三位半万用表1

1、电子技术课程设计报告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 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 高级实验师 成 绩: 2015年7 月 12日电子技术课程设计报告前言（一）课题背景在21世纪这个信息科技的时代，电子信息技术的出现推动了社会的进步和发展，科学技术日新月异，带动了生产力的提高，刺激了人们对物质的极大需要，同时科学技术的发展水平也是衡量一个国家发展水平的标准，其中电子信息技术尤为各国重视。现在电子技术应用的十分广泛，每个人都离不开电子技术，不可能“独善其身

2、”。在电子技术高速发展的今天，小到手机、收音机，大到火箭、飞船处处离不开电子技术的应用，由其这几年国家高度重视电子技术的发展和创新，李克强总理也多次开会要大力发展电子技术的应用和运用，电子技术势必会在我国蓬勃发展。众所周知，国外现代电子科技发展要早于我国好多年，他们的技术相对完善和先进，全面和安全，所以我们要响应国家号召努力学习电子技术。电子技术这几年又加入了一些新鲜血液，比如单片机，EDA等等，在学习时，一定要提前了解一下相关知识，才更加的容易理解和掌握。(二)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

3、图，描述其功能。2、其中对将要实验方案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。(三)资料收集翻看模拟电子技术、数字电子技术课本查找相关知识，去图书馆借一些相关的书，在网上查找相关资料并记录。(四)工作过程简介查找相关资料后，与小组讨论，开始设计一个可行电路草图，再详细了解各部分的具体功能、参数分析计算及如何连接各部分；之后绘制整体电路图，并进行相关原理说明，列出所需元器件的清单，经老师审核后在实验室进行电路的安装及调试。目录第一章 设计要求.2第二章 系统概述. 3 2.1 设计思路

4、与总体方案.3 2.2 整体工作原理.3 2.3 总体框图.3第三章 单元电路设计与分析.5 3.1 电压测量输入电路.5 3.2 电阻测量输入电路.5 3.3 电流测量输入电路.5 3.4 .MC14433A/D转换器. 6 3.5 相关器件原理说明.7第四章 电路的安装与调试. 11第五章 结束语. 12 附图1 元件清单附图2 总电路图参考文献摘要该数字万用表采用小规模集成电路和3位半数码管显示器技术，分别测量电阻、电流、电压，ADC采用MC14433A/D转换器，由CD4511译码器来控制数码管的显示，并由MC1413来驱动，实现信号的测量。关键字数字万用表、MC14433A/D转换、

5、CD4511译码器、MC1413驱动器、LED显示3位半数字万用表第1章 设计要求 1.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；2、0A；（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。2.完成原理图电路的设计，并画出完整的电路图、列出详细的元器件清单之后，经指导教师同意，才能进行安装调试。3. 在实验电路安装调试后，由实验教师

6、验收考核合格后，才能拆线，归还元器件和工具。第2章 系统概述2.1 设计思路与总体方案数字万用表电路设计包括复位电路、震荡电路、ADC输入、被测量显示。复位电路用来清零进行下一次的测量；震荡电路用来消除一些外来干扰，使电路工作更加稳定；ADC输入则是将输入量进行AD转换；测量显示就是显示测量的数值。数字万用表的组成包括显示器、电源开关、晶体管插孔、转换开关、输入插座等。可用以直流电压、交流电压、直流电流、交流电压测量，也可用以检查半导体二极管的导电性能，并能测量晶体管的电流放大系数等。只要输入被测量，通过电阻、电流、电压参数转换电路即可测出被测量。2.2 整体工作原理 由表笔分别采集电阻、电流

7、、电压信号，经桥式整流后变为直流电压信号，进入放大器中，后由MC14433A/D转换器转换成数字量，再由CD4511译码器来控制数码管的显示，并由MC1413驱动器来驱动数码管，以此来实现数据的测量。 2.3总体框图基准 电压 LED 数码管显示CD4511译码器MC14433A/D转换放大稳压桥式整流功能/ 量程 选择 MC1413驱动器输入图2.3总体框图第3章 单元电路设计与分析3.1 电压测量输入电路图3.1电压采样3.2 电阻测量输入电路图3.2电阻采样3.3 电流测量输入电路 图3.3电流采样3.4 三位半A/D转换器MC14433图3.4MC14433使用MC14433时只要外接

