设计制作一个简易数字电压表-doc.docVIP

设计制作一个简易数字电压表 目 录 一、设计要求 4 二、设计方案、电路图和工作原理 4 三、软件仿真 4 四、PCB设计 4 五、元器件清单表 4 五、焊接和调试 4 六、过程照片 4 七、总结、心得及其他 4 八、指导老师评定 5 目 录 课程设计任务与要求 2.1 设计目的 2.2 设计要求 设计思路 3.1 方案选择 3.2 系统框图 课程设计框图及工作原理 4.1 工作原理 4.2 ICL7107的工作原理 4.3原理图 电路设计与仿真 系统调试与结果分析 6.1 调试仪器 6.2 调试方法 6.3测试结果分析 6.4 硬件实物图 元器件清单 总结及心得体会 课程设计任务及要求 2.1设计目的 1、了解双积分式A/D转换器的工作原理? 2、熟悉A/D转换器ICL7107的性能及其引脚功能? 3、掌握用ICL7107构成直流数字电压表的方法 2.2设计要求 1.设计制作一个简易数字电压表，该简易电压表对输入的0~200mv模拟直流电压进行测量和数据显示。 2.量程为0-200mV。 3.显示位数为3位半。 4.选取合理的元器件，制作pcb版，焊接线路。 5.对自己所设计的简易数字电压表进行测试标定。 设计思路 3.1方案选择 1).根据设计要求和功能，我们考虑了如下三个可行性方案：?? 方案1：主要器件由芯片ICL7107和液晶显示器LCD组成?? 关键词：芯片ICL7107??液晶显示器LCD?? 由于7107是把模拟电路与逻辑电路集成在一块芯片上，属于大规模CMOS集成电路，因此本方案主要有以下特点： 采用单电源供电，可使用5V迭层电池，有助于实现仪表的小型化。 芯片内部有异或门输出电路，能直接驱动LCD显示器。 功耗低。芯片本身消耗电流仅1。8mA，功耗约16mW。 输入阻抗极高，对输入信号无衰减作用。 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动显示极性的功能。（6）噪声低，失调温标和增益温标均很小。具有良好的可靠性，使用寿命长 （7）整机组装方便，无须外加有源器件，可以很方便地进行功能检查。?? 方案2：主要器件由芯片ICL7107和共阳极半导体数码管LED组成。?? 关键词：A/D转换器 芯片ICL7107 共阳极半导体数码管LED???? 本方案的主要特点是： 能直接驱动共阳极的LED显示器，不需要另加驱动器件，使整机线路简化。 采用+5V和—5V两组电源供电。 LED属于电流控制器件，在3?1/2位数字仪表中采用直流驱动方式，芯片本身功耗较小。 显示亮度较高。? 课程设计框图及工作原理 4.1 工作原理 ICL7107是双积型的A/D转换器，还集成了A/D转换器的模拟部分电路，如缓冲器、电压比较器、积分器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字电路部分如振荡器、计数器、锁码器、译码器、驱动器和控制逻辑电路等，使用时只需外加少量的电阻、电容元件显示器件，就可以完成模拟到数字量的转换，从而满足设计要求。 显示稳定可读和测量显示速度快，是本设计的关键，ICL7107是一个用4000个计数脉冲时间作为A/D转换的一个周期时间，每个周期分为自动稳零（AZ）、信号积分（INT）和反积分（DE）3个阶段。内部逻辑控制电路不断的重复产生AZ=、INT、DE、3个阶段的控制信号，适时的指挥计数器、锁存器、译码器等协调工作。使输出对应输入信号的数值，而输入模拟信号的数值在其内部数值上等于计数数值T，即：VIN的数值=T的数值或Vin=Vref(T/1000)式中：1000为积分时间（1000个脉冲周期）：T为反积分时间（满度时间为2000）。 4.2 ICL7107的工作原理 ICL7107的管脚分布： V＋和V-分别为电源的正极和负极， a1-g1,a2-g2,a3-g3：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。 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/RC COM ：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。 CREF：外接基准电容端。 INT：27是一个积分电容器，必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件 IN＋和IN- ：模拟量输入端，分别接输入信号的正端和负端。 AZ：积分器和比较器的反向输入端，接自动调零电容CAz 。如果应用在200mV满刻度的场合是使用0.47μF