数字电压表的几种常用电路
数字电压表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。这里展示的一份由ICL7106 A/D 转换电路组成的数字电压表电路，就是一款最通用和最基本的电路。
与ICL7106 相似的是ICL7107 ，前者使用LCD 液晶显示，后者则是驱动LED 数码管作为显示，除此之外，两者的应用基本是相通的。
电路图中，仅仅使用一只DC9V 电池，数字电压表就可以正常使用了。按照图示的元器件数值，该表头量程范围是±200.0mV。当需要测量±200mV 的电压时，信号从V-IN 端输入，当需要测量±200mA 的电流时，信号从A-IN 端输入，不需要加接任何转换开关，就可以得到两种测量内容。
也有许多场合，希望数字电压表的量程大一些，那么，只需要更改 2 只元器件的数值，就可以实现量程为±2.000V 了。更改的元器件具体位置和数值见下图的28 和29 两只引脚：
在有了一只数字电压表之后，按照下面的图示，给它配置一组分流电阻，就可以实现多量程数字电流表，分档从±200uA 到±20A 。但是要注意：在使用20A 大电流档的时候，不能再有开关来切换量程，应该专门配置一只测量插孔，以防烧毁切换开关。
与多量程电流表对应的是经常需要使用多量程电压表，按照下图配置一组分压电阻，就可以得到量程从±200.0mV 至±1000V 的多量程电压表。
测量电阻与测量电流或者电压一样重要，俗称“三用表”，利用数字电压表做成的多量程电阻表，采用的是“比例法”测量，因此，它比起指针万用表的电阻测量来具有非常准确的精度，而且耗电很小，下图示中所配置的一组电阻就叫“基准电阻”，就是通过切换各个接点得到不同的基准电阻值，再由Vref 电压与被测电阻上得到的Vin 电压进行“比例读数”，当Vref ＝Vin 时，显示就是Vin/Vref*1000=1000 ，按照需要点亮屏幕上的小数点，就可以直接读出被测电阻的阻值来了。
在产品数字万用表中，为了节省成本和简化电路，测量电流的分流电阻和测量电压的分压电阻以及测量电阻的基准电阻往往就是同一组电阻。这里不讨论数字万用表的电路，仅仅是帮助读者在单独需要使用某种功能时，可以有一定的参考作用。
下图是一个最简单的10 倍放大电路，运算放大器使用的是精度比较高的OP07 ，利用它，可以把0～200mV 的电压放大到0～2.000V。在使用的数字电压表量程为 2.000V 时，（例如ICL7135 组成的41/2 数字电压表，基本量程就是 2.000V。）特别有用。
如果把它应用在基本量程为±200.0mV 的数字电压表上，就相当于把分辨力提高了10 倍，在一些测量领域中，传感器的信号往往觉得太小了，这时，可以考虑在数字电压表前面加上这种放大器来提高分辨力。
在电流或者电压的测量中，经常遇见测量的并不是直流而是交流，这时候，绝对不可以把交流信号直接输入到数字电压表去，必须先把被测的交流信号变成直流信号后，才可以送入数字电压表进行测量。下图就是一个把交流信号转换成为直流信号的参考电路。（说明：更好的交流转换成为直流的电路是一种“真有效值”转换电路，但是由于其专用芯片价格昂贵，多应用在一些高档场合。）
本电路中，输入的是0～200.0mV 的交流信号，输出的是0～200.0mV 的直流信号，从信号幅度来看，并不要求电路进行任何放大，但是，正是电路本身具有的放大作用，才保证了其几乎没有损失地进行AC －DC 的信号转换。因此，这里使用的是低功耗的高阻输入运算放大器，其不灵敏区仅仅只有2mV 左右，在普通数字万用表中大量使用，电路大同小异。
在温度测量和其他物理及化学量的测量中，经常会出现“零点”的时候信号不是零的情况，这时候，下面的“电桥输入”电路就被优先采用了。可以根据被测信号的特点，用传感器替换电桥回路中的某一个电阻元件。数字电压表的两个输入端也不再有接地点，作为一种典型的“差分”输入来使用
了。
电桥输入电路的变种还可以延伸到下面的电路，这是一个把4～20mA 电流转换为数字显示的电路。它的零点就是4mA 而不是0mA 。当输入零点电流为 4 mA 的时候，利用IN- 上面建立起来的电压，抵消掉IN+ 由于4mA 出现的无用信号，使得数字电压表差分输入＝0,就实现了4mA 输入时显示为0 的要求。随着信号的继续增大，例如到了20mA ，对数字电压表来说，相当于差分输入电流为20-4=16mA ，这个16mA 在62.5R 电阻上的压降，就是数字电压表的最大输入信号。这时候，把数字电压表的基准电压调整到与16*62.5＝1000mV 相等，显示就是1000 个字！
应用提示：
1.数字电压表的具体应用电路是何止千万的，只要掌握了一些最基本的应用，就可以举一反三地越来越熟练，熟就能生巧，就能按照您的构思去得心应手地用好它！
2.尽管数字电压表的输入阻抗可以达到1000 兆欧姆，但是，这个阻抗仅仅是对输入信号而言的，与通常电力系统泛称的“绝缘电阻”有着天壤之别！因此，千万不能把高于芯片供电电压的任何电压输入到电路中！以免造成损失或者危险！
3.数字电压表属于一种测量工具，其本身的好坏直接影响到测量结果，因此，上面所有例子中，其使用的电阻要求精度均不能低于1% ，在分流、分压和标准电阻链中，最好能够使用0.5%或者0.1% 精度的电阻。电路中使用的电容器也要求使用一种俗称为CBB 的电容，除各别地方之外，一般是不能使用瓷介电容的。
4.不要在电路本身没有送上工作电源的时候就加上信号，这很容易损坏芯片。断掉工作电源前也必须先把信号撤掉。
5.数字电压表的使用和扩展应用，还必须很好阅读产品供货商提供的说明书，千万不要急于送电使用它。
主要参数：
最大外形尺寸：50.8*30.0mm 。
视区大小：46.8*18.9 mm 。半透式正显示，可以使用或者不使用背光显示。
字体高度：16.9mm 。（通常情况下，这种外形尺寸的屏幕字体高度是15mm 左右，在同样的面积中，尽量让字体大一些，是少花钱多办事的原则）。
引脚数量与引脚之间距离：2*18P，2.54mm 。引脚长度14.5mm ，金属直插式引脚。
