畢業(yè)設(shè)計(jì)----基于mc14433和tc7107的三位半數(shù)字電子表設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子行業(yè)經(jīng)常需要測(cè)量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓表就成為一種必不可少的測(cè)量?jī)x器。何況在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。</p><p>　　數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡(jiǎn)稱DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量

2、（直流或交流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測(cè)量速度快等特點(diǎn)而倍受青睞。</p><p>　　本次我們所做的課程設(shè)計(jì)就是基于數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)的一個(gè)電子產(chǎn)品。我們對(duì)自己的設(shè)計(jì)作品從各個(gè)角度分析了由A/D轉(zhuǎn)換器組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)過(guò)程及各部分電路的組成及其原理，并且分析了數(shù)模轉(zhuǎn)換進(jìn)而使系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)的原理及方法。&l

3、t;/p><p>　　通過(guò)自身實(shí)踐提高了動(dòng)手能力，也只有親歷親為才能收獲掌握到已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)。其實(shí)也為建立節(jié)約成本的意識(shí)有些幫助，我們并沒(méi)有采用單片機(jī)模塊，而是直接采用A/D轉(zhuǎn)換，在MC1433系列找塊帶顯示譯碼并帶A/D轉(zhuǎn)換的片子并不難，相對(duì)于單片機(jī)有成本上的優(yōu)勢(shì)，但這里同時(shí)也牽涉幾個(gè)問(wèn)題：精度、位數(shù)、速度、還有功耗等不足之處，這些都要慎重考慮。這些也是在這次實(shí)踐中收獲的吧！</p><p>

4、;<b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)分析</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p>　　本題要求設(shè)計(jì)一個(gè)位的數(shù)字電壓表，位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位的范圍為09，而千位只有0和1兩個(gè)狀態(tài)，稱為半位。所以數(shù)字電壓表測(cè)量范圍為00011999。數(shù)字電壓表主要部分是A/D轉(zhuǎn)換器，顯示方法通常采用動(dòng)態(tài)掃描（工作時(shí)四個(gè)數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，利用

5、人眼的視覺(jué)殘留特性能夠得到整體效果，當(dāng)掃描頻率過(guò)低時(shí)顯示的數(shù)碼會(huì)有閃爍感）方式，采用這種方式較為省電，但需要字形譯碼驅(qū)動(dòng)電路和字位驅(qū)動(dòng)電路。</p><p><b>　　任務(wù)要求：</b></p><p>　?。?）直流電壓測(cè)量范圍（0~200V）</p><p>　　（2）測(cè)量速度每秒為2~5次，任選</p><p>

6、　?。?）分辨率0.1mv</p><p>　　（4）測(cè)量誤差小于0.1%</p><p><b>　　2.2方案分析</b></p><p>　　1．根據(jù)題目利用所學(xué)過(guò)的知識(shí)通過(guò)上網(wǎng)或到圖書(shū)館查閱資料，設(shè)計(jì)出3個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字萬(wàn)用表的方案。要求寫(xiě)出實(shí)現(xiàn)工作原理，畫(huà)出原理框圖，描述其功能。</p><p>　　2．對(duì)將要實(shí)驗(yàn)方

7、案3位半數(shù)字萬(wàn)用表方案，須采用中小規(guī)模集成電路，mc14433A/D 轉(zhuǎn)換器等電路進(jìn)行設(shè)計(jì)；寫(xiě)出以確定方案詳細(xì)工作原理，計(jì)算出參數(shù)。</p><p>　　2.2.1方案1：主要器件由芯片MC14433和共陰極半導(dǎo)體數(shù)碼管LED組成。</p><p>　　MC14433是美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的單片3位半A/D轉(zhuǎn)換器，它適合構(gòu)成帶B碼輸出的3位半LED顯示數(shù)字電壓表，是目前應(yīng)用較為普遍的一種低

