根据MC14433的数字电压表.docx

1、根据MC14433的数字电压表 河北建筑工程学院电子技术课程设计报告设计题目： 三位半数字电压表电路的设计 院（系）:_河北建筑工程学院电气系 _ 专业班级:_电子 班_学生姓名: 学 号: 指导老师： _ _设计地点（单位）:河北建筑工程学院电气实验室 设计时间: 2011年6月6日-2011年6月19日数字电压表设计报告一、设计目的通过电子技术的综合设计，熟悉一般电子电路综合设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体的设计方法。通过设计有助于复习、巩固以往的学习内容，达到灵活应用的目的。设计完成后在实验室进行自行安装、调试，从而加强学生的动手能力。在该过程中培养从事设计工作的整体概念。二、

2、设计要求1、利用所学的知识，通过上网或到图书馆查阅资料，设计三个实现数字万用表的方案；只要求写出实验原理，画出原理功能框图，描述其功能。2、其中对将要实验方案3 1/2数字电压表，需采用中、小规模集成电路、MC14433 A/D转换器等电路进行设计，写出已确定方案详细工作原理，计算出参数。3、技术指标：、测量直流电压1999-1V；199.9-0.1V；19.99-0.01V；1.999-0.001V；、测量交流电压1999-199V；、三位半显示；、比较设计方案与总体设计；、根据设计过程写出详细的课程设计报告；三、设计方案及原理方案一、基于MC14433的数字电压表方案一 基于MC14433

3、的数字电压表方案一：该方案大致分为五个模块，分别为基准电压模块；A/D转换模块；字形译码驱动模块；显示电路模块；字位驱动模块。由上图可以清楚地看出，交流电流经过AC/DC转换成直流，经过电阻分压集稳压放大后进入双积分转换器MC14433测量，再通过CD4511译码器经过A/D转换器位选电路送到LED显示，完成电压测试。方案二、基于INC 7107数字电压表方案二，基于INC 7107数字电压表方案二：该方案将直流电压和交流电压转换电路直接同芯片INC7107连接组成，INC7107将转换后的数据显示在LED显示数码管上。INC7017为CMOS3 1/2为单片双积分式A/D转换器，集模拟部分的

4、缓冲器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字部分的振荡器、计数器、锁存器、译码器、驱动器、控制器和逻辑电路于一身的芯片。使用时只需少量电阻、电容等器件即可完成模拟量到数字量的转换。方案三、基于AT89C52的数字电压表方案三、基于AT89C52的数字电压表方案三：该方案采用12M晶振产生脉冲做AT89C52的内部时钟信号，通过软件设置单片机的内部定时器T0产生中断信号。利用中断设置单片机的P2.4口取反产生脉冲做AT89C52的时钟信号。单片机软件设置ADC0808开始A/D转换并将转换结果存到片内RAM。系统调出显示子程序，将保存结果转化为0.005.00V分别保存在片内R

5、AM；系统调出显示子程序，将转化后数据查表，输出到LED显示电路，将相应电压显示出来，程序进入下一个循环。方案比较：方案一：选用A/D转换芯片MC14433、CD4511、MC1413、MC1403实现电压的测量，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是工作速度低，优点是精度较高，工作性能比较稳定，抗干扰能力比较强。器件价格合适，采购方便，成本低，易实施。方案二：选用专用电压转化芯片INC7107实现电压的测量和控制。它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管。用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是精度比较低，且内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。方案三：

6、选用单片机AT89S52和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制，用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵；优点是转换精度高，且转换的过程和控制、显示部分可以控制。综合比较三个方案，方案一结构简单，易实施，价格合适且工作精度高，比较稳定，抗干扰能力强；而方案二虽然价格低廉，但是精度较低；方案三价格稍贵且不易操作。综合比较我们选择了方案一。四、/位数字电压表部件构成：三位半A/D转换器(MC14433)：将输入的模拟信号转换成数字信号。基准电压（MC1403）：提供精密电压，供A/D转换器做参考电压。译码器（MC4511）：将二十进制（BCD）码转换成七段信号。驱动器（MC

7、1413）：驱动显示器的a，b，c，d，e，f，g七个发光段，驱动发光数码管（LED）进行显示。显示器：将译码输出的七段信号进行数字显示，读出A/D转换结果。工作过程： 三位半数字电压表通过位选信号DS1DS4进行动态扫描显示，由于MC14433电路的AD转换结果是采用BCD码多路调制方法输出，只要配上一块译码器，就可以将转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。DS1DS4输出多路调制选通脉冲信号。DS选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通，此时该位数据在Q0Q3端输出。每个DS选通脉冲高电平宽度为18个时钟脉冲周期，两个相邻选通脉冲之间间隔2个时钟脉冲周期。DS和EOC

