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MC14433 CD4511 MC1413 MC1403 应用数字电压表电路图

MC14433 CD4511 MC1413 MC1403 应用数字电压表电路图
MC14433 CD4511 MC1413 MC1403 应用数字电压表电路图

MC14433 CD4511 MC1413 MC1403 应用数字电压表电路图

时间:2009-10-24 17:53:35 来源:资料室作者:编号:1316 更新日期20110407 071636

数字显示电压表将被测模拟量转换为数字量,并进行实时数字显示。该系统(如图1 所示)可采用MC14433—

位A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MC1403

和共阴极LED发光数码管组成。本系统是位数字电压表, 位是指十进制数0000~1999。所谓3位是指个位、十位、百位,其数字范围均为0~9,而所谓半位是指千位数,它不能从0变化到9,而只能由0变到l,即二值状态,所以称为半位。

各部分的功能如下:位A/D转换器(MC14433):将输入的模拟信号转换成数字信号。

基准电源(MC1403):提供精密电压,供A/D 转换器作参考电压。

译码器(MC4511):将二—十进制(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。

显示器: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。

工作过程如下:

位数字电压表通过位选信号DS1~DS4进行动态扫描显示,由于MC14433电路的A/D转换结果是采用BCD 码多路调制方法输出,只要配上一块译码器,就可以将转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。DS1~DS4输出多路调制选通脉冲信号。DS选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通,此时该位数据在Q0~Q3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(MSD),DS4则对应最低位(LSD)。在对应DS2,DS3和DS4选通期间,Q0~Q3输出BCD全位数据,即以8421码方式输出对应的数字0~9.在DS1选通期间,Q0~Q3输出千位的半位数0或l及过量程、欠量程和极性标志信号。

在位选信号DS1选通期间Q0~Q3的输出内容如下:

Q3表示千位数,Q3=0代表千位数的数宇显示为1,Q3=1代表千位数的数字显示为0。

Q2表示被测电压的极性,Q2的电平为1,表示极性为正,即U X>0,Q2的电平为0,表示极性为负,即U X<0。显示数的负号(负电压)由MC1413中的一只晶体管控制,符号位的“-’阴极与千位数阴极接在一起,当输入信号U X为负电压时,Q2端输出置“0”,Q2负号控制位使得驱动器不工作,通过限流电阻RM 使显示器的“-”(即g 段)点亮;当输入信号U X为正电压时,Q2端输出置“1”,负号控制位使达林顿驱动器导通,电阻R M接地,使“-”旁路而熄灭。小数点显示是由正电源通过限流电阻RDP供电燃亮小数点。若量程不同则选通对应的小数点。过量程是当输入电压U X 超过量程范围时,输出过量程标志信号OR 。

当OR = 0 时,|U X|>1999,则溢出。|U X|>U R则OR 输出低电平。

当OR = 1时,表示|U X|

MC14433的OR端与MC4511的消隐端BI 直接相连,当U X超出量程范围时,OR输出低电平,即OR = 0 →BI = 0 ,MC4511译码器输出全0,使发光数码管显示数字熄灭,而负号和小数点依然发亮。

图1 位数显电压表电路图

位A/D转换器MC14433

在数字仪表中,MC14433电路是一个低功耗位双积分式A/D转换器。和其它典型的双积分A/D转换器类似,MC14433A/D转换器由积分器、比较器、计数器和控制电路组成。如果必要设计应用者可参考相关参考书。使用MC14433时只要外接两个电阻(分别是片内RC 振荡器外接电阻和积分电阻R I)和两个电容(分别是积分电容C I和自

动调零补偿电容C0)就能执行位的A/D转换。

MC14433内部模拟电路实现了如下功能:1)提高A/D 转换器的输入阻抗,使输入阻抗可达l00MΩ以上;2)和外接的R I、C I构成一个积分放大器,完成V/T 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。

除“模拟电路”以外,MC14433 内部含有四位十进制计数器,对反积分时间进行3位半BCD码计数(0~1999),并

锁存于位十进制代码数据寄存器,在控制逻辑和实时取数信号(DU)作用下,实现A/D转换结果的锁定和存储。借助于多路选择开关,从高位到低位逐位输出BCD码Q0~Q3,并输出相应位的多路选通脉冲标志信号DS1~DS4

