【導讀】由LSI和VLSI構成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問世，標志著電子儀器領域的一場革新，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技術的先河。工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等領域，顯示出強大的生命力。術提高到新水平。近年來，國內(nèi)許多廠家通過積極引進、吸收國外先進技術，努。力趕上世界水平，現(xiàn)已能夠大批量生產(chǎn)多種高、精、尖的數(shù)字電壓表儀器。本文介紹的是ICL7107A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電壓表設計方法。壓表的性能和特點。

　　

【正文】 ift+Alt 后移動或拖動移動對象時，保持水平方向 ⑶ .PCB 板 （如 圖 、 ） 第四章 實物制作及說明 25 圖 PCB板原理圖 基于 ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 26 圖 PCB板 1— 未附銅 圖 PCB板 2— 附銅 第五章 ICL7107 構成數(shù)字電壓表的應用 27 第 五章 ICL7107 構成數(shù)字電壓表的應用 應用一：由數(shù)字電壓表構成的數(shù)字電子秤 主要工作原理：利用數(shù)字電壓表表頭接應變式力傳感器就可以設計出數(shù)字電子稱。下面介紹一種簡單的電子稱 的設計，如圖 ，由電阻應變式傳感器組成的測量電路 測出物質(zhì)的重量信號，以模擬信號的方式傳送到差動放大器電路，由差動放大器電路把傳感器輸出的微弱信號進行一定倍數(shù)的放大，然后送 A/D 轉(zhuǎn)換電路中，再由 A/D 轉(zhuǎn)換電路把接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳送到顯示電路，最后由顯示電路顯示數(shù)據(jù)。其中電橋由箔式電阻應變片電阻 R R R R4 組成測量電橋，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源 E 供給。物體的重量不同，電橋不平衡程度不同，指針式電表指示的數(shù)值也不同?；瑒邮骄€性可變電阻器作為物體重量彈性應變的傳感器，組成調(diào)零電路，當載荷為零時，調(diào)節(jié)其使數(shù)碼顯示屏顯示零。 圖 數(shù)字電子秤 應用二：由數(shù)字電壓表構成的數(shù)字溫度計 主要工作原理：下面介紹一種由溫度傳感器 AD590 構成的數(shù)字溫度計，如 圖。 AD590 是電流輸出性集成溫度傳感器，必須將電流轉(zhuǎn)換成 電壓。溫度每升高1K,電流就增加 1uA。根據(jù) AD590 的特性，溫度每升高 1K 熱力學溫度，電流就增加1uA，當負載電阻為 10K 時 ，這個電阻上的壓降就為 10mV。攝氏溫度測量電路工作原理見 圖 ，其中由 AD590、電位器 RP1 和 R運算放大器 A1 組成電流電壓轉(zhuǎn)換電路。 A1 連接為電壓射隨形式，主要為增加信號的輸入電阻； 運算放大器 A2 為絕對溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度的核心器件，其轉(zhuǎn)換原理為攝氏零度對應熱力學 273K，因此熱力學轉(zhuǎn)換為攝氏溫度必須設置基準電壓，數(shù)值為攝氏零度對應的電壓值。實現(xiàn)方法是給 A2 的同名端輸入一個 恒定的電壓，恒定電壓由限流電阻 R2基于 ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 28 和穩(wěn)壓管提供，恒定電壓選擇穩(wěn)壓管型號為 CW385，數(shù)值為 ，由 A2 將此電壓放大為 ， RP2 為調(diào)整 A2 運算放大器增益的大小。通過轉(zhuǎn)換電路，這樣在A A2 輸出端的電壓即為與攝氏溫度成正比的電壓數(shù)值，即每攝氏度對應 100mv的電壓數(shù)值。 在調(diào)試時，將集成溫度傳感器 AD590 置 于零度冰水溶液中，首先調(diào)整 RP1 電位器使 A1 運算放大器輸出端為 ，其次調(diào)節(jié) RP2 電位器，使 A2 運算放大器輸出端為 ，以此溫度測量電路輸出電壓在零攝氏度輸出電壓為 0V，變化規(guī)律為每攝氏度對應 輸出電壓 為 10mV。 圖 數(shù)字溫度計第六章 焊接與調(diào)試 29 第六章 焊接與調(diào)試 印制板制作 根據(jù)需求選擇電路的設計單元進行組合，完成系統(tǒng)的原理圖設計與 PCB 設計，對制作好的 PCB 板，或準備好的面包板，按照裝配圖或原理圖進行器件裝配，裝配好之后進行電路的調(diào)試。 焊接時的注意事項 1) 使用電烙 鐵焊接時，必須注意安全，防止觸電事故發(fā)生。有條件時最好將電烙鐵的外皮接上地線，如果使用沒有安裝地線的電烙鐵，兩腳必須踏在膠皮墊或木板上，防止因電烙鐵漏電發(fā)生事故。 2) 在焊接怕熱元件時，可用鑷子和尖嘴鉗子夾住元件的引線幫助散熱。 3) 焊接時在焊錫未凝固以前，不得搖動元件的引線，以免造成虛焊或假焊。 4) 電烙鐵在長期使用過程中，由于溫度過高和焊劑的腐蝕作用等原因，造成烙鐵頭燒死，這時可用銼刀湖砂紙將烙鐵頭的刃口磨亮，涂上焊劑鍍上錫，然后就可以繼續(xù)使用。 5) 在焊接集成電 路和場效應管時，一是要注意焊接時溫度不要太高，二是在焊接前要用試電筆檢查電烙鐵的外皮有無漏電和感應電現(xiàn)象存在，如果有上述現(xiàn)象，可將電烙鐵的電源引線插頭調(diào)換一下位置，再檢查一下。如果還存在感應電等現(xiàn)象，只好在焊接這些元件時，將電烙鐵的電源斷開后，利用余熱進行焊接。焊接后再繼續(xù)通電加熱，待電烙鐵加熱到能溶錫后，仍用上述方法進行焊接，這樣能防止元件損 壞。 