4位半数字电压表Word格式.docx
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（4）组装并调试四位半数字电压表。
（5）画出数字电压表电路原理图与元器件布置图，写出设计说明书。
设计目的
（1）理论与实践相结合设计四位半数字电压表。
（2）把握四位半数字电压表的设计原理、组装、焊接与调试方式。
（3）了解，把握，并能独立调式设计四位半数字电压表。
和各组成元件的利用和原理。
（4）熟练利用万用表的各个功能
二数字电压表的大体组成原理及电路设计
数字电压表大体原理及系统框图
数字电压表的大体原理：
该数字电压表是依照一般应用电路而组合成为最大体的数字表头，要紧利用了其±
的直接测量功能。
电路里采纳74HC04组成-5V电压产生电路，和ICL7135需要的时钟信号电路，省去了用户利用双电源供电的麻烦，只需要给表头供电+5V就能够够正常利用。
小数点选择电路是通过一个NPN型三极管，利用它的驱动源是选择哪一名数码管的位扫描驱动信号来达到对应使该位的小数点点亮的目的。
大体质量的快速判别：
送入+5V直流稳压电源（警惕：
电源不能反接，不然，瞬息之间可能令电压表报废！
），屏幕上面应该显示随机数字，用金属短路2个输入端口（Vin与GND），屏幕应该显示±
0000,（许诺有±
1个字的转变），利用指针万用表的X1Ω电阻挡，（或是一节电池），输入到电压表的信号输入端口，屏幕应该显示该电池的数字。
例如：
15034（具体应该以电池电压为准），若是你需要选择决定小数点的位置，能够通过选择小数点来让它显示或等等。
互换输入信号的极性，应该有负号显现，显示为-15034,（许诺有±
1个字的翻转误差，人工无法修改，由芯片制作厂商决定此指标）。
－－通过这么一轮测试，若是都没有问题，表头就能够够预备利用了。
校准测量精度：
能够利用最简单的方式校准，确实是利用一只数字万用表监视着芯片第二引脚的电压，微调多圈电位器，使读数＝,（许诺±
2个字），然后，输入一个信号电压，用数字万用表监视，是不是读数一致，若是不一致，再认真微调多圈电位器令其达到一致。
校准后，能够用指甲油小许封住多圈电位器的微调螺钉，以防移位，以后，就能够够投入正常利用了。
（表头已经出品时校准在2V量程，基准＝，±
2个字）。
系统框图如图一所示：
基准电压
ICL
7135
A/D
LED
数码显
示电路
驱动器
输入电压
译码器
时钟信号
图1系统框图
三数字电压表的硬件设计
LED介绍
英文单词的缩写，要紧含义：
LED=LightEmittingDiode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它能够直接把电转化为光；
LED=LargeElectronicDisplay，大型电子展现；
LED=Lupuserythematosusdisseminatus，播散性红斑狼疮，一种慢性、特发性自身免疫病；
led是lead的过去式和过去分词，意为“领导，率领”；
俄罗斯Pulkovo机场的IATA代码。
本词条要紧介绍发光二极管。
四位半A／D转换器ICL7135的功能简介
ICI7135是4位双积分A/D转换芯片,能够转换输出±
20000个数字量,有STB选通操纵的BCD码输出,与微机接口十分方便.ICL7135具有精度高（相当于14位A/D转换）,价钱低的优势.其转换速度与时钟频率相关,每一个转换周期均有:
自校准（调零）,正向积分（被测模拟电压积分）,反向积分（基准电压积分）和过零检测四个时期组成,其中自校准时刻为10001个脉冲,正向积分时刻为10000个脉冲,反向积分直至电压到零为止（最大不超过20001个脉冲）.故设计者能够采纳从正向积分开始计数脉冲个数,到反向积分为零时停止计数.将计数的脉冲个数减10000,即取得对应的模拟量.图1给出了ICL7135时序,由图可见,当BUSY变高时开始正向积分,反向积分到零时BUSY变低,因此BUSY能够用于操纵计数器的启动/停止.
