四位半数字电压表设计

四位半数字电压表设计
四位半数字电压表设计

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4?位数字电压表

[摘要]

4?位数字电压表是数字表的一种,它的精度比普通常用的三位半要高出一个等级,它最高显示到19999,也就是万分之一。它是由ICL7135芯片、三极管(晶体管)9013驱动阵列、74LS47BCD到七段锁存-译码-驱动器、共阳极LED数码管﹑基准电源、时钟及量程开关电路组成。

经过用高精度基准调整的四位半电压表拥有更加高精度的测量值,更加方便直观的测出用电器电压的工作情况。

[关键词] A/D转换器数码显示管高精度译码器驱动器

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4? Digital Voltage

[Abstract]

4 ? a digital voltmeter is a digital watch, the accuracy of it than ordinary commonly used three and a half to a higher level, it shows the highest to 19999, also is one over ten thousand. It is by the ICL713

5 chip, transistor (transistor) 9013, 74 LS47BCD drive array to these seven

latch-decoding-drive, LED digital tube of anode, benchmark power supply, clock and the scale settimg switch of circuit.

After the adjustment of high precision benchmark with four half a meter high accuracy measuring values have more, more convenience for intuitive measure voltage appliances work.

[Key words] A/D converter Digital display high-precision decoder driver

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目录

1 前言 (4)

1.1总体方案 (5)

1.1.1设计的要求 (5)

1.1.2设计的内容及要求 (5)

1.1.3设计的目的 (5)

1.2数字电压表的特点及发展趋势 (5)

1.2.1数字电压表的特点 (6)

1.2.2数字电压表的发展趋势 (7)

2 数字电压表的基本组成原理及单元电路设计 (7)

2.1 数字电压表的基本原理及系统框图 (7)

2.2 各部分电路的功能 (8)

2.3 4?位A/D转换器ICL7135的结构及特性 (8)

2.3.1 ICL7135的内部电路结构 (9)

2.3.2 ICL7135的引脚功能介绍 (9)

2.4 ICM7556时钟振荡器 (11)

2.4.1 NE555组成的多谐振荡器 (11)

2.4.2 ICM7556引脚分布 (12)

2.5驱动器、译码器、数码显示器 (13)

2.6 输入滤波电路及负电源组成原理 (15)

3 调试 (16)

3.1 调试方法及步骤 (16)

3.2 调试注意事项 (17)

4 设计心得与体会 (17)

主要参考文献 (18)

附录材料明细表 (19)

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1 前言

随着计算机科学与技术突飞猛进地发展,用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能,我们可以先将模拟信号按比例转换成数字信号,然后送到数字电路进行处理,最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。自20世纪70年代开始,这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域。课程设计可以考察这一学期我们对数字电子技术这门课程的学习情况,理论与实践相结合,从而培养学生的学习与应用能力。

这次课程设计的题目是4?数字电压表(digital voltmeter)的设计与调试。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。它有准确率高、精度高、抗干扰能力强等特点。

为了革新电子测量中繁琐和陈旧的方式促进了数字电压表的飞速发展,如今,它已成为向智能化仪表发展的必要桥梁。

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1.1.1设计的要求、

1.加深对数字电路基本理论知识的理解,学会理论与实践相结合,掌握数字电路系统设计的基本方法及设计步骤,并进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用。

2.学习和联系在面包板上实现数字电路实物制作的方法、技术。学习数字电路调试、测试、故障查找和排除故障的方法、技巧,能独立完成课程设计的内容。

3.学会科学设计实验电路,具有合理安排设计步骤的能力,按功能模块接线、测试、调试电路和排除故障。按设计要求设计和连接电路,并能对实验结果进行分析。

4. 树立电子工程意识,培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。

5.熟悉集成电路ICL7135、ICM7556、74HC04、74LS47芯片的使用方法,并掌握其工作原理。

1.1.2设计的内容及要求

1.分析设计数字电压表电路。

2.测量范围:直流-1.9999V~+1.9999V,转换误差允许最低为有±1个字的跳动。

3.组长调试4为伴数字电压表,要求能够自动调零,当输入为0V电压时,读书为“0000”且最高为自动消隐。

4.画出数字电压表电路原理图,写出详细设计说明书。

5.画出元器件布置图。

1.1.3设计的目的

1.电子技术课程设计是学习电子技术十分重要的环节之一,是对学习电子技术知识的综合性实践训练。对于巩固所学的电子技术理论知识,培养解决实际问题的能力,加强基本的技能训练具有明显的积极作用。

2. 掌握数字电压表的设计原理,组装、焊接与调试方法。

3. 熟悉集成电路ICL7135、ICM7556、74HC04、74LS47的使用方法,并掌握其工作原理。

1.2 数字电压表的特点及发展趋势

数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心,可以

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1.2.1数字电压表的特点

1.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的会引入人为的测量误差。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。

新型数字电压表还增加了标志符显示功能,包括测量项目、符号单位和特殊符号、为解决DVM不能反映被测电压的连续变化过程以及变化趋势这一难题,一种"数字/模拟条图"仪表业已问世。"模拟图条"(Anal of Bargraph)有双重含义:第一,被测量为模拟量;第二,利用条状图形来模拟被测量的大小及变化趋势。这类仪表将数字显示与高分辨率模拟条图显示集于一身,兼有DVM与模拟电压表之优点。智能数字电压表均带微处理器和标准接口,可配合计算机和打印机进行数据处理或自动打印,构成完整的测试系统。

2.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结果.

