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標題: 基于MC14433的三位半數字萬用表設計 [打印本頁]

作者: 799767473 時間: 2017-5-5 18:27
標題: 基于MC14433的三位半數字萬用表設計

一、摘要

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本文介紹了基于MC14433的三位半數字萬用表的設計。該設計主要由三個模塊組成：A/D轉換模塊、數據處理模塊和顯示模塊，A/D轉換主要由芯片MC14433來完成，它負責把采集到的模擬量轉換為相應的數字量再發送到數據處理模塊。數據處理則有芯片CD4511來完成，它會把MC14433傳送來的數字量經過一定的數據處理，產生相應的顯示碼送到顯示模塊進行顯示；此外，它還控制著MC14433芯片工作。
該系統的數字萬用表電路比較簡單，所用的元件較少，成本較低，但精度和可靠性都很強。
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二、關鍵字

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MC14433、MC1413、CD4511、A/D轉換、位選、數字萬用表

三、題目及設計目的

1、題目：三位半數字萬用表
2、設計目的：通過電子技術的綜合設計，熟悉一般電子電路綜合設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體的設計方法，同時復習、鞏固以往學習模電、數電的內容，達到靈活應用的目的。

四、設計要求

1、利用所學過知識，通過上網或到圖書館查閱資料，設計出2-3個實現數字萬用表的方案；只要求寫出實現工作原理，畫出電原理功能圖，描述其功能。
2、對將要實驗方案3位半數字萬用表方案，須采用中、小規模集成電路、MC14433A/D轉換器等電路進行設計，寫出已確定方案詳細工作原理，計算出參數，設計出電原理圖。
3、技術指標：
（1）測量直流電壓200mv；2V；20V；200V;1000V；
測量交流電壓2V；20V；200V;750V
（2）測量直流電流2MA；20MA；200MA；20A；
測量交流電流2MA；20MA；200MA；20A；
（3）電阻：200 file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB65C.tmp.png、2K、20K、200K、2M、20M
（4）電容；200nF、20nF、2nF 20μF、2μF
（5）三位半數字顯示。

五、方案設計與論證

方案一：采用雙積分A/D轉換器MC14433，七段譯碼驅動器CD4511，基準電源MC1403，反向驅動器,4只LED數碼管。

方案二:根據系統功能實現要求，決定控制系統采用AVR單片機，A/D轉換采用其內置的10位AD、四個共陰極LED數碼管。系統除能確保實現要求的功能外，還可以方便地進行數據通訊上傳，存儲等擴展功能[size=10.5000pt]。
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方案三：由ICL7106構成三位半數字萬用表。該系統采用ICL7106內部包括模擬電路（即雙積分A/D轉換器）、數字電路兩大部分。輸入電壓經量程轉換進行ICL7106A/D轉換，直接在數碼器上顯示。ICL7106只有液晶筆段及背電極驅動，沒有小數點驅動端。為顯示小數點，需另加外圍電路。

根據課程設計要求，我們選擇方案一。

六、設計原理、電路圖及各部分功能簡介

（1）各方案的原理圖如下：


	file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB66D.tmp.png

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圖 6.1 方案一原理圖
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file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB66E.tmp.png[size=10.5000pt] file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB66F.tmp.png

圖 6.2  方案二原理圖
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB670.tmp.jpg[size=12.0000pt]
圖 6.3  方案三原理圖
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鑒于選用方案一，數字顯示電壓表將被測模擬量轉換為數字量，并進行實時數字顯示。該系統（如圖1 所示）可采用MC14433—三位半A/D 轉換器、MC1413七路達林頓驅動器陣列、CD4511 BCD到七段鎖存-譯碼-驅動器、能隙基準電源MC1403和共陰極LED發光數碼管組成。

（2）各部分的功能如下：
三位半A/D轉換器(MC14433)：將輸入的模擬信號轉換成數字信號。
基準電源(MC1403)：提供精密電壓，供A/D 轉換器作參考電壓。
譯碼器(MC4511)：將二—十進制(BCD)碼轉換成七段信號。
驅動器(MC1413)：驅動顯示器的a，b，c，d，e，f，g七個發光段，驅動發光數碼管(LED)進行顯示。
顯示器：將譯碼器輸出的七段信號進行數字顯示，讀出A/D轉換結果。
（3）各部分簡介：
1）MC14433：
1.MC14433是美國Motorola公司推出的單片3 1/2位A/D轉換器，其中集成了雙積分式A/D轉換器所有的CMOS模擬電路和數字電路。具有外接元件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉換功能，只要外接少量的阻容件即可構成一個完整的A/D轉換器，其主要功能特性如下：
　　1.精度：讀數的±0.05%±1字
　　2.模擬電壓輸入量程：1.999V和199.9mV兩檔
　　3.轉換速率：2-25次/s
　　4.輸入阻抗：大于1000MΩ
[size=10.5000pt]　　5.輸入阻抗：大于1000MΩ
　　6.功耗：8mW（±5V電源電壓時，典型值）
　　7.功耗：8mW（±5V電源電壓時，典型值）
MC14433最主要的用途是數字萬用表，數字溫度計等各類數字化儀表及計算機數據采集系統的A/D轉換接口。
2.引腳功能簡介： [size=10.5000pt]