图11CL7135时序
ICL7135的原理
数字部份要紧由计数器、锁存器、多路开关及操纵逻辑电路等组成。
7135一次A/D转换周期分为四个时期：
一、自动调零（AZ）；
二、被测电压积分（INT）；
3、基准电压反积分（DE）；
4、积分回零（ZI）。
具体内部转换进程那个地址不做祥解，要紧介绍引脚的利用。
7135要紧特点
1在每次A/D转换前，内部电路都自动进行调零操作。
2在±
2000字（2V满量程）范围内，保证转换精度±
1字。
3具有自动极性转换功能。
4输出电流典型值1PA。
5所有输出端和TTL电路相容。
6有过量程（OR）和欠量程（UR）标志信号输出，可用作自动量程转换的操纵信号。
7输出为动态扫描BCD码。
8对外提供六个输入,输出操纵信号（R/H,BUSH,ST,POL,OR,UR）,因此除用于数字电压表外,还能与异步接收/发送器,微处置器或其它操纵电路连接利用。
9
采纳28外引线双列直插式封装，外引线功能端排列如下图。
ICL7135的管脚说明
ICL7135为DIP28封装,芯片引脚排列如图2所示
图21CL7135芯片引脚
V-（1脚）——负电源端
REFERENCE（2脚）—外接基准电压输入端
ANALOGCOMMON（三脚）——模拟地
INT（4脚）——积分器输出，外接积分电容（Cint）端
AZ（5脚）——外接调零电容（Caz）端
BUFF（6脚）——缓冲器输出，外接积分电阻（Rint）端
REFCAP+（8脚）——外接基准电压电容（Cr）端
INLO（9脚）——被测电压低输入端
INHI（10脚）——被测电压高输入端
V+（11脚）——正电源端
D五、D4、D3、D二、D1（12，17，18，19，20脚）——位扫描选通信号输出端，每一名驱动信号别离输出一个正脉冲信号，脉冲宽度为200个时钟周期，其中D5对应万位选通，以下依次为千、百、十、个位。
在正常输入情形下，D5--D1输出持续脉冲。
当输入电压过量程时，D5--D1在AZ时期开始时只别离输出一个脉冲，然后都处于低电平，直至DE时期开始时才输出持续脉冲。
利用那个特性，可使得显示器件在进程时产生一亮一暗的直观现象.
B八、B4、B二、B1（16，15，14，13脚）——BCD码输出端，该四端为转换结果BCD码输出，采纳动态扫描输出方式，即当位选信号D5=“1”时，该四端的信号为万位数的内容，D4=“1”时为千位数内容，其余依次类推。
在个、十、百、千四位数的内容输出时，BCD码范围为0000--1001，关于万位数只有0和1两种状态，因此其输出的BCD码为“0000”和“0001”。
当输入电压过量程时，列位数输出全数为零，这一点在利历时应注意。
BUSY（21脚）——指示积分器处于积分状态的标志信号输出端，在双积分时期（INT+DE），BUSY为高电平，其余时为低电平。
因此利用BUSY功能，能够实现A/D转换结果的远距离双线传送，其还原方式是将BUSY和CLK“与”后来计数器，再减去10001就可取得原先的转换结果。
CLK（22脚）——时钟信号输入端，
POL（23脚）——极性输出端，当输入电压为正，那么POL等于“1”，反之那么等于“0”。
DGNG（24脚）——数字电路接地端
R/H（25脚）——转换/维持操纵信号输入端，当R/H=“1”（该端悬空时为“1”）时，7135处于持续转换状态，每40002个时钟周期完成一次A/D转换。
假设R/H由“1”变“0”，那么7135在完本钱次A/D转换后进入维持状态，现在输出为最后一次转换结果，不受输入电压转变的阻碍。
因此利用R/H端的功能能够使数据有维持功能。
假设把R/H端用作启动功能时，只要在该端输入一个正脉冲（宽度》300NS），转换器就从AZ时期开始进行A/D转换。
注意：
第一次转换周期中的AZ时期时刻为9001-10001个时钟脉冲，这是由于启动脉冲和内部计数器状态不同步造成的。
ST（26脚）——选通信号输出端，要紧用作外部寄放器寄存转换结果的选通操纵信号，每次A/D转换周期终止后，ST端都输出5个负脉冲，其输出时刻对应在每一个周期开始时的5个位选信号正脉冲的中间，ST负脉冲宽度等于1/2时钟周期，第一个ST负脉冲在上次转换周期终止后101个时钟周期产生。
