三位半萬用表1

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告河北建筑工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程名稱： 電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì) 題目名稱: 3位半數(shù)字萬用表設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 成 績: 2015年7 月 12日電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告前言（一）課題背景在21世紀(jì)這個(gè)信息科技的時(shí)代，電子信息技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，帶動(dòng)了生產(chǎn)力的提高，刺激了人們對(duì)物質(zhì)的極大需要，同時(shí)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平也是衡量一個(gè)國家發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)，其中電子信息技術(shù)尤為各國重視?，F(xiàn)在電子技術(shù)應(yīng)用的十分廣泛，每個(gè)人都離不開電子技術(shù)，不可能“獨(dú)善其身

2、”。在電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，小到手機(jī)、收音機(jī)，大到火箭、飛船處處離不開電子技術(shù)的應(yīng)用，由其這幾年國家高度重視電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，李克強(qiáng)總理也多次開會(huì)要大力發(fā)展電子技術(shù)的應(yīng)用和運(yùn)用，電子技術(shù)勢必會(huì)在我國蓬勃發(fā)展。眾所周知，國外現(xiàn)代電子科技發(fā)展要早于我國好多年，他們的技術(shù)相對(duì)完善和先進(jìn)，全面和安全，所以我們要響應(yīng)國家號(hào)召努力學(xué)習(xí)電子技術(shù)。電子技術(shù)這幾年又加入了一些新鮮血液，比如單片機(jī)，EDA等等，在學(xué)習(xí)時(shí)，一定要提前了解一下相關(guān)知識(shí)，才更加的容易理解和掌握。(二)主要內(nèi)容1、利用所學(xué)過知識(shí)，通過上網(wǎng)或到圖書館查閱資料，設(shè)計(jì)出2-3個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字萬用表的方案；只要求寫出實(shí)現(xiàn)工作原理，畫出電原理功能框

3、圖，描述其功能。2、其中對(duì)將要實(shí)驗(yàn)方案3位半位數(shù)字萬用表方案 ，須采用中、小規(guī)模集成電路、MC 14433A/D轉(zhuǎn)換器等電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫出已確定方案詳細(xì)工作原理，計(jì)算出參數(shù)，設(shè)計(jì)出電原理圖。(三)資料收集翻看模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)課本查找相關(guān)知識(shí)，去圖書館借一些相關(guān)的書，在網(wǎng)上查找相關(guān)資料并記錄。(四)工作過程簡介查找相關(guān)資料后，與小組討論，開始設(shè)計(jì)一個(gè)可行電路草圖，再詳細(xì)了解各部分的具體功能、參數(shù)分析計(jì)算及如何連接各部分；之后繪制整體電路圖，并進(jìn)行相關(guān)原理說明，列出所需元器件的清單，經(jīng)老師審核后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路的安裝及調(diào)試。目錄第一章 設(shè)計(jì)要求.2第二章 系統(tǒng)概述. 3 2.1 設(shè)計(jì)思路

4、與總體方案.3 2.2 整體工作原理.3 2.3 總體框圖.3第三章 單元電路設(shè)計(jì)與分析.5 3.1 電壓測量輸入電路.5 3.2 電阻測量輸入電路.5 3.3 電流測量輸入電路.5 3.4 .MC14433A/D轉(zhuǎn)換器. 6 3.5 相關(guān)器件原理說明.7第四章 電路的安裝與調(diào)試. 11第五章 結(jié)束語. 12 附圖1 元件清單附圖2 總電路圖參考文獻(xiàn)摘要該數(shù)字萬用表采用小規(guī)模集成電路和3位半數(shù)碼管顯示器技術(shù)，分別測量電阻、電流、電壓，ADC采用MC14433A/D轉(zhuǎn)換器，由CD4511譯碼器來控制數(shù)碼管的顯示，并由MC1413來驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的測量。關(guān)鍵字?jǐn)?shù)字萬用表、MC14433A/D轉(zhuǎn)換、

5、CD4511譯碼器、MC1413驅(qū)動(dòng)器、LED顯示3位半數(shù)字萬用表第1章 設(shè)計(jì)要求 1.技術(shù)指標(biāo)（1）測量直流電壓200mv；2V；20V；200V;1000V； 測量交流電壓2V；/20V；200V;750V（2）測量直流電流2MA；20MA；200MA；20A； 測量交流電流2MA；20MA；200MA；2、0A；（3）電阻：200 、2K、20K、200K、2M、20M（4）電容；200nF、20nF、2nF 20F、2F （5）三位半數(shù)字顯示。2.完成原理圖電路的設(shè)計(jì)，并畫出完整的電路圖、列出詳細(xì)的元器件清單之后，經(jīng)指導(dǎo)教師同意，才能進(jìn)行安裝調(diào)試。3. 在實(shí)驗(yàn)電路安裝調(diào)試后，由實(shí)驗(yàn)教師