8、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AD转换。MC14433内部模拟电路实现了如下功能：（1）提高AD 转换器的输入阻抗，使输入阻抗可达l00M以上；（2）和外接的RI、CI构成一个积分放大器，完成VT 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。 MC14433采用24引线双列直插式封装，外引线排列，参考右图的引脚标注，各

9、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：RICI，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0.1F。(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

10、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。3.5相关器件原理说明3.5.1桥式整流 图3.5.1桥式整流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。3.5.2七段锁存-译码-驱动器CD4511图3.5.2CD4511CD4511 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

11、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LT = 0时，七段译码器输出全

12、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。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。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

13、下图，真值表参见下图。图3.5.2真值表3.5.3驱动器MC1413图3.5.3MC1413MC1413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。3.5.4 LED数码管图3.5.4LED数码管将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A/D 转换结果。第4章 电路的安装与调试问题一：数字显示器连接完

14、成后不亮？解决措施：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，更换了坏的导线后解决问题。问题二：数字显示器显示为非数字？解决措施：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？解决措施：经检查发现因为连线比较混乱，在连线过程中造成短路且有的连接错误，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？解决措施：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

15、，在反复测试后更换了合适的电阻，问题解决。第5章 结束语 通过这次的三位半数字万用表的设计，让我对课程设计有了很大的了解和认识。一开始听说有课设的时候，还是很激动的，但当老师布置完任务后，我感觉一头雾水，一脸茫然，因为自己以前学的知识一点也不扎实，早就忘得一干二净了，而课设用的就是最基础的理论知识，这让我措手不及，像一个无头苍蝇一样，到处乱转，到处乱看，而且效果还特差。最后我稳住心弦，在同学帮助下慢慢有了些头绪，然后我就从最基础最核心的查起，先是了解万用表的结构和原理，在深入了解每个元件的作用和工作状态等情况后，从而对每个元件有了一定的了解和认识，为电路图的理解和实验的连接工作打下了基础。通过

16、查找资料我们找到了许多关于设计万用表的案例，例如用单片机设计万用表，我们根据所查资料制定了三个方案，最终确定了用MC14433设计三位半数字万用表的方案。在去实验室连接电路前，面对复杂的电路图，真是心里万分纠结啊，但是到了实验室老师说只连接主要的工作电路图部分，心情突然好了很多，放松了很多，但是实际连电路时，我和我们组的几个同学连续连了五次，才把电路连接成功，当时看着其他组的同学一个个的做完，我们万分焦急啊，但是越急越连不好，最后我们稳住心，重新认真仔细的连了一次才成功，才让数码管有示数。然后我们就开始调试和测试，最后让老师验收了我们的成果，我们的一颗悬着的心才平静下来。 当然做完了实验，就要

17、写实习报告了。由于我对WPS office不是很熟悉，写起报告来特别慢，而且还老出错，最后通过同学的帮助和自己上网学习才逐渐掌握了它的使用方法，虽然排版什么的不是很好，但是总算可以把实习报告写出来了，自己还是有点些许的满意的。 这次的课程设计使我明白了很多。我还有很多的不足和缺点，对知识的掌握不牢靠，对时间的把握不准确，做事情不能认真仔细，总是粗心大意等等，以后我会更加努力的学习电子方面的知识，积极改掉自己坏得毛病和习惯，不断充实自己，利用好网络和图书馆的丰富资料，丰富自己的科学文化知识；不断的锻炼自己的动手能力和开拓思维。在设计电路图和学习怎样画电路图时，我明白了我们不能只拘泥于课本的那一点

18、知识，我要开拓眼界，多看看一些相关的课外书和相关报道，做到不与实事相脱节，做到与时俱进，不断的丰富自己；同时在连接电路时，锻炼了我们的动手能力，做到了实际和理论相结合，深刻体会到了理论和实际的差距，在以后的学习中，我一定要努力和有意识的锻炼自己的动手能力和知识的积累。 在这次实习过程中，收获最大的就是知道了团队合作的重要性和强大性，一个人解决不了的东西，大家齐心协力就迎刃而解，希望在以后的道路上我会有自己的团队和自己的研究成果。 最后感谢魏老师不辞辛苦的指导和细心的帮助，希望老师以后多多指教！附件1元件清单序号名称型号参数数量备注1电阻10M12电阻9M13电阻1M14电阻900K35电阻470K16电阻410K17电阻110K1