电子制作课程考核报告

课程名称 电子制作 学生姓名 张鑫 学号1213014048 所在院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 电子1202 指导教师 秦伟 完成地点 501#高频实验室

2014年 6月 10 日

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目 录

一. 摘要…………………………………………………………………2 二.课程设计任务与要求 ………………………………………………………2

2.1 2.2

设计目的……………………………………………………………………2 设计要求……………………………………………………………………2

三.总体设计思路………………………………………………………2

3.1

方案选择……………………………………………………………………2

3.2系统框图……………………………………………………………………3

四.课程设计框图及工作原理…………………………………………4 4.1 工作原理…………………………………………………………………4

4.2 ICL7107的工作原理……………………………………………………5 4.3 ICL7107 安装电压表头时的一些要点…………………………………8 4.4 关于多量程电路部分 …………………………………………………10

五.电路设计与仿真……………………………………………………12 六. 系统调试及结果分析 ……………………………………………13

6.1调试仪器 ………………………………………………………………13 6.2 调试方法…………………………………………………………………13 6.3 测试结果分析……………………………………………………………13 6.4 硬件实物图………………………………………………………………13

七.元器件清单…………………………………………………………14 八.设计心得体会………………………………………………………14

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九.参考文献……………………………………………………………14

一. 摘要

数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。本章重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成各种新型数字电压表的工作原理。

二.课程设计任务与要求

2.1、设计目的

1、了解双积分式A / D转换器的工作原理

2、熟悉A / D转换器ICL7107的性能及其引脚功能 3、掌握用ICL7107构成直流数字电压表的方法

2.2、设计要求

1、采用课程或实验内容中所使用的元器件，设计一个三位半数字电压表，三位半是指个位、十位、百位的范围为0-9，而千位只有0和1两个状态，称为半位。所以数字电压表测量范围为0001-1999。数字电压表主要部分是A/D转换器，显示方法通常采用动态扫描（工作时四个数码管轮流点亮，利用人眼的视觉残留特性能够得到整体效果，当扫描频率

过低时显示的数码会有闪烁感）方式，但需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。

任务要求：

2、基本要求：

直流电压测量范围（0~200V）测量误差小于1% 附加

交流电压测量范围（0~200V）测量误差小于1% 自动量程转换

三.课程设计总体设计思路

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3.1方案选择

1). 根据设计要求和功能的实现，我们考虑了如下三个可行性方案：

方案1：主要器件由芯片ICL7106和液晶显示器LCD组成 关键词：芯片ICL7106 液晶显示器LCD 图一为方案1的简易原理方框图。

由于7106是把模拟电路与逻辑电路集成在一块芯片上，属于大规模CMOS集成电路，因此本方案主要有以下特点：（1）采用单电源供电，可使用9V迭层电池，有助于实现仪表的小型化。（2）芯片内部有异或门输出电路，能直接驱动LCD显示器。（3）功耗低。芯片本身消耗电流仅1。8mA，功耗约16mW。（4）输入阻抗极高，对输入信号无衰减作用。（5）能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动显示极性的功能。（6）噪声低，失调温标和增益温标均很小。具有良好的可靠性，使用寿命长（7）整机组装方便，无须外加有源器件，可以很方便地进行功能检查。

方案2：主要器件由芯片ICL7107和共阳极半导体数码管LED组成。 关键词：A/D转换器 芯片ICL7107 共阳极半导体数码管LED 图二为方案2的简易原理方框图。 本方案的主要特点是：（1）能直接驱动共阳极的LED显示器，不需要另加驱动器件，使整机线路简化。（3）采用+5V和—5V两组电源供电。（4）LED属于电流控制器件，在3 1/2位数字仪表中采用直流驱动方式，芯片本身功耗较小。（5）显示亮度较高。

方案3：主要器件由芯片MC14433和共阴极半导体数码管LED组成。

MC14433是美国摩托罗拉公司生产的单片3?位A/D转换器，它适合构成带BCD码输出的3?位LED显示数字电压表，是目前应用较为普遍的一种低速A/D转换器。

MC14433的性能特点：

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4.1 工作原理

ICL7107 是双积型的A/D 转换器，还集成了A/D 转换器的模拟部分电路，如缓冲

器、积分器、电压比较器、正负电压参考源和模拟开关，以及数字电路部分如振荡源、计数器、锁存器、译码器、驱动器和控制逻辑电路等，使用时只需外接少量的电阻、电容元件和显示器件，就可以完成模拟到数字量的转换，从而满足设计要求。显示稳定可读和测量反应速度快，是本设计的关键。ICL7107 的一个周期为用4000 个计数脉冲时间作为A/D 转换的一个周期时间，每个周期分成自动稳零（AZ）、信号积分（INT）和反积分（DE）3 个阶段。内部逻辑控制电路不断地重复产生AZ、INT、DE 3 个阶段的控制信号，适时地指挥计数器、锁存器、译码器等协调工作，使输出对应于输入信号的数值。而输入模拟量的数值在其内部数值上等于计数数值T，即：VIN 的数值=T 的数值或Vin=Vref(T/1000) 式中：1000 为积分时间（1000 个脉冲周期）；T 为反积分时间（满度时为2000）。

ICL7107的管脚排列：

管脚1和26是ICL7107的正、负极。COM为模拟信号的公共端，简称模拟地，使

用时应与IN－、UREF－端短接。TEST是测试端，该端经内部500Ω电阻接数字电路的公共端（GND），因二者呈等电位，故亦称做数字地。该端有两个功能：①作测试指示，将它接U＋时LCD显示全部笔段1888、可检查显示器有无笔段残缺现象；②作为数字地供外部驱动器使用，来构成小数点及标志符的显示电路。a1～g1、a2～g2、a3～g3、bc4分别为个位、十位、百位、千位的笔段驱动端，接至LCD的相应笔段电极。千位b、c段在LCD内部连通。当计数值N＞1999时显示器溢出，仅千位显示“1”，其余位消隐，以此表示仪表超量程（过载溢出）。POL为负极性指示的驱动端。BP为LCD背面公共电极的驱动端，简称“背电极”。OSC1～OSC3为时钟振荡器引出端，外接阻容元件可构成两级反相式阻

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