平时OR输出为高电平，表示被测量在量程内。
MC14433的
端与MC4511的消隐端
直接相连，当UX超出量程范围时，
输出低电平，即
=0→
=0，MC4511译码器输出全0，使发光数码管显示数字熄灭，而负号和小数点依然发亮。
①三位半A／D转换器MC14433
MC14433原理框图
在数字仪表中，MC14433电路是一个低功耗三位半双积分式A/D转换器。
和其它典型的双积分A/D转换器类似，MC14433A/D转换器由积分器、比较器、计数器和控制电路组成。
如果必要设计应用者可参考相关参考书。
使用MC14433时只要外接两个电阻（分别是片内RC振荡器外接电阻和积分电阻RI）和两个电容（分别是积分电容CI和自动调零补偿电容C0）就能执行三位半的A/D转换。
MC14433内部模拟电路实现了如下功能：
（1）提高A/D转换器的输入阻抗，使输入阻抗可达l00MΩ以上；
（2）和外接的RI、CI构成一个积分放大器，完成V/T转换即电压—时间的转换；（3）构造了电压比较器，完成“0”电平检出，将输入电压与零电压进行比较，根据两者的差值决定极性输出是“1”还是“0”。
比较器的输出用作内部数字控制电路的一个判别信号；（4）与外接电容器C0构成自动调零电路。
除“模拟电路”以外，MC14433内部含有四位十进制计数器，对反积分时间进行3位半BCD码计数（0～1999），并锁存于三位半十进制代码数据寄存器，在控制逻辑和实时取数信号（DU）作用下，实现A/D转换结果的锁定和存储。
借助于多路选择开关，从高位到低位逐位输出BCD码Q0～Q3，并输出相应位的多路选通脉冲标志信号DS1～DS4实现三位半数码的扫描方式（多路调制方式）输出。
MC14433内部的控制逻辑是A/D转换的指挥中心，它统一控制各部分电路的工作。
根据比较器的输出极性接通电子模拟开关，完成A/D转换各个阶段的开关转换，产生定时转换信号以及过量程等功能标志信号。
在对基准电压VREF进行积分时，控制逻辑令4位计数器开始计数，完成A/D转换。
MC14433内部具有时钟发生器，它通过外接电阻构成的反馈，井利用内部电容形成振荡，产生节拍时钟脉冲，使电路统一动作，这是一种施密特触发式正反馈RC多谐振荡器，一般外接电阻为360kΩ时，振荡频率为100kHz；当外接电阻为470kΩ时，振荡频率则为66kHz，当外接电阻为750kΩ时，振荡频率为50kHz。
若采用外时钟频率。
则不要外接电阻，时钟频率信号从CPI（10脚）端输入，时钟脉冲CP信号可从CPO（原文资料为CLKO）（11脚）处获得。
MC14433内部可实现极性检测，用于显示输入电压UX的正负极性；而它的过载指示（溢出）的功能是当输入电压Vx超出量程范围时，输出过量程标志OR（低有效）。
MC14433是双斜率双积分A/D转换器，采用电压—时间间隔（V/T）方式，通过先后对被测模拟量电压UX和基准电压VREF的两次积分，将输入的被测电压转换成与其平均值成正比的时间间隔，用计数器测出这个时间间隔对应的脉冲数目，即可得到被测电压的数字值。
双积分过程可以做如下概要理解：
首先对被测电压UX进行固定时间T1、固定斜率的积分，其中T1=4000Tcp。
显然，不同的输入电压积分的结果不同（不妨理解为输出曲线的高度不同）。
然后再以固定电压VREF以及由RI,CI所决定的积分常数按照固定斜率反向积分直至积分器输出归零，显然对于上述一次积分过程形成的不同电压而言，这一次的积分时间必然不同。
于是对第二次积分过程历经的时间用时钟脉冲计数，则该数N就是被测电压对应的数字量。
由此实现了A/D转换。
积分电阻电容的选择应根据实际条件而定。
若时钟频率为66kHz，CI一般取0.1μF。
RI的选取与量程有关，量程为2V时，取RI为470kΩ；量程为200mV时，取RI为27kΩ。
选取RI和CI的计算公式如下：
式中，ΔUC为积分电容上充电电压幅度,ΔUC=VDD-UX（max）-ΔU,ΔU=0.5V,
例如，假定CI=0.1μF，VDD=5V，fCLK=66kHz。
当UX（max）=2V时，代入上式可得RI=480kΩ，取RI=470kΩ。
MC14433设计了自动调零线路，足以保证精确的转换结果。
MC14433A/D转换周期约需16000个时钟脉冲数，若时钟频率为48kHz，则每秒可转换3次，若时钟频率为86kHz，则每秒可转换4次。
MC14433采用24引线双列直插式封装，外引线排列，参考上图的引脚标注，各主要引脚功能说明如下：
（1）端：
VAG，模拟地，是高阻输入端，作为输入被测电压UX和基准电压VREF的参考点地。
（2）端：
RREF，外接基准电压输入端。
（3）端：
