四位半高精度電壓表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc

1. 汽車電池電壓監(jiān)視器的設(shè)計(jì)；2. 微型竊聽(tīng)器的設(shè)計(jì)；3. 手機(jī)充電器電路設(shè)計(jì)；4. 簡(jiǎn)易對(duì)講機(jī)的設(shè)計(jì)5. 電話自動(dòng)錄音器6. 音樂(lè)噴泉的設(shè)計(jì)7. 基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花機(jī)；四位半高精度電壓表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要：四位半數(shù)字電壓表就是數(shù)字表的一種，它的精度比普通常用的三位半要高出一個(gè)等級(jí)，它最高可以顯示到19999，也就是萬(wàn)分之一，普通三位半得只能顯示到1999，是千分之一，相差了10倍。相對(duì)于市售的普通三位半電壓表，大多數(shù)的精度都在3%左右，經(jīng)過(guò)用高精度基準(zhǔn)調(diào)整的四位半電壓表?yè)碛懈痈呔鹊臏y(cè)量值，更加方便直觀的測(cè)出用電器電壓工作情況。AbstractFour semi-digital voltage meter is a kind of digital form, it is commonly used in precision than the average three and a half a grade higher, which can display up to 19999, which is one ten-thousandth of ordinary three and a half have only show to 1999, is a thousandth of a difference of 10 times. Compared to commercially available general three and a half voltage meter, most of the precision of about 3%, after adjustment of four high-precision reference voltage meter and a half have a more high-precision measurements, more convenient and intuitive to use electrical appliances measured voltage work.關(guān)鍵詞：四位半 高精度 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 PCB板制作KeywordsFour and a half ; Precision ; Data conversion; PCB board production一 總的方案總的方案要有點(diǎn)文字說(shuō)明，而且你這個(gè)圖重畫(huà)先得，質(zhì)量較一般圖1原理框圖 二 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)四位半電壓器主要以AD轉(zhuǎn)換器為主體，外加譯碼器和數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容等元件組成，主要分成AD轉(zhuǎn)換、表頭、譯碼、顯示四大部分。電壓通過(guò)7135芯片，轉(zhuǎn)換成BCD數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)經(jīng)74LS47芯片譯碼后傳到四合一數(shù)碼管顯示。7135的23腳（POL）輸出極性信號(hào)到單位數(shù)碼管。CD4069為7135提供時(shí)鐘脈沖。2.1總原理圖和元器件7135是采用MOS工藝制作的單片機(jī)4 1/2位A/D轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動(dòng)器及電阻電容等元件，就可以組成一個(gè)滿量程為2V的數(shù)字電壓表。1.在每次A/D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動(dòng)進(jìn)行調(diào)零操作。2.在+2000字（2V，滿量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度+1字。3.具有自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能。4.輸出電流典型值1PA5所以輸出端和TTL電路相容。6.有過(guò)程（OR）和欠量程（UR）標(biāo)志信號(hào)輸出，可用作自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。7.輸出為動(dòng)態(tài)掃描BCD碼。8.對(duì)外提供六個(gè)輸入，輸出控制信號(hào)（R/H，BUSH,ST,POL,OR,UR）,因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器，微處理器或其他控制電路連接使用。9.采用28外引線雙列直插式封裝，外引線功能端排列如圖所示。文章的行距很不統(tǒng)一，你要調(diào)整到整體同意，視覺(jué)好看點(diǎn)1、R/H（25腳）當(dāng)R/H=“1”（該端懸空時(shí)為“1”）時(shí)，7135處于連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，沒(méi)40002個(gè)時(shí)鐘周期完成一次A/D轉(zhuǎn)換。