電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)-基于icl7107的自動(dòng)控制量程數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-08 00:26 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 擬電路和數(shù)字電路兩大部分，二者是相互聯(lián)系的。一方面由控制邏輯產(chǎn)生控制信號(hào)，按規(guī)定時(shí)序?qū)⒛M開關(guān)接通或斷開，保證 A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行；另一方面模擬電路中的比較器輸出信號(hào)又控制著數(shù)字電路的工作狀態(tài)和顯示結(jié)果。下面將詳細(xì)介紹各部分的工作原理。 （ 1）模擬電路 模擬電路由雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)化器構(gòu)成，電路如圖 2所示。主要包括 基準(zhǔn)電壓源（ EO）、緩沖器（ A1）、積分器（ A2）、比較器（ A3）和模擬開關(guān)等組成 .緩沖器專門用來 提高 COM 端帶負(fù)載能力，可為設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表的電阻檔等提供便利條件。這種轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換精確度高、抗串模干擾能力強(qiáng)、電路簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合做低速模 /數(shù)轉(zhuǎn)換。每個(gè)轉(zhuǎn)換周期分三個(gè)階段進(jìn)行自動(dòng)穩(wěn)零（ AZ）、信號(hào)積分（ INT）和反向積分 (DE),并按照 AZINTDEAZ? 的順序進(jìn)行循環(huán)。令計(jì)數(shù)脈沖的周期為 TCP，每個(gè)測量周期共需 4000TCP。其中，正向積分時(shí)間固定不變， T1=1000TCP。 圖 2 ICL7107的模擬電路 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) —直流數(shù)字電壓表 電氣 xx 班 xxx 5 （ 2）數(shù)字電路 數(shù)字電路如圖 3所示。主要包括 8個(gè)單元： ① 時(shí)鐘振蕩器； ② 分頻器； ③ 計(jì)數(shù)器； ④ 鎖存器； ⑤ 譯碼器； ⑥ 異或門相位驅(qū)動(dòng)器； ⑦ 控制邏輯； ⑧ LCD 顯示器。時(shí)鐘振蕩器由 ICL7107 內(nèi)部反相器 F F2 以及外部阻容元件 R、 C組成。 LCD須采用交流驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)筆段電極 a~g 與背電極 BP呈等電位時(shí)不顯示，當(dāng)兩者存在一定的相位差時(shí)，液晶才顯示。因此，可 將兩個(gè)頻率與幅度相同而相位相反的方波電壓，分別加至某個(gè)筆段引出端與 BP 之間，利用二者電位差來驅(qū)動(dòng)該筆段顯示。驅(qū)動(dòng)電路采用異或門。其特點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)輸入端的狀態(tài)相異時(shí)（一個(gè)為高電平，另一個(gè)為低電平），輸出為高電平；反之輸出為低電平。 圖 3 ICL7107的數(shù)字電路 （ 3） ICL7107 管腳排列 如圖 4所示為管教功能圖，其中主要的為： V+和 V分別為電源的正極和負(fù)極， COM 是 模擬信號(hào)公共端，簡稱 “ 模擬地 ” ,使用時(shí)一般與輸入信號(hào)的負(fù)端以及基準(zhǔn)電壓的負(fù)極相連。 TEST 為 測試端，該端經(jīng)過 500 歐姆電阻接至邏輯電 路的公共地，故也稱 “ 邏輯地 ” 或 “ 數(shù)字地 ” 。 該端有兩個(gè)功能： ① 作測試指示，將它的 U+時(shí) LCD顯示全部筆段 188可檢查顯示器有無筆段殘缺現(xiàn)象；② 作為數(shù)字地供外部驅(qū)動(dòng)器使用，來構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)及標(biāo)志符的顯示電路。 augu,aTgT,aHgH:分別為個(gè)位、十位、百位筆畫的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，依次接個(gè)位、十位、百位 LED 顯示器的相應(yīng)筆畫電極。 這里需要說明的是， ICL7107 的數(shù) 圖 4 ICL7107 管腳排列 字地并為引出，但可將測試端視為數(shù)字地，該端電位近 似 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) —直流數(shù)字電壓表 電氣 xx 班 xxx 6 等于電源電壓的一半。 直流數(shù)字電壓表測量電路 如圖 5所示為電壓測量分壓部分。電壓測量分壓部分主要就是一些特定的電阻構(gòu)成，通過電阻分壓之后再進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換器電路，進(jìn)行下一個(gè)部分的處理。該測量分壓電路共設(shè)三個(gè)檔： 2V、 20V、 200V。 R1~R4 為分壓電阻，均采用誤差較小的緊密金屬膜電阻（相抵誤差為177。 %） 由于直流輸入電阻要求大于 100kΩ ，設(shè)定總電阻為 1000K? 。列出方程計(jì)算各電阻阻值： 41 2 3 4431 2 3 44321 2 3 41 2 3 40 .0 0 10 .0 10 .11000RR R R RRRR R R RR R RR R R RR R R R K???? ? ??????? ? ??? ??? ?? ? ??? ? ? ? ? ?? 得： 1 2 3 4900 。 90 。 9 。 1R K R K R K R K? ? ? ? ? ? ? ? 圖 5 電壓測量分壓仿真電路 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) —直流數(shù)字電壓表 電氣 xx 班 xxx 7 量程轉(zhuǎn)換電路 (1)CD4051 模擬開關(guān)簡介 CD4051 是單 8 通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有 A、 B和 C三個(gè)二進(jìn)制控制 輸入 端以及 INH 禁止輸入端組成 ， 并通過 3位二進(jìn)制信號(hào)來選擇 8個(gè)通道中的一個(gè)通道。 當(dāng) INH 輸入端 =“1” 時(shí)，所有的通道截止。只有當(dāng) INH=“ 0” 時(shí)，三位二進(jìn)制信號(hào)才可以選通 8 通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至輸出。這些開關(guān)電路在整個(gè) VDDVSS 和 VDDVEE 電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗 特點(diǎn) ， 并且 與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無關(guān)。 這種多路開關(guān)輸入電平范圍廣，數(shù)字量輸入可到達(dá) 3~15V，模擬量可達(dá) 15V，這也是為什么將初始量程設(shè)置為最高檔的原因。二進(jìn)制譯碼器用來對選擇輸入端 A、 B、 C 的狀態(tài)進(jìn)行譯碼，并控制 開關(guān)電路 TG，使某一路開關(guān) 接通，從而使輸入 /輸出通道相連。表 1是 CD4051 的真值表。 表 1 CD4051的真值表 輸入狀態(tài) 通道號(hào) INH C B A CD4051 0 0
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