基于7107的數字電壓表的設計-文庫吧

【正文】 完成設計任務的同時注重多方面能力的培養 基于 ICL7107的數字電壓表的設計 2 與提高，主要包括以下幾方面 ： ； ，解決實際工程技術問題的能力； 、產品手冊和各種工具書的能力； ； 。 第二章 硬件設計及電路 3 第 二章 硬件設計及電路圖 設計任務 用 ICL7107 來完 成一個簡易的數字電壓表，能夠對輸入的電壓進行測量，并通過 七 段數碼管進行顯示。 原理圖 圖 原理圖 設計方案論證 數字電壓表 主要由模擬電路和數字電路兩大部分組成。 模擬部分包括輸入放大器、 A/D 轉換器和基準電源；數字部分包括計數器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示器。其中， A/D 轉換器將輸入的模擬量轉換成數字量， 邏輯控制電路產生基于 ICL7107的數字電壓表的設計 4 控制信號，按規定的時序將 A/D 轉換器中各組模擬開關接通或斷開，保證 A/D 轉換正常進行， A/D 轉換結果通過計數譯 碼電路變成筆段碼，最后驅動顯示器顯示相應的數值。 A/D 轉換器是數字電壓表的核心部件，對它的選擇有以下兩種方案： 方案一：采用 A/D 轉換器 ICL7107/ICL7106，它是大規模集成芯片，將模擬電路和數字電路集成在一個只有 40 個功能端的芯片 內，包含了 A/D 轉換、邏輯控制、譯碼控制、譯碼驅動等電路，只需外接少量元件就能組成三位半數字電壓表 。 方案二：采用雙積分 A/D 轉換器 MC14433，它是 CMOS 大規模集成電路芯片，它將模擬部分和數字部分的電路 集成在同一芯片內。使用時僅需外接兩電阻和兩個電容，就可組成一個 具有自動調零和自動極性轉換功能的 A/D 轉換系統。 ICL7107 是一塊應用非常廣泛的集成電路。它包含 3 位 半 數字 A/D 轉換器，可直接驅動 LED 數碼管，內部設有參考電壓、獨立模擬開關、邏輯控制、顯示驅動、自動調零功能等。數字電壓表的制作是 ICL7107 的一種典型應用電路。制作時，數字顯示用的數碼管為共陽型， 2K 可調電阻最好選用多圈電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其它器件選用正品即可。該電路稍加改造，還可演變出很多電路，如數顯電流表、數顯溫度計等。 本實驗是基于 ICL7107 的數字電壓表的 設計。 第三章 數字電壓表電路系統設計 5 第 三章 數字電壓表電路系統設計 A/D 轉換模塊的設計 ICL7107A/D 轉換器簡介 ICL7107 是目前廣泛應用于數字測量系統的一種 3 位 半 A／ D 轉換器，能夠直接驅動共陽極 LED 數碼管， 構成數字電壓表。隨著大規模集成電路制造技術的不斷發展，各種大規模集成 A/D 轉換器相繼出現。 ICL7107A/D 轉換器 具有功耗低、精度高、功能完整、使用簡單等特點， 是一種集 3 位半 A/D 轉換器、段驅動器、位驅動器于一體的大規模 集成電路， 不需要另加驅動電路和限流電阻， 構成的數字電壓表電路簡潔完 整 ，并且 非常方便改裝成數字電子秤、數字溫度計 等專門的傳感器檢測工具。 ⑴ ICL7107 的封裝 如 圖 所示 ： 圖 ICL7107 的封裝 ⑵ ICL7107 的引腳圖及各引腳功能介紹 ICL7107 采用 PID40 封裝，管腳 如 圖 所示 ： 各管腳功 能如 下 說明 ： 基于 ICL7107的數字電壓表的設計 6 V+、 V：分別為電源的正、負端； COM：模擬信號的公共端，簡稱“ 模擬地”。使用時通常將該端與輸入信號的負端，基準電壓的負端短接； TEST：測試端。 此端有兩個功能，一是做“測試指示” ， 將它與 V+短接后， LED顯示器顯示全部筆畫 1888，據此可確定顯示器有無筆段殘缺現象； 第二個功能是作為數字地供外部驅動器使用，構成小數點、標志符顯示電路 ； ɑ1～ɡ ɑ 2～ɡ ɑ 3～ɡ 3：分別為個位、十位、百位驅動端，依次接 LED 顯示器的個、十、百位的相應筆段； bc4:千位（即最高位，也稱 1/2 位）筆段驅動器，接千位 LED 的 b、 e 段； POL：負極性指示驅動端，接千位 LED的 g 端； GND：數字地。 