8、速A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　MC14433的性能特點(diǎn)：</p><p>　?。?）MC14433屬于CMOS大規(guī)模集成電路，其轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度為±0.05%。內(nèi)含時(shí)鐘振蕩器，僅需外接一只振蕩電阻。能獲得超量程（OR）、欠量程（UR）信號(hào)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程。能增加讀數(shù)保持（HOLD）功能。電壓量程分兩擋：200mV、2V，最大顯示值分別為199.9mV、1.999V。量程與

9、基準(zhǔn)電壓呈1∶1的關(guān)系，即UM＝UREF。</p><p>　　（2）需配外部的段、位驅(qū)動(dòng)器，采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，通常選用共陰極LED數(shù)管。</p><p>　?。?）有多路調(diào)制的BCD碼輸出，可直接配μP構(gòu)成智能儀表。</p><p>　?。?）工作電壓范圍是±4.5 V～±8V，典型值為±5V，功耗約8mW。</p>

10、<p>　　2.2.2方案2：主要器件由芯片TC7106和液晶顯示器LCD組成。</p><p>　　由于TC7106是把模擬電路與邏輯電路集成在一塊芯片上，屬于大規(guī)模CMOS集成電路，因此本方案主要有以下特點(diǎn)：</p><p>　　（1）采用單電源供電，可使用9V迭層電池，有助于實(shí)現(xiàn)儀表的小型化。</p><p>　?。?）芯片內(nèi)部有異或門(mén)輸出電路，能

11、直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示器。</p><p>　?。?）功耗低。芯片本身消耗電流僅1.8mA，功耗約16mV。</p><p>　　（4）輸入阻抗極高，對(duì)輸入信號(hào)無(wú)衰減作用。</p><p>　?。?）能通過(guò)內(nèi)部的模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)顯示極性的功能。</p><p>　?。?）噪聲低，失調(diào)溫標(biāo)和增益溫標(biāo)均很小。具有良好的可靠性，使用壽命長(zhǎng)。&

12、lt;/p><p>　?。?）整機(jī)組裝方便，無(wú)須外加有源器件，可以很方便地進(jìn)行功能檢查。</p><p><b>　　2.3方案選擇</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)思路上我們選擇了MC14433，但由于在各個(gè)仿真軟件中，我們無(wú)法找到MC14433元器件，故我們采用在思路上選擇MC14433設(shè)計(jì)，仿真環(huán)節(jié)采用TC7106，這樣既能有效地了解實(shí)驗(yàn)原

13、理，更能仿真出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。</p><p><b>　　3 單元模塊分析</b></p><p>　　數(shù)字電壓表將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。該系統(tǒng)可采用MC14433三位半A/D轉(zhuǎn)換器、MC1413七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、CD4511BCD到七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源MCl403和共陰極LED發(fā)光數(shù)碼管組成。本系統(tǒng)是三位半數(shù)字電壓表，三位半是指

14、十進(jìn)制數(shù)0000～1999。所謂3位是指?jìng)€(gè)位、十位、百位，其數(shù)字范圍均為0～9，而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從0變化到9，而只能由0變到l，即二值狀態(tài)，所以稱為半位。</p><p>　　3.1各部分的功能 三位半A／D轉(zhuǎn)換器(MC14433)：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　基準(zhǔn)電源(MC1403)：提供精密電壓，供A／D 轉(zhuǎn)換器作參考電壓。</p>

15、<p>　　譯碼器(MC4511)：將二—十進(jìn)制(BCD)碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)器(MC1413)：驅(qū)動(dòng)顯示器的a，b，c，d，e，f，g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù) 碼管(LED)進(jìn)行顯示。</p><p>　　顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p><b>　　3.2引腳

16、功能說(shuō)明</b></p><p>　　MC14433 采用24引線雙列直插式封裝，外引線排列，參考圖3.1的引腳標(biāo)注，各主要引腳功能說(shuō)明如下：</p><p>　　(1) 端：VAG，模擬地，是高阻輸入端，作為輸入被測(cè)電壓UX和基準(zhǔn)電壓VREF的參考點(diǎn)地。</p><p>　　(2) 端：RREF，外接基準(zhǔn)電壓輸入端。(3) 端：UX，是被測(cè)電壓輸入端