3.测量范围宽

多量程DVM一般可测量0~1000V直流电压,配上高压探头还可测上万伏的高压。

4.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)和智能仪表,以满足不同的需要。

5.测量速度快

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/S"。它主要取决于A/D转换器的转换速率,其倒数是测量周期。

6.输入阻抗高

数字电压表具有很高的输入阻抗,通常为10MΩ~10000MΩ,最高可达1TΩ。7.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。

8.抗干扰能力强

51/2位以下的DVM大多采用积分式A/D转换器,其串模抑制比、共模抑制比各别可达100dB、80~120dB。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,共模抑

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊制比可达180dB。

1.2.2数字电压表的发展趋势

采用新技术、新工艺,由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世,标志着电子仪器领域的一场革命,也开创了现代电子测量技术的先河。

1.广泛采用新技术,不断开发新产品

2.模块化的发展方向

新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。预计在不久的将来,许多数字仪表将由标准化、通用化、系列化的模块所构成,给电路设计和安装调试、维修带来极大方便。

表面安装技术(SMT)和表面安装元器件(SMD)将获得普遍应用。这项技术被誉为世界电子工艺技术的一项重要突破。所谓表面安装是将微型化的表面安装集成电路(SMIC)和表面安装元件,用粘贴工艺直接安装在印刷板上,再用波峰焊接机焊接,由此取代传统的打孔焊接工艺,使印刷板安装密度大为增加,可靠性得到明显提高。

3.多重显示仪表

为彻底解决数字仪表不便于观察连续变化量的技术难题,"数字/模拟条图"双显示仪表已成为国际流行款式,它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化过程及变化趋势的两大优点。

模拟条图大致分成三类:①液晶(LCD)条图,呈断续的条状,这种显示器的分辨力高、微功耗,体积小,低压驱动,适于电池供电的小型化仪表。②等离子体(PDP)光柱显示器,其优点是自身发光,亮度高,显示清晰,观察距离远,分辨力较高,缺点是驱动电压高,耗电较大。③LED光柱,它是由多只发光二极管排列而成。这种显示器的亮度高,成本低,但象素尺寸较大,功耗高,驱动电路复杂。

4.操作简单化

本次课程设计我们仅选数字电压表中的

2

1

4数字电压表来进行设计。

2 数字电压表的基本组成原理及电路设计

2.1数字电压表基本原理及系统框图

数字电压表的基本原理:数字电压表是按照普通运用电路而组合而成的最

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊基本的数字表头,主要使用了其±2.0000的直接测量的功能。电器采用74HC04组成-5V电压产生电路,以及ICL7135需要的时钟信号电路,只需要给表头供电+5V就可以正常使用,小数点选择电路是通过一个NPN型三极管,利用它的驱动源是选择哪一位数码管的位扫描驱动信号来达到对应使用,使该位的小数点点亮的目的。

基本质量的快速判别:送入+5V直流稳压电源,屏幕上面应该显示随机数字,用金属短接两个输入端口,屏幕上应该显示“0000”,利用指针万用表的X1Ω电阻档,输入到表头的信号输入端口,屏幕上应该显示电池的数字。交换输入信号的极性,应该有负号出现。经过这样一轮的测试,如果都没有问题,表头就可以准备使用了。

校准测量精度:可以使用最简单的方法校准,就是使用一只数字万用表监视着芯片第二引脚的电压,微调多圈电位器,使读数等于1.0000V,然后输入一个信号电压,用数字万用表监视读数是否一致,如果不一致,再仔细微调多圈

电位器令其达到一致。

其系统框图如图所示:数字电压表系统框图

2.2 各部分电路的功能

(1)4?位A/D转换器是数字电压表的核心部件,由它完成模拟量转换为数字量的任务。

(2)基准电源提供A/D转换参考电压,基准电压的精度和稳定性是影响转换精度的主要因素。

(3)译码驱动器将二-十进制(BCD)码转换成七段供LED数码管显示。

(4)显示器将译码器输出的七段信号进行数字显示,即A/D转换结果。

2.3

2

1

4位A/D转换器ICL7135的结构及特性

A/D转换器是数字电压表、数字多用表及测量系统的"心脏"。ICL7135为全MOS

工艺4位半双积分式A/D转换器。在单极性基准电压(V

REF

+=1V)供给之下,能对双

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊积分极性输入的模拟电压进行A/D转换,并自动输出极性判断信号,它采用了自

校零技术,可保证零点在常温下的长期稳定性,零点的温度系数<2mv/℃,模拟输入可以差动信号,输入阻抗极高输入端零点漏电流<10PA。

2.3.1 ICL7135的内部电路结构

ICL7135的模拟电路部分主要外接器件是参考电压存储电容C

R

(C

4

),积分电

阻R

INT

(R

2

)和积分电容C

INT

(C

2

)和校零存储电容C

AZ

(C

2

),其典型值为

C

INT

=0.47uF,R

INT

=100KΩ,电源电压为双电源±5V。

ICL7135的数字部分分布图如图所示,与5G14433的逻辑控制部分相似,主要功能包括:判别回积阶段比较器的过零检测,自动极性判别,各模拟开关的定时逻辑控制,为了减少引出级数量,ICL7135也采用了位动态扫描BCD码输出方式,即万位、千位、百位、十位的BCD码轮流地在B8、B4、B2、B1出现,并在D5~D1各端同步出现字位选通端脉冲,另外,电路中还设置了一些辅助逻辑电路,如过量程欠量程判别电路,串行字位同步脉冲电路的形式,启/停控制电路等,不仅提高了器件的启动性能,也简化了外部接口电路。

电路如图:

图 ICL7135的数字部分分布图

2.3.2 ICL7135的引脚功能介绍

数字多路选通开关及分配器

BCD码计数器

分极性

触发

过零检测

逻辑控制电路

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┊ 装

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线 ┊

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图ICL7135芯片顶视图 ICL7135芯片如图,其功能介绍如下: V-(引脚1):负电源输入端。极限值-7V ,通常取-5V V REF (引脚2):基准电压输入端。一般取VREF+=1V ,其精度和准确度将直接影响转换精度 AGND(引脚3):模拟地

INTOUT(引脚4):积分器输出端 AZIN(引脚5):自调零输入端

BUFOUT(引脚6):缓冲放大器输出端 REFCAP+(引脚8):外接基准电容引脚 INLO-(引脚9):信号输入端(低端) INHI+(引脚10):信号输出端(高端) V+(引脚11):正电源输入端。极限值为+6V ,通常取+5V D5~D1(引脚12、17~20):BCD 码数据的位选通信号输出端。分别选通万、千、百、十、个位 B1、B2、B4、B8(引脚13~16):BCD 码数据输出端 BUSY(引脚21):转换状态标志输出端。积分器在积分过程中BUSY 输出高电平,积分器在反向积分过零后输出低电平(本次设计悬空) CLK(引脚22):时钟脉冲输入端。工作于双极性

POL(引脚23):极性输出端。当输入信号为正时,POL 极性输出为高电平,输入信号为负时,POL 极性输出为低电平 DGND(引脚24):数字地

RIH-(引脚25): 启动转换/保持控制端。接高电平时,ICL7135自动连续转换,每隔40002个时钟完成一次A/D 转换, 接低电平时,A/D 转换结束后

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保持转换结果,输入一个正脉冲后(大于300ms),重新启动ICT7135开始另一次转换

