数字万用表电路的毕业设计

毕业设计说明书数字万用表电路的设计专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期年月日数字万用表电路的设计摘要：数字万用表是采用数字化测量技术，把连续的模拟信号转换成不连续的、离散的数字信号并加以显示的仪表，广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。本次设计的数字万用表将使用美国摩托罗拉公司生产的MC14433A/D转换器，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻可以测量交、直流电压，直流电流、电阻并经四位数码管显示。在测量过程中使用量程开关来选择相应的电压、电流、电阻档位进行数据采集，之后将采集的信号一律转换为0～2V的直流电压值送到A/D转换器MC14433，转换为数字信号后，将此数字信号送至锁存-译码器，变成BCD码，再由LED显示器显示出来。其中，量程切换电路控制着对应小数点的明暗，从而使LED显示器显示出不同量程的读数。由于操作过程中可能会有超量程现象，所以在设计中添加了超量程报警部分，当检测到超量程信号时，LED显示器闪烁，以示报警。设计中采用了先进的数显技术，精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便。关键词：数字万用表；A/D转换器；MC14433；超量程报警TheDesignofDigitalMultimeterAbstract:Digitalmultimeterareusingdigitalmeasurementtechniques,thecontinuousanalogsignaltodiscontinuous,discretedigitalsignalandtodisplayinstrumentation,widelyusedinelectronicsandelectricalmeasurement,industrialautomationinstruments,automatictestsystemsandotherintelligentmeasurement,showsastrongvitality.ThedesignofthedigitalmultimeterwillusetheMotorolacompanyproducestheMC14433A/Dconverter,cooperatetoshuntresistance,dividingresistor,benchmarkresistancecanmeasureacvoltage,dcvoltage,dccurrent,resistanceandthefourdigitaldisplay.Inthemeasurementprocessusingthescalesettingswitchtochoosecorrespondingvoltage,current,resistancegearindatacollection,followedbytheacquisitionofthesignalbeconvertedto0to2VDCvoltagetotheA/DconverterMC14433,convertedtoAdigitalsignal,thedigitalsignalsenttolocktosave-decoder,becomeBCD,againbyLEDdisplayshowsout.Amongthem,therangeswitchingcircuitcontrolsthebrightnessofthecorrespondingdecimalpointsothattheLEDdisplayshowsadifferentrangeofreadings.Operationmaybeover-rangephenomenon,soaddinthedesignofthealarmportionoftheover-range,whentherangesignalisdetected,theLEDdisplayflashestoshowthealarm.Thedesignofadvanceddigitaldisplaytechnology,highprecision,stronganti-jammingcapability,scalability,strong,easyintegration.KeyWords:Digitalmultimeter;A/Dconverter;MC14433;overrangealarm目录1概述................................................................12总体方案论证........................................................12.1直流电压测量方案..............................................22.2交流电压测量方案..............................................22.3直流电流测量方案..............................................32.4电阻测量方案..................................................32.5显示电路方案..................................................32.6量程自动切换电路方案..........................................33单元电路的设计......................................................33.1直流电压电路的设计............................................33.2交流电压转换成直流电压电路的设计..............................43.3直流电流转换成直流电压电路的设计..............................63.4电阻转换成直流电压电路的设计..................................63.5数字电压表电路的设计..........................................83.5.1A/D转换器MC14433.......................................83.5.2七路达林顿驱动器阵列MC1413.............................123.5.3七段译码驱动器CD4511...................................123.5.4高精度低漂移能隙基准电压源MC1403.......................133.5.5显示器.................................................153.6量程自动切换电路的设计.......................................163.6.1量程转换电路...........................................183.6.2小数点显示电路.........................................193.6.3超量程闪烁报警电路.....................................203.6.4双向移位寄存器CD40194..................................203.6.5四输入异或门CD4070.....................................213.6.6双上升沿D触发器CD4013.................................223.7稳压电源的设计...............................................234结束语.............................................................23参考文献............................................................25致谢............................................................26附录............................................................27附录1：数字万用表电路原理图.....................................28附录2：数字万用表电路PCB图.....................................291数字万用表电路的设计1概述数字万用表是一种用途很广的数字测量仪器，能测量直流电压、交流电压、直流电流、电阻等,涉及到模拟电子技术和数字电子技术的许多内容。本设计要求以MC14433A/D转换器为核心构成213位数字电压表。其中213位是指十进制数0000-1999，所谓3位是指个位、十位、百位，其数字范围均为0-9，而所谓半位是指千位数，它不能从0变化到9，而只能由0变到1，即二值状态，所以称为半位。该设计电路主要分为213位A/D转换器、7段译码驱动器及位驱动器、213位共阴极LED显示器、超量程闪烁报警电路、基准电压源、AC/DC转换器、功能及量程开关电路、自动量程电路、恒流源和±6V稳压电源部分组成。本设计的任务是能够完成四级量程的直流电压测量，其量程范围为2V、20V、200V、2000V；完成四级量程的交流电压测量，其量程范围为2V、20V、200V、2000V；完成四级量程的直流电流测量，其量程范围为2mA、20mA、200mA、2A；完成四级量程的电阻测量，其量程范围为2K、20K、200K、2M；完成量程手动自动切换功能。本课题主要运用《数字电子技术》、《模拟电子技术》、《电路》、《电子测量技术》等几门课程的基本理论知识，采用了先进的数显技术，把连续的模拟量转换成离散的数字量并加以显示，从而设计出准确度高、分辨力强、测量功能完善、测量速率快、显示直观、保护功能完善、耗电省、便于携带、性价比很高的数字万用表。由于数字式万用表诸多的优越性能，从而使得数字万用表正在逐步取代传统的指针式(即模拟式)万用表，成为现代电子测量及维修工作中最常用的数字仪表。数字万用表的检测及应用技术是电子测量的基础，也是电子工作者需要掌握的基本技能。大量实践证明，数字万用表除用于常规测量之外，还可以进一步扩展其测量功能，实现“一表多用”，在一定程度上代替了多种专用电子测量仪器完成检测任务。2总体方案论证方案一：使用单片机AT89C51与ADC0809设计一个数字万用表，配合分流电阻、分压电阻、基准电阻测量交直流电压、直流电流、直流电阻并经四位数码管显示。方案二：以美国摩托罗拉公司生产的MC14433A/D转换器为核心构成213位数2字万用表。在此基础上，设计制作一个能测量直流电压、交流电压、直流电流和电阻的数字测量仪器。电流、电阻的测量主要是运用安培定律，将电流、电阻转化成数字万用表的核心器件A/D转换器能够测量的0～2V的电压量，将得到的二进制数值通过BCD七段译码器/驱动器进行编码，最后送给数码管显示出来。根据设计要求可以初步画出如图2-1所示的设计框图。共阴极LED显示器段译码驱动器位驱动器基准电压源A/D转换器A/D转换器MC14433超量程闪烁报警电路自动量程电路功能及量程开关电路稳压电源恒流源ACDC输入+6V-6V图2-1系统设计原理框图方案一虽然电路简单，但编程复杂，不易实现。方案二虽然电路复杂，但不需要编程，功能实现简单。综合比较，本次数字万用表电