17、。(4) 端：RI，外接積分電阻端。(5) 端：RI／CI，外接積分元件電阻和電容的公共接點(diǎn)。(6) 端，C1，外接積分電容端，積分波形由該端輸出。(7) 和 (8) 端：C01和C02，外接失調(diào)補(bǔ)償電容端。推薦外接失調(diào)補(bǔ)償電容C0取0.1μF。(9) 端：DU，實(shí)時(shí)輸出控制端，主要控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，若在雙積分放電周期即階段5開(kāi)始前，在DU端輸入一正脈沖，則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送入輸出鎖存器并經(jīng)多路開(kāi)關(guān)輸出，否則輸出端繼續(xù)輸出

18、鎖存器中原來(lái)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若該端通過(guò)一電阻和EOC 短接，則每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都將被輸出。(10) 端：CPI (CLKI)，時(shí)鐘信號(hào)輸入端。(11) 端：CPO (CLKO)，時(shí)鐘信號(hào)輸出端。(12) 端：VEE，負(fù)電源端，是整個(gè)電路的電源最負(fù)端，主要作為模擬電路部分的負(fù)電源，該端典型電流約為0.8mA，所有輸出驅(qū)動(dòng)電路的電流不流過(guò)該端，而是流向VSS端。(13) 端：VSS 負(fù)電源端．(14) 端：EOC，轉(zhuǎn)換周期結(jié)束標(biāo)志輸出端

19、，每一A／D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，EOC端輸出一正</p><p>　　圖3.1 MC14433管腳圖</p><p><b>　　3.3工作過(guò)程分析</b></p><p>　　三位半數(shù)字電壓表通過(guò)位選信號(hào)DS1～DS4進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于MC14433電路的A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方

20、式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。DS1～DS4輸出多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)。DS選通脈沖為高電平時(shí)表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在Q0～Q3端輸出。每個(gè)DS選通脈沖高電平寬度為18個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。DS和EOC的時(shí)序關(guān)系是在EOC 脈沖結(jié)束后，緊接著是DS1輸出正脈沖。以下依次為DS2，DS3和DS4。其中DS1對(duì)應(yīng)最高位(MSD)，DS4則對(duì)應(yīng)最低位(LSD)。在對(duì)應(yīng)DS2，DS3

21、和DS4選通期間，Q0～Q3輸出BCD全位數(shù)據(jù)，即以8421碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字0～9．在DS1選通期間，Q0～Q3輸出千位的半位數(shù)0或l及過(guò)量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。</p><p>　　在位選信號(hào)DS1選通期間Q0～Q3的輸出內(nèi)容如下：  Q3表示千位數(shù)，Q3=0代表千位數(shù)的數(shù)宇顯示為1，Q3=1代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為0。Q2表示被測(cè)電壓的極性，Q2的電平為1，表示極性為正，即UX&g

22、t;0，Q2的電平為0，表示極性為負(fù)，即UX<0。顯示數(shù)的負(fù)號(hào)(負(fù)電壓)由MC1413中的一只晶體管控制，符號(hào)位的“-’陰極與千位數(shù)陰極接在一起，當(dāng)輸入信號(hào)UX為負(fù)電壓時(shí)，Q2端輸出置“0”， Q2 負(fù)號(hào)控制位使得驅(qū)動(dòng)器不工作，通過(guò)限流電阻RM 使顯示器的“-”(即g 段)點(diǎn)亮；當(dāng)輸入信號(hào)UX為正電壓時(shí)，Q2端輸出置“1”，負(fù)號(hào)控制位使達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，電阻RM接地，使“-”旁路而熄滅。小數(shù)點(diǎn)顯示是由正電源通過(guò)限流電阻RDP供電燃