UX，是被测电压输入端。
（4）端：
RI，外接积分电阻端。
（5）端：
RI/CI，外接积分元件电阻和电容的公共接点。
（6）端，C1，外接积分电容端，积分波形由该端输出。
（7）和（8）端：
C01和C02，外接失调补偿电容端。
推荐外接失调补偿电容C0取0.1μF。
（9）端：
DU，实时输出控制端，主要控制转换结果的输出，若在双积分放电周期即阶段5开始前，在DU端输入一正脉冲，则该周期转换结果将被送入输出锁存器并经多路开关输出，否则输出端继续输出锁存器中原来的转换结果。
若该端通过一电阻和EOC短接，则每次转换的结果都将被输出。
（10）端：
CPI（CLKI），时钟信号输入端。
（11）端：
CPO（CLKO），时钟信号输出端。
（12）端：
VEE，负电源端，是整个电路的电源最负端，主要作为模拟电路部分的负电源，该端典型电流约为0.8mA，所有输出驱动电路的电流不流过该端，而是流向VSS端。
（13）端：
VSS负电源端．
（14）端：
EOC，转换周期结束标志输出端，每一A/D转换周期结束，EOC端输出一正脉冲，其脉冲宽度为时钟信号周期的1/2。
（15）端：
OR，过量程标志输出端，当|UX|>VREF时，OR输出低电平，正常量程OR为高电平。
（16）～（19）端：
对应为DS4～DS1，分别是多路调制选通脉冲信号个位、十位、百位和千位输出端，当DS端输出高电平时，表示此刻Q。
～Q3输出的BCD代码是该对应位上的数据。
（20）～（23）端：
对应为Q0-Q3，分别是A/D转换结果数据输出BCD代码的最低位（LSB）、次低位、次高位和最高位输出端。
（24）端：
VDD，整个电路的正电源端。
②七段锁存-译码-驱动器CD4511 （如图二）
CD4511是专用于将二-十进制代码（BCD）转换成七段显示信号的专用标准译码器，它由4位锁存器，7段译码电路和驱动器三布分组成。
（1）四位锁存器（LATCH）：
它的功能是将输入的A，B，C和D代码寄存起来，该电路具有锁存功能，在锁存允许端（LE端，即LATCHENABLE）控制下起锁存数据的作用。
当LE=1时，锁存器处于锁存状态，四位锁存器封锁输入，此时它的输出为前一次LE=0时输入的BCD码；
当LE=0时，锁存器处于选通状态，输出即为输入的代码。
由此可见，利用LE端的控制作用可以将某一时刻的输入BCD代码寄存下来，使输出不再随输入变化。
（2）七段译码电路：
将来自四位锁存器输出的BCD代码译成七段显示码输出，MC4511中的七段译码器有两个控制端：
①LT（LAMPTEST）灯测试端。
当LT=0时，七段译码器输出全1，发光数码管各段全亮显示；当LT=1时，译码器输出状态由BI端控制。
②BI（BLANKING）消隐端。
当BI=0时，控制译码器为全0输出，发光数码管各段熄灭。
BI=1时，译码器正常输出，发光数码管正常显示。
上述两个控制端配合使用，可使译码器完成显示上的一些特殊功能。
（3）驱动器：
利用内部设置的NPN管构成的射极输出器，加强驱动能力，使译码器输出驱动电流可达20mA。
CD4511电源电压VDD的范围为5V-15V，它可与NMOS电路或TTL电路兼容工作。
CD4511采用16引线双列直插式封装，引脚分配和真值表参见图2。
使用CD451l时应注意输出端不允许短路，应用时电路输出端需外接限流电阻。
③七路达林顿驱动器阵列MC1413（如图三）
MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构，因此具有很高的电流增益和很高的输入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成电路的输出信号，并把电压信号转换成足够大的电流信号驱动各种负载．该电路内含有7个集电极开路反相器（也称OC0门）。
MC1413电路结构和引脚如图3所示，它采用16引脚的双列直插式封装。
每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的续流二极管。
由于考虑到实验经费问题，以三极管和电阻搭接成反相器代替MC1413的功能，在实验中分别以四组搭接成的反向器控制四块数码管以实现数字输出。
④高精度低漂移能隙基准电源MC1403（如图四）
MC1403的输出电压的温度系数为零，即输出电压与温度无关．该电路的特点是：
①温度系数小；②噪声小；③输入电压范围大，稳定性能好,当输入电压从+4．5V变化到+15V时，输出电压值变化量小于3mV；④输出电压值准确度较高，y。
值在2.475V～2.525V以内；⑤压差小，适用于低压电源；⑥负载能力小，该电源最大输出电流为10mA。
