三位半数字万用表课程设计_第1页
三位半数字万用表课程设计_第2页
三位半数字万用表课程设计_第3页
三位半数字万用表课程设计_第4页
三位半数字万用表课程设计_第5页
已阅读5页,还剩17页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、河北建筑工程学院课程设计报告 课程名称: 电子技术综合课程设计 题目名称: 3位半数字万用表设计 学 院: 电气工程学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 电子 131 学 号: 2013315117 学生姓名: 吕颖南 指导教师: 魏建新 职 称: 高级实验师 成 绩: 2015年7 月 12日前言 本次课程设计主要是通过自己的努力,独自完成一个三位半数字万用表的设计。这次课程设计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,对模拟电路和数字电路的复习巩固和应用实践,以达到灵活应用的目的。学生需要通过图书馆查阅资料和图书或上网查询资料,认识

2、和了解三位半数字万用表的工作原理和构造,并自己完成三种不同的方案的设计,来实现三位半数字万用表功能。然后将一种设计的电路进行安装、调试,实现并完成自己的设计方案。通过方案设计和实验过程,使学生通过查阅文献资料,提高独立分析,解决问题的能力。提高学生电子电路技能及仪器的使用能力、撰写课程设计总结报告的能力。培养学生的创新能力和思维能力,了解电子产品的研制开发过程,掌握电子电路的安装和调试方法和故障排除方法。目录第一章:系统概述 -1 1.1 主要内容-1 1.2方案设计与论证-2第二章:单元电路设计于分析-4 2.1 器件-4 2.2单元电路-4 2.2.1 MC14433-4 2.2.2 CD

3、4511-7 2.2.3 MC1413-8 2.2.4 MC1403-9 2.2.5 量程选择电路-9 2.2.6 单相桥式整流滤波电路-10第三章:电路的安装与调试介绍 -11 3.1 数码显示部位的组装与调试-11 3.2电路连接及测试-11第四章:结束语-12附录一:元件表- -13附录二:电路图-16附录三:参考文献 -17- 18 -三位半数字万用表第一章 系统概述1.1主要内容1、利用所学过知识,通过上网或到图书馆查阅资料,设计出2-3个实现数字万用表的方案;只要求写出实现工作原理,画出电原理功能框图,描述其功能。说明:采用原理、方案、方法不限,可以自行设计。2、其中对将要实验方案

4、3位半位数字万用表方案 ,须采用中、小规模集成电路、MC 14433A/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,设计出电原理图。3、技术指标:(1)测量直流电压200mv;2V;20V;200V;1000V; 测量交流电压2V;20V;200V;750V(2)测量直流电流2MA;20MA;200MA;20A; 测量交流电流2MA;20MA;200MA;20A;(3)电阻:200 、2K、20K、200K、2M、20M(4)电容;200nF、20nF、2nF 20F、2F (5)三位半数字显示。1.2 方案设计与论证方案一:采用双积分A/D转换器MC14433,七段译码驱

5、动器CD4511,基准电源MC1403,反向驱动器,4只LED数码管。图1.1 方案一方案二:根据系统功能实现要求,决定控制系统采用AVR单片机,A/D转换采用其内置的10位AD、四个共阴极LED数码管。系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便地进行数据通讯上传,存储等扩展功能。原理框图如下:AVR单片机最小系统基准电压量程转换AC-DC转换七段数码管显示图1.2 方案二方案三:采用逐次逼近型A/D转换器。A/D转换器逐次逼近寄存器电压比较器输入输出基准电压时钟逻辑控制图1.3 方案三方案论证:1、MC14433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

6、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,2、AVR;它的内置A/D转换的精确度较低,同时在编程及调试方面比较复杂考虑到客观条件因素,放弃使用此方案。3、逐次渐进型A/D转换器具有转换速度快,功耗低准确度高等特点。在低分辨率时价格便宜。但高于12位时价格很高,逐次渐进型A/D转换器的转换时间取决于位数,与输入信号无关,但抗干扰能力差。综上采用 mc14433方案第二章 单元电路设计与分析2.1、器件三位半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

7、制(BCD)码转换成七段信号。驱动器(MC1413):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。七段显示器:将译码输出的七段信号进行数字显示,读出A/D转换结果。七段锁存-译码-驱动器CD4511。电阻、三极管、电容、导线等。2.2 单元电路 2.2.1.MC14433MC14433是美国Motorola公司推出的单片3 1/2位A/D转换器,其中集成了双积分式A/D转换器所有的CMOS模拟电路和数字电路。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

8、换器,其主要功能特性如下: 1.精度:读数的±0.05%±1字 2.模拟电压输入量程:1.999V和199.9mV两档 3.转换速率:2-25次/s 4.输入阻抗:大于1000M 5.输入阻抗:大于1000M 6.功耗:8mW(±5V电源电压时,典型值) 7.功耗:8mW(±5V电源电压时,典型值)MC14433最主要的用途是数字电压表,数字温度计等各类数字化仪表及计算机数据采集系统的A/D转换接口。(1)引脚功能说明:VAG(1脚):被测电压VX和基准电压VR的参考地。图2.1 mc14433引脚图VREF(2脚):外接基准电压(2V或200mV)输入