23、亮小數(shù)點(diǎn)。若量程不同則選通對(duì)應(yīng)的小數(shù)點(diǎn)。過(guò)量程是當(dāng)輸入電壓UX超過(guò)量程范圍時(shí)，輸出過(guò)量程標(biāo)志信號(hào)。</p><p>　　當(dāng) = 0 時(shí)，|UX|>1999，則溢出。|UX|>UR則 輸出低電平。當(dāng)OR = 1時(shí)，表示|UX|<UR 。平時(shí)OR輸出為高電平，表示被測(cè)量在量程內(nèi)。MC14433的端與MC4511的消隱端 直接相連，當(dāng)UX超出量程范圍時(shí)，輸出低電平，即OR = 0 → = 0 ，MC4

24、511譯碼器輸出全0，使發(fā)光數(shù)碼管顯示數(shù)字熄滅，而負(fù)號(hào)和小數(shù)點(diǎn)依然發(fā)亮。</p><p>　　3.3.1三位半A/D轉(zhuǎn)換器MC14433</p><p>　　在數(shù)字儀表中，MC14433電路是一個(gè)低功耗三位半雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器。和其它典型的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器類似，MC14433A/D轉(zhuǎn)換器由積分器、比較器、計(jì)數(shù)器和控制電路組成。如果必要設(shè)計(jì)應(yīng)用者可參考相關(guān)參考書(shū)。使用MC14433時(shí)只要

25、外接兩個(gè)電阻(分別是片內(nèi)RC 振蕩器外接電阻和積分電阻RI)和兩個(gè)電容(分別是積分電容CI和自動(dòng)調(diào)零補(bǔ)償電容C0)就能執(zhí)行三位半的A/D轉(zhuǎn)換。  MC14433內(nèi)部模擬電路實(shí)現(xiàn)了如下功能：（1）提高A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，使輸入阻抗可達(dá)l00MΩ以上；（2）和外接的RI、CI構(gòu)成一個(gè)積分放大器，完成V/T 轉(zhuǎn)換即電壓—時(shí)間的轉(zhuǎn)換；（3）構(gòu)造了電壓比較器，完成“0”電平檢出，將輸入電壓與零電壓進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差

26、值決定極性輸出是“1”還是“0”。比較器的輸出用作內(nèi)部數(shù)字控制電路的一個(gè)判別信號(hào)；（4）與外接電容器C0構(gòu)成自動(dòng)調(diào)零電路。</p><p>　　除“模擬電路”以外，MC14433 內(nèi)部含有四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對(duì)反積分時(shí)間進(jìn)行3位半BCD碼計(jì)數(shù)(0～1999)，并鎖存于三位半十進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)寄存器，在控制邏輯和實(shí)時(shí)取數(shù)信號(hào)(DU)作用下，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的鎖定和存儲(chǔ)。借助于多路選擇開(kāi)關(guān)，從高位到低位逐位輸出BCD碼Q

27、0～Q3，并輸出相應(yīng)位的多路選通脈沖標(biāo)志信號(hào)DS1～DS4實(shí)現(xiàn)三位半數(shù)碼的掃描方式（多路調(diào)制方式）輸出。</p><p>　　MC14433內(nèi)部的控制邏輯是A/D 轉(zhuǎn)換的指揮中心，它統(tǒng)一控制各部分電路的工作。根據(jù)比較器的輸出極性接通電子模擬開(kāi)關(guān)，完成A/D轉(zhuǎn)換各個(gè)階段的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生定時(shí)轉(zhuǎn)換信號(hào)以及過(guò)量程等功能標(biāo)志信號(hào)。在對(duì)基準(zhǔn)電壓VREF 進(jìn)行積分時(shí)，控制邏輯令4位計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，完成A/D 轉(zhuǎn)換。