工作温度范围：（宽温）-20～70℃。适合更加宽阔的工作温度环境。（普通型的工作温度范围是0～50℃。）
提示：一般情况下,即便是宽温的在达到极限值(高温)的时候都会有轻微鬼影出现,在低温极限值会出现朦,反应慢的现象,且底色偏蓝.因此，用户实际的工作环境及要求达到的效果将决定用什么样的材料,单价也相差较远,特别注意在高温的时候是否高湿,LCD最怕的就是湿度大,偏光片
承受不起,很容易损坏.
典型应用：
首选配套数字电压仪表ICL7106～ICL71x6 使用，在这种情况下，把笔段“B0”与“C 0”在印刷板上连接起来作为最高位的“K”段，把“G0”作为“负号”段，其余的“*0”笔段和中间的时钟冒号都不需要使用，把不需要使用的全部笔段在印刷板布板时连接到“COM”
公共背电极去，以便不让它们显示。
各部分尺寸示意图：
引脚逻辑图：
字体笔段与观看方向示意图：
通用四位数字屏幕。可以作为四位内9.9.9.9 的任何计数器，频率计，温度表头，以
及其他类似应用。冒号没有使用，需要连接到“COM”公共极，以便不让其显示。通用
数字时钟屏幕，可以作为省电型的12 小时制式或者24 小时制式的屏幕使用。全部
小数点没有使用，需要连接到“COM”公共极，以便不让其显示。按此类推，一些定时器，倒计时等类似产品的屏幕，也可以非常方便使用本屏幕。可以使用各种颜色的LED
发光管（单色或者多色可变）背光板，以便于夜间观看，在省电的产品中，可以通过单片机软件让背光显示时间限制在某个允许的时间范围内。当然，如果不打算使用背光照明，也可以作为普通无背光的液晶屏幕来使用，非常方便。
技术支持与友好合作：
如果用户在使用中有其他问题或者宝贵意见，欢迎随时通过Email 交流。同时，杰龙电子承接各种液晶屏幕开模，批量制作业务。直接使用深圳多家合作厂商的原始优惠报价。与此相关，杰龙电子同时承接单片机项目开发，电子产品委托组装、调试、加工等业务，欢迎合作，欢迎联系。
大量供应宽温型 4 位LCD 液晶屏幕信息：（不含税价）。
每只零售价格：7.80 元，百只起每只7.20 元，量大或者批量委托加工可以免去开模费用（限于本文款式），具体请联系。
每次无论多少一律付邮资6 元。特快专递按照实际收取。
提示：以上不包括LED 背光的价格。
←左图是实物照片.下图是在印刷板上布板的封装图.↓
使用ICL7106(TC7106)配合此款LCD 宽温液晶屏幕制作的3.5 位数字表头印刷板图↓:
[行业交流]
数字电路及其应用(一) 编者的话当今时代，数字电路已广泛地应用于各个领域。本报将 在“电路与制作”栏里，刊登系列文章介绍数字电路的基本知识和应用实例。 在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS 两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。介绍应用时，以实 用为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。这样可使刚入门的 电子爱好者尽快学会和使用数字电路。一、基本逻辑电路 1.数字电路 的特点 在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模 拟信号，即连续变化的物理量，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者 涉及数字信号，即断续变化的物理量，如图1所示。当把图1的开关K快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲(电压)，这就是数字信号。人们把用来 传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。数字电路工作 时通常只有两种状态：高电位(又称高电平)或低电位(又称低电平)。通常把高电 位用代码“1”表示，称为逻辑“1”；低电位用代码“0”表示，称为逻辑“0”(按正逻 辑定义的)。注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。实际的数字 电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由具体的数字电 路来定。例如一些TTL数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻 辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”(即电路技术指标)。CMOS数字 电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。讨论数字电路问 题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代 表“0”状态、接通代表“1”状态。 2.三种基本逻辑电路
电子线路硬件课程设计总结报告 课题：数字电压表设计 班级： 作者： 学号： 指导老师：
摘要 一个测试结果稳定、准确的数字电压表，既能减少了使用者的工作量，又提高了测量的精准度，而且人为误差被大大减小，方便与电路打交道的人快速有效的完成自己的工作。 本项目设计并实现了一个能够对0-200V范围的直流电压进行测量的数字电压表，测量分为4挡：200mV、2V、20V和200V，手动控制档位选择，显示部分小数点自动实现切换。项目基于AT89C51单片机，拓展AD转换、显示部分。不同档位的待测电压通过不同档位的衰减电路后变为0-200mV，再通过一个OPA336一致放大到0-2V送入AD的输入端，然后通过芯片AT89C51内的程序控制AD转换并输出。不同档位的电压信号又不同的程序控制输出到数码管显示。 整个电路连线简单易于实现，而且成本很低，测出的电压精度也足够满足需求。 关键字：数字电压表； AT89C51单片机；易于实现