因为每一个选信号（D5--D1）的正脉冲宽度为200个时钟周期（*只有AZ和DE时期开始时的第一个D5的脉冲宽度为201个CLK周期），因此ST负脉冲之间相隔也是200个时钟周期。
需要注意的是，假设上一周期为维持状态（R/H=“0”）那么ST无脉冲信号输出。
ST信号要紧用来操纵将转换结果向外部锁存器、UARTs或微处置器进行传送。
OR（27脚）——过量程信号输出端
当输入电压超出量程范围（20000），OR将会变高。
该信号在BUSY信号终止时变高。
在DE时期开始时变低。
UR（28脚）——欠量程信号输出端。
在电路内部，CLK和R/H两个输入端上别离设置了非门和场效应管的输入电路，以保证该两头在悬空时为高电平。
NE555的功能简介
NE555的大体组成
图三NE555电路内部方框图
内部含有两个电压比较器，一个分压器，一个RS触发器，一个放电晶体管和一个功率输出级。
NE555的管脚说明
NE555为8脚时基集成电路（如下图），各脚要紧功能如下（集成块图在下面）1地GND；
2触发；
3输出；
4复位；
5操纵电压；
6门限（阈值）；
7放电；
8电源电压Vcc。
图4NE555的管脚
在设计中通过管脚1和6连接7放电脚，组成多谐振荡器，集成电路外接电阻R5，R6和电容C5，由它们三个决定工作频率，可得出f=137KH,从而为A/D转换提供时钟信号。
接通电源以后Vcc通过R5,R6对电容进行充电，电路进入暂稳态进程，VC电位不断提高，当VC大于等于2/3Vcc时，比较器输出低电平，通过与非门后为高电平，电路发生一次翻转，当TD三极管导通，电容开始放电，当VC小于等于1/3Vcc时，比较器输出为高电平，与非门输出低电平，电路发生下一次翻转，重复进程的充放电进程，从而形成多谐振荡器，输出持续的时钟脉冲信号。
74HC04功能简介
74HC04采纳COMS工艺，是CMOS6反向器数字元件。
其突出优势是可在2~6V电压下工作，既有电源范围宽的特点，而且很适合在低压下工作，不像4000系列CMOS电路。
虽可用于3~15V电源，但在5V以下的输出能力已大为减弱。
既有静态功耗低。
74HC04的内部结构及引脚图如下
图574HC04内部功能图
简要说明
74HC04为六组反相器
74HC04管脚说明
图674HC04管脚散布
1A----6A为输入端。
1Y-----6Y为输出端
74LS47译码器简介
74hc47/74ls47/54LS47为10线－4线优先编码器，共有54/74147和54/74LS147两种线路结构型式，其要紧电特性的典型值如下：
147将9条数据线（1－9）进行4线BCD编码，即对最高位数据线进行译码。
当1－9均为高电平常，编码输出（ABCD）为十进制零。
故不需单设/IN0输入端。
74LS47的管脚散布和说明
图774LS47的管脚散布
（1）LT（——）：
试灯输入，是为了检查数码管各段是不是能正常发光而设置的。
当LT（——）=0时，不管输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为低电平，假设驱动的数码管正常，是显示8。
（2）BI（—）：
灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。
BI（—）=0时。
不论LT（——）和输入A3，A2，A1，A0为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码管熄灭。
（3）RBI（——-）：
灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。
当对每一位A3=A2=A1=A0=0时，本应显示0，但是在RBI（——-）=0作用下，使译码器输出全1。
其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。
（4）RBO（———）：
灭零输出，它和灭灯输入BI（—）共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。
74LS47原理
它将编码时给予代码的含义“翻译”过来。
实现译码的逻辑电路成为译码器。
译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。