实现位数码的扫描方式(多路调制方式)输出。

MC14433内部的控制逻辑是A/D 转换的指挥中心,它统一控制各部分电路的工作。根据比较器的输出极性接通电子模拟开关,完成A/D转换各个阶段的开关转换,产生定时转换信号以及过量程等功能标志信号。在对基准电压VREF 进行积分时,控制逻辑令4位计数器开始计数,完成A/D 转换。

MC14433内部具有时钟发生器,它通过外接电阻构成的反馈,井利用内部电容形成振荡,产生节拍时钟脉冲,使电路统一动作,这是一种施密特触发式正反馈RC 多谐振荡器,一般外接电阻为360kΩ时,振荡频率为100kHz;当外接电阻为470kΩ时,振荡频率则为66kHz,当外接电阻为750kΩ时,振荡频率为50kHz。若采用外时钟频率。则不要外接电阻,时钟频率信号从CPI(10脚)端输入,时钟脉冲CP 信号可从CPO(原文资料为CLKO)(11脚)处获得。MC14433内部可实现极性检测,用于显示输入电压UX 的正负极性;而它的过载指示(溢出)的功能是当输入电压Vx 超出量程范围时,输出过量程标志OR(低有效)。

MC14433是双斜率双积分A/D 转换器,采用电压—时间间隔(V/T)方式,通过先后对被测模拟量电压U X和基准电压V REF的两次积分,将输入的被测电压转换成与其平均值成正比的时间间隔,用计数器测出这个时间间隔对应的脉冲数目,即可得到被测电压的数字值。双积分过程可以做如下概要理解:

首先对被测电压UX 进行固定时间T1、固定斜率的积分,其中T1=4000Tcp。显然,不同的输入电压积分的结果不同(不妨理解为输出曲线的高度不同)。然后再以固定电压VREF 以及由R I,C I所决定的积分常数按照固定斜率反向积分直至积分器输出归零,显然对于上述一次积分过程形成的不同电压而言,这一次的积分时间必然不同。于是对第二次积分过程历经的时间用时钟脉冲计数,则该数N就是被测电压对应的数字量。由此实现了A/D转换。积分电阻电容的选择应根据实际条件而定。若时钟频率为66kHz,C I一般取0.1μF。R I的选取与量程有关,量程为2V时,取R I为470kΩ;量程为200mV时,取R I为27kΩ。

选取R I和C I的计算公式如下:

式中,ΔUC为积分电容上充电电压幅度,

ΔU C = V DD - U X(max) - ΔU,ΔU = 0.5V,

例如,假定C I=0.1μF,V DD=5V,f CLK=66kHz。当U X(max)=2V 时,代入上式可得R I=480kΩ,取R I=470kΩ。MC14433设计了自动调零线路,足以保证精确的转换结果。MC14433A/D转换周期约需16000个时钟脉冲数,若时钟频率为48kHz,则每秒可转换3次,若时钟频率为86kHz,则每秒可转换4次。

MC14433 采用24引线双列直插式封装,外引线排列,参考图1的引脚标注,各主要引脚功能说明如下:

(1) 端:V AG,模拟地,是高阻输入端,作为输入被测电压U X和基准电压V REF的参考点地。

(2) 端:R REF,外接基准电压输入端。

(3) 端:U X,是被测电压输入端。

(4) 端:R I,外接积分电阻端。

(5) 端:R I/C I,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0.1μF。

(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。

(11) 端:CPO (CLKO),时钟信号输出端。

(12) 端:V EE,负电源端,是整个电路的电源最负端,主要作为模拟电路部分的负电源,该端典型电流约为0.8mA,所有输出驱动电路的电流不流过该端,而是流向V SS端。

(13) 端:V SS负电源端.

(14) 端:EOC,转换周期结束标志输出端,每一A/D转换周期结束,EOC端输出一正脉冲,其脉冲宽度为时钟信号周期的1/2。

(15) 端:OR ,过量程标志输出端,当|UX|>V REF时,OR输出低电平,正常量程OR为高电平。

(16)~(19) 端:对应为DS4~DS1,分别是多路调制选通脉冲信号个位、十位、百位和千位输出端,当DS端输出高电平时,表示此刻Q。~Q3输出的BCD 代码是该对应位上的数据。

(20)~(23)端:对应为Q0-Q3,分别是A/D 转换结果数据输出BCD代码的最低位(LSB)、次低位、次高位和最高位输出端。

(24) 端:V DD,整个电路的正电源端。

2.七段锁存-译码-驱动器CD4511

CD4511 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,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:

①LT (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。

②BI (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V DD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,引脚分配和真值表参见图2。