Abstract A digital voltmeter which is stable and accurate can not only reduce the work of the user, but also free off the error produced by using wrong. It is convenient to people who work with the circuit. This voltmeter is designed to measure a voltage between 0 to 200. It’s divided into four gears as 200 millivolt, 2 volt, 20volt, and 200volt. Gears changing is worked by hang. The project is base on the chip AT89C51 of one-chip computer. An analog to digital converter, a display section, and a voltage attenuation are attached to the chip and they make up the design. The voltage of different gears are changed into 0-200 millivolt. Then they are sent to an OPA336, and it’s output is 0-2 volt. The output is sent to the analog to digital converter.Then the chip control the analog to digital converter’s output to the displaying section. The whole circuit is easy. And although it’s cost is very low, the accuracy of the outcome is fine. key words: digital voltmeter, one-chip computer, AT89C51
1.设计主要内容及要求； 设计一个多功能数字电压表。 要求：1）硬件电路设计，包括原理图和PCB板图。 2）数字电压表软件设计。 3）要求能够测量并显示直流电压、交流电压，测量范围0.002V---2V。 2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求； （1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。 （2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。 （3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。 （4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。 3.时间进度安排；
中文摘要 随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用，仪器仪表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。智能化是现代仪器仪表的发展趋势，许多嵌入式系统、电子技术和现场总线领域的新技术被应用于智能仪器仪表的设计，尤其是嵌入式系统的许多新的理念极大地促进了智能仪器仪表技术的发展。 今年来，随着大规模集成电路的发展，有单片A/D转换器构成的数字电压表获得了迅速普及和广泛应用，它是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字电压表具有很高的性价比，其主要优点是准确度高、分辨力强测试功能完善、测量速率快、显示直观。 测试仪器的智能化已是现代仪器仪表发展的主流方向。因此学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。 关键词智能，数字，电压表，仪器仪表
数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。
数字逻辑电路设计及应用 C程序设计报告（1） [问题]： 设计一个C程序实现任意十进制数到二进制数的转换，二进制精度为11位。 [思路]： 1.十进制数转二进制数对整数和小数的处理时不一样的。所以设计程序时，也应该对读入 的整数和小数的数据分开处理。（分开的办法可以先直接对浮点数强制类型转换，即可得到整数部分，再用浮点数减整数部分，即可得到小数部分）。 2.对于整数部分，采用的是“除2法”（不知道是不是这个名字……）。即，每次将该数除 以2，得到的余数作为该位的二进制数，商作为下一次的除数，依此类推，直到商为1或0为止。 3.对于小数部分，采用的是“乘2法”（依然不知道是不是这个名字）。即，每次将小数部 分乘2，得到的整数部分即为该位的二进制数，小数部分为下一次的乘数。依此类推，这样做下去是一个无限不循环的小数，所以一般会要求二进制数中小数的精度，本题目要求的是11位。 4.在实际程序设计过程中，我发现了这样一个问题，当小数部分二进制码采用浮点型数据 时，单独输出准确无误，但与整形的整数部分二进制码结合在一起后，最后3位总是不准确的，怀疑是在相加的过程中产生了“大数吃小数”的问题。按照一般思维，此时应提高精度，采用long double型变量，但是我采用的编译器是采用Windows C的运行库（MS C编译器）的MinGW，其对printf函数不支持long double型。无奈之下，我只能把小数部分存为一个11位长的数组，再对其输出。 [流程]： [程序]：