file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB681.tmp.png

圖 6.4  MC14433引腳圖

VAG（1腳）：被測電壓VX和基準電壓VR的參考地。
VREF（2腳）：外接基準電壓（2V或200mV）輸入端
VX（3腳）：被測電壓輸入端
R1（4腳）、R1 ／C1（5腳）、C1（6腳）：外接積分阻容元件端
C1＝0.1μf，R1＝470KΩ；
CO1（7腳）、CO2（8腳）：外接失調補償電容端，典型值0.1μf。
DU（9腳）：實時顯示控制輸入端。若與EOC（14腳）端連接，則每次A / D轉換均顯示。
CP1 （10腳）、CP0 （11腳）：時鐘振蕩外接電阻端，典型值為470KΩ。CP1~CP0端外接電阻R9＝330 kΩ，采樣速率約為4次／s。VEE （12腳）：電路的電源負端，接－5V。
VSS （13腳）：除CP外所有輸入端的低電平基準（通常與1腳連接）。
EOC（14腳）：轉換周期結束標記輸出端，每一次A/D轉換周期結束，EOC 輸出一個正脈沖，寬度為時鐘周期的二分之一。
OR（15腳）：過量程標志輸出端，當｜VX｜＞VR 時，OR輸出為低電平。
DS4～DS1 （16～19腳）：多路選通脈沖輸入端，DS1對應于千位，DS2 對應于百位，DS3 對應于十位，DS4對應于個位。
Q0～Q3 （20～23腳）：BCD碼數據輸出端，DS2、DS3、DS4選通脈沖期間，輸出三位完整的十進制數，在DS1選通脈沖期間，輸出千位0或1及過量程、欠量程和被測電壓極性標志信號。
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file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB682.tmp.jpg[size=10.5000pt]
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圖  6.5  MC14433 連接圖

2）MC1413：
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB692.tmp.jpg

圖 6.6 MC1413內部原理圖

（1） MC1413，由七個硅NPN[size=12.0000pt]達林頓管組成。MC1413的每一對達林頓管都串聯一個2.7K的[size=12.0000pt]基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和[size=12.0000pt]CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數據。MC1413工作電壓高，工作電流大，[size=12.0000pt]灌電流可以達到500mA,并且能夠在關態時承受50V的電壓，輸出還可以在高[size=12.0000pt]負載電流并行運行。

（2）
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB693.tmp.jpg
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6A4.tmp.jpg[size=12.0000pt]
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file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6A5.tmp.jpg[size=10.5000pt]
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圖 6.7  MC1413連接圖

3）七段鎖存-譯碼-驅動器CD4511：
  CD4511 是專用于將二-十進制代碼(BCD)轉換成七段顯示信號的專用標準譯碼器，它由4位鎖存器，7段譯碼電路和驅動器三布分組成。
(1) 四位鎖存器(LATCH)：它的功能是將輸入的A，B，C 和D代碼寄存起來，該電路具有鎖存功能，在鎖存允許端（LE 端，即LATCHENABLE）控制下起鎖存數據的作用。
當LE=1時，鎖存器處于鎖存狀態，四位鎖存器封鎖輸入，此時它的輸出為前一次LE=0時輸入的BCD碼；
當LE=0時，鎖存器處于選通狀態，輸出即為輸入的代碼。[size=10.5000pt]
由此可見，利用LE 端的控制作用可以將某一時刻的輸入BCD代碼寄存下來，使輸出不再隨輸入變化。
(2) 七段譯碼電路：將來自四位鎖存器輸出的BCD 代碼譯成七段顯示碼輸出，MC4511中的七段譯碼器有兩個控制端：
①LT(LAMP TEST)燈測試端。當LT = 0時，七段譯碼器輸出全1，發光數碼管各段全亮顯示；當LT = 1時，譯碼器輸出狀態由BI端控制。
② BI (BLANKING)消隱端。當BI = 0時，控制譯碼器為全0輸出，發光數碼管各段熄滅。BI = 1時，譯碼器正常輸出，發光數碼管正常顯示。
上述兩個控制端配合使用，可使譯碼器完成顯示上的一些特殊功能。
(3) 驅動器：利用內部設置的NPN 管構成的射極輸出器，加強驅動能力，使譯碼器輸出驅動電流可達20mA。
CD4511電源電壓VDD的范圍為5V-15V，它可與NMOS電路或[size=12.0000pt]TTL電路兼容工作。
CD4511采用16引線雙列直插式封裝，引腳分配和真值表參見圖2。
使用CD451l時應注意輸出端不允許短路，應用時電路輸出端需外接限流電阻。
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6B6.tmp.png4）顯示及小數點控制電路[size=10.5000pt]：file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6B7.tmp.png