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。

3.七路达林顿驱动器阵列MC1413

MC1413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。

4.高精度低漂移能隙基准电源MC1403

MC1403的输出电压的温度系数为零,即输出电压与温度无关.该电路的特点是:

①温度系数小;②噪声小;③输入电压范围大,稳定性能好,当输入电压从+4.5V变化到+15V时,输出电压值变化量小于3mV;④输出电压值准确度较高,y。值在2.475V~2.525V 以内;⑤压差小,适用于低压电源;⑥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,如图4所示。

图2 CD4511 引脚功能图及其真值表

图3 MC1413管脚功能图及内部结构图4 MC1403引脚功能图

数字电压表的文献综述

文献综述 一.前言 发展历程 数字电压表在1952年由美国NLS公司首次从电位差计的自动化过程中研制成功。50多年来,数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表刚开始是4位显示,然后是5位、6位,而现在发展到7位、8位数码显示;从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型;从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器化;从一台仪器只能测一到两种参数到能测几十种参数的多用型;显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。数字电压表的体积和功耗越来越小,重量不断变轻,价格也逐步下降,可靠性越来越高,量程范围也逐步扩大。 DVM的高速发展,使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表,现在已经广泛应用于电子、电工测量,自动化测试系统等领域。故数字电压表已成为一种必不可少的测量仪器。本设计是基于单片机AT89C51的数字电压表。硬件电路设计简单,具有读数方便、误差小、稳定性高等特点,具有较高应用价值,特别适合平常简单的测量。采用智能化的数字仪器将是必然的趋势,它们不仅能提高测量准确度,而且能提高电测量技术的自动化程序,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如:温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等),几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。从而提高计量检定人员的工作效率。 二.正文 1.DVM简介 数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,是采用数字化的测量技术,将连续的模拟量转换成为离散的数字形式并加以显示的电子测量仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求。数字电压表具有以下九大特点:1. 显示清晰直观,读数准确;2. 准确度高;3. 分辨率高;4. 测量范围宽;5. 扩展能力强;6. 测量速率快;7.输入阻抗高;8. 集成度高,微功耗;9. 抗干扰能力强。采用单片机的数字电压表不仅精度高、抗干扰能力强,

基于Proteus的数字电压表设计与仿真

基于Proteus的数字电压表设计与仿真 专业:0811电子信息工程学号: 08128041 姓名:唐浩 摘要:在现代检测技术中,常用高精度数字电压表进行检测,将检测到的数据送入微型计算机系统,完成计算、存储、控制等功能。本文中数字电压表的控制系统采用AT89C51单片机,A/D转换器采用ADC0809为主要硬件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电压表电路简单,所用的元件较少,成本低,调节工作可实现自动化,还可以方便地进行8路A/D转换的测量,远程测量结果传送等功能。数字电压表可以测量0~5V的电压值,并在四位LED数码管上轮流显示,并且应用Proteus的ISIS软件进行单片机系统设计与仿真.关键词:单片机;数字电压表;A/D转换ADC0809;Proteus Design and Simulation of digital Voltmeter Based on Proteus Abstract:In modern measuring technology, it is often required to conduct site measuring with a digital voltmeter. The data measured will then be input into the micro-computer system to execute such functions like calculating, storing, controlling, and displaying. The digital voltmeter control system described in this paper makes use of AT89C51 SC computer and ADC0809 A/D converter to fulfill the designing of the software as well as the electrical circuit. The voltmeter features in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost and automatic regulation, while it can also easily carry out the duties of measuring A/D converted values from 8 routes and remote transfer of measuring data. The meter is capable of measuring voltage from 0 to 5 volt, and displaying the measurements in turn or only that from a selected route,and use software ISIS of Proteus to realize the circuit design and simulation.。 Keywords:Single chip microcomputer;digital V oltmeter;A/D switch ADC0809;Proteus 1 绪论 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。同时随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现,特别是单片机的出现,正在引起测量控制仪表领域的新的技术革命[1]。 由于使用的是高效单片机作为核心的测量系统,以及灵敏度和精度较高的A/D转换器,使本直流电压表具有精度高、灵敏度强、性能可靠、电路简单、成本低的特点,加上经过优化的程序,使其有很高的智能化水平[2]。

