湖南人文科技學院
課程設計報告
課程名稱: 課程設計
設計題目： 數字電壓表
系別： 通訊與控制工程系
專業： 自動化
班級： 二班
學生姓名: 蔡少毅彭永權孫喜豔
學號: 09421301 09421320 09421339
起止日期: 2023年6月8日~ 2023年6月19日
指導教師李朝鵬
教研室主任謝四蓮
隨著科學技術的發展，數字電壓表的種類越來越多，功能越來越豐富，當然應用的領域也越來越廣泛，給人們的工作和生活帶來許多方便。本文主要介紹的是基於icl7107數字電壓表的設計的設計，，icl7107是目前廣泛應用於數字測量系統的一種31/2位a/d轉換器，能夠直接驅動共陽極數字顯示器，夠成數字電壓表，此電路簡潔完整，稍加改造就可以夠成其他電路，如數字電子秤、數字溫度計的等專門感測器的測量工具。icl7107是目前廣泛應用於數字測量系統是一種集三位半轉換器段驅動器、位驅動器於一體的大規模積體電路，官地方官方主要用於對不同電壓的測量和許多任務程上的應用，調頻介面電路，它採用的是雙積分原理完成a/d轉換，全部轉換電路用cmos大規模積體電路設計。
應用了icl7107晶元數碼管顯示器等，晶元第一腳是供電，正確電壓時dc5v，連線好電源把所需要測量的物品連線在表的兩個埠，從而可以在顯示器上看到所需要的結果。在軟體設計上，主要編寫了實現計數頻率的調節和微控制器功能的相關程式，,最後把軟體設計和硬體設計結合到一起，然後進行除錯。本文闡述了硬體設計中具體的硬體結構和功能和軟體設計中具體寫入的程式還有相應的除錯過程。
數字電壓表電路設計要求
1、題目：數字電壓表
2、利用雙積分式a/d轉換器icl7107設計一數字電壓表，量程為-1.999— +1.999，通過四位數碼管顯示。
1.方案論證以及對比
1.1主控晶元選擇
方案1：選用專用電壓轉化晶元inc7107實現電壓的測量和實現。用四位數碼管顯示出最後的轉換電壓結果。缺點是精度比較低，且內部電壓轉換和控制部分不可控制。優點是**低廉。
方案2：選用微控制器at89s52和a/d轉換晶元adc0809實現電壓的轉換和控制，用四位數碼管顯示出最後的轉換電壓結果。缺點是**稍貴；優點是轉換精度高，且轉換的過程和控制、顯示部分可以控制。
基於課程設計的要求，我們優先選用了：方案1
1.2顯示部分
方案1：選用4個單體的共陽數碼管。優點是**比較便宜；缺點是焊接時比較麻煩，容易出錯。
方案2：選用乙個四聯的共陽數碼管，外加四個三極體驅動。這個電路幾乎沒有缺點；優點是便於控制，**低廉，焊接簡單。
基於課程設計的要求，我們優先選用了：方案1
2.詳細儀器清單以及晶元資料
2.1晶元ilc7107
雙積分型a/d轉換器icl7107是一種間接a/d轉換器。它通過對輸入模擬電壓和參考電壓分別進行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時間間隔，然後利用脈衝時間間隔，進而得出相應的數字性輸出。它包括積分器、比較器、計數器，控制邏輯和時鐘訊號源。
計數器對反向積分過程的時鐘脈衝進行計數。控制邏輯包括分頻器、解碼器、相位驅動器、控制器和鎖存器。
分頻器用來對時鐘脈衝逐漸分頻，得到所需的計數脈衝fc和共陽極led數碼管公共電極所需的方波訊號fc。
解碼器為bcd-7段解碼器，將計數器的bcd碼譯成led數碼管七段筆畫組成數字的相應編碼。
驅動器是將解碼器輸出對應於共陽極數碼管七段筆畫的邏輯電平變成驅動相應筆畫的方波。
控制器的作用有三個：第一，識別積分器的工作狀態，適時發出控制訊號，使各模擬開關接通或斷開，a/d轉換器能迴圈進行。第二，識別輸入電壓極性，控制led數碼管的負號顯示。
第二，當輸入電壓超量限時發出溢位訊號，使千位顯示「1" ，其餘碼全部熄滅。
釣鎖存器用來存放a/d轉換的結果，鎖存器的輸出經解碼器後驅動led 。它的每個測量週期自動調零（az）、訊號積分（int）和反向積分（de）三個階
