师同学的讨论，我们了解到原来单单一个比较器是输不出电压的，其只能输出一个“ON”或“OFF”的状态。要使得比较器可以输出电压就必须接一个上拉电阻。具体的电路图如下： 问题二：最后的溢出灯和倒数第二个灯一起亮 我们比较器开始检查，查看对应的接口是否有虚焊短路等错误，最后我们在175的输出接口发现自己这两个灯接在了同一个电上。 六．实际芯片引脚图及功能 74hc175: Lm339 七．总结 做完这次项目之后，我们对模数转换的内容有了进一步的了解。在进行焊接的过程中接线有些多但并不难。真正难得还是在于调试上，有些问题有时候并没有理论上那么简单即使我们用模拟软件模拟过。比如说在339的输出端接一个上拉电阻才能有电压的输出还有后面的一些马虎问题比如说LED灯同时接一个输出等。小组也经常开会一起检测所以也使这些问题变得更加容易解决。我们最终做出了我们的成果，虽然有些不满意的地方但我们还是收获很多，这次经验会在下一次项目中帮助我们。 八．分工与合作 侯景业 电路的调试与前期的电路制作 白