基于51单片机的数字电压表设计说明

1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM,数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号,再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号,器基本结构是由采样保持,量化,编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换,再由驱动器驱动显示器输出,便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理,并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力,也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题:精度、位数、速度、还有功耗等不足之处,这些都是要慎重考虑的,这些也是在本次设计中的收获。 1.3 本次设计要求 本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v,由于用到的模数转换芯片是ADC0809,设计系统给的供电电压为+5v,所以能够测量的电压围为-0.25v到5.25v之间,但是一般测量的直流电压围都在这之上,所以采用电阻分压网络,设计的电压测量围是0到25v之间,满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位,满足要求的两位小数的精度,在不考虑AD芯片的量化误差的前提下,此次设计的精度能够满足一般测量的要求。

2单片机和AD相关知识 2.1 51单片机相关知识 51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机,后来随着技术的发展,成为目前广泛应用的8为单片机之一。单片机是在一块芯片集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路,又称为MCU。51系列单片机包含以下几个部件: 一个8位CPU;一个片振荡器及时钟电路; 4KB的ROM程序存储器; 一个128B的RAM数据存储器; 寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路; 32条可编程的I/O口线; 两个16位定时/计数器; 一个可编程全双工串行口; 5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图: 图1 51单片机引脚图

数字电压表设计

电子线路硬件课程设计总结报告 课题:数字电压表设计 班级: 作者: 学号: 指导老师:

摘要 一个测试结果稳定、准确的数字电压表,既能减少了使用者的工作量,又提高了测量的精准度,而且人为误差被大大减小,方便与电路打交道的人快速有效的完成自己的工作。 本项目设计并实现了一个能够对0-200V范围的直流电压进行测量的数字电压表,测量分为4挡:200mV、2V、20V和200V,手动控制档位选择,显示部分小数点自动实现切换。项目基于AT89C51单片机,拓展AD转换、显示部分。不同档位的待测电压通过不同档位的衰减电路后变为0-200mV,再通过一个OPA336一致放大到0-2V送入AD的输入端,然后通过芯片AT89C51内的程序控制AD转换并输出。不同档位的电压信号又不同的程序控制输出到数码管显示。 整个电路连线简单易于实现,而且成本很低,测出的电压精度也足够满足需求。 关键字:数字电压表; AT89C51单片机;易于实现

Abstract A digital voltmeter which is stable and accurate can not only reduce the work of the user, but also free off the error produced by using wrong. It is convenient to people who work with the circuit. This voltmeter is designed to measure a voltage between 0 to 200. It’s divided into four gears as 200 millivolt, 2 volt, 20volt, and 200volt. Gears changing is worked by hang. The project is base on the chip AT89C51 of one-chip computer. An analog to digital converter, a display section, and a voltage attenuation are attached to the chip and they make up the design. The voltage of different gears are changed into 0-200 millivolt. Then they are sent to an OPA336, and it’s output is 0-2 volt. The output is sent to the analog to digital converter.Then the chip control the analog to digital converter’s output to the displaying section. The whole circuit is easy. And although it’s cost is very low, the accuracy of the outcome is fine. key words: digital voltmeter, one-chip computer, AT89C51

直流数字电压表课程设计报告设计

电子技术基础 课程设计 题目名称:直流数字电压表 指导教师:唐治德 学生班级: 学号: 学生姓名: 评语: 成绩: 重庆大学电气工程学院 2015年7月3日

目录一、内容摘要 二.课程设计任务与要求 2.1设计目的 2.2设计求 三.设计思路和方案选择 3.1 设计思路 3.2 方案选择 四.工作原理 4.1 基本原理框图 4.2 ICL7107的工作原理 4.3原理图 五.电路设计与仿真 六、系统调试与结果分析 6.1调试方法 6.2测试结果分析 六.元器件清单 八、总结及心得体会 九、参考文献

内容摘要 伴随着电子技术科学的发展,电子测量技术已成为广大电子技术工作者必须掌握的一门科学技术,同时对测量的精度和功能的有着更高的要求。电压是电子测量的一个主要参数,由于电压测量在电子测量中的普遍性与重要性,因此对电压测量的研究与设计有着非常重要的意义。本次设计的主要设计内容为三档直流电压表。在设计过程中由于第一次接触这种芯片,对该芯片不是很熟悉,我们参阅了大量前人的设计,在此基础上,运用A / D转换器ICL7107构建了一个直流数字电压表。本设计首先简要介绍了设计电压表的主要方式,然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程和芯片的工作原理,本设计中我们展示了两种方案,手动换挡的自动换挡,在各方案中也给出了两种方案的优缺点。同时也给出了硬件电路的设计细节,包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。 关键字:ICL7107芯片,数字电压表,A\D转换,比较器,CC4006双向模拟开关。 课程设计任务及要求 2.1设计目的 1、掌握双积分A/D转换的工作原理和集成双积分A/D转换器件的设计方法 2、掌握常用数字集成电路的功能和使用 2.2设计要求 1.设计直流数字电压表 2.直流电压测量范围: 0V~1.999V,0V~19.99V,0V~199.9V。 3.直流输入电阻大于100kΩ。 4.画出完整的设计电路图,写出总结报告。 5.选做内容:自动量程转换。 设计思路和方案选择