6、驗(yàn)收考核合格后，才能拆線，歸還元器件和工具。第2章 系統(tǒng)概述2.1 設(shè)計(jì)思路與總體方案數(shù)字萬用表電路設(shè)計(jì)包括復(fù)位電路、震蕩電路、ADC輸入、被測量顯示。復(fù)位電路用來清零進(jìn)行下一次的測量；震蕩電路用來消除一些外來干擾，使電路工作更加穩(wěn)定；ADC輸入則是將輸入量進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；測量顯示就是顯示測量的數(shù)值。數(shù)字萬用表的組成包括顯示器、電源開關(guān)、晶體管插孔、轉(zhuǎn)換開關(guān)、輸入插座等?？捎靡灾绷麟妷?、交流電壓、直流電流、交流電壓測量，也可用以檢查半導(dǎo)體二極管的導(dǎo)電性能，并能測量晶體管的電流放大系數(shù)等。只要輸入被測量，通過電阻、電流、電壓參數(shù)轉(zhuǎn)換電路即可測出被測量。2.2 整體工作原理 由表筆分別采集電阻、電流

7、、電壓信號(hào)，經(jīng)橋式整流后變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)，進(jìn)入放大器中，后由MC14433A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再由CD4511譯碼器來控制數(shù)碼管的顯示，并由MC1413驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測量。 2.3總體框圖基準(zhǔn) 電壓 LED 數(shù)碼管顯示CD4511譯碼器MC14433A/D轉(zhuǎn)換放大穩(wěn)壓橋式整流功能/ 量程 選擇 MC1413驅(qū)動(dòng)器輸入圖2.3總體框圖第3章 單元電路設(shè)計(jì)與分析3.1 電壓測量輸入電路圖3.1電壓采樣3.2 電阻測量輸入電路圖3.2電阻采樣3.3 電流測量輸入電路 圖3.3電流采樣3.4 三位半A/D轉(zhuǎn)換器MC14433圖3.4MC14433使用MC14433時(shí)只要外接

8、兩個(gè)電阻(分別是片內(nèi)RC 振蕩器外接電阻和積分電阻RI)和兩個(gè)電容(分別是積分電容CI和自動(dòng)調(diào)零補(bǔ)償電容C0)就能執(zhí)行三位半的AD轉(zhuǎn)換。MC14433內(nèi)部模擬電路實(shí)現(xiàn)了如下功能：（1）提高AD 轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，使輸入阻抗可達(dá)l00M以上；（2）和外接的RI、CI構(gòu)成一個(gè)積分放大器，完成VT 轉(zhuǎn)換即電壓時(shí)間的轉(zhuǎn)換；（3）構(gòu)造了電壓比較器，完成“0”電平檢出，將輸入電壓與零電壓進(jìn)行比較，根據(jù)兩者的差值決定極性輸出是“1”還是“0”。比較器的輸出用作內(nèi)部數(shù)字控制電路的一個(gè)判別信號(hào)；（4）與外接電容器C0構(gòu)成自動(dòng)調(diào)零電路。 MC14433采用24引線雙列直插式封裝，外引線排列，參考右圖的引腳標(biāo)注，各

9、主要引腳功能說明如下：(1) 端：VAG，模擬地，是高阻輸入端，作為輸入被測電壓UX和基準(zhǔn)電壓VREF的參考點(diǎn)地。(2) 端：RREF，外接基準(zhǔn)電壓輸入端。(3) 端：UX，是被測電壓輸入端。(4) 端：RI，外接積分電阻端。(5) 端：RICI，外接積分元件電阻和電容的公共接點(diǎn)。(6) 端，C1，外接積分電容端，積分波形由該端輸出。(7) 和 (8) 端：C01和C02，外接失調(diào)補(bǔ)償電容端。推薦外接失調(diào)補(bǔ)償電容C0取0.1F。(9) 端：DU，實(shí)時(shí)輸出控制端，主要控制轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出，若在雙積分放電周期即階段5開始前，在DU端輸入一正脈沖，則該周期轉(zhuǎn)換結(jié)果將被送入輸出鎖存器并經(jīng)多路開關(guān)輸出，否