ST-(引脚26):数据输出选通脉冲输出端。其脉冲宽度为时钟脉冲宽度的一半,一次A/D转换结束后,该端输出5个负脉冲,分别选通高位到低位的BCD 码数据输出端,可利用该信号把数据打入并行接口中供CPU读取,这一点在和单片机接口时非常重要

OVERRANGE(引脚27):过量程标志输出端。当输入信号读数超过转换器计数范围时,该引脚输出高电平

UNDER(引脚28):欠量程标志输出端。当输入信号读取小于9%或更小时,该端输出高电平

2.4 ICM7556时钟振荡器

时钟振荡器产生的时钟脉冲的频率直接影响A/D转换器的采样速度和抗干扰的能力。由ICM7556集成定时器构成的振荡电路,易实现抗干扰能力强,其相当于双555定时器构成。

图NE555集成电路构成多谐振荡器电路及波形图

2.4.1 555组成的多谐振荡电路

多谐振荡器也称为无稳态触发器,它没有稳定状态,同时毋须外加触发脉冲,就能输出一定频率的矩形脉冲(自激振荡),为D

A转换器ICL7135提供工作时钟信号,如图所示为由集成555定时器组成的多谐振荡器电路及工作波形图。

电阻R

R B

A

,和电容C构成RC定时电路。电容C在V

v

V CC

C

CC3

2

3

1

≤间

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊周而复始进行冲放电过程,在输出端就得到一系列矩形脉冲信号。

进行分析可知,第一个暂稳态的脉冲宽度,即v C从V CC

3

1

充电上升到V CC

3

2

所需的时间为

()C

R

R

t B

A

PH

+

=7.0

第二个暂稳态的脉冲宽度,即u C从V CC

3

2

放电下降到V CC

3

1

所需的时间为

t PH C

R B

7.0

=

振荡周期T和振荡频率f分别为

()C

T R

R

t

t B

A

PL

PH

2

7.0+

+

=

()

[]C

T

f R

R B

A

2

7.0

1

1+

=

2.4.2 ICM7556引脚分布

图 ICM7556引脚分布图

集成电路外接电阻R5、R6和电容C5,由它们三个决定工作频率,可得出f ≈137KHz,从而为A/D转换提供时钟信号。

电路原理图如图:

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图时钟振荡器电路图

接通电源以后,V CC 通过R5、R6对电容进行充电,电路进入暂稳态过程,VC 电位不断提高,当V C 大于等于2/3 V CC 时,比较器输出低电平,通过与非门后为高电平,电路发生一次翻转,当TD 三极管导通,电容开始放电,当VC 小于等于1/3 VCC 时,比较器输出为高电平,与非门输出低电平,电路发生下一次翻转,重复电容的充放电过程,从而形成多谐振荡,输出连续的时钟脉冲信号。

2.5 驱动器、译码器、数码显示器

为了使A/D 输出能点亮发光数码管,所以中间需要驱动器,用5个NPN 型三极管驱动。

BCD 码七段译码驱动器有共阳和共阴两类,型号有74LS47(共阳),74LS48(共阴),CC4511(共阴)等。74LS47译码器,它是二—十进制译码,转换成七段显示信号。数码显示器是用来显示示数的,用发光二极管组成,亮度较亮,采用共阳极(与74LS47相匹配)。

下面有74LS47为例,其管脚排列如图所示。

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图74LS47芯片顶视图

该器件输入信号为BCD码,输出端为OA,OB,OC,OD,OE,OF,OG分别对应的a,b,c,d,e,f,g共7线,令有3条控制线LE,RBI,BI/RBO。LE端为测试端。在BI端接如高电平的条件下,当LE=0时,无论输入端A,B,C,D为和值,a~g输出全为低电平,使7段显示器件显示“8”字型,此功能用于测试器件。RBI端为清零输入端。LE=1,BI=1的条件下,当输入ABCD=0000时,输出a~g全为高电平,可使共阳LED显示熄灭。而且在输入A,B,C,D不全为零时,仍能译码输出,使显示器正常显示。BI端为消隐输入端。该输入端具有最高级别的控制权,当该端为低电平时,不管其他输入为何值,输出端a~g均为高电平,这可使共阳显示器熄灭。另外,该端还有第二个功能——清零信号输出端,记为RBO。当该位输入的ABCD=0000且RBI=0时,此时RBO输出低电平;若该输入的A,B,C,D不等于零,则RBO输出高电平。若RBO与RBI配合使用,很容易实现多位数码显示时的清零控制。例如对整数古部分,将最高位的RBI接地,这样当最高位为零时“清零”,同时该位RBO输出低电平,使下一位的RBI为低电平,古也具有“清零”功能;而对与小数部分,应将最低位的RBI接地,个位的RBI端悬空或接高电平,低为的RBO接至高位的RBI。其功能见表。

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输入输出

显示字型LT RBI RBO

BI/ D C B A g f e d c b a

0 ╳ 1 ╳╳╳╳

1 0 1 0 0 0 0

╳╳ 0 ╳╳╳╳

0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

8

1 1 1 0 0 0 0

1 ╳ 1 0 0 0 1

1 ╳ 1 0 0 1 0

1 ╳ 1 0 0 1 1

1 ╳ 1 0 1 0 0

1 ╳ 1 0 1 0 1

1 ╳ 1 0 1 1 0

1 ╳ 1 0 1 1 1

1 ╳ 1 1 0 0 0

1 ╳ 1 1 0 0 1

1 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 0 0 1

0 1 0 0 1 0 0

0 1 1 0 0 0 0

0 0 1 1 0 1 0

0 0 1 0 0 1 0

0 0 0 0 0 1 0

1 1 1 1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 1 0 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 ╳ 1 1 0 1 0

┇┇

1 ╳ 1 1 1 1 1

0 1 0 0 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

无效输入

表74LS47功能表

2.6 输入滤波电路及负电源组成原理

在ICL7135的信号输入端,即“INLO-”“INHI+”两个管脚(9、10)与被测

电压V

X

之间接100 和0.1uF的RC滤波器,以提高整体抗干扰能力,也有利

于增加整体的过载能力。

ICL7135所需的“-5V”电源由74LS47的反相器并联为电源逆变电路,以提

供其所需要的-5V电压要求。

其原理图如图:

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图输入滤波电路

3 调试

3.1 调试方法及步骤

(1)接通电源电压,=+5V,=-5V。

(2)用示波器观察555多谐振荡器是否起振,波形和频率是否正常。

(3)采用稳压电源,使其输出电压为199.99mV或1.9999V作模拟量出入信号,调整基准电压的电位器,使LED数码管显示值与输入模拟电压值相等。

(4)基准电压测量。将正输入端与基准电压端短接,读数应为1000.01。

(5)检查自动调零功能。将输入端短路,既没有输入信号时,LED数码管应该显示00000。

(6)检查超量程溢出功能。调节输入电压值,当超出测量范围时观察LED 数码管是否有闪烁告警作用。

(7)测试线性误差。将输入模拟电压信号从0V增达到1.9999V,用标准数字电压表监测输出,通过与LED显示值相比较,其最大偏差即为线性误差。

(8)选择不同范围的电压值,检查各量程是否准确。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3.2 调试注意事项

(1)先进行各单元电路调试,再进行整机调试。

(2)换接每一个单元电路先断电接线,检查线路无误后,再通电调试。

4 设计心得与体会

记得老师说过,有时候大学的理论和实践是脱节的,所以没有实践我们就不能更好的去理解理论知识。这次课程设计让我收获很多,虽然忙碌,但很充实!

课程设计的时间是一周,最开始还觉得一个设计需要一周挺夸张的,但当自己真的开始的时候才发现,这件事没有自己想像的那么容易。看着大家都在积极的问问题自己反倒开始着急了,因为觉得似乎无从下手,经过不断的研究才摸出其中的门道。在这次实践中,我们不仅收获了知识,还收获了阅历,收获了成熟。我懂得了做事一定要认真,要有耐心,有些东西一步错,步步错。

在实验室奋斗了两天,终于将线路全部接上,但还有特别关键的一步就是调试,连好后心里又激动又紧张!最后还是鼓起勇气准备拿给老师验收,皇天不负有心人啊,我的作品竟然一次成型,这是我怎么也没想到的,所以有一种成就感油然而生,可能生活就是这样吧,有汗水就会有收获的,劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过这次实践,我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。

四位半数字电压表的设计让我了解到很多书本上看不到的东西,知道了很多电器元件的作用,熟悉了集成电路ICL7135、ICM7556、74HC04、74LS47的使用方法,并掌握了它们的工作原理,我想实践出真知,只有理论与实践相结合才能真正的收获到我们需要的。其实学习和生活一样,要拿出同样认真的态度对待,相信努力过后定有收获!

我会在今后的学习生活中更加努力,争取在下一次实践中做到更好,收获更多……

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参考文献

1、《电子技术试验与课程设计》清华大学出版社赵淑范王宪伟编著 2006年8月

2、《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学出版社谢自美主编 2000年7月

3、《电子技术基础实验与课程设计》电子工业出版社高吉祥主编 2002年2月

4、《电工电子技术实验与课程设计》中国科学技术大学出版社罗会昌主编1996年1月

5、《电子电路实作技术》金华科技图书股份有限公司 1982年

6、《常用集成芯片使用》北京理工大学出版社 1995年

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊附录材料明细表

序号器件名称符号型号与规格数量备注1 电阻R1、R7、R9~R15

R4、R5、R8

R2、R3

R6

200Ω

4.7KΩ

100KΩ

15KΩ

9

3

2

1

2 电位器P1 10KΩ 1

3 三极管Q1~Q6

Q7

9013

9012

6

1

4 电容C5

C3

C1

C2、C4

C6、C7

300PF

0.1 uF

0.47uF

1uF

10uF

1

1

1

2

2

5 稳压二极管VZ 3V 1

6 整流二极管D2、D3 IN4004 2

7 芯片 1

2

3

4

ICL7135

ICM7556

74LS47

74HC04

1

1

1

1

数字电压表的设计实验报告

课程设计 ——基于51数字电压表设计 物理与电子信息学院 电子信息工程 1、课程设计要求 使用单片机AT89C52和ADC0832设计一个数字电压表,能够测量0-5V之间的直流电压值,两位数码显示。在单片机的作用下,能监测两路的输入电压值,用8位串行A/D转换器,8位分辨率,逐次逼近型,基准电压为 5V;能用两位LED进行轮流显示或单路选择显示,显示精度0.1伏。 2、硬件单元电路设计 AT89S52单片机简介 AT89S52是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存

储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S52具有如下特点:40个引脚,8k Bytes Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级,2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。 ADC0832模数转换器简介 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小,兼容性强,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理,有助于我们单片机技术水平的提高。 图1 芯片接口说明: 〃 CS_ 片选使能,低电平芯片使能。 〃 CH0 模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。

基于51单片机的数字电压表设计说明

1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM,数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号,再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号,器基本结构是由采样保持,量化,编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换,再由驱动器驱动显示器输出,便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD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。通过自己的实践提高了动手能力,也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题:精度、位数、速度、还有功耗等不足之处,这些都是要慎重考虑的,这些也是在本次设计中的收获。 1.3 本次设计要求 本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v,由于用到的模数转换芯片是ADC0809,设计系统给的供电电压为+5v,所以能够测量的电压围为-0.25v到5.25v之间,但是一般测量的直流电压围都在这之上,所以采用电阻分压网络,设计的电压测量围是0到25v之间,满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位,满足要求的两位小数的精度,在不考虑AD芯片的量化误差的前提下,此次设计的精度能够满足一般测量的要求。

2单片机和AD相关知识 2.1 51单片机相关知识 51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机,后来随着技术的发展,成为目前广泛应用的8为单片机之一。单片机是在一块芯片集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路,又称为MCU。51系列单片机包含以下几个部件: 一个8位CPU;一个片振荡器及时钟电路; 4KB的ROM程序存储器; 一个128B的RAM数据存储器; 寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路; 32条可编程的I/O口线; 两个16位定时/计数器; 一个可编程全双工串行口; 5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图: 图1 51单片机引脚图

基于单片机的数字电压表设计

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。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字电压表,由精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便。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、自动测试系统等智能化测量领域,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。本论文重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。