74LS47是输出低电平有效的七段字形译码器，它在那个地址与数码管配合利用，表1列出了74LS47的真值表，表示出了它与数码管之间的关系。
表1
LT
RBI
A3
A2
A1
A0
BI
RBO
a
b
C
d
e
f
g
1
X
2
0
1
3
4
5
6
7
8
9
X
熄灭
并行BCD码的输出
ICL7135是动态扫描传送的，由最高位（万位）到最低位（个位），D5~D1在正常的情形下扫描是按顺序的。
ICL7135极性输出端POL外接9012接在显示器高位上，当输入为正时，POL极性输出高电平，9012截止为0，LED的G端为0，输出不显示，极性为0；
反之，当POL极性输出低电平常，9012导通，LED的G端为1，点亮G，输出为负。
输入滤波电路及负电源组成原理
在ICL7135的信号输入端，即“INLO-”“INLI+”两个管脚（9，10）与被测电压VX之间接100KΩ和µ
F的RC滤波器，以提高整体抗干扰能力，以有利于增加整体的过载能力。
ICL7135所需的“-5V”电源由74LS47的反相器并联为电源逆变电压，以提供所需的-5V电压要求。
6个非门并联相当于一个非门，当输入脉冲为高电平常，通过非门反相器输出为低电平，当反相器输出高电平常，形成如图8所示电路，由点ａ向C6充电至+5V止，这时D2反相截止，当反相器输出低电平常，形成如图9所示回路，当a相当于地，C6上的压降相当于+5V，
C点为地，D3截止，D2导通。
电流方向e→d→b,输出一个-5V电压，知足一个电源供两种极性的要求，同时，选用稳固电压为3V的标准稳压二极管，而且用一个分压电阻与电位器串联，微调提供基准电压Vref=1V，基准电压的精度和准稳固性将直接阻碍转换的精度。
图8图9
四调试要点及测试方式
（1）经总结将调试要点与测试方式总结为以下六点
（2）接通电源电压+/-5V的电源，用万用表测量555多谐振荡器的电压，看是不是为起振电压。
（3）采纳稳压电源，使其输出电压为或作模拟量输入信号，调整基准电压的电位器，使LED数码管显示值与输入模拟电压值相等。
（4）基准电压测量，将正输入端短接，读数应为；
检查自动调零功能，将输入端短路，也确实是没有输入信号的时候，LED显示器应该显示“00000”。
（5）检查超量程溢出功能，调剂输入电压值，当超出测量范围时观看LED数码管是不是有闪烁警告。
（6）测试线性误差，将输入模拟电压信号从0V增加到,用标准数字电压表检测输出，通过与LED显示值相较较，其最大误差即为线性误差。
（7）选择不同范围的电压值，检查各量程是不是准确。
五设计心得体会
在新学期的开始，咱们就进行了两周的课程设计。
通过这次课程设计，增强了咱们动手、试探和解决问题的能力。
咱们在第一天就开始焊板子，这是我超级期待的情形，终于能够动手实验了。
可是在焊板子的进程中，由于我的粗心，没有尽快的焊好，那个数码管一直再闪，别的同窗专门快都做完了，只有咱们几个还在做，可是咱们不舍弃，一直耐心的做着，找缘故，调试，在反反复复中终于成功了。
在那个进程中，我就学会很多，做一件事，要有足够的耐心和信心才能够成功。
在做课程设计的同时也是对讲义知识的巩固和增强，由于讲义上的知识太多，平常课间的学习并非能专门好的明白得和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，因此在这次课程设计进程中，咱们通过各类途径查找资料了解了很多元件的功能，而且关于其在电路中的利用有了更多的熟悉。
这次课程设计使我知道了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能有所作为，从而提高自己的实际动手能力和独立试探的能力。
在设计的进程中，不免会碰到各类各样的问题，同时在设计的进程中发觉了自己的不足的地方，对以前所学过的知识明白得得不够深刻，把握得不够牢固。
知识上的收成重要，精神上的丰收加倍可喜。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次课程设计给了我很多体会。
六参考文献
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