设计题目：模数转换器系别：应用电子与通信技术系班级：0992221学生姓名：刘明慧指导教师：刘洋成绩：2012年3月21日目录第1章绪论 (1)1.1选题目的 (1)1.2 设计要求 (1)1.3 设计题目 (1)1.4 设计指标 (1)第2章电路结构及工作原理 (2)2.1 整机电路方框图 (2)2.2 整机原理图 (2)2.3 工作原理 (3)第3章单元电路设计及器件选择 (4)3.1 单元电路设计 (4)3.1.1电压比较单元 (4)3.1.2 寄存器单元 (4)3.1.3 优先编码器单元 (5)3.2 器件选择 (5)3.2.1 电压比较器的选择 (5)3.2.2 寄存器的选择 (6)3.2.3 优先编码器的选择 (7)第4章电路的组装与调试 (8)4.1 电路的组装 (8)4.2 整机的布线原则 (8)4.3 电子元器件的插装 (8)4.3.1 元器件分类 (8)4.3.2 元器件引脚成型 (8)4.3.3 插件顺序 (8)4.4 电子元器件的焊接 (8)4.5 电路的调试 (9)4.5.1 故障分析及解决办法 (9)4.6 实验数据 (9)4.7 误差分析 (10)结论 (11)收获和体会 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录 (15)课程设计任务书2012年3月21日第1章绪论1.1 选题目的随着数字电子技术的迅猛发展，各种数字设备几经渗透了国民经济的所有领域。
计算机只能对数字信号进行处理，处理的结果还是数字量，然而计算机在用于生产过程自动控制时，其所要处理的变量往往是连续变化的物理量，如温度、压力、速度等都是模拟量，这些非电的模拟量先要经过传感器变成电压或电流等电的模拟量，然后在转化为数字量，才能送入计算机进行处理。
这就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路，把它们称为模数转换电路。
能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器。
1.2 设计要求模拟量转换为数字量，模拟量输入数字量输出。
1.3 设计题目四位并行比较型模数转换器1.4 设计指标输入电压模拟量，输出用发光二极管显示相应的变化。
第2章电路结构及工作原理2.1 整机电路方框图根据本课程的功能及技术指标，设计出方框图。
图2-1 整机电路方框图2.2 整机原理图根据方框图设计出原理图，555产生震荡，提供给触发器脉冲。
图2-2 原理图图2-3脉冲产生2.3 工作原理图2-2-1所示为四位并行比较型模数转换原理电路，它由电压比较器、寄存器和优先编码器三部分组成。
Uref 是基准电压，Ui 是模拟电压输入端，D3、D2、D1、D0是输出的四位二进制代码，CP 是控制时钟信号。
电阻链把基准电压Uref 分压，得到从 116 Uref 、216Uref 、316 Uref 、…、1516Uref 不同的15个比较电压，把这15个比较电压分别作为15个比较器C1～C15的输入端基准电压。
量化单位为116Uref 。
然后，同时将输入的模拟电压同时加到每个比较器的另一个输入端上，与这15个基准电压进行比较。
例如，当716Uref ﹤Ui ﹤816Uref 时，C1,C2到C7输出全为1，而其他输出全为0。
比较器的输出状态由D 触发器进行存储，在经优先编码器编码，得到数字量输出四位二进制代码。
第3章单元电路设计及器件选择3.1 单元电路设计3.1.1 电压比较单元正输入端是模拟电压，负输入端是基准电压图3-1 电压比较电路3.1.2 寄存器单元用D触发器，输出等于输入图3-2 寄存器电路3.1.3 优先编码器单元两片8线-3线编码器级联成16线-4线编码器图3-3 编码器电路3.2 器件选择根据电路原理选择合适的元器件3.2.1 电压比较器的选择由于本电路需要用到15个电压比较器，数量比较多，所以选择了集4个电压比较器于一体的LM339。
LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1、失调电压小，典型值为2mV；2、电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3、对比较信号源的内阻限制较宽；4、共模范围很大，为0～（Ucc-1.5V）Vo；5、差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6、输出端电位可灵活方便地选用。
引脚如图3-4所示。
图3-4 LM339引脚图3.2.2 寄存器的选择寄存器由边沿D触发器进行存储，边沿触发器的次态仅取决于时钟信号CP上升沿（或下降沿）到达时刻输入信号的状态，也就是说，在有效触发沿之前和之后输入信号变化对触发器状态均无影响，从而克服了空翻，提高了抗干扰能力。
本电路采用的触发器为74LS377，此芯片内部集成8个D触发器，D0～D7为8位数据输入端，Q0～Q7为8位数据输出端，G 为使能控制端，CLK为时钟信号，上升沿锁存数据。
引脚如图3-2-2所示。
功能如表3-1所示。
图3-5 74LS377引脚图3.2.3 优先编码器的选择将含有特定意义的数字或符号信息，转换成相应的若干位二进制代码的过程称为编码，具有编码功能的组合逻辑电路称为编码器。