1 实训要求 (1)基本要求: ①实现8路直流电压检测 ②测量电压范围0-5V ③显示指定电压通道和电压值 ④用按键切换显示通道 (2)发挥要求 ①测量电压范围为0-25V ②循环显示8路电压 2 实训目的 (1)进一步熟悉和掌握单片机的结构和工作原理; (2)掌握单片机的借口技术及,ADC0809芯片的特性,控制方法; (3)通过这次实训设计,掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术;(4)通过实际程序设计和调试,逐步掌握模块化程序设计的方法和调试技术。 3 实训意义 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程,使自身了解开发单片机应用系统的全过程,强化巩固所学知识,为以后的学习和工作打下基础。 4 总体实训方案 测量一个0——5V的直流电压,通过输入电路把信号送给AD0809,转换为数字信号再送至89s52单片机,通过其P1口经数码管显示出测量值。 4.1 结构框图 如图1—1所示 图1—1

《 3位半数字显示温度计 》设计报告

《3位半数字显示温度计》 设计报告 设计时间: 班级: 姓名: 报告页数:

广东工业大学课程设计报告 设计题目_______ 学院专业班 学号姓名 (合作者号) 成绩评定_______ 教师签名_______ 一、设计任务与要求: 设计任务:

LM35, A/D转换器、数字显示器设计一个日常温度数字温 度计。 课程目标: ?1、加深对以上三门课程所学内容的理解; ?2、能够在设计中综合运用所学知识解决实际问题; ?3、初步掌握工程设计的一般方法,具备一定的工程设计能力。 ?4.培养独立思考和独立解决问题的能力,培养科学精神和严谨的工作作风。 标及技术要求: ?①温度显示范围:0℃~50℃; ?②数字显示分辨率:0.1℃; ?③精度误差≤0.5℃; ?④电路工作电源可在5~9V范围内工作. 二、设计方案及比较(设计可行性分析): 方案思路一------基于LM35芯片以51单片机作为核心的三位半数字显示温度计: 外接一个温度采集LM35,根据采集器的输出参数特性利用TX-1C开发板编程相关程序直接处理温度信息并将处理结果显示在开发板自带的液晶屏上 方案思路二------基于LM35芯片以ICL7106作为核心的三位半数字显示温度计: 1. 模拟信号采集部分:LM35采集温度信息转化为可处理的模拟信号并将该信号输入至数模转换部分 2. 模数转换部分:用ICL7106芯片以及相关原件组成的外围电路组成一个直流电压测量电路或一个数字电压表,利用ICL7106将模拟部分输出的模拟信号转换为数字信号,并通过7106自带的BCD译码器输出液晶屏所需输入信号 3. 液晶屏显示部分:液晶屏链接ICL7106对应的输出接口输入显示信号,显示该数字电压

双通道数字电压表课程设计

目录 1 引言.......................................................... - 2 - 2设计原理及要求................................................ - 2 - 2.1数字电压表的实现原理..................................... - 2 - 2.2数字电压表的设计要求..................................... - 2 - 3软件仿真电路设计................................. 错误!未定义书签。 3.1设计思路.................................... 错误!未定义书签。 3.3设计过程.................................... 错误!未定义书签。 3.4 AT89C51的功能介绍....................................... - 3 - 3.4.1简单概述........................................... - 3 - 3.4.2主要功能特性....................................... - 3 - 3.4.3 AT89C51的引脚介绍................................. - 3 - 3.5 ADC0808的引脚及功能介绍................................. - 5 - 3.5.1芯片概述........................................... - 5 - 3.5.2 引脚简介........................................... - 5 - 3.5.3 ADC0808的转换原理................................. - 6 - 3.6 74LS373芯片的引脚及功能................................. - 6 - 3.6.1芯片概述........................................... - 6 - 3.6.2引脚介绍........................................... - 6 - 3.7 LED数码管的控制显示..................................... - 7 - 3.7.1 LED数码管的模型................................... - 7 - 3.7.2 LED数码管的接口简介............................... - 7 - 4系统软件程序的设计............................... 错误!未定义书签。 4.1 主程序................................................. - 15 - 4.2 A/D转换子程序.......................................... - 16 - 4.3 中断显示程序............................... 错误!未定义书签。5电压表的调试及性能分析........................... 错误!未定义书签。 5.1 调试与测试................................. 错误!未定义书签。 5.2 性能分析............................................... - 17 - 6电路仿真图....................................... 错误!未定义书签。7总结......................................................... - 14 - 参考文献........................................... 错误!未定义书签。

数字电压表课程设计实验报告

自动化与电气工程学院 电子技术课程设计报告 题目数字电压表的制作 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 二○一三年七月

一、课程设计的目的与意义 1.课程设计的主要目的,是通过电子技术综合设计,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。 2.同时了解双积分式A/D转换器ICL7107的性能及其引脚功能,熟悉集成电路ICL7107构成直流数字电压表的使用方法,并掌握其在电路中的工作原理。 3.通过设计也有助于复习和巩固以往的模电、数电内容,达到灵活应用的目的。在完成设计后还要将设计的电路进行安、调试以加强学生的动手能力。在此过过程中培养从事设计工作的整体观念。 4.利用双积分式A/D转换器ICL7107设计一数字电压表,量程为-1.99—+1.99,通过七段数码管显示。 二、电路原理图 数字电压表原理图

三、课程设计的元器件 1.课程设计所使用的元器件清单: 2.主要元器件介绍 (1)芯片ICL7107: 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。 它的原理性框图如图所示,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 。 ICL7106A/D转换器原理图 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。第二,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 。它的每个测量周期自动调零(AZ)、信号积分(INT)和反向积分(DE)三个阶段。

基于51单片机的数字电压表设计

目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18)

1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM,数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号,再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号,器基本结构是由采样保持,量化,编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换,再由驱动器驱动显示器输出,便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD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。通过自己的实践提高了动手能力,也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题:精度、位数、速度、还有功耗等不足之处,这些都是要慎重考虑的,这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的

三位半数字直流电压表的设计

钦州学院 数字电子技术课程设计报告三位半数字直流电压表的设计 院系物理学院 专业过程控制自动化 学生班级 2010级1班 姓名 xxxx 学号 xxxx 指导教师单位 xxxxx 指导教师姓名 xxxx 指导教师职称 xxxx 2013年7月

