【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)表示十進制數(shù) N 時，通常采用“ 8,4,2,1” BCD 碼。 CMOS 計數(shù)器的計數(shù)單元一般采用 T型觸發(fā)器。 ④譯碼器 譯碼器的功能是將 BCD碼譯成 LCD七段顯示碼，供 7段顯示用 ，從而將二進制的 BCD碼譯成對應(yīng)的十進制顯示出來。譯碼器屬于組合邏輯。 ⑤異或門 LCD 的一個重要特點，就是必須采用交流驅(qū)動方式。實驗表明，交流驅(qū)動時液晶的壽命可達 5000小時以上，而采用直流驅(qū)動壽命大約為 500小時。 ⑥控制邏輯電路 控制邏輯電路屬于時序電路，主要作用有三個： 第一，識別積分器的工作狀態(tài)，適時發(fā)出控制信號，使各模擬開關(guān)接通或斷開， A/D轉(zhuǎn)換器能循環(huán)進行。第二，判定輸入電壓極性，控制 LED數(shù)碼管的負極性顯示，相應(yīng)的輸出管腳為 POL（ 20號）。第三，當輸入電壓超量程時發(fā)出溢出信號，使千位顯示“ 1 ，其余數(shù)碼全部消隱。 ⑦ 鎖存器 用來存放 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果，鎖存器的輸出經(jīng)譯碼器后驅(qū)動 LED 。 四，電路設(shè)計和分析 由 ICL7106 構(gòu)成的數(shù)字式直流電壓表表頭的分析 在掌握了 7106的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，工作原理，管腳功能以及 LCD的結(jié)構(gòu)和工作原理之后，便可以進一步討論用一片 ICL7106和一片 3 1/2 位 LCD 以及幾個外接電阻，電容構(gòu)成的最小測試系統(tǒng) —— 數(shù)字電壓表表頭。該系統(tǒng)設(shè)計原理圖如下圖所示： 如圖所示是一單量程的 3 1/2 位數(shù)字電壓表，在此 電壓表的基礎(chǔ)上，再添加各種轉(zhuǎn)換電路便可以組成一個功能較齊全的數(shù)字萬用表，因此常將此具有基本量程的數(shù)字電壓表稱為數(shù)字表頭，該表頭的滿量程為 200mv。電路主要的是由 ICL7106 組成它實現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換。 R C1 分別為振蕩電阻與振蕩電容。 R2與電位器 RP 構(gòu)成基準電壓分壓器， RP 宜采用精密多圈電位器，調(diào)整 RP使 UREF＝ UM/2＝ ，滿量程即定為 200mV，二者呈1∶ 2的關(guān)系。 R C3為模擬輸入端高頻阻容式濾波器，以提高儀表的抗干擾能力。 CC4 分別為基準電容和自動調(diào)零電容。 R C5 依次為積分 電阻和積分電容。儀表采用 9V疊層電池供電，測量速率約 ／秒。 IN－ 端、 UREF端、 COM端互相短接。 小數(shù)點驅(qū)動電路 小數(shù)點驅(qū)動電路采用四異或非門 4077B，異或非門的真值表如下圖 1 所示。以圖 1中十位小數(shù)點 dp1的驅(qū)動為例來說明。異或門 I的輸入端 A接 7106的 21腳（即 BP端），為固定的 50HZ 方波，當輸入端 B 接高電位時，由真值表可知，異或非門的輸出端 Y 的輸出 UA，所以加到該小數(shù)點兩極板上的電壓 UyBP =0。但換擋開關(guān)的動片 K16移到十位時，則 B 端和 TEST 接通， TEST 是數(shù)字地，即 UB =0，由真值表可知， Uy變成與 UA同頻反相的方波，結(jié)果 dp1 兩極板具有交換極性的方波，因此 dp1 顯示出來?？傊敭惢蚍情T的輸入端 B位數(shù)字低電平時，對應(yīng)的小數(shù)點便顯示，反之 B為數(shù)字高電平時，對應(yīng)小數(shù)點便消隱。 圖 1 小數(shù)點與低電壓提示符驅(qū)動電路 各測量電路 直流電壓測量電路 下圖為直流電壓測量電路 在數(shù)字電壓表頭的基礎(chǔ)上增加一個電阻鏈分壓電路和一個換檔開關(guān)，即可構(gòu)成各種量程的直流電壓測量電路。圖中斜線區(qū)域代表導電橡膠，用來連接 7106 和 LCD。 R7 和W2 表示一個由固定電阻 R7 和一個電位器 W2 組成的串聯(lián)可調(diào)電阻，調(diào)節(jié) W2 使 R7+W2 = 9MΩ。 R6是限流保護電阻。 K1是換擋的動片之一。 