上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系課程設(shè)計課程名稱：電子技術(shù)應(yīng)用模塊題目名稱：數(shù)字電壓表的設(shè)計 年 級：06級 學(xué)生專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)生學(xué)號：zd06010009 指導(dǎo)教師:學(xué)生姓名： 技術(shù)職稱：高級工程師2008年5月30日課程設(shè)計任務(wù)書1 課程名稱 電子技術(shù)應(yīng)用模塊2 課程性質(zhì) 必選專業(yè)課3 適用年級 06級4 適用專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù)5 設(shè)計題目 數(shù)字電壓表的設(shè)計6 實(shí)驗要求 必開7 選題要求 最多組數(shù)3組 每組最多人數(shù)2人8 指導(dǎo)老師 吳國輝 職稱 高級工程師9 設(shè)計目的9.1 進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)等課程的知識在本課程設(shè)計中的應(yīng)用9.2 熟悉電路的設(shè)計過程及設(shè)計方法9.3 掌握課程設(shè)計的基本過程和課程設(shè)計報告的撰寫方法10 設(shè)計要求10.1 設(shè)計一個三位半數(shù)字電壓表10.2 直流電壓測量范圍01.999v，019.99v，0199.9v，01999v10.3 采用dc5v電源11 課程設(shè)計的進(jìn)度安排11.1 2008年五月9號到17號，完成初稿11.2 2008年五月18號到30號，上交課程設(shè)計報告及實(shí)驗樣品12 參考書目12.1 黃永定 主編 電子線路實(shí)驗與課程設(shè)計 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.812.2 謝自美 電子線路設(shè)計、實(shí)驗、測試 武漢 華中科技大學(xué)出版社 13 任務(wù)書下達(dá)時間 2008年4月28日課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)（必開實(shí)驗）姓名： 年級：06 級 專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 班級：1 班 總分：考核項目平 時 成 績實(shí) 驗 成 績設(shè) 計 報 告總成績考核內(nèi)容態(tài)度、紀(jì)律（10%）分析解決問題的能力（50%）設(shè)計報告書寫和水平（40%）考核環(huán)節(jié)團(tuán)結(jié)協(xié)作有鉆研精神愛護(hù)公物文明衛(wèi)生遵守紀(jì)律和制度獨(dú)立、熟練、綜合應(yīng)用所學(xué)知識分析解決問題的能力，有實(shí)驗數(shù)據(jù)，又有理論分析。摘要符合要求、語句通順、內(nèi)容充實(shí)、圖表和曲線清晰符合規(guī)范、文字規(guī)范。方案選擇、論證、設(shè)計、計算正確。分值3345040100評分評分教師： 評分時間： 年月 日課程設(shè)計報告年級06級 專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班級1班 姓名 秦鵬指導(dǎo)老師 吳國輝 職稱 高級工程師課程名稱 電子技術(shù)應(yīng)用模塊課程性質(zhì) 必修專業(yè)課設(shè)計項目 數(shù)字電壓表的設(shè)計實(shí)驗要求 必開1 設(shè)計目的1.1 進(jìn)一步掌握模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程的知識在本課程設(shè)計中的應(yīng)用1.2 熟悉電路的設(shè)計過程及設(shè)計方法1.3 掌握課程設(shè)計的基本過程和課程設(shè)計報告的撰寫方法2 設(shè)計要求2.1 設(shè)計一個三位半數(shù)字電壓表2.2直流電壓測量范圍01.999v，019.99v，0199.9v，01999v2.3 采用dc5v電源3 課程設(shè)計的進(jìn)度安排3.1 2008年五月9號到17號，完成初稿3.2 2008五月18號到30號，上交課程設(shè)計報告及實(shí)驗樣品數(shù)字電壓表的設(shè)計摘要 數(shù)字電壓表的設(shè)計主要由五大部分組成：a/d轉(zhuǎn)換器，mc1413七路達(dá)林頓驅(qū)動器，cd4511bcd七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器，基準(zhǔn)電源mc1403和共陰極led發(fā)光數(shù)碼管組成。其直流電壓測量范圍應(yīng)在01.999v，019.99v，0199.9v和01999v。