数字电压表的设计实验报告

课程设计 ——基于51数字电压表设计 物理与电子信息学院 电子信息工程 1、课程设计要求 使用单片机AT89C52和ADC0832设计一个数字电压表,能够测量0-5V之间的直流电压值,两位数码显示。在单片机的作用下,能监测两路的输入电压值,用8位串行A/D转换器,8位分辨率,逐次逼近型,基准电压为 5V;能用两位LED进行轮流显示或单路选择显示,显示精度0.1伏。 2、硬件单元电路设计 AT89S52单片机简介 AT89S52是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存

储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S52具有如下特点:40个引脚,8k Bytes Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级,2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。 ADC0832模数转换器简介 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小,兼容性强,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理,有助于我们单片机技术水平的提高。 图1 芯片接口说明: 〃 CS_ 片选使能,低电平芯片使能。 〃 CH0 模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。

直流数字电压表毕业设计

毕业设计 姓名:孟冬冬 专业:电气自动化 班级:电气1001班 设计课题:数字电压表的设计指导教师:杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月

宝鸡职业技术学院毕业设计任务书 姓名:孟冬冬 专业:电气自动化 班级:电气1001班 设计课题:数字电压表的设计 指导教师:杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月

引言 数字电压表是采用数字化电路测量的电压仪表。它以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比、读数清晰方便、测量速度快、输入阻抗高等优良特性而倍受人们的青睐。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如:温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等),几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。传统的模拟式(即指针式)电压表已有100多年的发展史,虽然不断改进与完善,仍无法满足现代电子测量的需要,数字电压表自1952年问世以来,显示强大的生命力,现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。

数字电压表简称DVM (Digital Voltmeter ),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。智能化数字电压表则是最大规模集成电路(LSI )、数显技术、计算机技术、自动测试技术(ATE )的结晶。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D 转换器、控制逻辑电路、计数器(或寄存器)、显示器,以及电源电路等级部分组成。它的数字输出可由打印机记录,也可以送入计算机进行数据处理。 系统概述 数字电压表是将被测模拟量转换为数字量,并进行实时数字显示的数字系统。 该系统(如图1所示)可由MC14433--32 1位A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD 到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MC1403和共阴极LED 发光数码管组成。

数字电压表原理

第十章数字电压表 第二节单片A/D转换器产品分类 A/D转换器是数字电压表、数字多用表及测试系统的“心脏”。 A/D 转换器大致可分成五大类; ①单片A/D转换器; ②单片DMM专用IC(内含A/D 转换器); ③多重显示仪表专用IC; ④专供数字仪表使用的特制IC(ASIC); ⑤其他通用型A/D转换器,这种芯片仅完成模/数转换,不能直接配数字仪表。 一、单片A/D转换器 单片A/D转换器:采用CMOS工艺将DVM的基本电路(含模拟电路与数字电路)集成在同一芯片上,配以LCD或LED数显器件后能显示A/D 转换结果的集成电路。 按显示位数划分,单片A/D转换器主要有4种:3?位、3?位、4?位、5?位。若按智能化程度来区分,又分纯硬件、带μP的两种。 第三节3?位LCD显示数字电压表 ICL7106是目前广泛应用的一种3?位A/D转换器,能构成3?位液晶显示的数字电压表。 一、ICL7106的工作原理 1. ICL7106的性能特点 (1)+7V~+15V单电源供电,可选9V叠层电池,有助于实现仪表的小型化。低功耗(约16mW),一节9V叠层电池能连续工作200小时或间断使用半年左右。 (2)输入阻抗高(1010Ω)。内设时钟电路、+2.8V基准电压源、异或门输出电路,能直接驱动3?位LCD显示器。 (3)属于双积分式A/D转换器,A/D转换准确度达±0.05%,转换速率通常选2次/秒~5次/秒。具有自动调零、自动判定极性等功能。通过对芯片的功能检查,可迅速判定其质量好坏。 (4)外围电路简单,仅需配5只电阻、5只电容和LCD显示器,即可构成一块DVM。其抗干扰能力强,可靠性高。 3.ICL7106的工作原理 ICL7106内部包括模拟电路和数字电路两大部分,二者是互相联系的。一方面由控制逻辑产生控制信号,按规定时序将多路模拟开关接通或断开,保证A/D 转换正常进行;另一方面模拟电路中的比较器输出信号又控制着数字电路的工作状态和显示结果。下面介绍各部分的工作原理。 (1)模拟电路 模拟电路由双积分式A/D转换器构成。主要包括2.8V基准电压源(E0)、缓冲器(A1)、积分器(A2)、比较器(A3)和模拟开关等组成。缓冲器A4专门用来提高COM端带负载的能力,可谓设计数字多用表的电阻挡、二极管挡和h FE挡提供便利条件。这种转换器具有转换准确度高、抗串模干扰能力强、电路简单、成本低等优点,适合做低速模/数转换。每个转换周期分三个阶段进行:自动调零(AZ)、正向积分(INT)、反向积分(DE),并按照AZ→INT→DE→AZ…的顺序进行循环。令计数脉冲的周期为T CP,每个测量周期共需4000T CP。其中,正向积分时间固定不变,T1=1000T CP。仪表显示值

