数字电压表的课程设计.docx

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数字电压表设计报告

一、设计目的作用

数字电压表的基本原理，是对直流电压进行模数转换，其结果用数字直接显示出来，按其基本工作原理可分为积分式和比较式两大类。熟悉集成电路MC14433,MC1413,CD4511和MC1403的使用方法，并掌握其工作原理。

二、设计要求

(1).设计数字电压表电路

(2).测量范围：直流电压0V-1.999V,oV-19.99V,OV-199.9V,OV-1999V;

(3).画出数字电压表电路原理图，写出总结报告。

三、设计的具体实现

(一)、系统概述

数字电压表是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示的数字系统。

该系统(如图1所示)可由位A/D转换器、MC1413七路达

林顿驱动器阵列、CD4511BCD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。

本系统是位数字电压表，位是指十进制数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1,即二值状态，所以成为半位。

各部件的功能如下：

(1)转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号。

(2)基准电源：提供精密电压，供A/D转换器作参考电压。

(3)译码器：将二-十进制(BCD)码转换成七段信号。

(4)驱动器：驱动显示器的a,b,c,d,e,f,g七个发光段，推动发光数码管(LED)进行显示。

(5)显示器：将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A/D转换结

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果。

61+5V

61

+5V口

AC14031

2

1K

BI

MC14433201

输入

22

-5

14

Ds1VSs|

VDDe

数点驱动

负号

驱动

+5W

MC1413

十路达林楼晶体管反向驱动器

470K0.1Hh0.1

568

2410

Ds4Ds3Ds223|00

Q1

Q2

Q3

13

3

12

9

号制页控

8

x

b

C

d

CD4511

1K×生

个位

千位

A

B

470K

21

图1

工作过程如下：

数字电压表通过位选信号DS?~DS?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。DS?~DS?输出多路调制选通脉冲信号，DS选通脉冲为高电平，则表示对应

的数位被选通，此时该位数据在Q。~Q?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Ds,输出正脉冲，以下依次

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为DS?、DS?和DS?。其中DS,对应最高位(MSD),DS?则对应最低位(LSD)。在对应DS?、DS?和DS?选通期间，Q。~Q输出BCD全位数据，即以8421码方式输出对应的数字0～9。在DS,选通期间，Q。~Q输出千位的半位数0或1及过量程、欠量程和极性标志信号。

在位选信号Ds,选通期间Q。~Q?的输出内容如下：

Q?表示千位数，Q?=“0”代表千位数的数字显示为1,Q?=“1”代表

千位数的数字显示为0。

Q,表示被测电压的极性，Q的电平为“1”,表示极性为正，即vx0,

Q?的电平为“0”,表示极性为负，即vx0。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vx为负电压时，Q?端输出置“0”,Q?负号控制位使得驱动器不工作，通过限流电阻R使显示器的“-”(即g段)点亮；当输入信号vx为正电压时，Q?端输出置“1”,负号控制位使达林顿驱动器导通，电阻R接地，使“-”旁路而熄灭。

小数点显示是由正电源通过限流电阻Rpp供电燃亮小数点。若量程不同则

选通对应的小数点。

过量程是当输入电压v、超过量程范围时，输出过量程标志信号OR。

当Q?=“0”且Q?=“1”时，表示vx处于过过量状态。

当Q?=“1”且Q。=“1”时，表示vx处于欠量程状态。

当OR=“0”时，Ivx|1999,