毕业设计说明书数字式交流毫伏表电路的设计专业电气工程及其自动化学生姓名姜晓天班级BM电气082学号0851402211指导教师成开友完成日期2012年5月22日数字式交流毫伏表电路的设计摘要：当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。
数字集成电路本身在不断地进行更新换代。
它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路，发展到超大规模集成电路(VLSIC)以及许多具有特定功能的专用集成电路。
本文设计的电路分为模拟和数字两个部分，具有量程自动转换功能。
输入信号经过输入通道进入放大器部分，经过放大后，由AC/DC转换电路转换为与交流电压有效值相等的直流电压。
该直流电压经过V/F转换电路输出相应的频率量，然后计数器部分在秒脉冲的控制下进行技术测量，最后显示出读数，从而完成电压的测量。
本文所设计的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测范围在500V 以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。
电压表还具有在一定测量范围内自动选择量程的功能，从而可以快速，方便，准确地测量电压。
关键词：A/D转换；V/F转换；量程自动转换；计数器Digital AC millivoltmeter circuit designAbstract:Today's society is the digital society , the society of a wide range of applications of digital integrated circuits . Digital integrated circuits constantly upgrading . By the early tubes, transistors , small - scale integrated circuits developed to ultra - LSI ( VLSIC ) as well as many ASIC has a specific function .In this paper, the design of the circuit is divided into analog and digital two parts , with a range automatic conversion . After the input channel , the input signal into the amplifier section, after amplification by AC / DC converter circuit to convert the DC voltage equal to the AC voltage rms . The output frequency of the DC voltage conversion circuit through the V / F , then the counter part of the second pulse control techniques to measure , and finally show the reading , thus completing the measurement of the voltage .Designed digital AC millivoltmeter notable feature is the wide measuring range can be measured in the range below 500V , the maximum resolution of 0.01mV , and can realize automatic range conversion , simple operation, easy to use . The voltmeter also has automatically selected range in a certain measuring range of functions , which can be fast , convenient and accurate measurement of voltage .Key Words: A / D converter ; V / F conversion ; automatic conversion range ; counter盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2012)目录1.概述 (1)2. 设计总体方案 (2)3.模拟部分设计 (2)3.1 输入通道的设计 (2)3.2 反相放大器的设计 (3)3.3A/D 转换部分的设计 (4)4.量程自动转换电路的设计 (6)4.1 模拟比较器 (6)4.2 量程寄存器 (8)4.3 量程开关 (10)4.4 译码器 (11)5. 数字部分 (15)5.1 V/F转换器AD650 (15)5.2 计数器74LS90 (17)5.3 锁存器74LS273 (18)5.4 秒脉冲发生器 (19)5.4 控制电路 (21)6. 译码显示部分 (23)7. 电源部分 (24)8. 结束语 (26)致谢 (27)附录 (29)附录1：程序清单 ............................................................................................... 错误！未定义书签。