51单片机数字电压表设计

基于51单片机的数字电压表设计 二级学院铜陵学院 专业自动化 班级 组号 组员 指导教师

简易的数字电压表的设计 目录 一课程设计任务书·····························································································································错误!未定义书签。 1.1 设计题目、目的····················································································································错误!未定义书签。 1.2 题目的基本要求和拓展功能··························································································错误!未定义书签。 1.3 设计时间及进度安排··········································································································错误!未定义书签。 二设计内容············································································································································错误!未定义书签。 2.1 元器件选型······························································································································错误!未定义书签。 2.2 系统方案确定·························································································································错误!未定义书签。 2.3 51单片机相关知识··············································································································错误!未定义书签。 2.4 AD转换器相关知识··············································································································错误!未定义书签。 三数字电压表系统设计 (7) 3.1系统设计框图 (8) 3.2 单片机电路 (9) 3.3 ADC采样电路 (10) 3.4显示电路 (11) 3.5供电电路和参考电压·························································································································································· 3.6 数字电压表系统电路原理图·········································································································································四软件部分 4.1 主程序 4.2 显示子程序 五数字电压表电路仿真 5.1 仿真总图 5.2 仿真结果显示 六系统性能分析 七心得体会 - 2 -

数字电压表设计课程设计

东北石油大学课程设计 2

东北石油大学课程设计任务书 课程硬件课程设计 题目数字电压表设计 专业 主要内容、基本要求等 一、主要内容: 利用EL教学实验箱、微机和QuartusⅡ软件系统,使用VHDL语言输入方法设计数字钟。可以利用层次设计方法和VHDL语言,完成硬件设计设计和仿真。最后在EL教学实验箱中实现。 二、基本要求: 1、A/D转换接口电路的设计,负责对ADC0809的控制。 2、编码转换电路设计,负责把从ADC0809数据总线中读出的电压转换成BCD码。 3、输出七段显示电路的设计,负责将BCD码用7段显示器显示出来。 三、参考文献 [1] 潘松.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社, 2003.11-13. [2] 包明.《EDA技术与数字系统设计》.北京航天航空大学出版社. 2002. [3] EDA先锋工作室.Altera FPGA/CPLD设计[M].北京:人民邮电出版社 2005.32-33. [4] 潘松.SOPC技术实用教程[M] .清华大学出版社.2005.1-15. 完成期限第18-19周 指导教师 专业负责人

摘要 本文介绍了基于EDA技术的8位数字电压表。系统采用CPLD为控制核心,采用VHDL语言实现,论述了基于VHDL语言和CPLD芯片的数字系统设计思想和实现过程。在硬件电子电路设计领域中,电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段,而VHDL语言则是EDA的关键技术之一,。VHDL的英文全名是 Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,它采用自顶向下的设计方法,即从系统总体要求出发,自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块,最后将各功能模块连接形成顶层模块,完成系统硬件的整体设计。 电子设计自动化技术EDA的发展给电子系统的设计带来了革命性的变化,EDA软件设计工具,硬件描述语言,可编程逻辑器件(PLD)使得EDA技术的应用走向普及。CPLD是新型的可编程逻辑器件,采用CPLD进行产品开发可以灵活地进行模块配置,大大缩短了产品开发周期,也有利于产品向小型化,集成化的方向发展。而 VHDL语言是EDA的关键技术之一,它采用自顶向下的设计方法,完成系统的整体设计。 本文用CPLD芯片和VHDL语言设计了一个八位的数字电压表。它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒,另外还具有校时功能和闹钟功能。总的程序由几个各具不同功能的单元模块程序拼接而成,其中包括分频程序模块、时分秒计数和设置程序模块、比较器程序模块、三输入数据选择器程序模块、译码显示程序模块和拼接程序模块。 关键词:数字电压表;QuartusⅡ软件;EDA(电子设计自动化)