關(guān)鍵詞 三位半a/d轉(zhuǎn)換器 基準(zhǔn)電源 七段鎖存1 引言 電綜合設(shè)計實(shí)驗正是為了適應(yīng)這一變化而針對學(xué)生開設(shè)的一門實(shí)驗課程。該課程以特定的設(shè)計任務(wù)為例,前期進(jìn)行設(shè)計方案的比較與論證,以期提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力,建立系統(tǒng)優(yōu)化概念。中后期通過多種技術(shù)的綜合運(yùn)用及軟硬件結(jié)合的設(shè)計與調(diào)試實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求。 同時隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的電子產(chǎn)品幾技術(shù)的不斷更新。數(shù)字化時代的到來，我們每一個家庭都會有許許多多的電器，如何進(jìn)行簡便的維修，如何給電器測體溫，這便給生產(chǎn)數(shù)字電壓表的廠家以極大的商機(jī)。2 設(shè)計要求與分析2.1 設(shè)計一個三位半數(shù)字電壓表2.2 直流電壓測量范圍01.999v，019.99v，0199.9v，01999v2.3 采用dc5v電源3 電路設(shè)計工作原理數(shù)字電壓表是將被測模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時數(shù)字顯示的系統(tǒng)。該電壓表可由mc144333位半a/d轉(zhuǎn)換器、c1413七路達(dá)林頓驅(qū)動器數(shù)組、d4511bcd七段鎖存-譯碼-驅(qū)動器、準(zhǔn)電源mc1413和共陰極led發(fā)光數(shù)碼管組成，電路圖如（1）所示。3位半是指進(jìn)制數(shù)00009999，所謂3位是指個位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為09。而半位是指千位，它不能由0變化到9，而只能由0變1，即二值狀態(tài)，故稱為半位。3.1 電路各部分功能mc144333位半a/d轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。mc1403基準(zhǔn)電源：提供精密電壓，供a/d轉(zhuǎn)換器作參考電壓。cd45511譯碼驅(qū)動器：將二十進(jìn)制bcd轉(zhuǎn)換成七段信號，驅(qū)動顯示器的a,b,c,d,e,f,g七個發(fā)光段，推動發(fā)光管進(jìn)行顯示。led顯示器：將譯碼器輸出的七段信號進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果。3.2 電路工作過程3位半數(shù)字電壓通過ds1ds4進(jìn)行動態(tài)掃描顯示，由于mc14433電路的a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用bcd碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的led發(fā)光數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。ds1ds4輸出多路調(diào)制選通脈沖信號，ds選通脈沖為高電平，則表示對應(yīng)的數(shù)字被選通，此時該位資料在q0q3端輸出。每個ds選通脈沖高電平寬度為18個時鐘脈沖周期，兩個相鄰選通脈沖之間間隔2個時鐘脈沖周期，ds和eoc的時序關(guān)系是在eoc脈沖結(jié)束后，緊接著是ds1輸出正脈沖，以下依次為ds2，ds3和ds4。其中ds1對應(yīng)最高位，ds4對應(yīng)最低位。在ds2，ds3和ds4選通期間，q0q3輸出bcd全位資料，即以8421碼方式輸出對應(yīng)的數(shù)字09，在ds1選通期間，q0q3輸出千位的半位數(shù)0或1及過量程、欠量程和極性標(biāo)志信號。在位選信號ds1選通期間q0q3的輸出內(nèi)容如下：q3表示千位數(shù)，q3=“0”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為1，q3=“1”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0。q2表示電壓極性，q2的電平為“1”，表示極性為正，即vx0，q2的電平為“0”，表示極性為負(fù)，即vx0。顯示數(shù)的負(fù)號由mc1413中的一只晶體管控制，符號位的“-”陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當(dāng)輸入信號vx為負(fù)電壓時，q2端輸出置“0”，q2負(fù)號控制位使驅(qū)動器不工作通過限流電阻rm使顯示器的“-”電亮；當(dāng)輸入信號vx為正電壓時，q2端輸出置“1”，負(fù)號控制位使達(dá)林頓管驅(qū)動導(dǎo)通，電阻rm接地，使“-”旁路而熄滅。