8、的时序关系是在EOC 脉冲结束后，紧接着是DS1输出正脉冲。以下依次为DS2，DS3和DS4。其中DS1对应最高位(MSD)，DS4则对应最低位(LSD)。在对应DS2，DS3和DS4选通期间，Q0Q3输出BCD全位数据，即以8421码方式输出对应的数字09在DS1选通期间，Q0Q3输出千位的半位数0或l及过量程、欠量程和极性标志信号。在位选信号DS1选通期间Q0Q3的输出内容如下：Q3表示千位数，Q3=0代表千位数的数宇显示为1，Q3=1代表千位数的数字显示为0。Q2表示被测电压的极性，Q2的电平为1，表示极性为正，即UX0，Q2的电平为0，表示极性为负，即UX1999，则溢出。|UX|UR

9、则-OR 输出低电平。当-OR = 1时，表示|UX|VREF 时，OR输出低电平，正常量程OR为高电平。(16)(19) 端：对应为DS4DS1，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AD 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 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

10、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： LT (LAMP TEST)灯测试端。当

11、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。 BI (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，引脚分配见右图，真值表参见下图。使用CD451l时应

12、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 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。本电路采用三极管代替七路达林顿驱动器阵列MC1413。4高精度低漂移能隙基准电源MC1403 MC1403的输出电压的温度系数为零，即输出电压与温度无关该

13、电路的特点是： 温度系数小； 噪声小； 输入电压范围大，稳定性能好,当输入电压从+45V变化到+15V时，输出电压值变化量小于3mV；输出电压值准确度较高，y。值在2.475V2.525V 以内； 压差小，适用于低压电源； 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，如右图所示。5量程选择电路如左图中四个电阻串联分压设计，总电阻值为10M，当开关S1闭合时，为最小量程2V；当开关S2闭合时，衰减10倍，其量程为20V；当开关S3闭合时，衰减100倍，其量程为200V；当开关S3闭合时，衰减100倍，其量程为200V。 量程转换电路图 通过电阻对不通电压进行

14、不同的分压，从而得到固定范围内的相对较小的电压输入至MC14433进行模数转换，输出至数字显示器上。6.单相桥式整流滤波电路电路为单向桥式整流电路，适用于大电压的整流。电路TR为电流变压器，它的作用是将交流电网电压V1变成整流电路要求的电压V2=Sinwt，四支整流二极管D1D4接成电桥的形式。五、遇到的问题及解决方法问题一：数字显示器连接完成后不亮？解决方法：经检查发现有些导线坏损导致电路不通，还有些接口接触不良，更换了坏的导线后问题解决。问题二：数字显示器显示为非数字？解决方法：经过检查发现个别数字显示器坏损，部分线条不亮，更换了显示器后问题解决。问题三：连接电路完成后结果显示不正常？解决

15、方法：经检查发现因为连线比较混乱，在连线过程中造成短路，致使理论结果和实际不一样，于是我们重新组装了电路，对电路进行了规范布线，从而问题得到了解决。问题四：测试后发现数码管显示数字亮度偏弱？解决方法：经检查发现有些电阻使用时直接套用了查找资料时使用的电阻，致使其实际情况和理论存在偏差，电阻过大使得电流过小，从而导致显示器亮度不够，在反复测试后更换了合适的电阻，问题解决。六、心得体会在老师布置完课题任务之时，我感觉这就是不可能的任务，因为对老师说的一无所知，感觉学了那么多元器件，了解了那么多知识，但是现在还是不知道怎么办。虽然什么都不会，但是任务还是得做下去。经过一周多时间的查找资料，以及在网上

16、寻找前人的经验，终于对这些元器件有了一个大致的了解。通过分析讨论，我们组最终确定了一个方案并进行深入探寻。了解各个元件的性能及功能，发掘尽可能多的问题进行解决。在试验当天，我们满怀信心开始动手自己连接电路，当时觉得既然大部分都搞懂了，连接电路应该不是什么问题，但是在连接电路的过程中却发现了不少当初讨论时没有发现的问题，致使本来认为一个小时左右的试验做了将近一天。从中我深深认识到理论和实际之间还有很大距离，理论吃透了，在实际过程中还会遇到理论之外的问题，所以东少操作是一个很重要的环节，并且要学会在实践中发现问题，解决问题，加强自己的动手才做能力。最后魏老师悉心询问学生试验情况，解答了同学们遇到的各类问题，感谢魏老师对试验的细心指导和帮助。汇总实验电路图