與 37 腳（ TEST）經過內部的電阻接通； 圖 ICL7107 的引腳圖 OSC1～ OSC3：為時鐘振蕩器引出端，外接阻容元件可構成兩極反向式阻容振蕩 器； Vref+:基準電壓的正端，簡稱“基準 +”，通常從內部基準電壓獲取所需的基準電 壓，以提高基準電壓的穩定性； Vref：基準電壓的負端，簡稱“基準 ” ； Cref+、 Cref:為外接基準電容端； IN+、 IN:為模擬電壓的正 、 負輸入端 ； CAZ：外接自動調零電容端； INT：積分器輸出端，接積分電容 Vint； BUF:緩沖放大器輸出端，接積分電阻 Rint。 ⑶ ICL7107 安裝電壓表頭時的一些要點： （ 按照測量 值為 177。 ） 來說明 ： 辨認引腳：芯片的第一腳，是正放芯片 ，面對型號字符，然后，在芯第三章 數字電壓表電路系統設計 7 片的左下方為第一腳 ； 也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一腳了。 許多廠家會在第一腳旁邊打上一個小圓點作為標記。 知道了第一腳之后，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）。 牢記關鍵點的電壓：芯片 的 第一腳是供電，正確電壓是 5V ； 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 ； 第 31 引腳是信號輸入引腳，可 以輸入 177。 的電壓 ， 在一開始，可以把它接地，造成 “0” 信號輸入，以方便測試。 注意芯 片的第 2 2 29 三 引腳的元件數值，它們是 、 47K、 阻 容 ，這三個元件屬于芯片工作的積分網絡，不能使用磁片電容。芯片的 33 和 34 引 腳接的 1uF 電容也不能使用磁片電容。 注意接地引腳：芯片的電源地是 21 引 腳 。模擬地是 32 引 腳 。信號地是 30 引 腳 。基準地是 35 引 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 ）， 第 30 引 腳或 35 引腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。－－ 本文不討論特殊要求應用。 負電壓產生電路：負電壓電源可以從電路外部直接使用芯片來提供，但是這要求供電需要正負電源，通常采用簡單方法，利用一個 +5V 供電就可以解決問題。比較常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等電路來得到，這樣需要增加硬件成本。我們常用一只 NPN 三極管，兩只電阻，一個電感來進行信號放大，把芯片 第 38 引 腳的振蕩信號串接一個 20K ～ 56K 的電阻連接到三極管 “B” 極，在三極管 “C” 極串接一 個電阻（為了保護）和一個電感（提高交流放大倍數），在正常工作時，三極管的 “C” 極電壓為 ～ 為最好。這樣，在三極管的 “C” 極有放大的交流信號，把這個信號通過 2 只 4uF 電容和 2 支 二極管，構成 整流電路，可以 將 得到 的 負電壓供給 ICL7107 的 第 26 引 腳使用。這個電壓 最好是在 － 到 － 之間。 如果上面的所有連接和電壓數值都是正常的，也沒有 “ 短路 ” 或者“ 開路 ” 故障，那么，電路就應該可以正常工作了。利用一個電位器和指針萬用表的電阻 X1 檔，我們可以分別調整出 50mV,100mV,190 mV 三種電壓基于 ICL7107的數字電壓表的設計 8 來，把它們依次輸入到 ICL7107的第 31引 腳，數碼管應該對應分別顯示 、 的數值，允許有 2 ～ 3 個字的誤差。如果差別太大，可以微調一下 第 36 引 腳的電壓。 比例讀數：把 第 31 引 腳與 第 36 引 腳短路，就是把基準電壓作為信號輸入到芯片的信號端，這時候，數碼管顯示的數值最好是 ，通常在 ～ 之間，越接近 越好。這個測試是看看芯片的比例讀數轉換情況，與基準電壓具體是多少無關，也無法在外部進 行調整這個讀數。如果差的太多，就需要更換芯片了。 ICL7107 也經常使用 177。 量程，這時候，芯片 的第 2 229 引腳的元件數值 ，應 更換為 、 470K、 阻容 ，并且把 第 36引 腳 調整到 就可以使用 177。 量程了。 這種數字電壓表頭，被廣泛應用在許多測量場合，它是進行模 擬 ～ 數字轉換的最基本 、 最簡單而又最低價位的一個方法，是作為數字化測量的一種最基本的技能。 ICL7107A/D 轉換器外圍電路設計 圖 外圍電路 1 圖 外圍電路 2 圖 外圍電路 3 第三章 數字電壓表電路系統設計 9 圖 外圍電路 4