10、則輸出端繼續(xù)輸出鎖存器中原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。若該端通過一電阻和EOC 短接，則每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果都將被輸出。(10) 端：CPI (CLKI)，時(shí)鐘信號(hào)輸入端。3.5相關(guān)器件原理說明3.5.1橋式整流 圖3.5.1橋式整流電路為單向橋式整流電路，適用于大電壓的整流。電路TR為電流變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓V1變成整流電路要求的電壓V2=Sinwt，四支整流二極管D1D4接成電橋的形式。3.5.2七段鎖存-譯碼-驅(qū)動(dòng)器CD4511圖3.5.2CD4511CD4511 是專用于將二-十進(jìn)制代碼(BCD)轉(zhuǎn)換成七段顯示信號(hào)的專用標(biāo)準(zhǔn)譯碼器，它由4位鎖存器，7段譯碼電路和驅(qū)動(dòng)器三布分組成。(1) 四位鎖

11、存器(LATCH)：它的功能是將輸入的A，B，C 和D代碼寄存起來，該電路具有鎖存功能，在鎖存允許端（LE 端，即LATCHENABLE）控制下起鎖存數(shù)據(jù)的作用。當(dāng)LE=1時(shí)，鎖存器處于鎖存狀態(tài)，四位鎖存器封鎖輸入，此時(shí)它的輸出為前一次LE=0時(shí)輸入的BCD碼；當(dāng)LE=0時(shí)，鎖存器處于選通狀態(tài)，輸出即為輸入的代碼。由此可見，利用LE 端的控制作用可以將某一時(shí)刻的輸入BCD代碼寄存下來，使輸出不再隨輸入變化。(2) 七段譯碼電路：將來自四位鎖存器輸出的BCD 代碼譯成七段顯示碼輸出，MC4511中的七段譯碼器有兩個(gè)控制端： LT (LAMP TEST)燈測試端。當(dāng)LT = 0時(shí)，七段譯碼器輸出全

12、1，發(fā)光數(shù)碼管各段全亮顯示；當(dāng)LT = 1時(shí)，譯碼器輸出狀態(tài)由BI端控制。 BI (BLANKING)消隱端。當(dāng)BI = 0時(shí)，控制譯碼器為全0輸出，發(fā)光數(shù)碼管各段熄滅。BI = 1時(shí)，譯碼器正常輸出，發(fā)光數(shù)碼管正常顯示。上述兩個(gè)控制端配合使用，可使譯碼器完成顯示上的一些特殊功能。(3) 驅(qū)動(dòng)器：利用內(nèi)部設(shè)置的NPN 管構(gòu)成的射極輸出器，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，使譯碼器輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)20mA。使用CD451l時(shí)應(yīng)注意輸出端不允許短路，應(yīng)用時(shí)電路輸出端需外接限流電阻。CD4511電源電壓VDD的范圍為5V-15V，它可與NMOS電路或TTL電路兼容工作。CD4511采用16引線雙列直插式封裝，引腳分配見

13、下圖，真值表參見下圖。圖3.5.2真值表3.5.3驅(qū)動(dòng)器MC1413圖3.5.3MC1413MC1413采用NPN達(dá)林頓復(fù)合晶體管的結(jié)構(gòu)，因此具有很高的電流增益和很高的輸入阻抗，可直接接受MOS 或CMOS 集成電路的輸出信號(hào)，并把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成足夠大的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載該電路內(nèi)含有7個(gè)集電極開路反相器(也稱OC0門)。MC1413電路結(jié)構(gòu)和引腳如圖所示，它采用16引腳的雙列直插式封裝。每一驅(qū)動(dòng)器輸出端均接有一釋放電感負(fù)載能量的續(xù)流二極管。3.5.4 LED數(shù)碼管圖3.5.4LED數(shù)碼管將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。第4章 電路的安裝與調(diào)試問題一：數(shù)字顯示器連接完

14、成后不亮？解決措施：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有些導(dǎo)線壞損導(dǎo)致電路不通，還有些接口接觸不良，更換了壞的導(dǎo)線后解決問題。問題二：數(shù)字顯示器顯示為非數(shù)字？解決措施：經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別數(shù)字顯示器壞損，部分線條不亮，更換了顯示器后問題解決。問題三：連接電路完成后結(jié)果顯示不正常？解決措施：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)因?yàn)檫B線比較混亂，在連線過程中造成短路且有的連接錯(cuò)誤，致使理論結(jié)果和實(shí)際不一樣，于是我們重新組裝了電路，對(duì)電路進(jìn)行了規(guī)范布線，從而問題得到了解決。問題四：測試后發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)字亮度偏弱？解決措施：經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有些電阻使用時(shí)直接套用了查找資料時(shí)使用的電阻，致使其實(shí)際情況和理論存在偏差，電阻過大使得電流過小，從而導(dǎo)致顯示器亮度不夠

