描述
簡易數(shù)字電壓表電路圖（一）
簡易可調(diào)穩(wěn)壓電源采用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成電路LM317，使電壓可調(diào)范圍在1.5～25V，最大負(fù)載電流1.5A。其電路如圖所示。
電路工作原理：220V交流電經(jīng)變壓器T降壓后，得到24V交流電；再經(jīng)VD1～VD4組成的全橋整流、C1濾波，得到33V左右的直流電壓。該電壓經(jīng)集成電路LM317后獲得穩(wěn)壓輸出。調(diào)節(jié)電位器RP，即可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電壓。圖中C2用以消除寄生振蕩，C3的作用是抑制波紋，C4用以改善穩(wěn)壓電源的暫態(tài)響應(yīng)。VD5、VD6在當(dāng)輸出端電容漏電或調(diào)整端短路時(shí)起保護(hù)作用。LED為穩(wěn)壓電源的工作指示燈，電阻R1是限流電阻。輸出端安裝微型電壓表PV，可以直觀地指示輸出電壓值。
元器件的選擇與制作；元器件無特殊要求，按圖所示選用即可。
制作要點(diǎn)：①C2應(yīng)盡量靠近LM317的輸出端，以免自激，造成輸出電壓不穩(wěn)定；②R2應(yīng)靠近LM317的輸出端和調(diào)整端，以避免大電流輸出狀態(tài)下，輸出端至R2間的引線電壓降造成基準(zhǔn)電壓變化；③穩(wěn)壓塊LM317的調(diào)整端切勿懸空，接調(diào)整電位器RP時(shí)尤其要注意，以免滑動(dòng)臂接觸不良造成LM317調(diào)整端懸空；④不要任意加大C4的容量；⑤集成塊LM317應(yīng)加散熱片，以確保其長時(shí)間穩(wěn)定工作。
簡易數(shù)字電壓表電路圖（二）
數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測量領(lǐng)域大量使用的一種基本測量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了。這里展示的一份由 A/D 轉(zhuǎn)換電路組成的數(shù)字電壓表（數(shù)字面板表）電路，就是一款最通用和最基本的電路。
與 相似的是 ，前者使用 LCD 液晶顯示，后者則是驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管作為顯示，除此之外，兩者的應(yīng)用基本是相通的。
電路圖中，僅僅使用一只 DC9V 電池，數(shù)字電壓表就可以正常使用了。按照?qǐng)D示的元器件數(shù)值，該表頭量程范圍是±200.0mV。當(dāng)需要測量 ±200mV 的電壓時(shí)，信號(hào)從 V-IN 端輸入，當(dāng)需要測量 ±200mA 的電流時(shí)，信號(hào)從 A-IN 端輸入，不需要加接任何轉(zhuǎn)換開關(guān)，就可以得到兩種測量內(nèi)容。
簡易數(shù)字電壓表電路圖（三）數(shù)字電壓表電路圖
安裝電壓表頭時(shí)的一些要點(diǎn)：按照測量＝±199.9mV 來說明。
1.辨認(rèn)引腳：芯片的第一腳，是正放芯片，面對(duì)型號(hào)字符，然后，在芯片的左下方為第一腳。
也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一腳了。
許多廠家會(huì)在第一腳旁邊打上一個(gè)小圓點(diǎn)作為標(biāo)記。
知道了第一腳之后，按照反時(shí)針方向去走，依次是第 2 至第 40 引腳。（1 腳與 40 腳遙遙相對(duì)）。
2.牢記關(guān)鍵點(diǎn)的電壓：芯片第一腳是供電，正確電壓是 DC5V 。第 36 腳是基準(zhǔn)電壓，正確數(shù)值是 100mV，第 26 引腳是負(fù)電源引腳，正確電壓數(shù)值是負(fù)的，在 －3V 至 －5V 都認(rèn)為正常，但是不能是正電壓，也不能是零電壓。芯片第 31 引腳是信號(hào)輸入引腳，可以輸入 ±199.9mV 的電壓。在一開始，可以把它接地，造成“0”信號(hào)輸入，以方便測試。
3.注意芯片 27，28，29 引腳的元件數(shù)值，它們是 0.22uF，47K，0.47uF 阻容網(wǎng)絡(luò)，這三個(gè)元件屬于芯片工作的積分網(wǎng)絡(luò)，不能使用磁片電容。芯片的 33 和 34 腳接的 104 電容也不能使用磁片電容。