三位半数字直流电压表 过程控制自动化专业2010级 xxx 指导教师 xxx 摘要:根据设计的指标和要求,结合平时所学的理论知识,设计出一个功能较齐全的数字直流电压表。 关键词:电压表、电路、设计、A/D转换器

目录 前言 (1) 1 设计技术指标与要求 (1) 1.1 设计技术指标 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 方案的设计及元器件清单 (1) 3 电路的工作原理 (2) 4 各部分的功能 (3) 4.1 三位半位双积分A / D 转换器CC14433 的性能特点 (3) 4.2 基准电源(CC1403) (3) 4.3 译码器(MC4511) (4) 4.4 显示电路模块 (5) 4.5 驱动器 (5) 4.6 显示器 (5) 5系统电路总图及原理 (5) 5.1 电路组成 (5) 5.2 电路的工作原理及过程 (6) 5.2.1 三位半A/D转换器MC14433 (7) 5.2.2 七段锁存-译码-驱动器CD4511 (8) 5.2.3 高精度低漂移能隙基准电源MC1403 (9) 6 电路连接测试 (9) 7 经验体会 (10) 参考文献 (10)

钦州学院本科课程设计报告 前言 数字电压表(Digital Voltmeter),简称DVM,是采用数字化测量技术,把连续的模拟信号转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。数字电压表的类型很多,其输入电路、设计电路和显示电路基本相似,只是电压—数字转换方法不同。 因此,我们此次设计电压表就是为了了解电压表的原理,从而学会制作电压表。而且通过电压表的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。 1 设计技术指标与要求 1.1 设计技术指标 1. 量程:一档:+1.999V~0~-1.999V 二档: +19.99V~0~-19.99V 2. 用七段LED数码管显示读数,做到显示稳定、不跳变; 3. 保持/测量开关:能保持某一时刻的读数; 4. 指示值与标准电压表示值误差最低位在5之内。 1.2 设计要求 1. 画出电路原理图(或仿真电路图); 2. 元器件及参数选择; 3. 编写设计报告写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 2 方案设计及元器件清单 选用A/D转换芯片MC14433、CC4511、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。 具体的元器件清单如表1所示。

自动测试实验数据采集系统的设计------多通道数字电压表的实现

实验三数据采集系统的设计 ——多通道数字电压表的实现 一、实验目的和要求 1.熟悉仿真器的使用方法; 2.了解教学实验系统的结构和地址译码方式; 3.掌握仪器系统中对模拟量信号的数据采集方法,了解数据采集系统的组成及单片机中的两种实现方法——利用外接专用ADC器件完成,利用片内ADC部件完成; 4.掌握系统中ADC接口的实现方法,进一步熟悉ADC0809的使用方法; 5.基本掌握智能仪器中数据运算和数据处理的方法; 6.体会一个典型仪器系统的总体设计思路 二、实验内容 模拟信号是最常见的被测信号,对它的采集与测量是自动化测试仪器中很重要的一部分。在许多高性能单片机内部拥有ADC部件,具有直接ADC功能。在没有片内ADC部件的单片机中,可直接选用专用ADC器件来完成。逐次比较式ADC器件转换速度快,性能价格比高,是当前ADC技术的主流,在本实验中以ADC0809为例来实现多通道数据采集过程。 1.利用实验系统上提供的ADC0809接口电路,当寻址为8000H~8007H时,可分别实现对VX0—VX7八个通道的模/数转换,

被测模拟电压有自制的+5V电阻分压网络提供,通过对ADC结束信号EOC的查询完成ADC结果的读入。如此循环采集每个通道10次,将所得数据一次存入片内RAM单元。 2.将每个通道10次采集所得的数据进行数字滤波处理,可采用限幅滤波和算术平均滤波或中值滤波的方法,并将结果依次存入指定的外部RAM单元。 3.将存入指定的外部RAM单元的十六进制被测数据通过标度转换变成十进制结果存入相应的外部RAM单元。 4.调用可手动切换的显示子程序(即第一节实验中的用上行/下行按键,手动控制显示程序),将八个通道的结果显示在LED数码管上。 流程图可参考图3-1 图3-1 三、实验仪器、设备(软、硬件)及仪器使用说明 1.计算机

#简易数字电压表的设计

一、简易数字电压表的设计 l .功能要求 简易数字电压表可以测量0~5V 的8路输入电压值,并在四位LED 数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019 V ,测量误差约为土0.02V 。 2.方案论证 按系统功能实现要求,决定控制系统采用A T89C52单片机,A /D 转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便地进行8路其它A /D 转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1-1。 3.系统硬件电路的设 计 简易数字电压测量电 路由A /D 转换、数据处 理及显示控制等组成,电 路原理图如图1-2所示。A /D 转换由集成电路0809完 成。0809具有8路模拟输人 端口,地址线(23~25脚)可决定对哪一路模拟输入作A /D 转换,22脚为地址锁存控制,当输入为高电平时,对地址信号进行锁存,6脚为测试控制,当输入一个2us 宽高电平脉冲时,就开始A /D 转换,7脚为A /D 转换结束标志,当A /D 转换结束时,7脚输出高电平,9脚为A /D 转换数据输出允许控制,当OE 脚为高电平时,A /D 转换数据从该端口输出,10脚为0809的时钟输入端,利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1 MHz 时钟。单片机的P1、P3.0~P3.3端口作为四位LED 数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮,P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A /D 转换数据读入用,P2端口用作0809的A /D 转换控制。 4.系统程序的设计 (1)初始化程序 系统上电时,初始化程序将70H ~77H 内存单元清0,P2口置0。 (2)主程序 在刚上电时,系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后,将 图1-1 数字电压表系统设计方案

8通道的数字电压表设计报告

8通道的数字电压表 设计方案

目录 第一章设计分析 (1) 第二章硬件电路分析 (3) 2.1单片机AT89C51的分析 (3) 2.2 ADC0808的分析 (4) 2.3显示译码器和LED分析 (5) 第三章程序设计分析 (6) 3.1主函数 (6) 3.2A/D转换函数 (6) 3.4中断服务函数 (6) 第四章调试过程分析及仿真 (7) 第五章总结 (8) 第六章附录 (9)