/******************************************************************** /* this is a program to transform decimal nubers to binary nubers. /* Huang Bohao /* 将小数部分用数组形式存储，避免了整数部分与小数部分相加而出现的 /*大数吃小数的情况 ********************************************************************/ #include <> int Integer2Binary(int integer); ,Bina ryInt); for(i = 0; i < 11; i++) printf("%d",BinaryFraction[i]); printf("\n"); } /******************************************************************** /* function name: Integer2Binary /* input parameter: int integer (integer waiting to be transformed) /* output parameter: int output (transformed integer) ********************************************************************/ int Integer2Binary(int integer) { int B,Y,output,flag; //B被除数，Y为余数，output为输出数据,flag为位置标记位
一、设计题目：简易数字电压表的设计 二、设计目的 自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是使学生通过“简易数字电压表的设计”的设计过程，综合所学课程，掌握目前自动化仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具的使用方法，通过这一设计实践过程，锻炼学生的动手能力和分析，解决问题的能力；积累经验，培养按部就班，一丝不苟的工作个对所学知识的综合应用能力。 三、设计任务及要求 设计电压表并实现简单测量。具有以下基本功能： ⑴可以测量0~5V的8路输入电压值； ⑵可在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示； ⑶测量最小分辨率为0.019V； ⑷.测量误差约为±0.02V； ⑸带有一定的扩展功能； 目录 第一章摘要 (4) 第二章智能仪表目前的发展状况 (4) 第三章设计目的 (6) 第四章设计要求 (6) 第五章设计方案与比较论证 (6) 5.1 单片机电路设计 (6) 5.2 电源方案 (8) 5.3 显示方案 (9) 5.4 A/D采样方案 (10) 5.5串口通讯方案 (12) 5.7 高压，短路报警 (14) 5.8 键盘 (14) 第六章方案设计 (15) 6.1 硬件设计 (15)
6.2 软件设计 (16) 第七章性能测试 (18) 电压测试 (18) 第八章结果分析 (19) 第九章设计体会 (19) 参考文献 (20) 附录 (20) 元器件清单 (20) 程序清单 (20) 第一章摘要 本报告介绍了基于AT89S52单片机为核心的、以AD0809数模转换芯片采样、以1602液晶屏显示的具有电压测量功能的具有一定精度的数字电压表。在实现基础功能要求之上扩展了串口通讯、时钟功能、高压报警、短路测试、电阻测量、交流电压峰峰值和周期测试等功能，使系统达到了良好的设计效果和要求。 关键词：AT89S52单片机模数转换液晶显示扩展功能 ABSTRACT：The report describes the AT89S52 based on the microcontroller as the core, AD0809 digital-to-analog converter chip sampling, to 1602 LCD display with voltage measurement function with a certain precision of digital voltage meter. In achieving functional requirements based upon the expansion of serial communications, high-pressure alarm, short circuit, electrical resistivity measurement, AC voltage and the peak of cycle testing and other functions, allowing the system to achieve good results and the design requirements. Keywords : AT89S52 SCM analog-to-digital conversion functions LCD expansion 第二章智能仪表目前发展状况 在自动化控制系统中，仪器仪表作为其构成元素，它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求，它们以经典控制理论和现代控制理论为基础，以控制对象的数学模型为依据。当今，控制理论已发展到智能控制的新阶段，自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展，以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展，关注仪器仪表装置
电路连接（电流表、电压表）专项训练 ?根据电路图，用铅笔代替连接实物图，导线不能交 叉。 二?根据所给出的实物图，在右边虚线框中画出电路图。 (4)S L 1 L2 L 1 V1 L2 V2 d i A15 S (5)A1 V1 (6) 111 L 1 L2 V2 S A1 V1 S A (4)
