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

年 月 日

学生姓名 班学

级 号

指导教师 完成日期

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MC14433 A/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

The Design of Digital Multimeter

Abstract: Digital multimeter are using digital measurement techniques, the continuous

analog signal to discontinuous, discrete digital signal and to display instrumentation, widely used in electronics and electrical measurement, industrial automation instruments, automatic test systems and other intelligent measurement, shows a strong vitality. The design of the digital multimeter will use the Motorola company produces the MC14433 A/D converter, cooperate to shunt resistance, dividing resistor, benchmark resistance can measure ac voltage ,dc voltage, dc current, resistance and the four digital display. In the measurement process using the scale setting switch to choose corresponding voltage, current, resistance gear in data collection, followed by the acquisition of the signal be converted to 0 to 2V DC voltage to the A / D converter MC14433, converted to A digital signal, the digital signal sent to lock to save-decoder, become BCD, again by LED display shows out. Among them, the range switching circuit controls the brightness of the corresponding decimal point so that the LED display shows a different range of readings. Operation may be over-range phenomenon, so add in the design of the alarm portion of the over-range, when the range signal is detected, the LED display flashes to show the alarm. The design of advanced digital display technology, high precision, strong anti-jamming capability, scalability, strong, easy integration.

Key Words: Digital multimeter; A / D converter; MC14433; over range alarm

目 录

1概述 ................................................................ 1 2总体方案论证 ........................................................ 1

2.1 直流电压测量方案 .............................................. 2 2.2 交流电压测量方案 .............................................. 2 2.3 直流电流测量方案 .............................................. 3 2.4 电阻测量方案 .................................................. 3 2.5 显示电路方案 .................................................. 3 2.6 量程自动切换电路方案 .......................................... 3 3单元电路的设计 ...................................................... 3 3.1 直流电压电路的设计 ............................................ 3 3.2 交流电压转换成直流电压电路的设计 .............................. 4

3.3 直流电流转换成直流电压电路的设计 .............................. 6 3.4 电阻转换成直流电压电路的设计 .................................. 6 3.5 数字电压表电路的设计 .......................................... 8

3.5.1 A/D转换器MC14433 ....................................... 8 3.5.2 七路达林顿驱动器阵列MC1413 ............................. 12 3.5.3 七段译码驱动器CD4511 ................................... 12 3.5.4 高精度低漂移能隙基准电压源MC1403 ....................... 13 3.5.5 显示器 ................................................. 15 3.6 量程自动切换电路的设计 ....................................... 16

3.6.1 量程转换电路 ........................................... 18 3.6.2 小数点显示电路 ......................................... 19 3.6.3 超量程闪烁报警电路 ..................................... 20 3.6.4 双向移位寄存器CD40194 .................................. 20 3.6.5 四输入异或门CD4070 ..................................... 21 3.6.6 双上升沿D触发器CD4013 ................................. 22 3.7 稳压电源的设计 ............................................... 23 4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 ..................................... 29

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

11MC14433 A/D转换器为核心构成3位数字电压表。其中3位是指十进制数

220000-1999，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。

11该设计电路主要分为3位A/D转换器、7段译码驱动器及位驱动器、3位共阴极

22LED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?、20 K?、200 K?、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。

1方案二：以美国摩托罗拉公司生产的MC14433 A/D转换器为核心构成3位数

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