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ICL7135电压表设计方案探究

发表时间：2021/4/12 来源：《文化研究》2021年4月下作者：易子榆1 蒲俊2 徐炜宁2 鲁沅鑫2

[导读] 本CL7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零的功能等。

1西华大学机械工程学院2西华大学电气与电子信息学院四川成都易子榆1 蒲俊2 徐炜宁2 鲁沅鑫2 610039

摘要：本CL7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3 1/2位数字A/D转换器，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零的功能等。本设计对ICL7135电压表进行了研究，硬件部分主要包括一个ICL7135芯片和LED数字显示器组成。电压表是一个3位半直流电压测量的数字式电压表。实现了能显示负电压，电压值显示稳定，读数方便。
关键词：显示器；控制芯片；电压表
        引言：传统的指针式电压表功能单一，精度低，读数不方便。不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，其精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信等优点。目前，由各种单片A/D转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，显示出强大的生命力。
        一、LED7135电压表工作原理
        控制器ST是电压表的指挥部，它每隔一定时间（例如每隔2s）就发出一个启动脉冲，一方面利用启动脉冲打开控制门T，让等间隔的标准时间脉冲序列能通过控制门进入十进制计数器；另一方面启动脉冲触发斜坡电压发生器，使它开始产生一个直线上升的斜坡电压，在斜坡电压上升的过程中，斜坡电压不断与被测电压在电压比较器中进行比较，当斜坡电压等于被测电压Ux时，电压比较器即发出关门信号，将T门关闭。这时十进制计数器所保留的数就是T门从开启到关闭的时间间隔中，通过T门的标准时间脉冲的个数。被测电压Ux越大，斜坡电压从零上升到被测电压Ux，值所需要的时间、T门开启时间也越长，计数器所计数值也越大，利用数码显示器将计数器所计数值显示出来，所计的数就是通过T门的脉冲个数。适当选择标准脉冲发生器的重复频率和斜坡斜率，就能使通过T门的脉冲个数与被测电压值相等，显示器上便可以直接显示。
        二、IED35电压表工作原理
        电子测量仪器。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D转换器、控制逻辑电路、显示器以及电源电路等几部分组成，如图1所示。输入电路和A/D转换器统称为模拟电路部分，而显示器和控制逻辑电路统称为数字电路部分。因此，一台数字电压表除供电电源外，主要由数字和模拟两部分构成。A/D转换器是数字电压表的核心，实数字电压表是利用模数(A/D)转换原理，将被测电压(模拟量)转换量，并将测量结果以数字形式显示出来的一种现被测电压转换成与其成比例的数字量。由于电压是一个最本的电量并且其他许多物理量都能方便地转换成电压,因此，电压一数字转换器是一种最基本、最常用的A/D转换方式。由于电压一数字转换的原理和方案有很多种，相应的也具有不同类型的电压表。
        三、设计IED7135电压表的目的
        因为传统的模拟指针式电压表功能单一，精度低，读数的时候也非常不方便，很容易出错。而采用单片机的数字电压表由于测量精度高，速度快，读数时也非常的方便。由于单片机的发展已经成熟，利用单片机系统的软硬件结合，可以组装出许多的应用电路来。此方案的原理是模数(AD)转换芯片的基准电压端，被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。模数(AD)转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，然后通过对单片机系统进行软件编程，使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号，通过一定的算法计算出被测量电压的值。最后单片机系统将计算好的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示，如果电压值大于设定值就报警。
        四、总体方案
        在众多测量仪表中，数字电压表应该是比较先进的一类表，工作人员在测量电路电压时，其测量值能通过液晶显示器直观地读出而不需工作人员再认真仔细地察看测量档次，换算及估计测量值，但在观察使用过程中，仍可发现工作人员在测量过程中因要注意测量点而无法顾及显示器的现象。而本文介绍的语音电压表则能较好地解决上述问题，它在工作人员测量电压时，能用标准的汉语读出测量值，这样就大大方便了工作人员操作过程。

        1、单片机
        单片机采用AT8951 型，它是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8 位微处理器，它与工业标准的MCS- 51 指令和输出管脚相兼容，由于将多功能CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，因而AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入控制系统所采用。
        2、A/D 转换电路
        A/D 转换电路由两部分组成。
        ①量程转换电路是用7126 组装构成的四量程数字电压表实用电路。四个量程分别是：200mV、2V、20V、200V.电压量程的选择是通过双刀五掷转换开关S1 来控制的，当S1 打到哪一量程端时，如200V 端，则该数字电压表的测量范围就确定了为0- 200V.
        ②A/D 电路用ICL7126 芯片作为A/D 电路的核心元件。被测电压输入后，经ICL7126 内部电路进行数模转换、译码驱动后，送至液晶显示器显示被测电压的电压值。
        3、语音电路
        语音电路采用ISD1420 芯片，其最大特点是：采用了直接模拟量存贮技术DAST,完成语音的录入，存贮以及分段调出，而无需像其他语音电路那样，要经过A/D、D/A 转换，数字压缩和语音合成等复杂的数字量信息处理及变换环节，因而可以较好地保留模拟量中的有效成分减少失真，提高录放音质量。它使用方便，无需专用语音开发系统，由麦克风录入存贮; 可随意改写删除; 有多种信息取址方式供用户选择; 分段灵活，抗干扰能力强。当89S51 判断出某个数字时，只要把该数字对应的地址码送到单片机的P1 口，产生一个中断，于是该数字的语音便放了出来。
参考文献
[1]康光华.电子技术基础（数字元元元部分）.高等教育出版社.2005.7
[2]曾桦.L298N的说明及应用.百度文库.2010.6
[3]方缘.步进电机原理.百度文库.2010.5
作者简介：
易子榆（1999-），女，汉，四川省成都市，本科，研究方向: 农业机械化及其自动化
蒲俊（2000-），男，汉，四川省广安市，本科，研究方向：自动化
徐炜宁（1999-），男，汉，四川省成都市，本科，研究方向：电力系统及其自动化
鲁沅鑫（2000-）男，汉，四川省眉山市，本科?，研究方向：自动化