28、 </p><p>　　MC14433內(nèi)部具有時(shí)鐘發(fā)生器，它通過(guò)外接電阻構(gòu)成的反饋，井利用內(nèi)部電容形成振蕩，產(chǎn)生節(jié)拍時(shí)鐘脈沖，使電路統(tǒng)一動(dòng)作，這是一種施密特觸發(fā)式正反饋RC 多諧振蕩器，一般外接電阻為360kΩ時(shí)，振蕩頻率為100kHz；當(dāng)外接電阻為470kΩ時(shí)，振蕩頻率則為66kHz，當(dāng)外接電阻為750kΩ時(shí)，振蕩頻率為50kHz。若采用外時(shí)鐘頻率。則不要外接電阻，時(shí)鐘頻率信號(hào)從CPI(

29、10腳)端輸入，時(shí)鐘脈沖CP 信號(hào)可從CPO(原文資料為CLKO)(11腳)處獲得。MC14433內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)極性檢測(cè)，用于顯示輸入電壓UX 的正負(fù)極性；而它的過(guò)載指示(溢出)的功能是當(dāng)輸入電壓Vx 超出量程范圍時(shí)，輸出過(guò)量程標(biāo)志OR（低有效）。</p><p>　　MC14433是雙斜率雙積分A／D 轉(zhuǎn)換器，采用電壓—時(shí)間間隔(V／T)方式，通過(guò)先后對(duì)被測(cè)模擬量電壓UX和基準(zhǔn)電壓VREF 的兩次積分，將輸入的被測(cè)

30、電壓轉(zhuǎn)換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，用計(jì)數(shù)器測(cè)出這個(gè)時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)目，即可得到被測(cè)電壓的數(shù)字值。雙積分過(guò)程可以做如下概要理解：</p><p>　　首先對(duì)被測(cè)電壓UX 進(jìn)行固定時(shí)間T1、固定斜率的積分，其中T1=4000Tcp。顯然，不同的輸入電壓積分的結(jié)果不同（不妨理解為輸出曲線的高度不同）。然后再以固定電壓VREF 以及由RI,CI所決定的積分常數(shù)按照固定斜率反向積分直至積分器輸出歸零，顯然對(duì)于上述一

31、次積分過(guò)程形成的不同電壓而言，這一次的積分時(shí)間必然不同。于是對(duì)第二次積分過(guò)程歷經(jīng)的時(shí)間用時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，則該數(shù)N就是被測(cè)電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。由此實(shí)現(xiàn)了A／D轉(zhuǎn)換。積分電阻電容的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際條件而定。若時(shí)鐘頻率為66kHz，CI一般取0.1μF。RI的選取與量程有關(guān)，量程為2V時(shí)，取RI為470kΩ；量程為200mV時(shí)，取RI為27kΩ。選取RI 和CI 的計(jì)算公式如下：</p><p>　　式中，ΔUC為積分電容

32、上充電電壓幅度,ΔUC = VDD - UX(max) - ΔU,ΔU = 0.5V,</p><p>　　例如，假定CI=0.1μF，VDD=5V，fCLK=66kHz。當(dāng)UX(max)=2V 時(shí)，代入上式可得RI=480kΩ，取RI=470kΩ。MC14433設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)零線路，足以保證精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。MC14433A／D轉(zhuǎn)換周期約需16000個(gè)時(shí)鐘脈沖數(shù)，若時(shí)鐘頻率為48kHz，則每秒可轉(zhuǎn)換3次，若時(shí)鐘頻率

33、為86kHz，則每秒可轉(zhuǎn)換4次。 </p><p>　　3.3.2七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器CD4511  CD4511 是專用于將二-十進(jìn)制代碼(BCD)轉(zhuǎn)換成七段顯示信號(hào)的專用標(biāo)準(zhǔn)譯碼器，它由4位鎖存器，7段譯碼電路和驅(qū)動(dòng)器三布分組成。(1) 四位鎖存器(LATCH)：它的功能是將輸入的A，B，C 和D代碼寄存起來(lái)，該電路具有鎖存功能，在鎖存允許端（LE 端，即LATCHENABLE）控制