三?电路设计与计算。（必要的文字说明和计算过程） 1根据要求设计电路，画出电路图，并根据电路图连接实物图。有三个开关，S、S、S,两只灯泡，两只安培表，一只电压表。要求：闭合S i、S2,灯泡都不亮；闭合S、S3，L2亮；闭合S2、S3，亮；A l测量L i电流；A测量L i、 L2总电流；。电压表测量L2电压。 2?如图所示：图中有一处连接错误，请将它指出来。 若连接正确，S闭合，S i断开时，电压表V的示数为6V, A示数为0.5A，求电源电压和示数。再 闭合S i, A s示数增大0.3A，则经过灯泡L i的电流是多少？ 3. ______________________________________ 如图，电压表 V i、V2、V s的示数分别为5V、2 V、8V, 电流表的示数为0.4A。贝 U L i两端的电压为 _____________________________ V,L2两端的 电压为V, L 3两端的电压为 ________ V,电源电压为_____ V。 通过L i、L2、L3的电流分别是________ A、___A、____ A。 i、如图是电流表测量电流的实物连接图，画出电路图，标出电流表的正、负接线柱。 L i S2 S i
3、用所给的元件，根据要求连接实物图①L、L2并联②A测量L支路电流，A测量L2支路电流，A测量干路电流, 4、某同学用电流表测量电流时连接了如下图的电路： ①该图是测量L2中的电流，其中电流表的连线有什么错误？正、负接线柱接反了 ②若要测量通过L i中电流，只允许变动原图中的一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在原图中用虚线标出。 ③在②的基础上，若测量通过L i、L2的电流之和，也只许变动一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在图中用虚线标出。（估计各支路电流在0.4安左右）S做总开关。 S A2 A1 A3
第四章数字电路及其应用 课程目标 1 掌握基本逻辑代数和基本逻辑门电路的逻辑功能 2 掌握常用复合门电路的逻辑功能和应用 3 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法及应用，常用组合逻辑部件的应用 4 掌握常用触发器的逻辑功能及应用 5 掌握时序逻辑电路的分析应用 6 实验技能：与非门逻辑功能测试，触发器逻辑功能测试；EWB软件的应用。 课程内容 1 逻辑代数知识 2 基本逻辑门及常用逻辑门的功能及符号 3 组合逻辑电路的分析与应用 4 常用组合逻辑部件的功能和应用 5 触发器结构、功能 6 数字逻辑电路的分析应用 7与非门逻辑功能测试 8触发器逻辑功能测试 9 555电路的应用及仿真 学习方法 从通过掌握逻辑代数、基本门电路逻辑关系出发，掌握组合逻辑电路的分析和应用及常用组合逻辑部件的应用，掌握触发器的功能应用及时序逻辑电路的分析应用，从而掌握数字电路分析应用的方法，通过数字电路的实验实训仿真，掌握常用数字部件的应用，故障诊断与排除。 课后思考 1 二进制、十进制以及十六进制之间相互转换的方法？ 2 BCD码的含义和种类？ 3 用与非门与其他逻辑门之间的转换方法？ 4 组合逻辑电路分析应用的方法是什么？ 5 编码器与译码器的含义及之间的区别？ 6 JK触发器的功能以及与D触发器之间转换的方法？ 7 时序逻辑电路的特点？
逻辑代数知识 一、数制 所谓数制就是计数的方法。在日常生活中最常用的是十进制，它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码，用来组成不同的数。在数字电路中采用二进制，还有八进制、十六进制。下面介绍常用的二进制和十六进制。 1．二进制 二进制有两个数码0和1，它们与电路的两个状态(开和关、高电平和低电平等)直接对应，使用比较方便。 二进制与十进制的进位规则不同。十进制是“逢十进一”，即9+1=10，可写成10=1*101+0*100，10为基数。如325可写成： 325=3*102+2*101+5*100 二进制是“逢二进一”，即1+1=10，可写成10=1*21+0*20，也就是说，二进制以2为基数，如： (11011)2=1*24+1*23+0*22+1*21+1*20=(27)10 这样可把任意一个二进制数转换为十进制数。若要将十进制数转换为二进制数怎么办呢？ 由上式可见： (27)10=d4*24+d3*23+d2*22+d1*21+d0*20=( d4d3d2d1d0)2 式中d4~ d0分别为相就的二进制数码1或0。它们可用下法求得：27除2的余数是1，其商除2的余数为1，这样除下去，直到商为0为止： 2|27……余1（d0） 2|13……余1（d1） 2|6……..余0(d2) 2|3……..余1(d3) 2|1……..余1(d4) 所以 （27）10＝（d4d3d2d1d0）2＝（11011）2 2．十六进制 十六进制有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F十六个数码，其中A~F分别代表十进制的10~15。为与十进制区别，规定十六进制数注有下标16或H。十六进制是“逢十六进一”，即F+1=10，可写成10=1*161+0*160，其基数为16，如： (4E6)16=(4E6)11=4*162+14*161+6*160=(1254)10 这就是十六进制数转换为十进制数的方法。反过来，要将十进制数转换为十六进制数，可先转换为二进制数，再由二进制数转换为十六进制数。因为每一个十六进制数码都可以用4位二进制数来表示，如(1011)2表示十六进制的B；(0101)2表示十六进制的5等。故可将二进制数从低位开始，每4位为一组写出其值，从高位到低位，就是十六进制数。如： （27）10=（0011011）2=（1B）16 下面比较一下上面三种数制的数码： 十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制 0 000 0 8 1000 8 1 001 1 9 1001 9 2 010 2 10 1010 A 3 011 3 11 1011 B 4 100 4 12 1100 C 5 101 5 13 1101 D 6 110 6 14 1110 E 7 111 7 15 1111 F 二、编码