4.注意接地引腳：芯片的電源地是 21 腳，模擬地是 32 腳，信號(hào)地是 30 腳，基準(zhǔn)地是 35 腳，通常使用情況下，這 4 個(gè)引腳都接地，在一些有特殊要求的應(yīng)用中（例如測量電阻或者比例測量），30 腳或 35 腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。
5.負(fù)電壓產(chǎn)生電路：負(fù)電壓電源可以從電路外部直接使用 7905 等芯片來提供，但是這要求供電需要正負(fù)電源，通常采用簡單方法，利用一個(gè) +5V 供電就可以解決問題。比較常用的方法是利用 或者 NE555 等電路來得到，這樣需要增加硬件成本。我們常用一只 NPN 三極管，兩只電阻，一個(gè)電感來進(jìn)行信號(hào)放大，把芯片 38 腳的振蕩信號(hào)串接一個(gè) 20K －56K 的電阻連接到三極管“B”極，在三極管“C”極串接一個(gè)電阻（為了保護(hù)）和一個(gè)電感（提高交流放大倍數(shù)），在正常工作時(shí)，三極管的“C”極電壓為 2.4V － 2.8V 為最好。這樣，在三極管的“C”極有放大的交流信號(hào)，把這個(gè)信號(hào)通過 2 只 4u7 電容和 2 支 二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負(fù)電壓供給 的 26 腳使用。這個(gè)電壓，最好是在 －3.2V 到 －4.2V 之間。
6.如果上面的所有連接和電壓數(shù)值都是正常的，也沒有“短路”或者“開路”故障，那么，電路就應(yīng)該可以正常工作了。利用一個(gè)電位器和指針萬用表的電阻 X1 檔，我們可以分別調(diào)整出 50mV，100mV，190 mV 三種電壓來，把它們依次輸入到 的第 31 腳，數(shù)碼管應(yīng)該對(duì)應(yīng)分別顯示 50.0，100.0，190.0 的數(shù)值，允許有 2 －3 個(gè)字的誤差。如果差別太大，可以微調(diào)一下 36 腳的電壓。
7.比例讀數(shù)：把 31 腳與 36 腳短路，就是把基準(zhǔn)電壓作為信號(hào)輸入到芯片的信號(hào)端，這時(shí)候，數(shù)碼管顯示的數(shù)值最好是 100.0 ，通常在 99.7 － 100.3 之間，越接近 100.0 越好。這個(gè)測試是看看芯片的比例讀數(shù)轉(zhuǎn)換情況，與基準(zhǔn)電壓具體是多少 mV 無關(guān)，也無法在外部進(jìn)行調(diào)整這個(gè)讀數(shù)。如果差的太多，就需要更換芯片了。
8. 也經(jīng)常使用在 ±1.999V 量程，這時(shí)候，芯片 27，28，29 引腳的元件數(shù)值，更換為 0.22uF，470K，0.047uF 阻容網(wǎng)絡(luò)，并且把 36 腳基準(zhǔn)調(diào)整到 1.000V 就可以使用在±1.999V 量程了。
9.這種數(shù)字電壓表頭，被廣泛應(yīng)用在許多測量場合，它是進(jìn)行模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換的最基本，最簡單而又最低價(jià)位的一個(gè)方法，是作為數(shù)字化測量的一種最基本的技能。
是一塊應(yīng)用非常廣泛的集成電路。它包含3 1/2位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管，內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨(dú)立模擬開關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)調(diào)零功能等。這里我們介紹一種她的典型應(yīng)用電路--數(shù)字電壓表的制作。其電路如附圖。
制作時(shí)，數(shù)字顯示用的數(shù)碼管為共陽型，2K可調(diào)電阻最好選用多圈電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其它器件選用正品即可。該電路稍加改造，還可演變出很多電路，如數(shù)顯電流表、數(shù)顯溫度計(jì)等。
簡易數(shù)字電壓表電路圖（四）
硬件電路設(shè)計(jì)由4個(gè)部分組成：a/d轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)系統(tǒng)，led顯示系統(tǒng)、測量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。其總設(shè)計(jì)框圖如下：