34、下起鎖存數(shù)據(jù)的作用。當(dāng)LE=1時(shí)，鎖存器處于鎖存狀態(tài)，四位鎖存器封鎖輸入，此時(shí)它的輸出為前一次LE=0時(shí)輸入的BCD碼；當(dāng)LE=0時(shí)，鎖存器處于選通狀態(tài)，輸出即為輸入的代碼。由此可見(jiàn)，利用LE 端的控制作用可以將某一時(shí)刻的輸入BCD代碼寄存下來(lái)，使輸出不再隨輸入變化。(2) 七段譯碼電路：將來(lái)自四位鎖存器輸出的BCD 代碼譯成七段顯示碼輸出，MC4511中的七段譯碼器有兩個(gè)控制端：① LT (LAMP TEST)燈測(cè)試端。當(dāng)L

35、T=0時(shí)，七段譯碼器輸出全1，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)LT=1時(shí)，譯碼器輸出狀態(tài)由BI端控制。② BI (BLANKING)消隱端。當(dāng)BI=0時(shí)，控制譯碼器為全0輸出，發(fā)光數(shù)碼管各段熄滅。BI=1時(shí)，譯碼器正常輸出，</p><p>　　圖3.2 CD4511管腳圖及其真值表</p><p>　　備注：使用CD451l時(shí)應(yīng)注意輸出端不允許短路，應(yīng)用時(shí)電路輸出端需外接限流電。</p

36、><p>　　3.3.3七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列MC1413  MC1413采用NPN達(dá)林頓復(fù)合晶體管的結(jié)構(gòu)，因此具有很高的電流增益和很高的輸入阻抗，可直接接受MOS 或CMOS 集成電路的輸出信號(hào)，并把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成足夠大的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載．該電路內(nèi)含有7個(gè)集電極開(kāi)路反相器(也稱OC0門(mén))。MC1413電路結(jié)構(gòu)和引腳如圖3.3所示，它采用16引腳的雙列直插式封裝。每一驅(qū)動(dòng)器輸出端均接有一釋放電

37、感負(fù)載能量的續(xù)流二極管。</p><p>　　圖3.3 MC1413管腳功能表及內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.3.4高精度低漂移能隙基準(zhǔn)電源MC1403  MC1403的輸出電壓的溫度系數(shù)為零，即輸出電壓與溫度無(wú)關(guān)．該電路的特點(diǎn)是：① 溫度系數(shù)?。虎?噪聲??；③ 輸入電壓范圍大，穩(wěn)定性能好,當(dāng)輸入電壓從+4．5V變化到+15V時(shí)，輸出電壓值變化量小于3mV；④輸

38、出電壓值準(zhǔn)確度較高，y。值在2.475V～2.525V 以內(nèi)；⑤ 壓差小，適用于低壓電源；⑥ 負(fù)載能力小，該電源最大輸出電流為10mA。MC1403用8條引線雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝，如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 MC1403的管腳功能圖</p><p><b>　　4 系統(tǒng)電路繪制</b></p><p>　　PROTEL99SE

39、是PORTEL公司推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國(guó)內(nèi)開(kāi)始使用，在國(guó)內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門(mén)開(kāi)設(shè)了課程來(lái)學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫(xiě)著要求會(huì)使用PROTEL。它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖

40、表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100％布通率。</p><p><b>　　4.1顯示電路</b></p><p>　　從MC14433輸出的BCD碼經(jīng)過(guò)CD4511譯碼后，

41、連接到四個(gè)七段數(shù)碼管，其中千位只連接b,c和g端，使其只顯示1和負(fù)號(hào)，如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1總系統(tǒng)電路圖</p><p><b>　　4.2讀數(shù)保持電路</b></p><p>　　當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)能正常進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，顯示值被不斷地刷新；閉合S時(shí)DU＝0，A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果就長(zhǎng)期保持下來(lái)，此時(shí)A/D 處于鎖存狀態(tài)。保持時(shí)間