15、，在反復(fù)測試后更換了合適的電阻，問題解決。第5章 結(jié)束語 通過這次的三位半數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)課程設(shè)計(jì)有了很大的了解和認(rèn)識(shí)。一開始聽說有課設(shè)的時(shí)候，還是很激動(dòng)的，但當(dāng)老師布置完任務(wù)后，我感覺一頭霧水，一臉茫然，因?yàn)樽约阂郧皩W(xué)的知識(shí)一點(diǎn)也不扎實(shí)，早就忘得一干二凈了，而課設(shè)用的就是最基礎(chǔ)的理論知識(shí)，這讓我措手不及，像一個(gè)無頭蒼蠅一樣，到處亂轉(zhuǎn)，到處亂看，而且效果還特差。最后我穩(wěn)住心弦，在同學(xué)幫助下慢慢有了些頭緒，然后我就從最基礎(chǔ)最核心的查起，先是了解萬用表的結(jié)構(gòu)和原理，在深入了解每個(gè)元件的作用和工作狀態(tài)等情況后，從而對(duì)每個(gè)元件有了一定的了解和認(rèn)識(shí)，為電路圖的理解和實(shí)驗(yàn)的連接工作打下了基礎(chǔ)。通過

16、查找資料我們找到了許多關(guān)于設(shè)計(jì)萬用表的案例，例如用單片機(jī)設(shè)計(jì)萬用表，我們根據(jù)所查資料制定了三個(gè)方案，最終確定了用MC14433設(shè)計(jì)三位半數(shù)字萬用表的方案。在去實(shí)驗(yàn)室連接電路前，面對(duì)復(fù)雜的電路圖，真是心里萬分糾結(jié)啊，但是到了實(shí)驗(yàn)室老師說只連接主要的工作電路圖部分，心情突然好了很多，放松了很多，但是實(shí)際連電路時(shí)，我和我們組的幾個(gè)同學(xué)連續(xù)連了五次，才把電路連接成功，當(dāng)時(shí)看著其他組的同學(xué)一個(gè)個(gè)的做完，我們?nèi)f分焦急啊，但是越急越連不好，最后我們穩(wěn)住心，重新認(rèn)真仔細(xì)的連了一次才成功，才讓數(shù)碼管有示數(shù)。然后我們就開始調(diào)試和測試，最后讓老師驗(yàn)收了我們的成果，我們的一顆懸著的心才平靜下來。 當(dāng)然做完了實(shí)驗(yàn)，就要

17、寫實(shí)習(xí)報(bào)告了。由于我對(duì)WPS office不是很熟悉，寫起報(bào)告來特別慢，而且還老出錯(cuò)，最后通過同學(xué)的幫助和自己上網(wǎng)學(xué)習(xí)才逐漸掌握了它的使用方法，雖然排版什么的不是很好，但是總算可以把實(shí)習(xí)報(bào)告寫出來了，自己還是有點(diǎn)些許的滿意的。 這次的課程設(shè)計(jì)使我明白了很多。我還有很多的不足和缺點(diǎn)，對(duì)知識(shí)的掌握不牢靠，對(duì)時(shí)間的把握不準(zhǔn)確，做事情不能認(rèn)真仔細(xì)，總是粗心大意等等，以后我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)電子方面的知識(shí)，積極改掉自己壞得毛病和習(xí)慣，不斷充實(shí)自己，利用好網(wǎng)絡(luò)和圖書館的豐富資料，豐富自己的科學(xué)文化知識(shí)；不斷的鍛煉自己的動(dòng)手能力和開拓思維。在設(shè)計(jì)電路圖和學(xué)習(xí)怎樣畫電路圖時(shí)，我明白了我們不能只拘泥于課本的那一點(diǎn)

18、知識(shí)，我要開拓眼界，多看看一些相關(guān)的課外書和相關(guān)報(bào)道，做到不與實(shí)事相脫節(jié)，做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷的豐富自己；同時(shí)在連接電路時(shí)，鍛煉了我們的動(dòng)手能力，做到了實(shí)際和理論相結(jié)合，深刻體會(huì)到了理論和實(shí)際的差距，在以后的學(xué)習(xí)中，我一定要努力和有意識(shí)的鍛煉自己的動(dòng)手能力和知識(shí)的積累。 在這次實(shí)習(xí)過程中，收獲最大的就是知道了團(tuán)隊(duì)合作的重要性和強(qiáng)大性，一個(gè)人解決不了的東西，大家齊心協(xié)力就迎刃而解，希望在以后的道路上我會(huì)有自己的團(tuán)隊(duì)和自己的研究成果。 最后感謝魏老師不辭辛苦的指導(dǎo)和細(xì)心的幫助，希望老師以后多多指教！附件1元件清單序號(hào)名稱型號(hào)參數(shù)數(shù)量備注1電阻10M12電阻9M13電阻1M14電阻900K35電阻470K16電阻410K17電阻110K1