由圖可知，被測電壓 Vx乘以分壓系數(shù) F等于數(shù)字電壓表頭的輸入電壓 VIN，即 VIN = Vx * F （ ） 例如當動片 K1移到量程 200V檔時，分壓系數(shù) 當表頭顯示值為 1999時，表示表頭的輸入電壓 VIN為 ，而電壓表的輸入端輸入的電壓，則由式 : 即代表此檔滿量程為 200V。同理可算得其余各檔可由相同算法算出。如果配以小數(shù)點驅(qū)動電路，那么在各個量程時， LCD 就會顯示出實際的測量值。具體在各檔時應(yīng)驅(qū)動哪一位后面的小數(shù)點，也是由換檔開關(guān)來同步控制的。 由式 ，在 200檔時，應(yīng)該讓 dp1 總是顯示，這個工作由換檔開關(guān)的動片S16同步實現(xiàn)的。 需要說明的是，電壓表在工作時，是和被測電阻并聯(lián)的，為了不影響被測電路的正常工作，電壓表的輸入電阻應(yīng)越大越好，無窮大時最好。 由直流電壓測量圖可以看出， DT830直流電壓表的量程共有五檔， 分別是： 200mv，2v， 20v， 200v和 1000v。 交流電壓測量電路 下圖所示為交流電壓測量電路 交流電壓測量電路只需要在直流電壓測量電路的基礎(chǔ)上，增加一級線性整流電路即可。具體做法是在分壓器和數(shù)字表頭之間串入線性整流電路。線性整流電路起到 ADDC變換的作用。如果僅用二極管整流，由于二級管有門檻電壓，所以當輸入信號小于門檻電壓時無法轉(zhuǎn)換，且二極管整流輸出具有非線性，這給校準帶來了困難，采用線性整流電路就克服了上述困難和缺點。圖中二極管 D D D1 D12構(gòu)成了過壓保護 電路，如因操作不當，在低檔量程時不慎加入了高電壓，則二極管 D5和 D11在正半周時導通， D6和 D12在負半周時導通。保護了電路中的其它元件，不至于損壞。正常工作時，可視為開路。電容 C C C C5 在測量電壓頻率范圍 45HZ500HZ 的限定內(nèi)，是交流耦合電容，對被測交流電壓可視為通路。 R21和 R22給運放 A1a的同相輸入端提供直流偏置電路，R23 提供反相輸入端的直流偏量，對交流信號而言均可視為開路。 C4 是為了消除高頻自激，分析工作原理時，可視為開路。 直流電流測量電路 下圖所示為直流電流測量 電路 作 在數(shù)字電壓表頭的基礎(chǔ)上，增加一個電流輸入插孔和電流 電壓轉(zhuǎn)換（ IV）電路，就可以構(gòu)成一個多量程的直流電壓表。根據(jù)歐姆定理，用合適的取樣電阻把待測電流轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓，再進行測量。如圖，由于 rR，取樣電阻 R上的電壓降為 Ui=Ii*R即被測電流 Ii=Ui/R若數(shù)字表頭的電壓量程為 U0，欲使電流檔量程為 I0，則該檔的取樣電阻（也稱分流電阻）為 R=U0/I0 電阻測量電路 如下圖所示為電阻測量電路 由穩(wěn)壓管 ZD提供測量基準電壓，流過標準電阻 R0 和被測電阻 R x的電流基本相等（數(shù)字表頭的輸入阻抗很高，其取用的電流可忽略不計）。所以 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓 URFE和輸入電壓 UIN 有如下關(guān)系： URFE/UIN =R0/R x即 R x=(UIN /URFE)/R0 使用注意事項 ，注意電源的正負極 ，觀察數(shù)碼管發(fā)光情況，并按下復(fù)位按鈕，使其恢復(fù)初始狀態(tài) ，調(diào)節(jié) 2K 電位器校零 ，估猜被測電壓，選擇合適量程 五、數(shù)字萬用表的制作，調(diào)試和測試 制作方法 1，在安裝之前，仔細閱讀“ DT830B數(shù)字萬用表實習指導書”，讀懂之后先進行試安裝。 2，試安裝時，可先將電阻，電容等小的元器件焊上去。試安裝的目的主要是探索出一套快速可靠的安裝方法。通過摸索，會發(fā)現(xiàn)三極管插座的焊接面和其它電阻、電容的焊接面剛好是相反的，所以最好先別焊三極管插座，以免對后面的安裝工作產(chǎn)生較大的影響。 3， DT830B 共有 37 個元器件需要焊接，而焊點不超過 70 個，焊接工作量并不大。焊接關(guān)鍵在于元器件不要焊錯，焊點質(zhì)量要高，便于拆卸和重新安裝。 4，在電路板焊接完成后就是組裝工作了，具體操作步驟可參考說明書，在這里不再 贅述。 