电子技术基础课程设计-基于icl7107的自动控制量程数字电压表设计

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1、电子技术基础课程设计题目名称：直流数字电压姓名：xxxx学号：xxxxx班级：电气工程自动化xxx班指导教师：xxx评语：成绩：xxx大学电气工程学院2015年7月目录摘要11.课程设计任务与要求22.总体设计思路22.1方案选择与论证22.2系统框架结构33.课程设计框图及工作原理33.1工作原理33.2ICL7107的工作原理43.2.1直流数字电压表测量电路53.2.2量程转换电路63.2.3数码显示电路74.电路设计及其仿真105.系统调试及结果分析115.1调试仪器115.2调试方法115.3测试结果分析及综合总结115.4硬件实物图126．设计心得及体

2、会12参考文献………………………………………………………………………………………………12电子技术课程设计—直流数字电压表电气xx班xxx摘要数字电压表（DigitalVoltmeter）简称DVM，它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。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，之所以被广泛应用是因为数字电压表具有显示清晰，读数准确，扩展能力强，抗干扰能力强等特点。数字电压表的核心器件就是A/D转换器，A/D转换器一般有积分式、比较式和复合

3、式三种类型。本设计采用的集成芯片ICL7107是目前广泛应用于作为数字测量系统的一种3位A/D转换器，能够直接驱动共阳极数字显示器，构成数字电压表的A/D转换及锁存和译码模块,从而克服了使用专用的A/D转换器电路复杂，用到的芯片多等缺点，使得电路具有设计简单、集成度及可靠性高的特点。该系统除了可以测量电压值，更是可以利用模拟开关CD4051实现自动切换量程的功能，即能够实现0~1.999V、0~19.99V、0~199.9V共三个量程电压值的测量。关键词：ICL7107数字电压表A/D转换模拟开关自动量程转换-14-电子技术课程设计—直流数字电压表电气xx班xxx

4、1.课程设计任务与要求1.1设计目的1．掌握双积分A/D转换的工作原理以及集成双积分A/D转换器件的设计方法2．掌握常用数字集成电路的功能和使用。1.2设计内容及要求1．设计一个直流数字电压表电路；2．直流电压测量范围：0V~1.999V，0V~19.99V，0V~199.9V。3．直流输入电阻大于100kΩ。4．画出完整的设计电路图,写出总结报告。5．选做内容：自动量程转换。2.总体设计思路本设计的整体思路是：首先对输入数字电压表的被测电压进行电压的变换，即电压的大小，变换至下一个电路能够识别的状态。其次，转换芯片或控制芯片电路能够根据输入电压的状态调整电压变换

5、电路的结构，使之能够控制电压变换电路，达到自动控制切换的目的。最后，通过转换器或控制芯片电路输出转换后的信号，经过译码在数码管上面显示出来。2.1方案选择与论证根据设计要求和功能实现，以及网上查阅资料文献等，我们考虑了如下三个可行性方案：方案一：基于单片机的量程自动转换电压表设计方案采用转换芯片AD736实现任意波形的有效值的精确测量，通过多路模拟开关与运放的组合设置多个电压量程，应用MC14433的超欠量程信息控制单片机，自动识别交流信号电压范围，选择相应的增益和衰减，实现量程自动转换功能。方案二：积分式直流数字电压表的设计方案主要由模拟和数字两部分构成。模拟部

6、分分为被测电压信号通过自动量程选择电路，采用双积分A/D转换成数字信号，双积分A/D转换是由OP07集成运放和LM393运算放大器组成，利用电子开关来实现自动校零和量程转换功能。数字部分以AT89S52为核心，控制由光电耦合器6N137耦合过来的数字信号，有6位数码管LED自动显示量程和电压值。-14-电子技术课程设计—直流数字电压表电气xx班xxx方案三：自动量程转换数字电压表的设计方案以芯片ICL7107为电路的核心器件，采用+5V和-5V两组电源供电，搭建一些其他元件而构成的自动转换数字电压表的设计方案，自动量程切换电路主要由译码器实现小数点的转换而组成，分

7、压电路则由CD4051模拟开关和特定阻值电阻构成。ICL7107器件实现A/D转换功能，输出转换后的电压，数字显示电路由共阴极LED数码显示管和七段译码器构成。综合比较三个电路的优缺点，我们最终选择了方案三。因为该电路是以A/D转换器ICL7107芯片为核心组成的3位半数字电压测量电路，同时外接分压电路和量程自动切换电路，可以不需要再加其它集成芯片使得系统的整体线路更加简洁化，同时LED属于电流控制器件，在31/2位数字仪表中采用直流驱动方式，体现出电路结构功耗低、精度大、性能稳定及使用方便等优点。2.2系统框架结构本次设计的直流数字电压表由测量电路、A/D转换电

8、路、分压及