目錄第1章數顯儀表工作原理 1
1.1 數字式顯示儀表的基本構成及工作原理 1
1.2 數字儀表的主要技術指標 2
1.3 線性化問題 3
第2章數字儀表的設計方案 4
2.1 icl7107d的雙積分a/d轉換器及其轉換 4
2.2 icl7107的邏輯電路 4
2.3 數字計數器 5
2.4 時序邏輯控制電路 5
2.5 時鐘脈衝發生器 5
2.6 主要整合塊 6
第3章數顯儀表的安裝 7
3.1電源部分安裝 7
3.2 數顯部分安裝 7
第4章結論與體會 9
參考文獻 10
第1章數顯儀表工作原理
1.1 數字式顯示儀表的基本構成及工作原理
近五十年來，隨著現代科學技術的迅猛發展，尤其是數位化測量技術、半導體技術、大規模積體電路技術及計算機技術在儀表中的應用，使數字儀表很快地從電子管式、電晶體式發展到目前積體電路式和帶有微處理器的數字儀表。
儀表的應用範圍也從原來主要在實驗室中使用擴充套件到了一切測量領域。在工業生產過程中常用的數字式儀表有數字式溫度計、數字式壓力計、數字流量計、數字電子秤等。
數字儀表的出現適應了科學技術及自動化生產過程中高速、高準確度測量的需要，它具有模擬儀表無法比擬的優點。
同時數字量來傳輸資訊，可使得傳輸距離不受限制。數顯儀表按工作原理分為：不帶微處理器的和帶微處理器的。其原理如圖1-1所示。
圖1-1 數字顯示儀表的方框圖
數字儀表的主要儀表特點有：
準確度高;
②分辨力高;
無主觀讀書錯誤;
測量速度快；
能以數碼形式輸出結果。
不帶微處理器的儀表，通常用運算放大器和中，大規模積體電路來實現；帶微處理器的儀表，是借助軟體的方式來實現原理框圖中的有關功能。
不帶微處理器的數顯儀表一般應具備數模轉換，非線性補償及標度變換三大部分，這三部分又各有很多種類，三者之間相互巧妙地組合，可以組成適應於各種不同要求場合的數字是顯示儀表。儘管數字儀表的品種繁多，原理各不相同，但其基本構成形式可有圖1-2所示的主要環節組成。模—數轉換器是數字儀表的核心，以它為中心，將儀表分成數字和模擬量大部分。
儀表的數字部分一般由計數器，解碼器，時鐘脈衝發生器，驅動顯示電路以及邏輯控制電路組成。
圖1-2 數字顯示儀表的基本結構
在數字儀表中，邏輯控制電路起著指揮整個儀表各部分協調工作的作用。他是數字儀表中不可缺少的環節之一。另外，高穩定的基準電源和工作電源也是數字儀表的重要組成部分。
1.2 數字儀表的主要技術指標
(一) 顯示數字
以十進位制顯示被測變數值的位數稱為顯示位數。能夠顯示「0～9」的數字位稱為「滿位」。
(二) 儀表的量程
儀表標稱範圍的上，下限之差的模。量程有效範圍上限為滿度值。
(三) 精度
目前數字顯示儀表的精度表示法有三種：滿度的ａ%ｎ字，讀數的ａ%ｎ字，讀數的ａ%ｎ滿度的ｂ%，係數n是顯示儀表讀數最末一位數字的變化，一般n=1。
(四) 分辨力和解析度
數字儀表的分辨力是指末位數字改變乙個字所對應的被測變數的最小變化值，他表示了儀表能夠檢測到的被測量最小變化的能力。
解析度指儀表現實的最小數值與最大數值之比。
(五) 輸入阻抗
數字是顯示儀表是一種高輸入阻抗的儀表，輸入阻抗可達ω。
(六) 抗干擾能力
數字式顯示儀表一般用串模干擾抑制比和共模干擾抑制來表徵抗干擾能力大小。
1.3 線性化問題
常規數字儀表的非線性補償方法很多，概括起來可分為下列三種方法：一是可以將非線性被測引數在a/d轉換之間的模擬電路進行非線性補償，這種方法稱為模擬非線性補償法；其二是在a/d轉換過程中進行補償的非線性a/d轉換法；其三是在a/d轉換之後的數位電路部分進行補償的數字非線性補償法。
第2章數字儀表的設計方案
2.1 icl7107雙積分a/d轉換器及其轉換
轉化器：icl7107cpl是三位半雙積分a/d轉換器大規模積體電路，其輸出極為異或門結構。它的作用是把輸入電壓訊號變為數字輸出，並驅動顯示器。
其內部結構包含模擬和數字兩大部分。模擬部分包括積分器、模擬開關、過零比較器等電路。數字部分包括時鐘脈衝發生器、計數器、分頻器、解碼器、控制器、相位驅動器等電路。
轉換器的轉換：icl7107d模擬部分每個轉換週期分為自校零位、訊號積分（取樣）、反相積分（比較）三個階段。
1) 自校零（a/z）階段模擬電路部分的模擬開關a/z接通，其餘開關全部斷開，電路進入自交零狀態。這時模擬輸出端與公共模擬端***短路az、比較器輸出端、輸入端接通負反饋迴路。電路中的總飄逸電壓對自校零電容充電，以記憶並抵消漂移電壓對轉換的影響。
與此同時基準電容被基準電壓充電至。
2) 訊號積分(int)階段模擬開關int接通，其餘開關均斷開—負反饋迴路斷開、輸入端短路解除並對模擬輸入訊號進行取樣積分。輸入訊號經過緩衝器送至積分器，大大提高了轉換器的輸入阻抗。
