数字直流电压表设计 (2)(2)

T22n

BZ vI(nTS)

TCPVREF

计数器的二进制数与取样电压成正比，是取样电压对应的数字量。实际上CP脉冲可能与比较器的边沿不同步，导致计数器可能漏计或多计一个脉冲。故上式应修正为

2n

BZ 1 vI(nTS)

VREF

的单位模拟电压LSB为

VREF

2n

本设计运用MC14433实现双积分ADC模数转换功能。 MC14433引脚功能说明：

MC14433采用24引线双列直插式封装，外引线排列如图1-5所示，各引脚功能如下：

LSB

图1-5 MC14433引脚图

其输出选通脉冲时序图如下

MC14433输出选通脉冲时序图

（二）MC14511B功能介绍：

本设计采用的MC14511B引脚图如下：

○1○2○6○7端为输入端，ABCD为四位BCD码输入 15为输出端。当输出为高电平时显示器对应段亮 ○9~○

VDDVSS端：正负电源端。

LE端：锁存允许端，当LE=“1”时，处于锁存状态，锁封输入，此时它的输出为前一次LE=“0”时输入的BCD码；当LE=“0”时，处于选通状态，输出即为输入的代码。

由此可见，利用LE端的控制作用可以讲某一时刻的输入BCD代码寄存下来

使输出不再随输入变化。

灯测试端。当LT=“0”时，七段译码器输出全为“1”，发光数码管各

段全亮显示；当LT=“1”时译码器输出状态由BI端控制。

BI消隐端。当BI

=“0”时，控制译码器为全“0”输出，发光数码管各段全

亮显示；当BI=“1”时，译码器正常输出，发光数码管正常显示。

由以上可知。消隐端灯测试端锁存允许端共同实现锁存译码功能。当LE=“1”时，处于锁存状态，锁封输入，此时它的输出为前一次LE=“0”时输入的BCD码；当LE=“0”时，处于选通状态。 （三）MC1413功能介绍

MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构，因此具有很高的电流增益和很高的输入阻抗，可直接接受MOS或CMOS集成电路的输出信号，并把电压信号转换成足够大的电流信号驱动各种负载。该电路内含有7个集电极开路反相器（也称OC门）。MC1413电路结构和引脚如图1-8所示，它采用16引脚的双列直插式封装。每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的抑制二极管。

图1-8 MC1413引脚和电路内部结构图 图1-9 MC1403引脚图 （四）基准电源MC1403功能介绍

MC1403的输出电压的温度系数为零，即输出电压与温度无关。该电路的特点是：①温度系数小；②躁声小；③输入电压范围大，稳定性能好，当输入电压从+4.5V变化到+15V时，输出电压值变化量 V0 3mV；④输出电压值准确度较高，在2.475V～2.525V以内；⑤压差小，适用于低压电源；⑥负载能力小，该电源最大输出电流为10mA。

MC1403采用8引线双列直插标准封装，如上图1-9所示。在本设计中通过电阻分压为MC14433提供精确的2V参考电压。

五·设计框图与工作原理，测量电压的转换与显示原理：

基于MC14433设计的数字直流电压表图：

5.1).被测直流电压VX经A / D转换后以动态扫描形式输出，数字量输出端Q0 Q1 Q2 Q3 上的数字信号经七段译码器CC4511译码后顺序输出。位选信号DS1 ～ DS4通过位选开关MC1413分别控制着千/百/十/个位上的4只LED数码管的阴极。由于选通重复频率较高，看到四位数码管同时显示的效果。

5.2)当参考电压VR＝2V 时，满量程显示1.999V；VR＝200mV时，满量程为199.9mV。可以通过选择开关来控制千位和十位数码管的h段经限流电阻实现对相应的小数点显示的控制。选作自动量程控制！

5.3).最高位(千位)显示时，只接LED数码管的b、c段，千位只显示1或不显示，用千位的g段来显示模拟量的负值(正值不显示)，由MC14433的Q2 端.通过MC1413的负极性控制 g段。

5.4).精密基准电源MC1403:A / D转换采用MC1403集成精密稳压源作A / D转换的参考电压，MC1403的输出电压为 2.5V，电压变化在3 ～ 0.6mV.输出最大电流为10mA。

5.5) MC1413采用NPN达林顿复合晶体管的结构, 电流增益大，输入阻抗高，能把电压信号转换成电流信号驱动各种负载。电路内含有7个集电极开路反相器（OC门）。MC1413电路为16引脚双列直插式封装。每一驱动器输出端均接有一释放电感负载能量的抑制二极管。

5.6）数码显示电路部分仿真见下图：

5.7）工作原理：

数字电压表将被测模拟量转化为数字量，并进行实时数字显示。该系统由MC14433位半A\D转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CC4511七段锁存-译码-驱动器、基准电源MC1403和共阳极LED发光数码管组成。

各部分的功能如下：

1）3位半A\D转换器（MC14433）：将输入的模拟信号转化成数字信号。

2）基准电源（MC1403）：提供精密电压，供A\D转换器作参考电压。

3)译码器（CC4511）：将二-十进制（BCD）码转换成七段信号。 4）驱动器（MC1413）：驱动显示器的a、b、c、d、e、f、g七个发光段，驱动发光数码管（LED）进行显示。

5）显示器：将译码器输出的七段信号进行数字显示，读出A\D转换结果。

六·数字电压表的安装调试

6.1.数码显示部分的组装与调试

1) 先将后三位数码管同名笔划段与显示译码CC4511的相应输出端连在一起，最高位数码管只将b、c、g三笔划段接入电路。 2) 插好芯片CC4511与MC1413，试将CC4511的输入端A、B、C、D接至拨码开关对应的A、B、C、D四个插口处；将MC1413的1、2、3、4脚接至逻辑开关输出插口上。

3)用检查动态显示的方法分别检查数码管的显示数及选通情况。 6.2. 标准电压源的连接和调整：

插上MC1403基准电源，用标准数字电压表检查输出是否为2.5V，然后调整10KΩ电位器，使其输出电压为2.00V，调整结束后去掉电源线。

6. 3. 总装测试的方法与步骤

1)接线：按设计电路接好线路，并插上MC(TC)14433及MC1413等芯片。

2) 通电显示检查：接通+5V、-5V电源及地线，当输入端接地，此时显示器将显示“000”值，否则，应依次检测电源正负电压，用示波器测量、观察DS1～DS4 ，Q0～Q3波形，判别故障所在。

3) 电压粗测：调节输入电压VX 的高低，4位输出显示数码应相应变化，然后进入下一步精调。

4)测量基准校正： 用标准数字万用表（示波器）测量输入电压，调节电位器，使VX＝1.000V，调整基准电压源，使指示值与标准电压表误差个位数在5之内。

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