MC1403用8条引线双列直插标准封装，如图4所示。
由于实验室现有元件限制，在实验过程中使用电压源以及变阻器调节电压，以已有数字电压表读数使输出2V的基准电压。
（3）实验电路图：
五、元器件清单
（1）MC144331片
（2）CD45111片
（3）MC14131片
（4）MC14031片
（5）CC45011片
（6）74LS1941片
（7）LM3241片
（8）七段显示器4片
（9）电阻、三极管、电容、导线等
六、参数计算
量程转换电路用4个电阻串联进行分压，电阻为R1=9M,R2=900K,R3=90K,R4=10K,使进入MC14433电压均小于2V20（R2+R3+R4）/（R1+R2+R3+R4）=2200（R3+R4）/（R1+R2+R3+R4）=22000R4/（R1+R2+R3+R4）=2取R4=10KΩ则R1=9MΩR2=900KΩR3=90KΩ
积分电阻电容的选择：
积分电阻电容的选择应根据实际条件而定。
若时钟频率为66kHz，CI一般取0.1μF。
RI的选取与量程有关。
量程为2V时，取RI为470kΩ；
量程为200mV时，取RI为27kΩ。
选取RI和CI的计算公式如下：
RI=UX（MAX）*T/（CI*ΔUC）
式中，ΔUC为积分电容上充电电压幅度,
ΔUC=VDD-UX（MAX）-ΔU,ΔU=0.5V;
T=4000/fclk
例如，假定CI=0.1μF，VDD=5V，fCLK=66kHz。
当UX（max）=2V时，代入上式可得RI=480kΩ，取RI=470kΩ。
MC14433设计了自动调零线路，足以保证精确的转换结果。
MC14433A/D转换周期约需16000个时钟脉冲数，若时钟频率为48kHz，则每秒可转换3次，若时钟频率为86kHz，则每秒可转换4次。
七、遇到问题及解决方法
在实施电路是我们遇到许多问题，首先是连接完电路后，发现显示器不亮，后来发现是因为导线损坏或者是器件端口接触不良，我们更换了导线后解决了这个问题，后来发现显示屏亮了，但是没有显示出数字，经过检查发现是因为一开始连接电路时没有注意到三极管是NPN型还是PNP型，经过修改问题得到解决。
但是出现的结果与理论值不一样，经过检查发现是因为电路连接比较混乱致使电路短路，于是我们重新谅解了电路规范连接，问题得到了解决。
我们也成功完成了实验。
8、各芯片具体信息
MC14433是美国摩托罗拉公司推出的单片31/2位A/D转换器具有外接元件少，输入阻抗高，功耗低，电源电压范围宽，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只要外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
MC1413是美国摩托罗拉公司出品的高耐压、大电流达林顿陈列反向驱动器，由七个硅NPN达林顿管组成。
MC1413工作电压高，工作电流大，灌电流可以达到500mA,并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。
MC1413可以用ULN2003A代替。
MC1403是美国摩托罗拉公司生产的高准确度、低温漂、采用激光修正的带隙基准电压源，国产型号为5G1403和CH1403。
九、结论与心得
通过这两周的学习，我们对三位半电压表的原理和设计理念有了更深一步的了解。
在设计过程中，我们通过上网或图书馆查阅资料，明白了实现一种功能不只有一种设计方法，而且我们也在这过程中增强了小组团结合作和互相的交流。
在查阅资料后，我们设计出方案后，老师的提问让我们明白还有很多地方做的欠缺，需要详细的设计，最终选出一种最好的方案。
经过去实验室连接电路，我们也增强了自己的动手能力，那复杂的连线，层出不穷的问题也培养了我们的耐心，锻炼我们的毅力。
通过这次设计，我们对部分模拟电路和数字电路构成和作用有了进一步的了解。
将理论应用到实践中激发了对学习的热情，鼓舞了我们学习的决心。
此次不仅培养了我们独立思考和团队意识，更重要的是我们学会更多的学习方法。
为以后进入社会，接受挑战打下了良好的基础。
参考文献
（1）高吉祥▪《电子技术基础实验与课程设计》▪电子工业出版社▪2002年2月
（2）黄永定▪《电子线路试验与课程设计》▪机械工业出版社▪2005年8月
（3）彭启棕、李玉柏▪《DSP技术》▪电子科技大学出版社▪1997年
（4）李广弟、朱月秀、冷祖祁▪《单片机基础》第三版▪北京航天航空大学出版社▪2007年6月
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