42、即開(kāi)關(guān)閉合時(shí)間，如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 讀書(shū)保持電路圖</p><p>　　4.3電壓跟隨器和AC-DC轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　電壓跟隨器的作用是保護(hù)電路，使后級(jí)電路不承受超出安全值的電壓。經(jīng)過(guò)電壓跟隨器后半波整流后的平均值與有效值之間的關(guān)系如下圖所示，下圖中的IC1進(jìn)行半波整流，IC2是平均值-有效值變換電路，其作用是將經(jīng)半波整流后得

43、到的輸出電壓加以平滑和放大，將V放大到有效值V，放大倍數(shù)A=V/V,=2.22，如圖4.3.</p><p>　　圖4.3電壓跟隨器和AC-DC轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　4.4 整體電路圖</b></p><p>　　圖4.4 整體電路圖</p><p>　　圖4.5 PCB電路圖</p>&l

44、t;p><b>　　5 系統(tǒng)電路仿真</b></p><p>　　5.1 ICL7107元器件介紹</p><p>　　ICL7107是雙積型的A/D 轉(zhuǎn)換器，還集成了A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬部分電路，如緩沖器、積分器、電壓比較器、正負(fù)電壓參考源和模擬開(kāi)關(guān)，以及數(shù)字電路部分如振蕩源、計(jì)數(shù)器、鎖存器、譯碼器、驅(qū)動(dòng)器和控制邏輯電路等，使用時(shí)只需外接少量的電阻、電容元件和

45、顯示器件，就可以完成模擬到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，從而滿足設(shè)計(jì)要求。顯示穩(wěn)定可讀和測(cè)量反應(yīng)速度快，是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。ICL7107 的一個(gè)周期為用4000 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)間作為A/D 轉(zhuǎn)換的一個(gè)周期時(shí)間，每個(gè)周期分成自動(dòng)穩(wěn)零（AZ）、信號(hào)積分（INT）和反積分（DE）3 個(gè)階段。內(nèi)部邏輯控制電路不斷地重復(fù)產(chǎn)生AZ、INT、DE 3 個(gè)階段的控制信號(hào)，適時(shí)地指揮計(jì)數(shù)器、鎖存器、譯碼器等協(xié)調(diào)工作，使輸出對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)的數(shù)值。而輸入模擬量的數(shù)值在其內(nèi)部數(shù)值

46、上等于計(jì)數(shù)數(shù)值T，即：VIN 的數(shù)值=T 的數(shù)值Vin=Vref(T/1000) 式中：1000 為積分時(shí)間（1000 個(gè)脈沖周期）；T 為反積分時(shí)間（滿度時(shí)為2000）。</p><p>　　在Proteus仿真軟件中，我們可以使用TC7107代替ICL7107。</p><p><b>　　5.2仿真軟件介紹</b></p><p>　　P

47、roteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá)30多個(gè)元件庫(kù)。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實(shí)存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響， </p><p>　　Prot

48、eus軟件提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，同時(shí)可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫(kù)，有RAM、ROM、鍵盤(pán)、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等

49、編譯器。</p><p><b>　　5.3仿真電路步驟</b></p><p>　　（1）打開(kāi)PROTEUS 操作界面添加所需電路元件到元件列表中：</p><p>　　單擊“P”按鈕，如圖5.1所示，出現(xiàn)挑選元件對(duì)話框，</p><p>　　圖5.1 “P”按鈕</p><p>　　在出現(xiàn)的對(duì)

50、話框Keywords中輸入所用元件名稱，在對(duì)話框中單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框。</p><p>　?。?）放置元件。在元件列表中左健選取元件，在編輯窗口中單擊左健，這樣原件就被放到原理圖編輯窗口中了。</p><p>　?。?）在編輯區(qū)布線，修改元件參數(shù)。</p><p>　　點(diǎn)擊想要連接的兩個(gè)引腳，就能就能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)布線。在特殊的位置需要布線，用戶只需在中間的角落點(diǎn)