附录2：设计图纸 (29)附录3：元器件目录表 (30)盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010)数字式交流毫伏表电路的设计1.概述在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中，电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展，更需要测量弱电的电压，所以毫伏电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
另外，由于数字式仪器具有读书准确方便、精度高、误差小、灵敏度和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐，数字式交流毫伏表就是基于这种需求而发展起来的。
随着电子技术的不断发展，电子仪器的发展也是令人瞩目的。
总的来说，电子仪器有两个方向的发展趋势：一是向多功能、多参数、高精度。
高速度方面发展，另一个是向实用化、小型化、数字化、廉价的通用或单一用途方向发展。
对于数字式电压表来说，一方面趋向于合并于数字式万用表中，另一方面趋向于使用方便、小型廉价的单一用途电压表。
数字电压表是采用数字化测量技术，把连续的量(输入电压)转换成不连续、离散的数字化形式并加以显示的仪表。
作为现代电子测量中最基础与核心的一种测量仪器，对其测量精度和功能要求也越来越高。
由于电压测量范围广，特别是在微电压、高电压及待测信号强弱相差极大情况下，既要保证弱信号测量精度又要兼顾强信号的测量范围，传统的手动转换量程的电压表在测量技术上有一定难度：同时，若量程选择不当，不但会造成测量精度下降甚至损坏仪表。
本文所研制的数字式交流毫伏表的显著特点是测量范围宽，可测范围在500V以下，最大分辨率为0.01mV，且可以实现量程自动转换，操作简单，使用方便。
改电压表还具有在一定测量范围内自动选择量程的功能，从而可以快速。
方便。
准确地测量电压。
盐城工学院新校区安全防范系统设计（此处改为设计课题名称）2. 设计总体方案输入电压信号经过输入通道进入放大器部分，经过放大之后，由AC/DC转换电路转换为与交流电压有效值相等的直流电压。
该直流电压经过V/F转换电路输出相应的频率量，然后计数器部分在秒脉冲的控制下进行技术测量，最后显示出读数，从而完成电压的测试。
量程自动转换控制电路根据AC/DC转换电路输出的直流电压值决定反相放大器的放大倍数。
这样，可以根据输入电压的大小改变放大器的放大倍数，从而使AC/DC转换电路输出的直流电压值符合V/F转换电路的输入电压范围。
这也是量程自动转换的实质。
3.模拟部分设计3.1 输入通道的设计本电压表的输入通道分为高压（500V—5V）输入通道和低压（5V以下）输入通道两个通道之间的切换采用人工手动切换，其原理图如下所示。
由图可见，输入通道由衰减器和跟随器两部分组成。
低压（5V以下）输入直接进入由运算放大器构成的跟随器，而高压（500V—5V）输入经由衰减器衰减后进入跟随器。
衰减器基本分为电阻式和电容式两种。
实际电路中，为了改盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010)善电路的性能，常采用阻容混合式衰减器，阻容串联或阻容并联均可。
在本仪表中为了消除电阻对地的杂散电容及分布电容的影响，采用阻尼并联式衰减器，为了使衰减器的衰减倍数不应为电压幅值和频率的变化而变化，阻尼值应满足以下条件：（C1+C2）/C1=(R1+R2)/R2；即C1R1=C2R2。
该电压表需要衰减100倍的衰减器，故有（C1+C2）/C1=(R1+R2)/R2=100；且R1+R2为高压输入通道内阻。
由此可以确定电阻，电容的值。
输入通道是利用跟随器来提高输入阻抗的，信号从运放的同相端输入，其理想的阻抗为无穷大，实际为几十兆欧。
跟随器的输入与输入波形相同且相位一致，使信号无畸变的送入测量电路。
3.2 反相放大器的设计当较小的被测电压信号送入测量电路时，为了更精确的测量它，必须将信号放大。
这里采用反相放大器，其电路图如下所示。
由反相放大器放大倍数的幅值Au=Uo/Ui=Rf/R可知，当R=1K欧姆时，根据KA1，KA2的通断，Rf分别取1K,10K,100K欧时，则放大倍数分别为1倍，10倍，100倍。
而量程自动转换正是利用输入电压的值控制继电器KA1，KA2盐城工学院新校区安全防范系统设计（此处改为设计课题名称）的通断，从而调整放大倍数进行准确测量的。
3.3A/D 转换部分的设计在测量交流信号时，交直流转换是一个非常重要的环节，交直流电压的转换一般由整流电路和滤波电路构成。
整流电路一般有无源和有源两种。
其中，无源整流电路由于二极管的非线性和死区的存在影响测量精度。
而有源电路则可以消除二极管的非线性和死区的影响。
因此，本仪表采用了有源全波整流，其电路图如下所示。
当输入信号Ui处于正半周时，D2截止，Uo1为虚地，Uo1=0；当Ui处于负半周时，D1截止，D2导通，形成负反馈。
此时Uo1=—（R2Ui）/R1，且二极管的非线性和死区不会影响输出。
Uo1的波形为半波整流波形。
U2和R3到R5构成反相加法器，若取R4=2R3，则输出Uo2=—R3(Uo1+Ui/2)/R3，即正弦波同半波整流波形相加，形成全波整流输出。
电容C的作用是滤除高频干扰。
R1=R2R5=2R3盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2010)得Ui=Uo滤波电路一般也分为有源滤波和无源滤波。