[size=10.5000pt]圖 6.8 小數點顯示電路

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5）量程轉換開關：
數字萬用表的設計要求量程為：
[size=10.5000pt] 0.001～1.999V,0.01～19.99V,0.1～199.9V,0～1999V選MC14433的基準電壓為2V,則其量程為0.001～1.999V , 所以其他量程分別×10 ×100 ×1000檔位。
電路如圖用4個電阻串聯進行分壓，使進入MC14433的電壓均小于2V。
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6C7.tmp.jpg

[size=10.5000pt]圖 6.9 “橋式整流”電路

從MC14433輸出的BCD碼經過CD4511譯碼后，連接到三個七段數碼管。位選通信號經過反相器分別接4只數碼管的公共陰極，在DS1～DS4位選通信號的控制下進行動態掃描顯示。反相器有兩個作用：第一，將DS1～DS4反相成低電平有效，以便接LED數碼管的公共陰極；第二，增加驅動能力。排阻為限流電阻。負極性顯示的原理是，當DS＝2，從Q4端輸出高電平，加至MC1413的第A4腳。Y4腳輸出低電平。數碼管百位被選中點亮。

   20(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4) =2
   200(R3+R4)/ (R1+R2+R3+R4)=2
   2000R4/ (R1+R2+R3+R4)=2
取R4=10KΩ  則R1=9MΩ  R2=900KΩ  R3=90KΩ

電壓輸入電路量程設計：
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6C8.tmp.jpg

圖 6.10 電壓測量電路

電流輸入電路量程設計：

file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6D9.tmp.jpg

圖 6.11  電流測量電路

電阻輸入電路量程設計：
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6DA.tmp.jpg

圖 6.12  電阻測量電路

七、電路的安裝與調試

1、數碼顯示部分的組裝與調試
(1) 實際實驗中采用4個8段數碼管，將千位數碼管bc并聯作為千位1，g作為符號顯示。
Mc1413用NPN三極管與電阻搭接的反相器替代。
(2) 先將4個數碼管插入試驗箱IC座，插好芯片MC4511與三極管反相器，將輸入端與邏輯電平試驗箱相連。
(3) 調節實驗箱邏輯電平高低檢查譯碼顯示是否正常。如果所有4位數碼管顯示正常，則說明顯示部分工作正常。
2、標準電壓源的連接和調整；
實驗中利用實驗臺的電壓源，數字萬用表與實驗箱上的可變電阻搭接成為標準電壓源替代MC1403。
3、核心電壓表部分；
(1) 插好芯片MC14433，接電路全圖接好全部線路。
(2) 將輸入端接地，接通電源，此時顯示器將顯示000，如果不是，應檢測電源正負電壓。用示波器測量DS1～DS4 ，Q0～Q3的波形，判別MC14433是否工作。
(3) 用電阻、電位器構成一個簡單的輸入電壓調節電路，調節電位器，4位數碼將相應變化，然后進入下一步精調。
(4) 用實驗臺數字萬用表測量輸入電壓，調節電位器，使輸入電壓為1.000V，這時被調電路的電壓指示值不一定顯示“1.000”，應調整基準電壓源，使指示值與標準電壓表誤差個位數在5之內。
(5) 改變輸入電壓，使其為－1.000V，檢查“－”是否顯示。
(6) 在+1.999V～0～－1.999V量程內再一次仔細調整（調基準電源電壓）使全部量程內的誤差均不超過個位數在5之內。
至此一個測量范圍在±1.999的三位半數字直流電壓表調試成功。
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八、設計心得與體會