在数字电路中，一般用的是二进制编码。
若编码器输出端是n位二进制代码，则最多可以表示个输入信号。
所谓优先编码器，是对所有输入端预先设置了优先级别，当输入端同时有两个或两个以上信号输入时，编码器按优先级别高低进行编码，而对于优先级别低的输入信号则不予理睬，从而保证了编码器工作的可靠性。
本电路前级输出为15线，要求编码为4线，所以使用两个8线-3线编码器级联为16线-4线，又因为编码器为低电平有效，而前级输出的是高电平，所以使用编码器之前把前级输出取反，74LS04为六反相器，满足此要求。
图3-6 74LS148的引脚图第4章电路的组装与调试4.1 电路的组装电路初步设计完成之后，这一步可以在面包板或万能板上完成。
将电路中的各元器件按照图中原理顺序依次焊在万用板上或插在面包上（事先画好布线图），注意将为确保制作能一次成功，所有元器件都要认真检测，判别元器件是否完好。
4.2 整机的布线原则布线问题是影响电路性能的重要因素之一，应按电路图的走向顺序排列各级电路，尽量缩短接线，排线应尽量避免形成闭合回路。
集成电路外接元器件应尽可能安排在对应管脚附近，缩短连线的距离。
输入信号与输出信号的引线应当尽可能分开一些。
引线间要有一定的距离，避免相互绞合和交叉。
4.3 电子元器件的插装电子元器件插装要求做到整齐、美观、稳固。
同时应方便焊接和有利于元器件焊接时的散热。
4.3.1 元器件分类按电路图或清单将电阻、电容、二极管、三极管，芯片座，导线等归类。
4.3.2 元器件引脚成型所有元器件引脚均不得从根部弯曲，一般应留 1.5mm以上。
手工加工的元器件整形，弯引脚可以借助镊子或小螺丝刀对引脚整形。
4.3.3 插件顺序手工插装元器件，应该满足工艺要求。
插装时不要用手直接碰元器件引脚和万用板上铜箔。
4.4 电子元器件的焊接烙铁与水平面成45度角，先用电烙铁把焊点预热，再加焊锡，然后把焊锡移走，烙铁移走，就可以了。
4.5 电路的调试电路调试要求掌握常用仪器设备的使用方法和一般的实验测试技能，调试中要求理论和实际相结合，既要掌握书本知识，又要有科学方法，才能顺利的进行调试工作。
该电路的调试步骤如下：1.接通电源，查看电路是否能够实现。
2.如不能实现，用万用表测试各个模块的输出，看是否达到预期要求。
3.如果有错误，单独对该模块进行校正（可以根据单元电路的输出波形以及电压进行核对）。
4.直到电路调试好为止。
4.5.1 故障分析及解决办法在电路调试的过程当中，发现四位二进制数不显示13、14、15。
故障分析如下1.电路连接错误。
2.有虚焊的地方。
3.电路设计问题。
当把这3种故障分析都排除后，看了下芯片手册，发现LM339 的电压范围是3～36V，我们给的基准电压为5V，可能是基准电压过低的问题，最后我们测试基准电压，当电压加到18V时，之前遇到的问题就解决了。
4.6 实验数据根据电路的工作原理，测得数据如下表。
输入的基准电压为18V。
4.7误差分析误差来源主要是电压读数误差，以及芯片精度引起的误差。
结论根据设计的基本要求，电压比较电路、存储电路、编码电路我们已经全部完成，并且是在最短的时间内实现了全部指标，达到了这次课程设计的目的。
收获和体会通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
我们做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。
“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。
我们今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．致谢这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在导师的辛勤指导下，终于迎刃而解。
同时，在导师的身上我们学也到很多实用的知识，导师渊博的知识，严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风，平易近人的性格都是我学习的楷模。
在论文的研究及整理期间，导师给了我很大的支持和鼓励，才使得论文得以顺利的完成，在此谨向导师表示忠心的感谢和崇高的敬意。
我还要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的问题，同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。
由于本人水平有限，可能存在错误和不妥之处，敬请各位老师给予批评指正，以便今后不断改进。
参考文献1 余孟尝.数字电子技术基础简明教程[M]. 北京：高等教育出版社，19992 杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M]. 北京：高等教育出版社，20063 赵明富.EDA技术基础[M]. 北京：北京大学出版社，20074 林捷.模拟电路与数字电路[M]. 北京：人民邮电出版社，20075 杨欣、王玉凤.电子设计从零开始[M]. 北京：清华大学出版社,20056彭铭泉.通用集成电路速查手册[M]. 山东：山东科学技术出版社.2004附录元件清单20cm。