1、基于ICL7107的數字電壓表設計人： *設計時間： 2014. 8. 12014. 8. 7摘 要隨著科學技術的發展，數字電壓表的種類越來越多，功能越來越豐富，當然應用的領域也越來越廣泛，給人們的工作和生活帶來許多方便。本文主要介紹的是基于ICL7107數字電壓表的設計的設計，ICL7107是目前廣泛應用于數字測量系統是一種集三位半轉換器段驅動器位驅動器于一體的大規模集成電路，ICL7107是目前廣泛應用于數字測量系統的一種31/2位A/D轉換器，能夠直接驅動共陽極數字顯示器，夠成數字電壓表，此電路簡潔完整，稍加改造就可以夠成其他電路，如數字電子秤、數字溫度計的等專門傳感器的測量工具。ICL

2、7107是目前廣泛應用于數字測量系統是一種集三位半轉換器段驅動器、位驅動器于一體的大規模集成電路，主要用于對不同電壓的測量和許多工程上的應用，調頻接口電路，它采用的是雙積分原理完成A/D轉換，全部轉換電路用CMOS大規模集成電路設計。應用了ICL7107芯片數碼管顯示器等，芯片第一腳是供電，正確電壓時DC5V，連接好電源把所需要測量的物品連接在表的兩個端口，從而可以在顯示器上看到所需要的結果。在軟件設計上，主要編寫了實現計數頻率的調節和單片機功能的相關程序，,最后把軟件設計和硬件設計結合到一起，然后進行調試。本文闡述了硬件設計中具體的硬件結構和功能和軟件設計中具體寫入的程序還有相應的調試過程。

3、目 錄摘 要2第一章 緒論31.1 數字電壓表的概術31.2 數字電壓表的結構41.3 數字電壓表應用領域41.4設計目的4第二章 課程設計方案、要求、任務實驗原理52.1方案選擇52.2 系統方框圖62.3設計要求62.4設計任務72.5實驗原理7ICL71078第一章 緒論1.1 數字電壓表的概術 電表是常用的電學測量儀器，有關電表的基本原理和應用技術實驗在電學實驗中是不可缺少的，我們把數字電表基本原理和應用技術引入普通電學實驗中，其原因是：數字儀表應用日益廣泛；數字電表基本原理簡單，它也是一種比較法，對電容器在待測電壓Vx與參考電壓下的充、放電時間關系進行比較。了解了數字電表基本原理及常

4、用模數轉換芯片外圍元件的作用、參量選擇原則后可在萬用表設計中靈活應用數字電表的模數轉換芯片。隨著科學的發展，數字電壓表應用越來越廣泛，下面介紹一下數字電壓表的組成和應用領域。1.2 數字電壓表的結構數字電壓表有以下幾個個組成部分： ICL7107芯片LED數字顯示器三位半驅動段驅動位驅動 數字電壓具有以下九大特點： 1.顯示數據直觀，度數準確。 2.準確度高。 3.分辨率高。 4.測量范圍寬。 5.擴展能力強。 6.測量速率高。 7.輸入阻抗高。8.集成度高，微功耗。 9.抗干擾能力強。1.3 數字電壓表應用領域數字電壓表通常被應用以下任務： 1.對一些工程上的測量； 2.完成大規模集成電路的

5、轉換； 3.應用于大規模的數字測量； 4.實現三位半集成電路的應用和其他電路的應用；本文主要是研究基于ICL7107芯片、數字顯計數器的應用。1.4設計目的1.綜合運用數字電路和模擬電路，鞏固所學知識。2.了解雙積分A/D轉換器的工作原理。3.掌握ICL7107構成數字直流電壓表的方法。4.了解數字顯示電路的擴展應用。5.了解產品設計的基本思路和方法。6.掌握常用電子元件的選擇方法和元件參數的。7.加強計算機運用、查閱資料和獨立完成電路設計的能力。第二章 課程設計方案、要求、任務實驗原理2.1方案選擇本次設計主要芯片有ICL7107和共陽極半導體數碼管LED組成。本方案的主要特點是：1. 能夠

6、直接驅動共陽極的LED顯示器，不需要外加驅動原件，使整機線路簡化。2. 采用+5V和-5V兩組電源供電。3. LED屬于電池控制原件，芯片本身功耗較小。4. 顯示亮度較高。2.2 系統方框圖本文的電壓表是一個3位半直流電壓測量的數字式電壓表。設計量程為20.0V，并能顯示負電壓。電壓值顯示穩定，讀數方便。2.3設計要求1. 利用芯片ICL7107來實現電路功能；2. 選擇合適的電阻、電容、液晶顯示器等器件；3. 完成全電路理論設計、制作、調試，并畫出電路原理圖；4. 撰寫設計報告；5. 上交制作產品一件。2.4設計任務1. 設計一個數字電壓表電路；2. 通過設計，可以實現數字測量；。 3. 測