若R/H=“1”變“0”，則7135在完成本次A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入保持狀態(tài)，此時(shí)輸出為最后一次轉(zhuǎn)換結(jié)果，不受輸入電壓變化的影響。因此利用R/H端的功能可以使數(shù)據(jù)有保持功能。若把R/H端用作啟動(dòng)功能時(shí)，只要在該端輸入一個(gè)正脈沖（寬度300NS），轉(zhuǎn)換器就從AZ階段開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。注意：第一次轉(zhuǎn)換周期中的AZ階段時(shí)間為9001-10001個(gè)時(shí)鐘脈沖，這是由于啟動(dòng)脈沖和內(nèi)部計(jì)數(shù)器狀態(tài)不同步造成的。2、ST(26腳)每次A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后，ST端都輸出5個(gè)負(fù)脈沖，其輸出時(shí)間對(duì)應(yīng)在每個(gè)周期開(kāi)始時(shí)的5個(gè)位選信號(hào)正脈沖的沖間，ST負(fù)脈沖寬度等于1/2時(shí)鐘周期，第一個(gè)ST負(fù)脈沖在上次轉(zhuǎn)周期結(jié)束101個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生。因?yàn)槊總€(gè)選信號(hào)（D5D1）的正脈沖寬度為200個(gè)時(shí)鐘周期（*只有AZ和DE階段開(kāi)始時(shí)的第一個(gè)D5的脈沖寬度為201個(gè)CLK周期），所以ST負(fù)脈沖之間相隔也是200個(gè)時(shí)鐘周期。需要注意的是，若上一周期為保持狀態(tài)（R/H=“0”）則ST無(wú)脈沖信號(hào)輸出。3、BUSY（21腳）在雙積分階段（INT+DE），BUSY為高電平，其余時(shí)為低電平。因此利用BUSY功能，可以實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的遠(yuǎn)距離雙線傳送，其還原方法是將BUSY和CLK“與”后來(lái)計(jì)數(shù)器，再減去10001就可得到原來(lái)的轉(zhuǎn)換結(jié)果。4、OR（27腳）當(dāng)輸入電壓超出量程范圍（20000），OR將變高。該信號(hào)在BUSY信號(hào)結(jié)束時(shí)變高。在DE階段開(kāi)始時(shí)變低。5、UR（28腳）當(dāng)輸入電壓等于或低于滿量程的9%（讀數(shù)為1800），則一當(dāng)BUSY信號(hào)結(jié)束,UR將會(huì)變高。該信號(hào)在INT階段開(kāi)始時(shí)變低。6、POL（23腳）該信號(hào)用來(lái)指示輸入電壓的極性。當(dāng)輸入電壓為正，則POL等于“1”，反之則等于“0”。該信號(hào)DE階段開(kāi)始時(shí)變化，并維持一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換調(diào)期。7、位驅(qū)動(dòng)信號(hào)D5、D4、D3、D2、D1（12、17、18、19、20腳）為一位驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，脈沖寬度為200個(gè)時(shí)鐘周期，其中D5對(duì)應(yīng)萬(wàn)位選通，以下依次為千、百、十、個(gè)位。在正常輸入情況下，D5D1輸出連續(xù)脈沖。當(dāng)輸入電壓過(guò)量程時(shí)，D5D1在AZ階段開(kāi)始時(shí)只分別輸出一個(gè)脈沖，然后都處于低電平，直至DE階段開(kāi)始時(shí)才輸出連續(xù)脈沖。利用這個(gè)特性，可使得顯示器件在過(guò)程時(shí)產(chǎn)生一亮一暗的直觀現(xiàn)象。8、B8、B4、B2、B1（16、15、14、13腳）該四端為轉(zhuǎn)換結(jié)果BCD碼輸出，采用動(dòng)態(tài)掃描輸出方式，即當(dāng)位選信號(hào)D5=“1”時(shí)，該四端的信號(hào)為萬(wàn)位數(shù)的內(nèi)容，D4=“1”時(shí)為千位數(shù)內(nèi)容，其余依次類推。在個(gè)、十、百、千四位數(shù)的內(nèi)容輸出時(shí)，BCD碼范圍為00001001，對(duì)于萬(wàn)位數(shù)只有0和1兩種狀態(tài)，所以其輸出的BCD碼為“0000”和“0001”。當(dāng)輸入電壓過(guò)量程時(shí)，各位數(shù)輸出全部為零，這一點(diǎn)在使用時(shí)應(yīng)注意。22 74LS47和4069特點(diǎn)和性質(zhì)74LS47是BCD-7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動(dòng)器， 74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字,通過(guò)它解碼， 可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字， 從而簡(jiǎn)化了程序，節(jié)約了 單片機(jī)的IO開(kāi)銷。 因此是一個(gè)非常好的芯片！但是由于目前從節(jié)約成本的角度考慮， 此類芯片已較少用， 大部份情況下都是用動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示。 數(shù)字部分主要由計(jì)數(shù)器、鎖存器、多路開(kāi)關(guān)及控制邏輯電路等組成。