电子技术课程设计

东北石油大学。

课程设计。2023年 7 月 24 日。

东北石油大学课程设计任务书。

课程数字显示仪表课程设计。

题目数字式压力表的制作。

专业自动化姓名郑伟学号 120601140117

主要内容、基本要求、主要参考资料等。

主要内容：在面包板上安装一台用单片a/d转换器7107或7106组成的通用表头。配接压力传感器（应变片式、扩散硅式或其它类型压力传感器），制成数字压力显示仪表。

基本要求：1、学习数字显示仪表原理；

2、设计、绘制电路连接图；

3、能够独立完成数字显示仪表表头的焊接、制作、调试，并撰写**。

参考资料：1] 邱关源，罗先觉。电路[m].北京：高等教育出版社，2006.5.

2] 华成英，童诗白。模拟电子技术[m].北京：高等教育出版社，2006.5.

3] 赵继文。显示仪表与应用电路设计[m] .北京：科学出版社，2002.

4] 华成英。模拟电子技术基础习题解答[m].北京：高等教育出版社，2007.3.

5] 阎石。数字电子技术基础[m].北京：高等教育出版社，2006.5.

6] 张天春，杨慧敏。数字显示仪表课程设计指导书[m].大庆：大庆石油学院自编教材，2008.

7] 孙梅生。电子技术基础课程设计[m]. 北京：高等教育出版社，2007.3.

完成期限 2015.07.13至2015.07.24

指导教师。专业负责人。

目录。第1章数显仪表工作原理

1.1 数字显示仪表的介绍 1

1.2 数显仪表的原理及基本结构 1

1.3 数显仪表的主要技术指标 3

1.4 数字仪表的发展与应用 4

第2章数显仪表设计方案 1

2.1 icl7107 双积分a/d转换器 1

2.2 lm324 运算放大器 2

2.3 led 数码显示器 1

2.4 mc1403 主要集成块 7

第3章数显仪表的制作 3

3.1 数显部分安装 5

3.2 电源部分安装 5

3.3 调试结果 6

3.4 注意事项 1

第4章结论与体会 10

参考文献 11

1.1数字显示仪表的介绍。

数显仪表，全称为数字显示仪表，即数字式面板表(digital panel meter)的简称，一般采用led数码管显示。是一种具有模/数转换器并以十进制数码形式显示被测变量值的仪表，它与各种传感器、配送器配套，可以显示出各种不同的参数。数字式仪表具有精度高、功能全、速度快、抗干扰能力强等优点，体积小、耗电低、读数直观，且能将测量结果以数字形式输入计算机，从而实现生产过程自动化。

1.2数显仪表的原理及基本结构。

数显仪表是以电信号为输入量，直接用数字显示被测量。实现数字显示的关键是通过a/d转换装置把连续变化的模拟量变换成断续的数字量。在生产中要求显示仪表反映的显示值是被测参数的函数，并且要求能自动地补偿其它干扰因素，这些函数关系有些是线性的，但多数是非线性的。

用数字显示被测值的仪表。把测量转化为数字量并以数字形式显示出来的仪表。工业测量中被测量变或位移、电流、电压、空气压等模拟量，经模数转换器，把模似量换成数字量（简称模数转换）。

数字仪表以数字的形式显示被测量，读数直观。

工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有：

准确度高、分辨力高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量来传输信息，可使得传输距离不受限制。其原理图如图1-1所示。

图1-1 数显仪表原理图。

随着现代科学技术的迅猛发展，使数字仪表很快地从电子管式、晶体管式发展到目前集成电路式和带有微处理器的数字仪表。在工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字仪表的主要特点有：

准确度高：一般通用的数字电压表要过到0.005%的精确度是较容易的。

分辨力高：数字电压表的分辨力一般为10μv或1μv，有的可达0.1μv。

无主观读数误差：数字仪表以数码形式显示测量结果，读数清晰、客观。测量速度快：

数字仪表的测量速度，一般是由模/数转换器决定的。根据模/数转换器原理不同，仪表的测量速度可达每秒数次直到每秒几十万次。能以数码形式输出结果：

主要使仪表与计算机能方便地联机，为测量结果的数据处理提供了良好条件。

数显仪表按工作原理一般分为不带微处理器的和带微处理器的。其原理框图如图1-2所示。不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。

图1-2 数字显示仪表原理框图。

通常分为不带微处理器的仪表和带微处理器的仪表。

不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。

数字仪表以数字的形式显示被测量，读数直观。

不带微处理器的数显仪表一般应具备模数转换，非线性补偿及标度变换三大部分。模数转换器是数字仪表的核心，以它为中心，将仪表分为模拟和数字两大部分。仪表的模拟部分一般设有滤波、前置放大器和模拟开关等环节。

