数字电压表设计报告.doc

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1、UniversityofSouthChina电子技术课程设计说明书设计课题简易数字电压表学院电气工程学院姓名卜霞森学号20104470312专业班级10级电卓03班指导教师文光设计时间2012年8-9月-21-【摘要】随着电子科学技术的进步和提高，电子测量这一块越来越收到人们的重视，也在电子系统的设计中起着越来越重要的作用。作为电气工程学院电子信息工程专业的学生，有必要就电子测量这一块有一定的了解。本设计主要应用MC14433、MC1413、CD4511实现所需功能。以达到平时日常简单的测量所需。【关键词】MC14433、四位LED数码管、电子测量、CD4511

2、-21--21-目录1系统方案设计-4-1.1设计目的-4-1.2设计要求-4-1.3系统框图-5-.4设计方案-5-方案Ⅰ：-5-方案Ⅱ：-6-1.5两种方案作简单的比较-6-2单元电路设计-7-2.1工作原理-7-2.2硬件电路设计-8-2.2.1整体电路概况-8-2.2.2双电源的处理-8-2.2.3量程的处理-9-2.2.4小数点的处理-11-2.2.5MC14433的其他电路-11-2.2.6模块的衔接-12-2.4PCB设计制作与成品展示-13-2.4.1原理图设计-13-2.4.2PCB制作-14--21-2.5实物图-15-4结论与心得体会-17

3、-5参考文献-17-6附录-18-附录1元器件清单-18--21-1系统方案设计1.1设计目的1)掌握数字电压表的设计、组装与调试方法；2)熟悉集成电路MC14433，MC1413,CD4511和MC1403的使用方法，并掌握其工作原理。1.2设计要求根据设计要求如下：1)设计数字电压表电路2)测量围：直流电压0V-1.999V,0V–19.99V,0V-199.9V,0V–1999V。3)组装调试4)画出数字电压表电路图，写出总结报告5)选作容：自动切换量程。-21-1.3系统框图本系统框图如下：电压输入量程处理电路控制衰减和小数点MC14433处理输入电压C

4、D4511处理输出BCD码MC1413数码管位选4位数码管显示.4设计方案根据以下以上要求，有如下两种方案：-21-方案Ⅰ：采用纯数字逻辑电路搭建时序逻辑电路产生对映的控制信号以达到设计要求。优点：成本低，电路查错简单。缺点：设计难度略大，电路设计和搭建过程中容易出现误差。方案Ⅱ：采用各类单片机进行处理中间的过程。优点：设计相对简单，成功率高。硬件电路搭建也比较轻松缺点：使用单片机提高设计成本，同时此电路应用单片机不能尽其用1.5两种方案作简单的比较比较上述两种方案分析后可知，方案Ⅱ比较简单，一般情况下采用此方法，但是本设计中本着节省和练习的原则，并未使用方案Ⅱ

5、，采用方案Ⅰ完成本设计。-21-2单元电路设计2.1工作原理数字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2-1所示)采用MC14433一位A/D器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511——BCD到七段锁存一译码一驱动器、能隙基准电源MC1403和共阴极LED发光数码管组成。本系统是3位数字电压表，位是指十进制数0000~1999。所谓三位是指个位数、十位、百位其数字围均为0~9，而所谓半位是指千位数，它不能从0变化到9，而只能从0变化到1，即二值状态，所以称半位。-21-图2-1.位数字电压表2.2硬件电路设计2.2.1整体电路

6、概况核心的测量部分在图2-1中已经标示出，下图为AltiumDesigner中的整体SCH文件图-21-图2-2AltiumDesigner概况图考虑到实际设计要求，除了核心部分的测量，还需要一些外部电路才能达到要求。2.2.2双电源的处理本次设计中主要芯片MC14433需要用到-5V电源，在本设计中直接采取使用排针接入-5V电源。+5V电源同理。-21-图2-3双电源的处理2.2.3量程的处理如图2-4所示，在考虑到最大量程与最小量程之间差距过大并且量程只有四个挡位，在本设计中采用四个六角开关作为四个挡位的选择。利用电阻分压加射级跟随器作为量程的选择与控制，同

7、时六角开关的另一个脚则作为小数点位置的控制。-21-图2-4四个量程处理图2-5射级跟随器实际使用中因为没有用到第三挡和第四挡，所以取消了设计跟随器部分，有需要的时候用杜邦线可以直接接上跟随器。-21-2.2.4小数点的处理本设计中采用的输出形式为位，故改变量程需要改变对映小数点的位置，如图2-6所示，六角开关在控制量程的同时也控制了小数点的显示。图2-6小数点的控制小数点部分，本设计采用六角单刀双掷开关，一边控制小数点，一边控制量程的选择，测试通过。-21-2.2.5MC14433的其他电路本设计中对于采样频率等参数没有特殊要求，故外围采用经典设计。如图2-7

8、所示图2-7MC1443