7135一次A/D轉(zhuǎn)換周期分為四個(gè)階段：1、自動(dòng)調(diào)零（AZ）；2、被測(cè)電壓積分（INT）；3、基準(zhǔn)電壓反積分（DE）；4、積分回零（ZI）。表頭是按照普通應(yīng)用電路而組合成為最基本的數(shù)字表頭，主要使用了其+2.0000V的直接測(cè)量功能。電路里采用CD4069組成-5V電壓產(chǎn)生電路，以及IC7135需要的時(shí)鐘信號(hào)電路，并且整合了整流穩(wěn)壓電路，只需要提供交流電壓7V以上，就可以正常使用。2.3操作方法，步驟及注意事項(xiàng)2.3.1 PCB板制作步驟與注意事項(xiàng)：1.用激光打印機(jī)把pcb圖打在不干膠紙上2.用熨斗把膠紙上的碳粉印在已用砂紙打磨好的覆銅板上3.用油性筆把覆銅板上的pcb圖線路補(bǔ)好4.把覆銅板放進(jìn)腐蝕溶液中腐蝕，直到板上的的銅被腐蝕完全并有比較深的顏色 5.用轉(zhuǎn)孔機(jī)打孔6. 用砂紙把pcb板上的碳粉擦去注意：1）覆銅板一定要用砂紙磨得足夠細(xì)2）腐蝕液的溫度和濃度提高可以加快腐蝕速度，但不宜過(guò)高.3.電壓表制作步驟與注意事項(xiàng). 準(zhǔn)備好點(diǎn)烙鐵、萬(wàn)用表、剪鉗等工具. 安裝時(shí)，其它的先裝好，7135和74LS247最后安裝，先不裝這兩個(gè)器件，通電量一下74HC04有沒(méi)有產(chǎn)生5V左右的負(fù)壓，然后再安裝這兩個(gè)器件.用電線把的腳為負(fù)電壓，與所示圖的正極相連注意：測(cè)試時(shí)電源不能反接，否則可能令表頭報(bào)廢三 調(diào)試工作參數(shù)：工作電壓：712V交流電壓工作量程：-2.0000V+2.0000V3.1基本質(zhì)量的快速判別：送入6V交流電源或者直流電源接在濾波電容上，屏幕上面顯示隨機(jī)數(shù)字，用金屬短路2個(gè)輸入端口P2（Vin與GND），屏幕應(yīng)該顯示0000，（允許有+1個(gè)字的變化），利用指針萬(wàn)用表的X1電阻擋，（或者是一節(jié)1.5V電池），輸入到表頭的信號(hào)輸入端口，屏幕應(yīng)該顯示該電池的數(shù)字。3.2校準(zhǔn)測(cè)量精度：利用一只數(shù)字萬(wàn)用表監(jiān)視著芯片第二引腳的電壓，調(diào)多圈電位器，使讀數(shù)=1.0000V（允許+2個(gè)字），然后，輸入一個(gè)信號(hào)電壓，用數(shù)字萬(wàn)用表監(jiān)視，是否讀數(shù)一致，如果不一致再仔細(xì)微調(diào)多圈電位器令其達(dá)到一致。校準(zhǔn)后，可以用指甲油小許封住多圈電位器的微調(diào)螺釘。3.3 調(diào)試：調(diào)2K電位器，時(shí)7135的1腳電壓為參考電壓1.0000V。短接P2輸入端，調(diào)2K電位器時(shí)數(shù)碼管顯示最低電平。3.4測(cè)試結(jié)果：量程為+-2.0000V。電源輸入12V交流電壓，屏幕上顯示隨機(jī)數(shù)字，短接輸入端口P2,屏幕顯示00017。用一節(jié)1.5V電池做測(cè)試，數(shù)字萬(wàn)用表上的平均數(shù)據(jù)為1.579V，用該電壓表測(cè)試，數(shù)據(jù)為1.5802。（萬(wàn)用表測(cè)1.5V電池）（電壓表測(cè)1.5V電池，數(shù)據(jù)為15802）3.5改良：3.5.1小數(shù)點(diǎn)選擇：由于LED采用了兩種共陽(yáng)LED，萬(wàn)位的采用單位數(shù)碼管，萬(wàn)位以下的采用四位一體的數(shù)碼管，萬(wàn)位的小數(shù)點(diǎn)P，直接接1K的電阻到地，就可以點(diǎn)亮萬(wàn)位的小數(shù)點(diǎn)，萬(wàn)位以下的小數(shù)字，是通過(guò)四位數(shù)碼管當(dāng)中的P點(diǎn)接7404的11腳，然后將第10腳選擇接哪一位數(shù)碼管的位掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)達(dá)到對(duì)應(yīng)使該位的小數(shù)點(diǎn)點(diǎn)亮的目的，也就是接7135的17腳到20腳的任意一腳。3.5.2增加量程：采用1M多圈電位器,7135的量程是2V,在2V量程時(shí),無(wú)需要采用,20V量程時(shí),調(diào)整多圈電位器阻值比為9比1就可以了。200V時(shí),就調(diào)為99比1,此時(shí),在下端串一個(gè)680歐的電阻為更好調(diào)試,也可以不用.如果是2000V的量程,應(yīng)串一個(gè)68歐的電阻,此時(shí)數(shù)字表的輸入阻抗是1M左右。3.5.3數(shù)據(jù)保持：7135的第25腳接地,可以便當(dāng)前LED顯示的數(shù)值保持下來(lái),直到斷電,所以在25腳和地之間接一個(gè)開(kāi)關(guān),就可以數(shù)據(jù)保持了. 四 結(jié)束語(yǔ)為期兩周的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，看著桌上我們做出的作品，其中學(xué)習(xí)到的東西實(shí)在太多太多了。這次我第一次團(tuán)體合作制作電子作品，其過(guò)程讓我深深地體會(huì)到團(tuán)體合作的默契度和堅(jiān)持不懈的精神是何其重要。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不再是自己埋頭檢測(cè)，而是三人一起合作解決。初期做出的作品用了三天的調(diào)試才能基本成型，想不到最后竟是一個(gè)電位器弄出的量程問(wèn)題苦