课程设计文档及管理c-王美晶.doc

个人收集整理 勿做商业用途摘要：简易数字电压表广泛应用于电子领域。测量电压通过不同档，经过保护及缓冲电路，避免电压过大烧毁元器件。输入直流直接经过译码显示电路，显示测量结果;输入的是交流电压经过A/D转换转换成直流电压，在经过译码显示电路,显示测量结果。它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转化成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表.关键字：分压；保护及缓冲电路；直流转换；AD转换;译码显示 一、概述随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上,利用数字化测量技术把连续的模拟量转化成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表.数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM。传统模拟式电压表已有100多年的发展历史,虽经不断改进与完善,仍无法满足现在电子测量的需要。数字电压表自1952年问世以来，显示出强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。数字电压表具有主要有显示清晰、直观、读数准确，显示位数，准确度高，分辨率高,测量范围宽,扩展能力强，测量速度快，输入阻抗高,集成度高，抗干扰能力强等优点.测量电压的技术指标如表所示。 表1 测量电压的技术指标测量项目量程准确度(235)输入电阻分辨力最大允许电压DCV2V（0。5RDG+3字）10M1mV500V20V10mVACV（RMS）(40Hz1kHz）2V（1.0%RDG+3字）10M1mV500V20V10mv二、方案论证方案一:将测量电压根据大小,通过分压电路分成不同的的量程，输入直流直接经过译码显示电路，显示测量结果；输入的是交流电压经过A/D转换转换成直流电压，在经过译码显示电路，显示测量结果。分压电路输入保护及缓冲电路交、直流转换电路A/D转换电路译码显示电路ACACDCDC 图1数字电压表的原理框图方案二：利用单片机，此方案采用双积分A/D转换器DH7107GP，它是大规模集成芯片，将模拟电路和数字电路集成在一个有40个功能端的电路内，包含了A/D转换、逻辑控制、译码驱动等电路，但是成本较高。综上所述，采用方案一。三、电路设计1直流电压测量电路数字电压表主要分包括分压电路输入保护及缓冲电路；交直流转换电路，AD转换电路;译码显示电路。数字电压表的直流电压测量电路如图1.1。1所示，基本量程设计成2V,20V。图1。1。1中,，为分压电阻，均采用误差为0。5金属膜电阻。分压器的总阻值为10M，此即数字电压表的输入电阻。各档的分压比通过量程转换开关加以选择，并按照10倍率关系来改变.输入保护电阻，,组成.其中起限流作用,和构成双向限幅电路，进行过压保护。倘若置于2V档时不慎误接500V高压,该电压就主要降落在上,可保护OP22SH不至损坏。电位器用于调整失调电压。 图2 直流电压测量电路 由于采用高祖分压器，所以需将OP22SH接成电压跟随器使用，以提高其输入阻抗并起到缓冲作用。2。交流电压测量电路 交流电压测量电路见图3所示.该表采用以正弦波平均值为响应的AC/DC转换电路，并直接借用直流档的分压器。设置的2个交流电压量程依次为2V，20V（有效值）。由LM324N和二极管组成半波整流电路.LM324N接成反向放大器，仅在正半周时导通，进行半波整流。负半周时截止，导通。和的作用是防止LM324N的输出端出现电压饱和现象，并使LM324N的反相输入端的电压保持恒定. OP07与电容构成有源滤波器，以便获得平均值电压对半波整流而言，正弦电压的有效值与平均值存在下述关系： =2。22 这就要求OP07电压放大倍数2.22倍，才有调整余量. OP07的负反馈电阻=，反相输入端电阻为因此（10K)是可调电阻，调整能改变反馈电阻值，进而控制OP07的增益,使在数值上恰好等于被测交流电压的有效值。现取=39K,=20K,只需调整=5.4 K，OP07的电压放大倍数就等于2.22倍（绝对值） |=2.22(倍)电路中的(100 K)用以调整OP07的失调电压.