51、擊。自動(dòng)布線也能在元件移動(dòng)的時(shí)候操作，自動(dòng)地解決相應(yīng)的連線。節(jié)點(diǎn)自動(dòng)布置和移除。節(jié)約時(shí)間的同時(shí)，避免其他方面可能引起的錯(cuò)誤。也可以手工布點(diǎn)，但是布點(diǎn)以后需要連線。雙擊元件修改相關(guān)參數(shù)。</p><p>　?。?）進(jìn)行電路仿真，完成原理圖如圖5.2所示。</p><p>　　運(yùn)用PROTEUS軟件仿真電路圖：</p><p>　　圖5.2 PROTEUS軟件仿真電路圖

52、</p><p><b>　　6 心得與體會(huì)</b></p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中我們真正體會(huì)到什么叫做學(xué)以致用，第一次體會(huì)到用自己所學(xué)到的知識(shí)做出了個(gè)數(shù)據(jù)電壓表， 雖然這次課程設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐基本完成，但在實(shí)踐的過(guò)程當(dāng)中存在著許多的問(wèn)題。雖然成功設(shè)計(jì)出數(shù)字電壓表并了解數(shù)字變壓器的基本原理，但由于multisim仿真軟件中沒(méi)MC14433、CD4511和MC1

53、413等元器件。故只能采用ICL7107芯片代替，并用protues仿真。數(shù)字電壓表的具體應(yīng)用電路是有很多種的，只要掌握了一些最基本的應(yīng)用，就可以舉一反三地、越來(lái)越熟練地按照自己的構(gòu)思，得心應(yīng)手地設(shè)計(jì)好數(shù)字電壓表電路。</p><p>　　經(jīng)過(guò)三天的課程設(shè)計(jì)，實(shí)踐中碰到很多的困難，也給我們提了個(gè)醒必須要有扎實(shí)的基礎(chǔ)才能更快的找到實(shí)驗(yàn)中碰到的運(yùn)用模塊，也意識(shí)到軟件在實(shí)驗(yàn)中起到了很大的作用，所以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是我們顯

54、示工作中有著舉足輕重的位置這必須引起我們足夠的重視。</p><p>　　在設(shè)計(jì)工程中我們碰到過(guò)有些芯片很難在網(wǎng)上找到，必須要?jiǎng)邮之?huà)出來(lái)，其中就必須熟運(yùn)用軟件，要不然搞了半天還在磨蹭著，浪費(fèi)時(shí)間這是不可取的。本次的課程設(shè)計(jì)并不要求自己有太多的收獲，但至少要求自己要親歷親為的去做，不要怕丟臉不懂就要問(wèn)，學(xué)習(xí)就要臉皮要厚就要有多厚才行，這是自己的一些心得吧！</p><p>　　隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的

55、深入自己也潛移默化的受到一些影響，就是怎么把整體的看待開(kāi)發(fā)產(chǎn)品中要從全局出發(fā)，不能只知其一卻不知其二這是失敗的。自己的設(shè)計(jì)并不奢望一定能成功，但一定要對(duì)已學(xué)的各種電子知識(shí)能有一定的運(yùn)用能力。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力。是對(duì)我實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察.檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位和作用。因此作為大學(xué)生來(lái)說(shuō)掌握檢測(cè)與轉(zhuǎn)

56、換技術(shù)的知識(shí)是十分重要的。</p><p>　　在收獲知識(shí)的同時(shí)，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過(guò)程中，我們通過(guò)查找大量資料以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

57、/b></p><p>　　[1] 畢滿清主編．電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．第3版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[2] 陳曉文主編．電子線路課程設(shè)計(jì)．第1版．北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[3] 謝自美主編．電子線路綜合設(shè)計(jì)．第1版．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[4]