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試儀器 可調(diào)直流電源，可調(diào)范圍： 0～ 200mv；萬用表，精度： 調(diào)試方法 數(shù)字萬用表的一般調(diào)試流程是先調(diào)零點，后調(diào)功能；先直流后交流；先電壓后電流；先低檔，后高檔；先基本檔，后附加檔。 轉(zhuǎn)換開關(guān)置于 DCV 200mV 檔。當輸入開路時，顯示屏上可能有數(shù)字出現(xiàn)，這是外界感應(yīng)電壓造成的，但顯示應(yīng)在 10 個字以下，如用手觸摸表筆，顯示字應(yīng)有變化。將兩表筆短接后顯示值應(yīng)為“ ”。否則不正常，應(yīng)予以檢查，或判為不合格。 （ DC 200mV 檔）的調(diào)試 將 DT830B 和標準直流電壓源按圖 連接。調(diào)節(jié)標準電壓源，使其輸出為，找到 DT830B 中的電位器 W3，微調(diào) W3，使 DT830B 顯示“ ”；改變輸入為 ，觀察 DT830B 的顯示是否也為“ ”，再將輸入分別改為20mV,分別觀察 DT830B 的顯示是否與輸入吻合，或誤差不超過177。 ，否則要反復(fù)微調(diào) W3，使上述各情況都符合要求為止，否則要更換元器件或判定為次品。 依次將轉(zhuǎn)換 開關(guān)轉(zhuǎn)至 2V,20V,200V,1000V 量程，接線圖仍如圖 所示，分別輸入， ， ， 1000V 的標準直流電壓，觀察 DT830B 的顯示值，應(yīng)在規(guī)定誤差之內(nèi)。 測量結(jié)果對比分析 測量結(jié)果 電壓測量 次數(shù) 測量前檔位 待測電壓值 測量后檔位 測量電壓值 第一次 1 2 第二次 2 24v 3 第三次 5 150mv 1 自動切換量程測試 檔位 本表測量值 萬用表測量值 1 100mv 2 3 4 5 誤差分析 由 測量結(jié)果可知，自己制作的 DT830 在測量結(jié)果上與標準萬用表存在一定誤差，誤差結(jié)果分析如下： ，所以電壓表的輸入電阻越大越好，無窮大時最好。一般情況當內(nèi)阻達不到 10000Ω時就會產(chǎn)生誤差 ，而且使用的檔位越低誤差就會越大。 。 部器件的老化腐蝕而使電阻電感產(chǎn)生變化影響結(jié)果 。 結(jié)束語 歷經(jīng)三個多月的畢業(yè)論文終于進入了尾聲，同時也預(yù)示著在文華學院的四年大學生涯即將結(jié)束?；仡櫰饋?，這幾個月的畢業(yè)設(shè)計經(jīng)歷亦如大學四年的縮影，從最開始的興奮，到后來面對選題的不知所措，到搜集資料的莽莽撞撞，再到在老師的悉心指導下慢慢步入正軌，到最后終于收獲成果和一路的經(jīng)歷，內(nèi) 心充滿成就感。 畢業(yè)設(shè)計的題目我選的是數(shù)字式直流電壓表的設(shè)計與測試，乍一看感覺題目太小兒科了，看看別的同學的選題都是關(guān)于 PLC，單片機，嵌入式等等，自己這個太基礎(chǔ)了。但有句話叫“萬丈高樓平地起”，我覺得先打好基本功再去深入地研究也為時不晚。由于本次課程設(shè)計的題目我們曾經(jīng)做過實驗，所以再一次回顧研究起來也比較容易上手。這次研究課題的重點主要有三部分： DT830B數(shù)字表頭，集成芯片 ICL7106，以及擴展電路。通過對這三部分的研究，讓我重新溫習了數(shù)模電的相關(guān)知識，把以前一知半解的地方徹底弄懂了，同時也讓我對數(shù)字 萬用表的構(gòu)成和使用有了很全面的了解，這對以后從事電氣相關(guān)行業(yè)的工作是大有裨益的。另外，在撰寫論文的過程中，大量的資料查找也鍛煉了我信息搜集和分類提煉的能力，同時擴展了我的知識面。 剛開始寫論文的時候我還在公司實習，時間很緊加上對論文毫無頭緒，所以進度很慢，只是搜集了一些需要用到的資料。后來在指導老師何老師的電話指導以及發(fā)的書面指導下慢慢理清了思路，開始著手寫論文。那段時間白天上班，晚上回到家不僅要交公司的報告還要寫論文，真的感覺很累，經(jīng)常加班到凌晨。不過，現(xiàn)在回頭看看那段時間雖然很累但很充實，讓我明白時間是 可以擠出來的，這段經(jīng)歷無疑也是我四年大學生涯的一筆寶貴精神財富了。 論文的結(jié)束也標志著大學生涯的謝幕。離別總是傷感的，但好在我們步入社會又將開始一段新的生活。學生生涯的結(jié)束并不代表學習的結(jié)束，社會的壓力更大，需要學習的知識更多。古人云：學無止境，愿我們能帶著一顆求知的心步入社會，創(chuàng)造屬于自己的輝煌！ 參考文獻 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