简易数字电压表的设计

一、简易数字电压表的设计 l.功能要求 简易数字电压表可以测量0~5V的8路输入电压值,并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019 V,测量误差约为土0.02V。 2.方案论证 按系统功能实现要求,决定控制系统采用A T89C52单片机,A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便地进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1-1。 图1-1 数字电压表系统设计方案 3.系统硬件电路的设计 简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成,电路原理图如图1-2所示。A/D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输人端口,地址线(23~25脚)可决定对哪一路模拟输入作A/D转换,22脚为地址锁存控制,当输入为高电平时,对地址信号进行锁存,6脚为测试控制,当输入一个2us宽高电平脉冲时,就开始A/D 转换,7脚为A/D转换结束标志,当A/D转换结束时,7脚输出高电平,9脚为A/D 转换数据输出允许控制,当OE脚为高电平时,A/D转换数据从该端口输出,10脚为0809的时钟输入端,利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1 MHz 时钟。单片机的P1、P3.0~P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮,P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用,P2端口用作0809的A/D转换控制。 4.系统程序的设计 (1)初始化程序 系统上电时,初始化程序将70H~77H内存单元清0,P2口置0。 (2)主程序 在刚上电时,系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后,将

直流电压表的设计

目 录 一、设计要求 (2) 二、设计目的 (2) 三、设计的具体实现 (2) 1. 系统概述 (12) 2. 单元电路设计 (15) 3. 软件程序设计 (18) 四、结论与展望 (21)

五、心得体会及建议 (23) 六、附录 (26) 七、参考文献 (30) 一﹑设计要求 设计一个由8051MCU组成的简易直流电压表系统。能够测量一定范围的电压值,并以数字形式进行显示。通过这个过程熟悉A/D转换、键盘控制、串口通信和七段数码管的使用,掌握51系列单片机控制和测试方法。设计以AT89C51单片机为核心,对电压信号首先进行比例调节以满足A/D的需要;设置按键用于调节不同的电压档位;用LED显示测量得到的电压值;设计通信接口电路以实现测量数据的传送。完成基本要求,可以适当发挥进行扩展设计。 ①测量范围0-200V ②10位模数转换 ③采样结果通过LED数码管显示 ④通过串行口与PC通信 二、设计目的 (1)利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计,锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。

(2)我们这次的课程设计是以单片机为基础,设计并开发直流电压表。 (3)掌握各个接口芯片(如ADC0808等)的功能特性及接口方法,并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。 三、设计的具体实现 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.传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足现代测量的需求,采用单片机的数字电压表,它的精度高、抗干扰能力强。可扩展性强、集成方便,还可与PC进行实时通信。目前,有各种单片A/D转换器构成的数字电压表,以被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能测量领域,与此同时,也能把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。该系列产品是一种高精度的安装式仪表. 本设计为简易直流数字电压表, A/D转换器部分采用普通元器件构成模拟部分,利用MCS-51单片机借助软件实现数字显示功能,自动校零、LED显示等功能时采用AT89C51单片机编程实现直流电压表量程的自动转换。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容,本系统主要包括三大模块:转换模块、数据处理模块及显示模块。其中,A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换,控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理,最后驱动输出装置LED显示数字电压信号。总体结构框图如图1所示 模拟电压 AT89C51 单 片 机

基于单片机数字电压表的设计和仿真

摘要 本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机,A/D 转换芯片结合的方法设计一个直流数字电压表。它的具体功能是:最高量程为 200V,分三个档位量程,即2V,20V,200V,可以通过调档开关来实现各个档位,当测得电压的数值小于1V时,系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值,并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值。 单片机是一种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算,逻辑运算,数据传送,中断处理)的微处理器(CPU)。随着单片机技术的飞速发展,各种单片机蜂拥而至,单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。 单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,这是单片机最大的特征。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统,可以软件控制来实现,并能够实现智能化,现在单片机控制范畴无所不在,例如通信产品,家用电器,智能仪器仪表,过程控制和专用控制装置等等,单片机的应用领域越来越广泛。 本毕业设计的课题是"简易数字电压表的设计"。主要考核我们对单片机技术,编程能力等方面的情况。观察独立分析,设计单片机的能力,以及实际编程技能。 本课题主要解决A/D转换,数据处理及显示控制等三个模块。控制系统采用AT89C51单片机,A/D转换采用TLC2543。 关键字介绍:单片机,AT89C51,A/D 转换,TLC2543,数据处理