9、端VX(3脚):被测电压输入端R1(4脚)、R1 C1(5脚)、C1(6脚):外接积分阻容元件端C10.1f,R1470K;CO1(7脚)、CO2(8脚):外接失调补偿电容端,典型值0.1f。DU(9脚):实时显示控制输入端。若与EOC(14脚)端连接,则每次A / D转换均显示。CP1 (10脚)、CP0 (11脚):时钟振荡外接电阻端,典型值为470K。CP1CP0端外接电阻R9330 k,采样速率约为4次s。VEE(12脚):电路的电源负端,接5V。VSS(13脚):除CP外所有输入端的低电平基准(通常与1脚连接)。EOC(14脚):转换周期结束标记输出端,每一次A/D转换周期结束,EO

10、C 输出一个正脉冲,宽度为时钟周期的二分之一。OR(15脚):过量程标志输出端,当VXVR 时,OR输出为低电平。DS4DS1 (1619脚):多路选通脉冲输入端,DS1对应于千位,DS2 对应于百位,DS3 对应于十位,DS4对应于个位。Q0Q3 (2023脚):BCD码数据输出端,DS2、DS3、DS4选通脉冲期间,输出三位完整的十进制数,在DS1选通脉冲期间,输出千位0或1及过量程、欠量程和被测电压极性标志信号。(2)工作原理:三位半数字电压表通过位选信号DS1DS4进行动态扫描显示,由MC14433电路的A/D转换结果采用BCD码多路调制方法输出,通过译码器译码,将转换结果以数字方式实

11、现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。DS1DS4输出多路调制脉冲信号。DS选通脉冲高电平,则表示对应的数位被选通,此时该数据在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,DS4则对应最低位。在对应DS2、DS3和DS4选通期间,Q0Q3输出BCD码全位数据,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。或1及过量程、欠量程和极性标志信号。过量程是当输入电压Vx超过量程

12、范围时,输出过量程标志信号/OR。当Q3=0,Q0=1时,表示Vx处于过量程状态。当Q3=1,Q0=1时,表示Vx属于欠量程状态。当OR=0时,|Vx|>1999,则溢出;|Vx|>Vr,则OR输出低电平。当OR=1时,表示|Vx|<Vr。正常时OR输出高电平,表示被测量在量程内。2.2.2七段锁存-译码-驱动器CD4511CD4511 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

13、,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。图2.2 cd4511引脚图(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

14、(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。输入输出LEBILTDCBAabcdefg显示字形XX0XX

15、XX11111118X01XXXX0000000消隐01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111000000000消隐011X1110000000消隐111XXXX锁存锁存图 2.32.2.3七路达林顿驱动

16、器阵列MC1413MC1413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。2.2.4高精度低漂移能隙基准电源MC1403MC1403的输出电压的温度系数为零,即输出电压与温图 2.4 mc1403度无关该电路的特点是: 温度系数小; 噪声小; 输

17、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;图2.5 量程选择电路 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。2.2.5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。 通过电阻对不通电压进行不同的分压,从而得到固定范

18、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。2.2.6.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。图2.6 单相桥式整流滤波电路第三章 电路的安装与调试介绍3.1、 数码显示部分的组装与调试; (1) 实际实验中采用4个8段数码管,将千位数码管bc并联作为千位1,g作为符号显示。Mc1413用NPN三极管与电阻搭接的反相器替代。 (2) 先将4个数码管插入试验箱IC座,插好芯片MC4511与三极管反相器,将输入端与逻

19、辑电平试验箱相连。 (3) 调节实验箱逻辑电平高低检查译码显示是否正常。如果所有4位数码管显示正常,则说明显示部分工作正常。 3.2电路连接及测试(1) 插好芯片MC14433,接电路全图接好全部线路。(2) 将输入端接地,接通电源,此时显示器将显示000,如果不是,应检测电源正负电压。用示波器测量DS1DS4 ,Q0Q3的波形,判别MC14433是否工作。(3) 用电阻、电位器构成一个简单的输入电压调节电路,调节电位器,4位数码将相应变化,然后进入下一步精调。(4) 用实验台数字电压表测量输入电压,调节电位器,使输入电压为1.000V,这时被调电路的电压指示值不一定显示“1.000”,应调整

20、基准电压源,使指示值与标准电压表误差个位数在5之内。(5) 改变输入电压,使其为1.000V,检查“”是否显示。 (6) 在+1.999V01.999V量程内再一次仔细调整(调基准电源电压)使全部量程内的误差均不超过个位数在5之内。第四章 结束语通过为期两个星期的课程设计,我受益匪浅。当老师布置好任务并让我们独立完成时,我认为这是一个不可能完成的任务。我对这个实验毫无头绪,甚至对一些元器件都不了解,不知道要去做什么。但通过查询资料和老师的帮助,我对这些元器件有了一定的认识。了解了三位半数字万用表的工作原理和电路,并通过查询资料完成了三个方案的设计。最终通过实验,实现并完成了设计。这次课程设计让我认识到了自己的很多不足,我们不仅要通过课本学习知识,还要学习课本之外的知识,学习掌握各种技能和知识。学会了如何分析问题、解决问题。比如上网查询资料和对word的使用和熟悉。学无止境,我们要无止境的学习,对学过的知识加强认识,才能更熟练的运用。加强理论与实践的结合,才能更好的运用知识,增加自己的动手能力。多对自己学习的知识进行总结和积累,不断提高自己的知识水平和能力。这次课程设计让我深深地体会到了我的不足之处和应该努力的方向。知道了我应该做什么和应该怎么做。附录一序号名称型号参数数

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论