数字电压表课程设计实验报告

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1、电子技术课程设计课题：数字电压表的设计指导老师：杨老师程老师学院：信息学院姓名学号：…………班级：电信12-2BF12目录一．设计课题3二．设计要求3三．设计方案31、主要芯片的选择32、量程转换的实现43、电压显示的实现54、小数点的驱动65、电源滤波电路：6四．实验过程7五．调试过程、参数测试及结果分析81.调试过程：82.参数测试：93.结果及其分析：9六．设计、安装及调试中的体会10七．附录11附录A数字电压表原理图11附录BPCB板图11附录C数字电压表实物图1112一、设计课题：液晶（或发光二极管）显示的3.1/2位数字电压表设计。二、设计要求：

2、主要技术指标：直流电压测量范围0~200V，共分四挡：200mv、2v、20v和200v；分辨率0.1mv。主要功能要求：具有正、负电压极性显示，小数点显示、超量程显示，量程自动转换等功能。学习要求：了解三位半数字电压表的基本构成；掌握双积分型A/D转换器的工作原理，以及通用数字电压表的设计方法与调试技术。三、设计方案1、主要芯片的选择：本课程设计要将输入的模拟信号转化为数字量，本将数字量通过计数译码电路变换成笔段码。由于对转换速度没有要求，则可以选择双积分型ADC转换器，又由于要对数字量进行译码，则可以选择ICL7107型ADC，其主要缺点是精度比较低，且

3、内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。ICL7107功能介绍：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。它包括积分器、比较器、计数器，控制逻辑和时钟信号源。12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BC

4、D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2、量程转换的实现：各挡量程可以用多个电阻组成的电阻衰

5、减网咯以及一个开关实现量程的手动转换，设计如下图。各档量程为200mv、2v、20v、200v、1000v五个不同档位，其中200mv为基本量程输入阻抗Ri=R7+R9+R10+R13+R14=10M，各档位衰减后的电压Vx与输入的电压Vi关系为：Vx=Vi.Rx/Ri，式中，Rx为开关S1的动端对地的电阻。R12为限流电阻，保险丝起过载保护电路，两只二极管和电容C9起过压保护电路。123、电压显示的实现：⑴数码管显示原理图1.1-6数码管原理图设计中采用的是4段LED数码管来显示电压值。LED具有耗电低、亮度高、视角大、线路简单、耐震及寿命长等优点，它由4

6、个发光二极管组成，其中3个按‘8’字型排列，另一个发光二极管为圆点形状，位于右下角，常用于显示小数点。把4个发光二极管连在一起，公共端接高电平，叫共阳极接法，相反，公共端接低电平的叫共阴极接法，我们采用共阴极接法。当发光二极管导通时，相应的一段笔画或点就发亮，从而形成不同的发光字符。其8段分别命名为dpgfedcba。例如，要显示“0”，则dpgfedcba分别为：00111111B；若要显示多个数字，只要让若干个数码管的位码循环为高电平就可以了。⑵数码管的显示电路124、小数点的驱动：和量程档的选择一样，小数点的驱动也要用到短路帽，当Header3X2的1

7、和2短接时从左到右的第一个数码管亮；当Header3X2的3和4短接时从左到右的第二个数码管亮；当Header3X2的5和6短接时从左到右的第三个数码管亮。图1.1-8.小数点驱动电路5、电源滤波电路：12图1.1-2滤波电路如上图所示，电路图的作用为滤波，通过两个电容将电源的交流成分滤掉，其目的为稳定电源输入量，减小因电源中的交流成分带来的不稳定及对电路的损害。四、实验过程该课程设计的主要任务是要求我们自己利用ICL7107及电阻电容去设计一个三位半的数字电压表，能够实现200mv、2v、20v、200v、1000v五个不同档位的电压测量。整个过程以下环节

8、：画原理图，PCB布局，电路版的打印及制作，打孔，焊