显然，亦即ACV档的校整电位器。测量交流电压时隔直电容加于分压器两边。由于采用“先隔直、后分压”的设计方案，为安全起见，应选0.1、耐压630V的薄膜电容.需要指出,数字电压表采用“先分压、后隔直”的方案，并将隔直电容设计在AC/DC装换电路中,因此可选4.7/16V的低压电解电容，从而大大降低了隔直电容耐压值的要求。图 3 交流电压测量电路3译码显示电路译码显示电路如图4所示，MCA1403精密电压基准源,测量电压经过MC144333位半A/D转换器转化成BCD码，BCD码经过CD4511转化成7段码，通过数码管显示。 图 4译码显示电路四、性能的测试1直流电压电路测量直流电压测量电路如图5所示 图 5直流电压测量电路输入1。3V电压，接入2V档时,电压表显示如图 6所示, 图 6 2V档显示输入13V时，接入20V档，电压表显示如图7所 图7 20V档显示2.交流电压电路测量交流电压电路的调试电路如图8所示图 8 交流电压调试电路输入10V交流电压，经过半波整流后电压如图9所示 图 9半波整流后电压经过半波整流后波形如图10所示 图 10 半波整流图形交流电压电路输出电压如图11所示图 11 输出电压3译码显示电路的测试译码显示电路如图12所示，输入1000，在数码管上显示8。图 12 译码显示调试电路4硬件调试关于直流电压测量电路的焊接还是比较顺利的,经过自己的认真焊接，从表面上看达到了指标要求.电路调试，整体上有一定的偏差，部分电路达到指标，但是由于实际电阻上的误差和其他因素的影响,没有达到预期的效果。五、结论、性价比在软件调试方面能够达到任务要求，硬件调试方面由于实际方面的误差，导致结果又一定的误差.但是整体上基本实现任务的要求.整体上电路的性能比较好良好，而且在设计上选择的都是常用元件，设计简单,无论是在特性还是设计电路上来说都是符合要求的。六、课设体会及合理化建议通过此次课程设计，锻炼了我们的动手能力,也提高了我们独自思考问题的能力，而且也巩固了我们以前学过的知识，也让我们所学的得到综合的运用,同时也进一步掌握了Multism2001和Protel99的相关知识,刚开始做课设时，无从下手，不知道怎么选电路，怎么选择期间，后来通过答疑老师的指导，我开始慢慢有些思路,通过在网上查找资料，翻阅图书馆各种参考书,和自己不断的努力，终于把本次课设洼变成。通过本次课设，提高了我的动手能力，和实践能力，希望以后多多参加这样的实践活动，把书本知识和实践相结合,锻炼我们的综合能力。硬件调试加强了我们的动手能力，并提高了我们解决问题的能力。在常老师的指导下我对这个设计有了自己的想法，从一个无从下手,到主动思考，希望下次还能向常老师学习.参考文献1沙占友、李学芝著.中外数字万用表电路原理与维修技术。 M北京：人民邮电出版社,1993年2童诗白、华成英主编者.模拟电子技术基础。 M北京：高等教育出版社,2006年3戴伏生主编.基础电子电路设计与实践. M北京：国防工业出版社，2002年4谭博学主编.集成电路原理与应用。 M北京：电子工业出版社,2003年5华满清主编电子技术实验与课程设计M北京：机械工业出版社，2005年6。陈光明等主编电子技术课程设计与综合实训M北京：北京航空航天大学出版社，2007年7。 谢自美主编电子线路设计 实验 测试M武汉：华中科技大学出版社,2006年附录I：总电路图附录II：元器件清单序号 编号 名称 型号数量1R1 电阻9M 1 2 R2 电阻 1M 13R3 电阻 100K 24 R5R7R8 电阻 10K 35 R6 电阻 6。8K 16 R9电阻20K17R10电阻18K18R12电阻30K19R15电阻27K110R17电阻560111R18电阻1.2K112R16电阻470K113R4R11滑动变阻器100K214R13 R14滑动变阻器10K215D1 D2 D3 D4二极管1N4148416U1集成运放OP22SH117U2集成运放LM324N118U3低噪声运放OP07119U4精密电压基准源MC1403120U5位半A/D转换器MC14433121U67段译码器CD4511122U7周边七段驱动阵列22C1电容100p123C2电容20u124C3C4电容0。1u225DS1数码管DPY 3 SEG126DS1DS2DS3数码管SEVEN SEG COM311