icl7107的結構電路圖
2.2晶元icl7107各個引腳的功能和注意事項
icl7107 安裝電壓表頭時的一些要點：按照測量＝±199.9mv 來說明。
1.辨認引腳：晶元的第一腳，是正放晶元，面對型號字元，然後，在晶元的左下方為第一腳。
也可以把晶元的缺口朝左放置，左下角也就是第一腳了。
許多廠家會在第一腳旁邊打上乙個小圓點作為標記。
知道了第一腳之後，按照反時針方向去走，依次是第 2 至第 40 引腳。（1 腳與 40 腳遙遙相對）。
2.牢記關鍵點的電壓：晶元第1腳是供電，正確電壓是 dc5v 。
第 36 腳是基準電壓，正確數值是 100mv，第 26 引腳是負電源引腳，正確電壓數值是負的，在 －3v 至 －5v 都認為正常，但是不能是正電壓，也不能是零電壓。晶元第 31 引腳是訊號輸入引腳，可以輸入 ±199.9mv 的電壓。
在一開始，可以把它接地，造成「0」訊號輸入，以方便測試。
3.注意晶元 27,28,29 引腳的元件數值，它們是 0.22uf,47k,0.
47uf 阻容網路，這三個元件屬於晶元工作的積分網路，不能使用磁片電容。晶元的 33 和 34 腳接的 104 電容也不能使用磁片電容。
4.注意接地引腳：晶元的電源地是 21 腳，模擬地是 32 腳，使用時一般與輸入訊號的負端以及基準電壓的負極相連。
訊號地是 30 腳，基準地是 35 腳，通常使用情況下，這 4 個引腳都接地，在一些有特殊要求的應用中（例如測量電阻或者比例測量），30 腳或 35 腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。
5、比例讀數：把 31 腳與 36 腳短路，就是把基準電壓作為訊號輸入到晶元的訊號端，觀察此時數碼管的讀數
6、其他引腳的功能簡要說明：
20引腳pm：液晶顯示器背面公共電極的驅動端，簡稱背電極. a1-g1,a2-g2,a3-g3：分別為個位、十位、百位筆畫的驅動訊號，依次接個位、十位、百位led顯示器的相應筆畫電極
19腳bc4：千位筆畫驅動訊號。接千位leo顯示器的相應的筆畫電極。
37腳test ：測試端，該端經過500歐姆電阻接至邏輯電路的公共地，故也稱「邏輯地」或「數字地」 37腳輸出電位為高。可以做為數碼管的小數點的顯示，從而顯示出所測到的、電壓值。。
27腳int：27是乙個積分電容器，必須選擇溫度係數小不致使積分器的輸入電壓產生漂移現象的元件
28腳buf：緩衝放大器輸出端，接積分電阻rint。其輸出級的無功電流( idling current )是100μa，而緩衝器與積分器能夠供給20μa的驅動電流，從此腳接乙個rint至積分電容器，其值在滿刻度200mv時選用47k，而2v滿刻度則使用470k。
az：積分器和比較器的反向輸入端，接自動調零電容（29腳）caz 。如果應用在200mv滿刻度的場合是使用0.47μf，而2v滿刻度是0.047μf。
2.3電壓顯示電路：
設計中採用的是4段led數碼管來顯示電壓值。led具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡單、耐震及壽命長等優點，它由4個發光二極體組成，其中3個按『8』字型排列，另乙個發光二極體為圓點形狀，位於右下角，常用於顯示小數點。把4個發光二極體連在一起，公共端接高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們採用共陰極接法。
當發光二極體導通時，相應的一段筆畫或點就發亮，從而形成不同的發光字元。其8段分別命名為dp g f e d c b a。例如，要顯示「0」，則dp g f e d c b a分別為：
00111111b；若要顯示多個數字，只要讓若干個數碼管的位碼迴圈為高電平就可以了。
數字電壓表實習報告
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