第一章设计分析 设计一个8通道的电压表,基于AT89X51单片机(在professional中使用的AT89C51)和ADC0809(在professional中使用的ADC0808)芯片实现模数转换,由74247显示译码器和4位LED数码管连接并显示,具有通道自选和量程(0-5v 的电压)变换的功能。 设计方案如下: 采用定时器/计数器T0、T1定时,T0定时溢出中断时对P3.7取反,输出频率为10KHZ的方波信号,作为ADC0808的转换时钟信号,T1定时1MS,定时溢出中断后,在中断服务程序中完成在数码管显示A/D转换结果的任务。 采用主程序、子程序结构。主程序中完成定时器的初始化设置,产生A/D 转换的启动,在转换过程中判别转换是否结束。当转换结束时,让输入允许OE 有效,将转换结果通过P0口读到单片机内部RAM单元格储存。将二进制数转换为十进制数的程序设计成子程序,在主程序中调用。将LED数码管的动态显示设计成子程序,在T1的中断服务程序中调用。

第二章硬件电路分析 2.1单片机AT89C51的分析 AT89C51 的引脚 (1)工作电源端 Vcc:接+5V电源 Vss:接地 (2)晶振引脚(时钟电路) XTAL1:芯片内部振荡电路输入端。 XTAL2:芯片内部振荡电路输出端(3)并行I/O口引脚 (4)控制引脚

虚拟数字电压表的设计

摘要 LabVIEw 8.5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富.它采用了中文界面,各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能,能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEw 8.5对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善,信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库,其中包括500多个函数。所以在LabVIEw 8.5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 虚拟电压表是基于计算机和标准总线技术的模块化系统,通常它由控制模块、仪器模块和软件组成,由软件编程来实现仪器的功能。在虚拟仪器中,计算机显示器是惟一的交互界面,物理的开关、按键、旋钮以及数码管等显示器件均由与实物外观相似的图形控件来代替,操作人员只要通过鼠标或键盘操作虚拟仪器面板上的旋钮、开关、按键等设置各种参数,就能根据自己的需要定义仪器的功能。在虚拟电压表的设计中,考虑到仪器主要用于教学和实验,使用对象是学生,因此将引言中提到的三种检波方式的仪器合为一体,既简化了面板操作,又便于直接对比。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器,能够使学习者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此,虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择,以及显示峰值、有效值和平均值三种结果,且输入信号的大小可调节等功能。虚拟电压表由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中,硬件设备与接口包括仪器接口设备和计算机,设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序,虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通信,并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作相对应的各种控件。在此,用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波,还可以输入公式,产生任意波形。根据需要,可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数,然后检测电压表的运行情况。因此,在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为两个部分:第一部分是虚拟电压表前面板的设计;第二部分是虚拟电压表流程图的设汁。

《 3位半数字显示温度计 》设计报告

《 3位半数字显示温度计》 设计报告 设计时间: 班级: 姓名: 报告页数:

工业大学课程设计报告 设计题目_______ 学院专业班 学号 (合作者号 ) 成绩评定_______ 教师签名_______ 一、设计任务与要求: 设计任务:

LM35, A/D转换器、数字显示器设计一个日常温度数字温度 计。 课程目标: ?1、加深对以上三门课程所学容的理解; ?2、能够在设计中综合运用所学知识解决实际问题; ?3、初步掌握工程设计的一般方法,具备一定的工程设计能力。 ?4.培养独立思考和独立解决问题的能力,培养科学精神和严谨的工作作风。 标及技术要求: ?①温度显示围:0℃~50℃; ?②数字显示分辨率:0.1℃; ?③精度误差≤0.5℃; ?④电路工作电源可在5~9V围工作. 二、设计方案及比较(设计可行性分析): 方案思路一------基于LM35芯片以51单片机作为核心的三位半数字显示温度计: 外接一个温度采集LM35,根据采集器的输出参数特性利用TX-1C开发板编程相关程序直接处理温度信息并将处理结果显示在开发板自带的液晶屏上 方案思路二------基于LM35芯片以ICL7106作为核心的三位半数字显示温度计: 1. 模拟信号采集部分:LM35采集温度信息转化为可处理的模拟信号并将该信号输入至数模转换部分 2. 模数转换部分: 用ICL7106芯片以及相关原件组成的外围电路组成一个直流电压测量电路或一个数字电压表,利用ICL7106将模拟部分输出的模拟信号转换为数字信号,并通过7106自带的BCD译码器输出液晶屏所需输入信号 3. 液晶屏显示部分:液晶屏ICL7106对应的输出接口输入显示信号,显示该数字电压表的

基于51单片机的数字电压表adc0808多种设计方案单通道、ADC0809双通道、多通道可选

基于ADC0809的数字电压表 摘要:数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表,是诸多数字化仪表的核心与基础,以数字电压表为核心,可以扩展成各种通用数字仪表,专用数字仪表一级各种非电量的数字化仪表几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域,它的应用已经非常普及了,数字电压表的主要技术指标在:测量范围,显示位数,测量速度,分辨率等方面。 本文是一基于单片机的数字电压表设计为研究内容。首先对数字电压表作了简单的介绍、接着对A/D转换器作了解、单片机AT89C51与ADC0809的数字电压表的制作原理和系统设计,主要介绍了数字电压表的硬件电路、软件电路和利用Proteus仿真软件进行仿真等内容,以及设计的数字电压表的实用价值和优点。 关键词:AT89C51 ADC0809 A/D转换器 Proteus仿真软件 基于ADC0808与ADC0809的数字电压表有多种设计方案 第一种,最基础的一通道,数据进行处理显示0.00——5.00V 第二种,双通道,数据进行处理显示0.00——5.00V,可先择某一通道显示,可以选择两通道循环显示。 第三种,多通道,数据进行处理显示0.00——5.00V,多通道循环显示。 第四种,多通道,数据进行处理显示0.00——5.00V,可切换单通道显示与多通道循环显示。

(二)系统的主要模块 根据设计要求,系统可以分为A/D转换模块、接口模块、显示模块。 1. A/D转换模块 采用ADC0809转换芯片,其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换,单电源供电。它是具有8路模拟量输入、8位数字量输出功能的A/D转换器,转换时间为100us,模拟输入电压范围为0V~5V,不需要零点和满刻度校准,功耗低,约15mW。 2. 接口模块 采用AT89C51单片机作为系统的控制单元,通过A/D转换将被测量转换为数字量送入单片机中,再由单片机产生显示码送入显示模块显示。此方案各种功能易于实现,成本低、功耗低,显示稳定。 3.方案设计的基本思路 设计主要采用AT89C51单片机芯片和ADC0809模/数转换芯片来完成一个简易的数字电压表,能够对输入的0V~5V的模拟直流电压进行测量。设计电路主要通