小數(shù)點(diǎn)顯示是由正電源通過限流電阻rdp供電點(diǎn)亮，若量程不同則選通對應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)。過量程是當(dāng)前輸入電壓vx超過量程范圍時，輸出過量程標(biāo)志信號or非。當(dāng)q3=“0”，q0=“1”時，表示vx處于過量程狀態(tài)。當(dāng)q3=“1”，q0=“0”時，表示vx處于欠量程狀態(tài)。當(dāng)or非=0時，/vx/1999，則溢出。/vx/vr則or非輸出低電平。當(dāng)or非=1時，表示/vx/vr。平時or非為高電平，表示被測量在量程內(nèi)。mc14433的or端與mc4511的消隱端bi直接相連，當(dāng)vx超出量程范圍時，則or非輸出低電平，即or非=0bi非=0，mc4511譯碼輸出全0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號和小數(shù)點(diǎn)依然點(diǎn)亮。3.4原理框圖4實(shí)驗與調(diào)試4.1 安裝完后，仔細(xì)觀對照原理圖檢查，確定無誤后，接同電源電壓vdd=+5v、vee=-5v。4.2 用示波器mc1433的11腳fclk時鐘頻率，調(diào)整r2使fclk=66khz。4.3 采用穩(wěn)壓電源，調(diào)整起輸出電壓為1.999v或1999mv，以此作為模擬量輸入信號vx，此值需要用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表監(jiān)視，然后調(diào)整基準(zhǔn)電壓vr的電位器，使led顯示量為1.999v或 199mv,此時，將電位器固定好。4.4 觀察mc14433第6腳處的積分波形。調(diào)整電阻r1的值使vx為1.999v或1999mv時，積分波形既不飽和，又能得到最大不失真的擺幅。4.5 檢查自動凋零功能。當(dāng)mc14433的端子vx與vag短路或vx端沒有信號輸入時，led顯示器應(yīng)顯示0000。4.6 檢查超量程溢出功能。調(diào)節(jié)vx值，當(dāng)vx為2v（或/vx/vr），觀察led發(fā)光數(shù)碼管是否閃爍顯示告警作用。4.7 檢查自動極性轉(zhuǎn)換功能。將+1.990v和-1.990v先后加到vx端，兩次讀數(shù)之差為翻轉(zhuǎn)誤差，根據(jù)motorola公司規(guī)定，正負(fù)極性轉(zhuǎn)換時允許個位有1個字的誤差。4.8 測試線性度誤差。將輸入信號vx從0v增大到1.999v，輸出幾個采樣值其vx值用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電壓表監(jiān)視，然后與led顯示數(shù)值相比較，其最大偏差為線性誤差。4.9 將信號電壓vx極性變反，重復(fù)步驟8。4.10 當(dāng)mc14433的9腳和14腳直接相連時，觀察eoc信號有否？當(dāng)du端置“0”時，觀察led顯示數(shù)字是否鎖存。4.11 調(diào)試分壓器，檢查各量程是否準(zhǔn)確。5 小結(jié) 本次電路設(shè)計主要由：三位半數(shù)字轉(zhuǎn)換器，七段鎖存譯碼驅(qū)動器，七路達(dá)林頓驅(qū)動器，基準(zhǔn)電源等主要器件構(gòu)成數(shù)字電壓表，當(dāng)電壓為2伏特以內(nèi)時，電壓保持3位有效數(shù)字；當(dāng)電壓為100以內(nèi)時保留2為有效數(shù)字；當(dāng)電壓為2000以內(nèi)時，電壓保留到個位數(shù)。5 參考書目 4.1黃永定 主編 電子線路實(shí)驗與課程設(shè)計 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005.84.2 謝自美 電子線路設(shè)計、實(shí)驗、測試 武漢 華中科技大學(xué)出版社 4.3 高吉祥 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)系列教程 北京 電子工業(yè)出版社 2000年 6 心得體會經(jīng)過一個星期的課程設(shè)計,本人在吳國輝老師辛勤的指導(dǎo)下,順利完成該課程設(shè)計.通過該課程設(shè)計,收獲頗多.掌握了工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù),熟悉了數(shù)字顯示頻率計的合成總流程框圖與基本電路圖生成過程.構(gòu)造工具及其相關(guān)的技術(shù),對課本上的知識有了更深的理解.原來以很深的書本知識變的更為簡單,對實(shí)驗原理有更深的理解.我們通過綜合運(yùn)用所學(xué)知識,從而提高分析問題、解決問題的能力。在此對給與我?guī)椭耐瑢W(xué)和老師表示忠心的感謝