調(diào)試 根據(jù)方案設計的要求，電路按模塊調(diào)試，各模塊逐個調(diào)試通過后再聯(lián)調(diào)。 硬件調(diào)試 （ 1）首先可以搭面包板調(diào)試，注意采取一些抗干擾措施。例如引線盡量短，減少交 叉，每個芯片的電源與地之間都接上濾波電路。實踐證明，這些措施對消除某些引腳上的 “ 毛刺 ” 及高頻噪聲起到了很好的效果。 （ 2）注意對芯片的保護 ， 最后畫圖制板，生成印制版，進行元器件的裝配。 軟件調(diào)試 基于 ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 30 可采取自下到上的調(diào) 試方法，即單獨調(diào)試好每一個模塊，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試 ， 主要精力 應 放在防真和 畫 PCB 圖上 。 經(jīng)過以上步驟，我們組的數(shù)字電壓表實現(xiàn)功能。 減小及消除誤差的措施 （ 1）精選元器件，控制精度等級，應避免在一臺設備中使用不同廠家的同一型號的元器件。 （ 2）電路設計中要求元器件或線路布局合理， 以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾。優(yōu)化的電路設計也可以消除或削弱外部干擾對整個系統(tǒng)的影響。也可以采用冗余結構，使得當某些元器件發(fā)生故障時不會影響整個系統(tǒng)的運行。 （ 3）安裝與調(diào)試。盡管元件選擇嚴格，系統(tǒng)整體設計合理是重要措施。但安裝粗糙，調(diào)試不嚴格，仍然達不到預期的效果。在裝機前應經(jīng)過老化，以淘汰那些質(zhì)量不符合要求的元器件。老化處理的時間長短與所用的元器件數(shù)量、型號及可靠性要求有關，一般為 24h 或 48h，老化時所施用的電壓或電流應等于或略等于額定值，常為額定值的 110%120%。老化后測試時淘汰那些功耗 偏大、性能指標明顯變化不穩(wěn)定的元器件。 （ 4）選用集成度高的器件。因其可減少元器件的數(shù)量，從而使印制電路板布局簡單，減少焊接和連線，大大減少故障概率和受干擾的概率。在微機測控系統(tǒng)中應可選用集成芯片就不選用分離元件，可選擇大規(guī)模集成芯片就不選用小規(guī)模集成芯片 。 （ 5） 測量電壓法。首先要確認的是各芯片電源引腳的電壓是否正常，其次檢查各種參考電壓是否正常，另外還有各點的工作電壓是否正常等 。 （ 6） 很多其它的尋找故障點的方法，例如看、聽、聞、摸等。 “ 看 ” 就是看元件有無明顯的機械損壞，例如破裂、燒黑、變形等； “ 聽 ” 就 是聽工作聲音是否正常，例如一些不該響的東西在響，該響的地方不響或者聲音不正常等； “ 聞 ”就是檢查是否有異味，例如燒焦的味道、電容電解液的味道等 ； “ 摸 ” 就是用手去試探器件的溫度是否正常，例如太熱，或者太涼。 結束語 31 結束語 數(shù)字電壓表在實際中有很高的應用價值，通過它的使用可以提高很多 實驗的成功率， 其發(fā)展前景很好，將來如果有可能的話我會進一步研究的。 通過這次，我了解到 數(shù)字電壓表的用途及工作原理，熟悉了數(shù)字電壓表的設計步驟，鍛煉了工程設計 的 實踐能力，培養(yǎng)了自己 的 獨立設計能力。此次畢業(yè)設計是我對專業(yè)知識和基礎知識的 一 次實際檢驗和鞏固，同時也是走向崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設計收獲很多，比如學會了查找相關資料、 分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多公式是前人不解努力的結果，同時，仍有很多課題需要 后輩去努力完善。但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處，比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力、 對材料的不了解，雖然馬上 就 要畢業(yè)了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該多學習，努力使自己成為一個對社會有用的人?；?ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 32 致謝 33 致 謝 本論文是在教授的悉心指導下完成的，從論文 的 選題到完成論文都浸透了恩師們的心血和精力，導師淵博的知識、嚴謹 的科學態(tài)度和求實精神 、學術上的遠見和生活上的平易近人，時刻激勵著學生，是學生畢生學習的榜樣。借此論文，特向?qū)熤乱哉\摯的感激和無限的敬意！ 在本論文的 完成過程中，受到了老師們的關注和指導，特別是陳曉導師，再次向他 表示感激之情。 在本課題研究中，得到了課題全組同學的關心和幫助。跟他們進行了多次有益的探討和交流，得到了許多啟發(fā)，對于他們的支持和幫助也表示誠摯的謝意！基于 ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 34 參考文獻 35 參考文獻 PROTEL 電路設計教程 江思敏、姚鵬翼、胡榮等編著 清華大學出版社 （ 2020） ； 常用電子測量儀器的使用 [英 ]A .，謝瑞和、黃志良、謝白美、王觀蘭譯 電子工業(yè)出版社 （ 1999） ； 數(shù)字電路與邏輯設計 劉浩斌（主編）汪良能、劉鑫、劉煒（編著） 電子工業(yè)出版社 （ 2020） ； 數(shù)字萬用表的原理、使用與維修 沙占友、沙占為（編著） 電子工業(yè)出版社 （ 1988） ； 傳感器技術及其應用 謝文和 ； 模擬電子技術 江曉安、董秀峰 ?；?ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 36 附錄 實物圖 37 附錄 實物圖 基于 ICL7107的數(shù)字電壓表的設計 38