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本次課程設計，真可謂是困難重重。原本以為會非常輕松，然而試過之后才真正明白了這個道理：大學不是用來混的，如果所有的東西都是我們想象中的那么容易的話，那么要老師干嘛呢？
剛開始時，我和其他的幾位同學一起去圖書館，經過半天的篩選，最終選定了幾本自認為有借鑒意義的書。于是我們開始鉆研起來，不過這一切似乎沒有那么簡單，書上的知識非常有限，我們能拿過來直接用的非常之少，對于一個電路系統來說，顯得杯水車薪。因此我們又開始尋求網絡的幫助，在搜索盡了所熟知的網站之后，只查到了一份關于基于MC14433的三位半數字萬用表的資料，然而卻并沒有什么用，因為上面的原理圖根本就不完整。對于根本就沒有什么設計經驗的我來說，沒有原理圖，就等于什么都不會。我嘗試解讀MC14433、MC1413、CD4511的原理及功能，好吧，我承認，即使我弄明白了這些，依舊設計不出完整的電路圖來。
周五晚上，我們幾個人聚集在一起討論如何設計的事宜。我們各自發表了意見，把所有的想法綜合到一起，終于有了一些眉目，然而這距離完整的設計思路還差得很多。雖然沒有什么靈感，但時間不會停滯，距離上臺操作的時間越來越緊迫。終于，在第二周的周二，謝意龍同學帶來了福音，他給我們每個組一份完整的電路圖，我終于可以放下心中的包袱了。
轉眼，實操開始了，在領到全部零件后，我們開動起來。其實，本來電路圖沒多少導線，然而真正開始動手才知道：真不好連接啊！在幾個人共同努力、分工合作下，我們最終將所有的線連接完畢。開始一系列測試，但剛把電源打開，數碼管顯示的數字就不完整，我們陷入了危機。開始逐一排查，一根一根地仔細查完后，發現沒有錯誤，各芯片也沒有什么毛病，于是我們開始將導線拔掉再重新連，第二遍完成后，還是和第一次一樣，數字顯示不全。拔掉，第三遍，還是不行。我們索性換臺操作臺，拼完后發現還沒有以前的好呢，欲哭無淚！眨眼中午到了，吃完飯又回到實驗室開始新一輪的拼接，結果可想而知：數碼管顯示的數字更加不全了，真心想哭啊！最后在老師的見證下，確實不是我們的錯誤，在回答完老師的問題后，終于解脫了！
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通過這次的課程實驗設計，鍛煉了我們獨立學習的能力。在這個過程中，與同學分工合作、相互探討、相互學習，我學會了理解、寬容、為人處世之道；體會了學以致用，從中發現自己平時學習的不足與薄弱之處，進而加以彌補。課程設計是對我們學習的一種檢驗，是我們邁向社會、步入職場必不可少的重要一環。我相信：今天的認真對待，必將成就明日的輝煌！

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九、附圖

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[size=10.5000pt]附圖一：
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[size=10.5000pt]電阻10M	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻9M	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻1M	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻900K	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]電阻470K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻410K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻110K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻100K	[size=10.5000pt]4
[size=10.5000pt]電阻90K	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]電阻47K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻39K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻20K	[size=10.5000pt]2
[size=10.5000pt]電阻10K	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]電阻9K	[size=10.5000pt]2
[size=10.5000pt]電阻6K2	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻3K3	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻2K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電阻1K	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]電阻900	[size=10.5000pt]2
[size=10.5000pt]電阻330	[size=10.5000pt]7
[size=10.5000pt]電阻200	[size=10.5000pt]4
[size=10.5000pt]電阻100	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]可變電阻10K	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電解電容10uf	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]電容0.01uf	[size=10.5000pt]2
[size=10.5000pt]電容100nf	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]電容47nf	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]共陰八段數碼管	[size=10.5000pt]3
[size=10.5000pt]共陰二段數碼管	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]穩壓二極管	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]三極管9013	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]MC14433	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]CD4511	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]MC1413	[size=10.5000pt]1
[size=10.5000pt]導線	[size=10.5000pt]若干

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[size=10.5000pt]
[size=10.5000pt]附圖二：
file:///C:\Users\pc\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsB6EA.tmp.jpg[size=10.5000pt]
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參考文獻

（1）高吉祥▪《電子技術基礎實驗與課程設計》▪電子工業出版社▪2002年2月
（2）黃永定▪《電子線路試驗與課程設計》▪機械工業出版社▪2005年8月
（3）彭啟棕、李玉柏▪《DSP技術》▪電子科技大學出版社▪1997 年
（4）李廣弟、朱月秀、冷祖祁▪《單片機基礎》第三版▪北京航天航空大學出版社▪2007年6月
（5）閻石▪《數字電子技術基礎》▪第五版▪高等教育出版社▪2006年5月
（6）康華光·《電子技術基礎》模擬部分·第五版·高等教育出版社·2006年1月
(7)楊剛、周群·《電子系統設計與實驗》·電子工業出版社·2004年1月

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作者: yzyjkcs421 時間: 2018-4-24 10:43
有沒有資源啊，什么都看不了啊

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