一、简易数字电压表的设计 l．功能要求 简易数字电压表可以测量0～5V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019 V，测量误差约为土0.02V。 2．方案论证 按系统功能实现要求，决定控制系统采用A T89C52单片机，A／D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其它A／D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图1-1。 图1-1 数字电压表系统设计方案 3．系统硬件电路的设计 简易数字电压测量电路由A／D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图1-2所示。A／D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输人端口，地址线(23～25脚)可决定对哪一路模拟输入作A／D转换，22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存，6脚为测试控制，当输入一个2us宽高电平脉冲时，就开始A／D 转换，7脚为A／D转换结束标志，当A／D转换结束时，7脚输出高电平，9脚为A／D 转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A／D转换数据从该端口输出，10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1 MHz 时钟。单片机的P1、P3.0～P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示／循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A／D转换数据读入用，P2端口用作0809的A／D转换控制。 4．系统程序的设计 （1）初始化程序 系统上电时，初始化程序将70H～77H内存单元清0，P2口置0。 （2）主程序 在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将
数字逻辑与数字系统 （1）多路彩灯控制器的设计 一、实验目的 1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。 2．熟悉几种常用集成数字芯片，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。 3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。 4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。 5．作为课程实验与毕业设计的过度，课程设计为两者提供了一个桥梁。二、任务和要求 实现彩灯控制的方法很多，如EPROM编程、RAM编程、单板机、单片机等，都可以组成大型彩灯控制系统。因为本次实习要求设计的彩灯路数较少，且花型变换较为简单，故采用移位寄存器型彩灯控制电路。 （1）彩灯控制器设计要求 设计一个8路移存型彩灯控制器，要求： 1. 彩灯实现快慢两种节拍的变换； 2. 8路彩灯能演示三种花型（花型自拟）； 3. 彩灯用发光二极管LED模拟； 4. 选做：用EPROM实现8路彩灯控制器，要求同上面的三点。 （2）课程设计的总体要求 1．设计电路实现题目要求； 2．电路在功能相当的情况下设计越简单越好；
3. 注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉； 4. 注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片和面包板。 三、设计方案 （1）总体方案的设计 针对题目设计要求，经过分析与思考，拟定以下二种方案： 方案一：总体电路共分三大块。第一块实现花型的演示；第二块实现花型的控制及节拍控制；第三块实现时钟信号的产生。 主体框图如下： 方案二：在方案一的基础上将整体电路分为四块。第一块实现花型的演示； 第二块实现花型的控制；第三块实现节拍控制；第四块实现时钟信号的产生。 并在部分电路的设计上与方案一采用了完全不同的方法，如花型的控制。 主体框图如下： （2）总体方案的选择 方案一与方案二最大的不同就在，前者将花型控制与节拍控制两种功能融合在一起，是考虑到只要计数器就可以实现其全部功能的原因，且原理相对简单。这样设计，其优点在于：设计思想比较简单。元件种类使用少，且
电路连接（电流表、电压表）专项训练 一．根据电路图，用铅笔代替连接实物图，导线不能交叉。 二．根据所给出的实物图，在右边虚线框中画出电路图。 三．电路设计与计算。（ 必 要的文字说明和计算过程） 1．根据要求设计电路，画出电路图，并根据电路图连接实物图。有三个开关，S 1、S 2、S 3，两只灯泡，两只安培表，一只电压表。要求：闭合S 1、S 2，灯泡都不亮；闭合S 1、 S 3，L 2亮；闭合S 2、 S 3，亮；A 1测量L 1电流；A 2测量L 1、L 2总电流；。电压表测量L 2电压。 2．如图所示：图中有一处连接错误，请将它指出来。 若连接正确，S 闭合，S 1断开时，电压表V 的示数为6V ，A 2 示数 为0.5A ，求电源电压和A 3的示数。再闭合S 1，A 3示数增 大0.3A ，则经过灯泡L 1的电流是多少？ 3．如图，电压表V 1 、V 2、V 3的示数分别为5V 、2 V 、8V ， 电流表的示数为0.4A 。则L 1两端的电压为 ____V,L 2两端的 V1 L1 V2 L1 L2 V1 V2 S S A15 V1 A1 V2 V1 L1 L2 L1 L2 L1 L2 V1 S A1 S S L1 L2 V1 S A1 V2 （4 （5 （6 V A S A V L1 L2 V1 A1 V2 S A V L1 L2 （4） （5） L 1 V 2 L 2 S 3 A 1 A 2 S 2 S 1 L L L 1 V V V (