7、量范圍：直流電壓0V-20V，可顯示負電壓。4. 組裝調試數字電壓表。5. 畫出數字電壓表電路原理圖，寫出實驗報告。2.5實驗原理下面闡述它的引腳功能和外圍元件參數的選擇。ICL7107雙積分模數轉換器引腳功能、外圍元件參數的選擇。圖2.5-2 ICL7107芯片引腳圖ICL7107芯片的引腳圖如圖2.5-2所示，它與外圍器件的連接圖如4所示。圖4中它和數碼管相連的腳以及電源腳是固定的，所以不加詳述。芯片的第32腳為模擬公共端，稱為COM端；第34腳Vr+和35腳Vr-為參考電壓正負輸入端；第31腳IN+和30腳IN-為測量電壓正負輸入端； Cint和Rint分別為積分電容和積分電阻，Caz為

8、自動調零電容，它們與芯片的27、28和29相連，電阻R1和C1與芯片內部電路組合提供時鐘脈沖振蕩源，從40腳可以用示波器測量出該振蕩波形，該腳對應實驗儀上示波器接口CLK，時鐘頻率的快慢決定了芯片的轉換時間（因為測量周期總保持4000個Tcp不變）以及測量的精度。圖4 - 電壓表原理圖由原理圖設計的PCB板如下所示：圖5 PCB圖1.3LED顯示屏 采用2個共陽級二位數碼管進行顯示，芯片ICL7107可以直接驅動共陽型數碼管，不需要驅動電路。最高位只起到顯示1和-的作用，第二位可以顯示小數點。調試工作單一、 儀器，儀表準備1. 雙路直流穩壓電源 （一臺）。2. 4位半數字萬用表 （一臺）。二、

9、 調試內容及步驟1、接+5V供電電源，將37腳（TEST）接+5V，數碼管各段及百位小數點均點亮，說明顯示正常。2、調電位器使36腳（Vref+）為100mV,再將兩測試輸入端外接應顯示00.0。（注：調基準電壓100mV 時，最好接432穩壓電源來調試，這樣防止直流穩壓源電壓波動影響調試結果）3、將4位半數字表撥至20V檔作為標準表并與本表兩端輸入端并聯，用不同直流電壓記錄兩表顯示值（見表1）。三、 誤差原因分析及改進建議1、在調基準電壓100mV時，由于50Hz紋波影響，無法調到精確值而對最終顯示電壓產生影響，對于后兩位數值跳動問題，通過在輸入電源處并聯一個0.1uF和一個470uF電容，

10、可抑制跳動,同時應增大接地線的截面積。 2、在擴程電路中，采用的是10K與1M的電阻，分壓比例為1:101，達不到1:100的精確度從而使結果有誤差，本數字表誤差為1-3mV，應嚴格采用比例電阻，使用高度精確的電阻來減少誤差。表1測試電壓（V）0.10.51510151820-54位半值數字表 (V)-1.065.0699.99414.96-本設計數字表 (V)-1.055.049.9614.9- 調試人：* 指導老師：* 2014.8.8數字電壓表使用說明書（一）、概述該儀表是一種性能穩定、用+5V電源驅動的高可靠性數字電壓表。儀表采用兩個共陽型LED數碼管組成三位半數字顯示019.9V、讀

11、數清晰、方便使用。該儀表專門用來測量直流電壓，是實驗室，維修工人的理想工具。是一臺性能優越的儀表。（二）、安全事項該儀表在設計上符合IEC1010條款（國際電工委員會頒布的安全標準），在使用之前，請先閱讀安全注意事項。  1 測量電壓時，請勿輸入超過直流20V的極限電壓。2 測量前要檢查表筆是否可靠接觸，是否正確連接、是否絕緣良好等。 3 電壓表的電源供電端子，不能反接，否則會燒毀電壓表，電壓表供電電壓不能低于或高于 +5V。4 電位器的調試端不能隨意調動，否則會影響測試準確度。（三）、操作面說明（四）、特性1. 顯示方式:LED數碼管顯示。2. 最大顯示：19.9V電壓，輸入負電壓自動極性顯示。（五）、使用方法1. 將電壓表供電端子按其極性接+5V的電壓。2. 將測試線跨接在被測電路上，藍色線所接的該點電壓與極性顯示在屏幕上。注意：1. 電壓表供電電壓極性，切勿反接或低于或高于+5V否則會燒毀電壓表，或不能測試。2. 輸入電壓切勿超過20V，否則會燒毀電壓表。（六）、儀表的保養該儀表是一臺精密儀器，使用者不要隨意更改電路。附：元件清單名稱符號參數封裝電解電容C1，C2，C3，C4C103,C224,C473,C10