其基本构成形式可由图1-3所式的主要环节组成。模—数转换器是数字仪表的核心，以它为中心，将仪表分为模拟和数字两大部分。仪表的模拟部分一般设有滤波、前置放大器和模拟开关等环节。

仪表的数字部分一般有计数器、译码器、时钟脉冲发生器、驱动显示电路以及逻辑控制电路组成。

图1-3 数字显示仪表的基本结构。

1.3数字仪表的主要技术指标。

1）显示位数。

以十进制测量被测变量值的位数称为显示位数。能够显示“0~9”上的数字为“满位”：仅显示或不显示的数字位，称为“半位”或“1/2位”。

2）仪表的量程。

仪表标称范围的上、下限之差的模，称为仪表的量程。量程有效范围上限值成为满度值。例如xmz-101数字式温度仪表，测量范围30~180℃，其量程为150℃，满度值为180℃。

3）精度。目前数字式显示仪表的精度表示方法有三种：满度的±a％±n字、读数的±a％±n字、读数的±a％±满度的b％。

系数n是显示仪表读数最末一位数字的变化，一般n=1.这是由于把模拟量转换成数字量的过程中至少要产生±1个量化单位的误差，它和被测量无关。显然，数字仪表的位数越多，这种量化所造成的相对误差就越小。

4）分辨力和分辨率。

数字仪表的分辨力是指末位数字改变一个字所对应的被测变量的最小变化值。它表示了仪表能够检测到的被测量最小变化的能力。数字式显示仪表在不同量程下的分辨力是不同的，通常在最低量程上有最高的分辨力，并以此作为该仪表的分辨力指标。

分辨率指仪表现实的最小数值与最大数值之比。

5）输入阻抗。

数字式显示仪表是一种高输入的阻抗的仪表，阻抗可达ω。

6）抗干扰能力。

数字式显示仪表一般用串模干扰抑制比和共模干扰抑制比来表征抗干扰能力大小。

串模干扰抑制比（smr）为：smr=20lg

共模干扰抑制比（cmr）为：cmr=20lg

smr和cmr的单位是分贝，数值越大，表示数字仪表的抗干扰能力越强，一般直流电压型数显仪表的串模干扰抑制比为20~60db，共模干扰抑制比为120~160db.

1.4数显仪表的发展与应用。

20世纪50年代初，世界上出现了世界上出现了第一台数字显示仪表。

近五十年来随着科学技术的讯猛发展，尤其是数字化测量技术、半导体技术、大规模的集成电路技术及计算机技术在仪表中的应用，仪表的应用范围扩展到一切测量领域。数显表现在在各行各业的应用越来越广泛，但对其定义一般都比较模糊。

数字仪表的发展是与计算机技术、电子技术等现代技术的发展紧密相关的，他的优越性能和广泛的应用使传统的模拟仪表受到严重挑战。模拟仪表会不会被数字仪表所取代，已引起人们的关注和争议。模拟仪表的一些固有的特点，如可做趋向显示等仍为人们所欣赏，数字仪表尚难完全取代模拟仪表。

另外在功能、精度要求不高，而更注重可靠性和实用的工业过程检测和控制系统中，模拟仪表更显出特有的优势。因此一种可能的发展方向，尤其在面板类仪表中，是将数字仪表和模拟仪表的优点结合起来，开发出新一代显示仪表。目前出现得一种新类型、采用固体电路和模拟显示的面板表—光柱式仪表就兼有数字和模拟仪表的优点。

到目前为止数显表的概念还没有统一的说法，但对其认识却大都相同，顾名思义它应该是数字或字母显示的仪表。从广义上讲，街头随处可见的大屏幕数字交通信号灯计时牌，车站的车次牌、工厂数控显示表等都算是数显表的范畴，目前的数显表一般都与电脑、plc等设备相互连接使用。它的应用非常广泛，大到卫星监控数据、小至手腕上的电子手表，可以说在现代社会里，它的身影无处不在，其结构并不是很统一，随着需要它的形状大小也会跟着变化，一般为长方形的表头配一个表身。

数显表的数字显示一般采用led发光管或者是液晶屏幕这两种来完成。工业、交通等一般都是采用led发光管的数显表，因为led光源比较亮，有多种颜色，尤其是红色，非常适合辨别。液晶显示通常用于家用钟表，因其自身不发光，所以比较省电。

随着数字技术和微电脑技术的不断发展，数显表、以单片机为核心的新型显示与记录仪表越来越广泛地应用到工业自动化和工控领域中。数显表与指针表一样，与各种传感器、变送器相配，对电量、压力、物位、液位、流量、温度等进行测量，并直接以数字形式显示被测结果。

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