反相積分（de）階段模擬開關或接通，與輸入電壓反極性的基準電壓接入積分器，同時計數器從零開始計數，反相積分階段開始。當積分器輸出電壓為零時，計數器停止計數，鎖存器儲存並計算器的結果，經解碼由發光二極體顯示器顯示輸入電壓的數值，一次轉換結束。反相積分階段一結束，電路既自動轉入自校狀態開始了下乙個轉換週期。
2.2 icl7107的邏輯電路
由於icl7107驅動led顯示器，因此它的數位電路部分較icl7106略有差異，因為驅動lcd不僅要有鎖存器，還要有驅動lcd的公共電極所需要的對稱方波電源（驅動led無需這一點源），但驅動lcd幾乎不需要電流，而驅動led每斷需5~8v電流（吸入），因此兩者輸出部分略有不同。
顯示器採用七斷顯示方式，其中個位、十位和百位十字部分分成a、b、c、d、e、f、g、七斷，再加上千位k和符號位p，不同斷發光，可以顯示出不同的數字。對7107：來說，因為發光二極體需要極大驅動電流，故驅動電流吸入電流增大至8ma，對千位數字，k斷有兩個顯示斷，所以7107的第19腳吸收電流可達16ma。
2.3 數字計數器
包括計數、鎖存、解碼、七段輸出、驅動。計數器採用「8421」編碼，有個、
十、百三個二-十進位制計數器，級聯使用，每位計數器有四個觸發器。另有千位計數器是「半位」，只能顯示數字1，所以用乙個觸發器即可。鎖存器亦採用觸發器組成，受邏輯電路所存指令控制，所存指令到來，只接受**而不輸出。
解鎖指令到來才將**送解碼器。解碼器完全是由閘電路達成的組合邏輯電路，將bcd解碼成七段碼筆劃。解碼輸出的筆劃訊號和背電極的相位共同決定，異或門的輸入端是段位訊號和50hz方波相異或。
2.4 時序邏輯控制電路
時序邏輯控制電路接受比較器的過零脈衝和計數器的溢位脈衝，經處理後輸出四個指令：一是各模擬開關的控制訊號，是模擬開關按規定時需切換；二是閘門訊號，控制技術脈衝的個數；三是判斷被測電壓的極性，輸出「+」、「-」號控制；四是超量程控制，超量稱時，千位顯示「1」，其餘數碼消隱。
2.5 時鐘脈衝發生器
由於雙積分式的轉換精度與時鐘無關，所以7106不必採用晶體振盪器，只要採用阻容多諧振盪器即可。振盪器是由晶元內的兩個與非門外置r、c組成的多諧振盪器。振盪頻率為
2—1）
為提高抗干擾能力，選r、c使f與電網頻率成整倍數關係，一般f=40hz時鐘發生器輸出40hz訊號經四分頻為10hz分三路輸出：一路去電子計數器，作為計數脈衝，即為液晶顯示器背電極驅動。當然時鐘脈衝產生方式也可採用外部時鐘或石英振盪器。
若採用外部時鐘，只要在晶元（40）腳加峰值5v訊號即可，經晶元兩極反相器放大整形變為時鐘；若用晶振作時鐘，只要將晶體接在（39）（40）腳即可。
2.6 主要整合塊
mc1403是高精度低溫度漂移的基準電路，作為8-12位（二進位制）數模轉換的基準電壓源而設計，為避免溫度漂移所造成的7107的誤差，通常採用具有溫度補償的外接基準穩壓源，在這裡採用mc1403作為基準穩壓源供電，可以獲得精密的電壓基準。如圖2-1所示。
輸出電壓誤差：2.5v±1%
輸出電壓溫度係數：10ppm/（typ）
輸出電流：10ma
輸出電壓範圍：4.5-40v
封裝：8腳dil陶封（**u）；8腳dil塑封（**d**）
圖2-1 mc1403的管腳排列
第3章數顯儀表的安裝
數字顯示電路部分的安裝要在麵包板上進行，壓力感測器，電源部分不在麵包板上。由於數顯部分需要6v的電源，因此，電源要在另外的印刷電路安裝，以給數顯部分供電。
圖3-1 數顯壓力表原理圖
3.1電源部分安裝
由於數顯部分要使用6v的電源，這裡採用的兩個三端整合穩壓器。其中7806為固定標準正電壓穩壓器；7906為固定標準負電壓穩壓器。
電源電路的器件包括電源變壓器，整流橋，整合穩壓器及電容。
整個電路安裝在一塊印刷線路板上，安裝時要使用電烙鐵。為了使用該電源的安全性，可靠性。因此，在設計是要考慮線路布置合理，強電與弱電之間要留有相當的距離。
同時注意220v電源線的引入方向，安全，防止短路，輸出6v電源要有「接線端子」。
3.2 數顯部分安裝
根據繪製的接線圖，首先在麵包板上把7107和四個數碼管的位置確定好，為了便於顯示，一般要把四個數碼管放在上方。然後以接線方便為原則，確定7107的位置。同時要考慮「+電源」，「—電源」，「地」，線的接法。
其他晶元，電阻，電容，電位器等圍繞7107就近安排。
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