电压为____V, L 3两端的电压为_____V,电源电压为____V 。 通过L 1 、L 2、L 3的电流分别是____A 、___A 、____A 。 1、如图是电流表测量电流的实物连接图，画出电路图，标出电流表的正、负接线柱。 3、用所给的元件，根据要求连接实物图①L 1、L 2并联②A 1 测量L 1 支路电流，A 2测量L 2支路电流，A 3测量干路电流，（估计各支路电流在0.4安左右）S 做总开关。 4、某同学用电流表测量电流时连接了如下图的电路： ①该图是测量L 2中的电流，其中电流表的连线有什么错误？正、负接线柱接反了 ②若要测量通过L 1中电流，只允许变动原图中的一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在原图中用虚线标出。 ③在②的基础上，若测量通过L 1、L 2的电流之和，也只许变动一根导线的一个端点的接线柱的位置，请在图中用虚线标出。 ＋ － S L L A A ＋ － L L A A A S L 1 S L 2 A 1 A 2 A 3 ＋ － L L
目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18)
1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的
数字电路的应用 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二进制数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。 数字电路是以二值数字逻辑为基础的，其工作信号是离散的数字信号。电路中的电子晶体管工作于开关状态，时而导通，时而截止。数字电路的发展与模拟电路一样经历了由电子管、半导体分立器件到集成电路等几个时代。但其发展比模拟电路发展的更快。从60年代开始，数字集成器件以双极型工艺制成了小规模逻辑器件。随后发展到中规模逻辑器件；70年代末，微处理器的出现，使数字集成电路的性能产生质的飞跃。 数字集成器件所用的材料以硅材料为主，在高速电路中，也使用化合物半导体材料，例如砷化镓等。逻辑门是数字电路中一种重要的逻辑单元电路。TTL 逻辑门电路问世较早，其工艺经过不断改进，至今仍为主要的基本逻辑器件之一。随着CMOS工艺的发展，TTL的主导地位受到了动摇，有被CMOS器件所取代的趋势。近几年来，可编程逻辑器件PLD特别是现场可编程门阵列FPGA的飞速进步，使数字电子技术开创了新局面，不仅规模大，而且将硬件与软件相结合，使器件的功能更加完善，使用更灵活。数字电路或数字集成电路是由许多的逻辑门组成的复杂电路。与模拟电路相比，它主要进行数字信号的处理（即信号以0与1 两个状态表示），因此抗干扰能力较强。数字集成电路有各种门电路、触发器以及由它们构成的各种组合逻辑电路和时序逻辑电路。一个数字系统一般由控制部件和运算部件组成，在时脉的驱动下，控制部件控制运算部件完成所要执行的动作。通过模拟数字转换器、数字模拟转换器，数字电路可以和模拟电路互相连接。 分类 按功能来分： 1、组合逻辑电路 简称组合电路，它由最基本的逻辑门电路组合而成。特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。 2、时序逻辑电路 简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时
田唯迪：数字电压表的设计 华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiao tong University 毕业设计 Graduation Design （2011 —2015 年） 题目数字电压表的设计 分院：电气与信息工程分院 专业：工程及其自动化 班级：电力2011-1 学号： 学生姓名：田唯迪 指导教师： 起讫日期：2015-01-01—2015-05-10
华东交通大学理工学院毕业设计 摘要 在电子应用领域，工业自动化仪表已经有了非常广泛的应用。本文设计的数字电压表以AT89C51单片机为主要控制器件，利用ADC0808把模拟信号转换为数字信号并加以显示的电路。它的设计主要包括硬件电路和系统程序两部分设计。硬件电路主要是单片机最小设计模块、A/D转换模块和显示模块的设计，系统程序设计则是通过AT89C51单片机先将系统初始化，通过ADC0808转换芯片把模拟量转换成数字量，最后通过数码管显示数据。设计的数字电压表的测量范围为200mv—10v，对直流电压进行测量。该电路功能强大，有报警系统，可控制测量范围，数码管显示精度高，可扩展性强等优点。 数字电压表的应用在很多领域，有非常好的应用前景。对数字电压表进行研究很有必要性。这对我们研究单片机技术是很有帮助的。 关键词：AT89C51；ADC0808；电压测量；A/D转换 1