多功能数字电压表课程设计

1.设计主要内容及要求; 设计一个多功能数字电压表。 要求:1)硬件电路设计,包括原理图和PCB板图。 2)数字电压表软件设计。 3)要求能够测量并显示直流电压、交流电压,测量范围0.002V---2V。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求; (1).课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体,一般不应少于3000字。 (2).学生应撰写的内容为:中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》执行。应做到文理通顺,内容正确完整,书写工整,装订整齐。 (3).论文要求打印,打印时按《沈阳工程学院毕业设计(论文)撰写规范》的要求进行打印。 (4). 课程设计论文装订顺序为:封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排;

中文摘要 随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用,仪器仪表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化,逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。智能化是现代仪器仪表的发展趋势,许多嵌入式系统、电子技术和现场总线领域的新技术被应用于智能仪器仪表的设计,尤其是嵌入式系统的许多新的理念极大地促进了智能仪器仪表技术的发展。 今年来,随着大规模集成电路的发展,有单片A/D转换器构成的数字电压表获得了迅速普及和广泛应用,它是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字电压表具有很高的性价比,其主要优点是准确度高、分辨力强测试功能完善、测量速率快、显示直观。 测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。因此学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。 关键词智能,数字,电压表,仪器仪表

简易数字直流电压表的设计

电子制作课程考核报告 课程名称简易数字直流电压表的设计 学生姓名贾晋学号1313014041 所在院(系)物理与电信工程 专业班级电子信息工程1302 指导教师秦伟 完成地点 PC PROTEUS 2015年 6 月 13 日

简易数字直流电压表的设计 简易数字直流电压表的设计 摘要本文介绍一种基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成:A/D转换模块,数据处理模块及显示模块。A/D转换芯片为ADC0808,它主要负责把采集到的模拟量转换为数字量再传送到数据处理模块。数据处理则是由芯片AT89C51来完成,主要负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显示;并且,它还控制着ADC0808芯片工作。 该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少,成本低,且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-200V的模拟直流输入电压值,并通过数码管显示。 关键词单片机;数字电压表;AT89C51;ADC0808

目录 1 引言............................................................................................... 2 总体设计方案............................................................................... 2.1设计要求 ............................................................................... 2.2 设计思路 .............................................................................. 2.3 设计方案 .............................................................................. 3 详细设计....................................................................................... 3.1 A/D转换模块 .................................................................... 3.2 单片机系统 ........................................................................ 3.3 时钟电路 ............................................................................ 3.4 LED显示系统设计 ........................................................... 3.5 总体电路设计 .................................................................... 4 程序设计....................................................................................... 4.1 程序设计总方案 ................................................................ 4.2 系统子程序设计 ................................................................ 5 仿真............................................................................................. 5.1 软件调试 (11) 5.2 显示结果及误差分析 ........................................................ 结论................................................................................................. 参考文献........................................................................................... 附录...................................................................................................

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

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。 驱动器(MC1413):驱动显示器的a,b,c,d,e,f,g七个发光段,驱动发光数码管(LED)进行显示。 显示器:将译码器输出的七段信号进行数字显示,读出A/D转换结果。工作过程如下: 三位半数字电压表通过位选信号DS1~DS4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。DS1~DS4输出多路调制选通脉冲信号。DS 选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通,此时该位数据在Q0~Q3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DS1输出正脉冲。以下依次为DS2,DS3和DS4。其中DS1对应最高位(MSD),DS4则对应最低位(LSD)。在对应DS2,DS3和DS4选通期间,Q0~Q3输出BCD全位数据,即以8421码方

简易数字电压表的设计

一、设计题目:简易数字电压表的设计 二、设计目的 自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是使学生通过“简易数字电压表的设计”的设计过程,综合所学课程,掌握目前自动化仪表的一般设计要求,工程设计方法,开发及设计工具的使用方法,通过这一设计实践过程,锻炼学生的动手能力和分析,解决问题的能力;积累经验,培养按部就班,一丝不苟的工作个对所学知识的综合应用能力。 三、设计任务及要求 设计电压表并实现简单测量。具有以下基本功能: ⑴可以测量0~5V的8路输入电压值; ⑵可在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示; ⑶测量最小分辨率为0.019V; ⑷.测量误差约为±0.02V; ⑸带有一定的扩展功能; 目录 第一章摘要 (4) 第二章智能仪表目前的发展状况 (4) 第三章设计目的 (6) 第四章设计要求 (6) 第五章设计方案与比较论证 (6) 5.1 单片机电路设计 (6) 5.2 电源方案 (8) 5.3 显示方案 (9) 5.4 A/D采样方案 (10) 5.5串口通讯方案 (12) 5.7 高压,短路报警 (14) 5.8 键盘 (14) 第六章方案设计 (15) 6.1 硬件设计 (15)

6.2 软件设计 (16) 第七章性能测试 (18) 电压测试 (18) 第八章结果分析 (19) 第九章设计体会 (19) 参考文献 (20) 附录 (20) 元器件清单 (20) 程序清单 (20) 第一章摘要 本报告介绍了基于AT89S52单片机为核心的、以AD0809数模转换芯片采样、以1602液晶屏显示的具有电压测量功能的具有一定精度的数字电压表。在实现基础功能要求之上扩展了串口通讯、时钟功能、高压报警、短路测试、电阻测量、交流电压峰峰值和周期测试等功能,使系统达到了良好的设计效果和要求。 关键词:AT89S52单片机模数转换液晶显示扩展功能 ABSTRACT:The report describes the AT89S52 based on the microcontroller as the core, AD0809 digital-to-analog converter chip sampling, to 1602 LCD display with voltage measurement function with a certain precision of digital voltage meter. In achieving functional requirements based upon the expansion of serial communications, high-pressure alarm, short circuit, electrical resistivity measurement, AC voltage and the peak of cycle testing and other functions, allowing the system to achieve good results and the design requirements. Keywords : AT89S52 SCM analog-to-digital conversion functions LCD expansion 第二章智能仪表目前发展状况 在自动化控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求,它们以经典控制理论和现代控制理论为基础,以控制对象的数学模型为依据。当今,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展,以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展,关注仪器仪表装置

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