Abstract This paper is the background of the development of digital voltmeter and using single chip computer, A/D conversion chip design method of the combination of the party A dc digital voltmeter. It is the specific function of: supreme range for 200 V, divide a gear range, namely 2 V, 20 V, 200 V, can switch to achieve each by shifting gear gear, when the voltage of the numerical less than 1 V, the system will automatically will convert to mV voltage values for the voltage is the voltage unit, and through the key method can measure five seconds after the average voltage. MCU is a kind of integrated circuit chip, using the technology with large scale data processing ability (such as the art operations, logic operations, data transfer, interrupt handling) of the microprocessor (CPU). With the rapid development of the single chip microcomputer, all kinds of single chip in great Numbers, microcontroller technology has become a national modernization level of science and technology. SCM can complete modern industrial control alone for the intelligent control function, it is the greatest feature of single chip microcomputer. Single-chip microcomputer control system can be replaced by complex electronic circuit or before digital circuit consists of the control system system, can control software to achieve, and to realize intelligent, now single-chip microcomputer control category is everywhere, such as communication products, household appliances, intelligent instruments, process control and special control device and so on, the application field of single chip microcomputer more and more widely. This graduate design topic is "simple digital voltmeter design". We mainly examine of single-chip processor technology technique, the programming ability, etc. Observe independent analysis, design of the single chip microcomputer ability, and the actual programming skills. This subject mainly to solve A/D conversion, data processing and display control and so on three modules. The control system adopts AT89C51 single chip microcomputer, A/D conversion using ADC0809. Keywords: A single-chip microcomputer, AT89C51, A/D conversion, ADC0809, data processing

基于LABVIEW的数字电压表的设计

学号 XX 虚拟仪器 学生姓名XX 专业班级XX

基于LABVIEW的数字电压表的设计 一、设计目的 1.掌握数字电压表的基本原理和方法。 2.基于LabView设计数字电压表并实现。 二、设计原理 电压是电路中常用的电信号,通过电压测量,利用基本公式可以导出其他的参数。因此,电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表,但常用的是模拟电压表。模拟电压表根据检波方式的不同。分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表,它们都各自做成独立的仪表。这样,使用模拟电压表进行交流电压测量时,必须根据测量要求选择仪表。另外,多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的,而测量非正弦波时,必须经过换算才能得到正确的测量结果,从而给实际工作带来不便。 采用虚拟电压表,可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上,测量时可根据波形在面板上选择仪表,用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较,大大简化了测量步骤。 三、设计思路 LabVIEw 8.5版本的工程技术比以往任何一个版本都丰富.它采用了英文界面,各个控件的功能一目了然。利用它全新的用户界面对象和功能,能开发出专业化、可完全自定义的前面板。LabVIEW 8.2对数学、信号处理和分析也进行了重大的补充和完善,信号处理分析和数学具有更为全面和强大的库,其中包括500多个函数。所以在LabVIEW 8.5版本下能够更方便地实现虚拟电压表的设计。 该电压表主要用于电路分析和模拟电子技术等实验课的教学和测量仪器,能够让使用者了解和掌握电压的测量和电压表对各种波形的不同响应。因此,虚拟电压表应具备电源开关控制、波形选择,以及显示峰值、有效值和平均值三种结果,且输入信号的大小可调节等功能。所以,用软件虚拟了一个信号发生器。该信号发生器可产生正弦波、方波和三角波,还可以输入公式,产生任意波形。根据需要,可调节面板上的控件来改变信号的频率和幅度等可调参数,然后检测电压表的运行情况。因此,在LabVIEW图形语言环境下设计的虚拟电压表主要分为

基于51单片机的数字电压表设计

目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18)

1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM,数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号,再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号,器基本结构是由采样保持,量化,编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换,再由驱动器驱动显示器输出,便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理,并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力,也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题:精度、位数、速度、还有功耗等不足之处,这些都是要慎重考虑的,这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的

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