田唯迪：数字电压表的设计 Abstract In electronic applications, industrial automation instruments have a very wide range of applications. This design of a digital voltmeter to AT89C51 microcontroller as the main control device, use it ADC0808 analog signals into digital signals and display them circuit. Its design includes hardware and system design program in two parts. The hardware circuit design module is the smallest single-chip design A / D converter module and display module, system programming is through the first AT89C51 SCM system initialization, by ADC0808 converter chip to convert analog to digital, and finally through a digital display data. Measuring range designed digital voltmeter is 200mv-10v, DC voltage measurement. The circuit is powerful, alarm system, control measuring range, digital display and high precision, scalability and other advantages.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Application of digital voltmeter in many areas, there is a very good prospect. Conduct research on the digital voltmeter very necessity. This single-chip technology for our study is helpful.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 Key words: T89C52; ADC0808; V oltage measurement；A/D converter 2
电路1简单电感量测量装置 在电子制作和设计，经常会用到不同参数的电感线圈，这些线圈的电感量不像电阻那么容易测量，有些数字万用表虽有电感测量挡，但测量范围很有限。该电路以谐振方法测量电感值，测量下限可达10nH，测量范围很宽，能满足正常情况下的电感量测量，电路结构简单，工作可靠稳定，适合于爱好者制作。 一、电路工作原理 电路原理如图1（a）所示。 图1简单电感测量装置电路图 该电路的核心器件是集成压控振荡器芯片MC1648，利用其压控特性在输出3脚产生频 值，测量精度极高。 率信号，可间接测量待测电感L X BB809是变容二极管，图中电位器VR1对+15V进行分压，调节该电位器可获得不同的电压输出，该电压通过R1加到变容二极管BB809上可获得不同的电容量。测量被测电感L X 时，只需将L X接到图中A、B两点中，然后调节电位器VR1使电路谐振，在MC1648的3脚会输出一定频率的振荡信号，用频率计测量C点的频率值，就可通过计算得出L 值。 X 电路谐振频率：f0=1/2π所以L X=1/4π2f02C LxC 式中谐振频率f0即为MC1648的3脚输出频率值，C是电位器VR1调定的变容二极管的电容值，可见要计算L X的值还需先知道C值。为此需要对电位器VR1刻度与变容二极管的对应值作出校准。 为了校准变容二极管与电位器之间的电容量，我们要再自制一个标准的方形RF（射频）电感线圈L0。如图6—7(b)所示，该标准线圈电感量为0.44μH。校准时，将RF线圈L0接在图（a）的A、B两端，调节电位器VR1至不同的刻度位置，在C点可测量出相对应的测量值，再根据上面谐振公式可算出变容二极管在电位器VR1刻度盘不同刻度的电容量。附表给出了实测取样对应关系。 附表振荡频率（MHz）98766253433834
基本电路图连接（电压表）A 1, 根据实物图在右边方框内画出电路图 (2)请按电路图正确连接实物图
3, 用笔线代替导线把图中的元件连接起来，要求L1与L2串联，电压表V测L1的电压，并画出对应的电路图． 4, 如图小梦为测量小灯泡的功率所连的电路.请先找出此电路连接中的错误和不妥之处，用“×”作出标记并用笔划线代替导线纠正，然后在右框中画出正确的电路图． 5, 如图所示，为某同学测量小灯泡电功率所选的器材：电源(3L)、电流表、电压表、小灯泡(2.5V，0.3L)、滑动变阻器(10L,2L)和开关各一个，导线若干，请连接实物图，然后画出电路图(要求元件符号与电路元器件一一对应) 6,如图所示的器材，要求灯L1和L2组成并联电路，电流表测L1的电流，电压表测L2两端的电压.请先连接实物电路图，然后画出电路图． 7, 为了测量一只约20L电阻R的精确阻值，小明把三节干电池串联起来作为电源，连成如图7所示的电路．(1)电路中有两处连接错了，请你在接错的导线上打“×”，并画出正确的连线．(2)在虚线框内，根据改正后的电路画出电路图．8, 如图所示，有两只灯泡L1和L2，还有电池、开关和电压表，电池的电压为2L.现要求将灯泡L1和L2并联起来，并用电压表测量灯L1两端的电压.请将图中的实物元件连接起来，并在虚线框内画出对应的电路图． 9, 如图所示，请在图1上用笔画线表示导线把电路元件连接起来，要求：L1、L2并联，用开关控制整个电路，用滑动变阻器改变L2的电流大小，滑片P向左移动时，灯L2变亮，而电流表的示数不变(接小量程)，并在图2方框图内画出对应电路图 10,如图所示是某同学连接的实物电路，但其中漏掉了一根连接导线，请用笔画并标出灯L1、L2，(L)要求：①灯L1、L2都能发光；②开关S能同时控制灯L1、L2；③电流表只测灯L1的电流；④电压表测电源电压．(2)请画出实验电