交流数字电压表实验报告.doc

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1、交流数字电压表电子电路课程设计2011年9月13日至9月23日(一)、技术指标　　1、整体功能要求交流数字电压表的功能是，测量正弦电压有效值，以数码管显示测量结果。2、系统结构要求　　交流数字电压表的系统结构框图如下图：交流数字电压表的系统结构框图3、电气指标(1)、被测信号频率范围：10Hz~10kHz。(2)、被测信号波形：正弦波。(3)、显示数字含义：有效值。(4)、档位：分三档：1.0V~9.9V0.10V~0.99V0.010V~0.099V。(5)、显示方式：两位数码显示。4、扩展指标可自动换档5、设计条件电源条件：直流稳压电源提供±5V。可供选择的器件：LM324(TL0

2、84)运算放大器2片LM139二四线译码器1片CC4052四选一模拟开关1片74161四位二进制计数器1片4511显示译码器2片2AP9检波二极管2只5.1V稳压管2只发光二极管3只28C64存储器1片ADC0804A/D转换器1片门电路、各种阻容件自定。(二)、方案设计数字电压表（DigitalVoltmeter）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。它利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。而交流是指输入的信号是正弦波，电压表需要显示的是正弦信号的有效值。电

3、路中需有交直流转换。由测量电压范围可知，显示输入电压的有效值在0.01V至9.9V范围，分成三档。意味着输入正弦信号的峰峰值为0.028V至28V。因此，输入需有量程转换及衰减电路。为此，总体方案如下图：交流数字电压表的组成框图(三)、单元电路设计1、输入电路作为仪表，为减少对被测信号的影通常输入阻抗都比较高，一般在1MΩ左右。另被测信号的最大有效值为9.9V，正弦信号的峰峰值为28V，这么大的信号，无法正常工作，因此，在输入电路中要进行衰减，可作一10：1的电路。2、量程放大器输入电压三档：1.0V~9.9V(2.8Vp-p~28Vp-p)0.10V~0.99V(0.28Vp-p~2

4、.8Vp-p)0.010V~0.099V(0.028Vp-p~0.28Vp-p)经输入电路衰减10倍后，各档电压：1.0V~9.9V衰减后：(0.10V~0.99V)0.10V~0.99V衰减后：(0.010V~0.099V)0.010V~0.099V衰减后：(0.0010V~0.0099V)为使后续电路在同一个数量级上工作，选衰减后(0.10V~0.99V)为标准输入，则应对另两档进行放大。量程放大电路如下图：输入及量程放大器电路图中R1、R2构成输入电路，实现10：1转换。3V稳压管是防止输入信号过大，损坏运放而加。R3、R4、R5可通过公式计算得到：放大10倍：1+R3/(R4+

5、R5)=10放大100倍：1+(R3+R4)/R5=100，取R3=100Ω时，计算出R4=900Ω、R5=9KΩ(可用470+430和470K+430K实现)。3、交流转直流(AC-DC)输入的正弦信号要经检波电路，实现交直流转换。这里介绍运放半波整流电路。4、全波整流电路在半波整流电路的基础上，加一级加法器，可构成全波整流。在加法器的反馈之路加一个电容，构成一个积分器，可把全波波形变为直流电压。5、可变增益放大器经整流后的直流电压要加到AD转换器中，将不同的电压值转换成不同的二进制代码。ADC0804是AD转换器，其输出位为八位，若所加参考电压为5.12V时，其每一台阶电压为ΔVS

6、=Vref/28=5.12/256=0.02V。我们所测量的电压在0.10V~0.99V范围内，每个差值为0.11-0.10=0.01V，因此，要将输入的电压放大。加到0804的电压范围为0.2V~1.98V。这可用可变增益放大器来实现。6、AD转换器ADC0804模数转换器是逐次逼近型转换器，其参考电路如下图：7、B-BCD码的转换ADC0804转换的二进制数，要转换成数码管显示的BCD码，这一任务可由存储器来实现。ADC0804输入电压的范围为0.2V~1.98V，转换后的相应的二进制数为0AH~63H。将转换后的二进制数作为存储器的地址，而把相应的BCD码值填入到存储单元中，一旦

7、选中了地址，相应的数据就被取出，并送到显示译码器中。8、显示译码及显示用4511作为显示译码器，推动数码管显示出被测电压值。9、量程显示电路对应不同的输入电压，应用发光二极管来指示所测电压的量程范围。10、完整电路图如下页：(四)、电路连接及其调试一．模电部分1.运放好坏的测定2.运放正负电源不能接错4脚：+5V11脚：-5V3.量程放大器的检测Ui:1.0~9.9V*1档Ui:0.1~0.99V*10档Ui:0.01~0.09V*100档4.