此電路的工作原理是：+5v模擬電壓信號(hào)通過變阻器vr1分壓后由的in0通道進(jìn)入（由于使用的in0通道，所以 adda，addb，addc均接低電平），經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道d0-d7傳送給芯片的p0 口，負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示段碼傳送給四位led，同時(shí)它還通過其四位i/o口p2.0、 p2.1、p2.2、p2.3產(chǎn)生位選信號(hào)控制數(shù)碼管的亮滅。
簡易數(shù)字直流電壓表的硬件電路已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，就可以選取相應(yīng)的芯片和元器件，利用軟件繪制出硬件的原理，并仔細(xì)地檢查修改，直至形成完善的硬件原理圖。但要真正實(shí)現(xiàn)電路對(duì)電壓的測量和顯示的功能，還需要有相應(yīng)的軟件配合，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分初始化模塊，a/d轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序，這三個(gè)程序模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的主程序，如圖2所示。
整個(gè)程序設(shè)計(jì)的核心在于對(duì)a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括數(shù)字濾波處理，數(shù)據(jù)小數(shù)位數(shù)的處理等。a/d轉(zhuǎn)換子程序用來控制對(duì)輸入的模塊電壓信號(hào)的采集測量，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元。
顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示，在采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得led顯示的比較均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l 率，當(dāng)掃描頻率在70hz左右時(shí)，能夠產(chǎn)生比較好的顯示效果，一般可以采用間隔10MS對(duì)led進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次最簡單萬用表電路圖，每一位led的顯示時(shí)間為1MS。
結(jié)果及誤差分析
由于單片機(jī)為8位處理器，當(dāng)輸入電壓為5.00v時(shí)，輸出數(shù)據(jù)值為255（ffh），因此單片機(jī)最高的數(shù)值分辨率為0.0196v（5/255）。這就決定了電壓表的最高分辨率只能到0.0196v，從表1可看到，測試電壓一般以0.01v的幅度變化。
當(dāng)in0口輸入電壓值為13.5v時(shí)，顯示結(jié)果如圖3所示。測量誤差為0.1v。
從表1可以看出，簡易數(shù)字電壓表測得的值基本上比標(biāo)準(zhǔn)電壓值偏大0-0.01v，這可以通過校正的基準(zhǔn)電壓來解決或者通過軟件校準(zhǔn)的方式來降低誤差。因?yàn)樵撾妷罕碓O(shè)計(jì)時(shí)直接用5v的供電電源作為電壓，所以電壓可能有偏差。當(dāng)要測量大于5v的電壓時(shí)，可在輸入口使用分壓電阻，而程序中只 要將計(jì)算程序的除數(shù)進(jìn)行調(diào)整就可以了。
從測試的數(shù)據(jù)看，其絕對(duì)誤差均控制在1v以下，而相對(duì)誤差均在1%以下，能夠滿足大部分場合應(yīng)用的需要，如采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納的方法，將得出的數(shù)據(jù)繪制成曲線，再使用更為合理的算法，將得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果。
簡易數(shù)字電壓表電路圖（五）
這個(gè)電子電路的工作是非常簡單的。測得的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字相當(dāng)于，由IC內(nèi)部的ADC，那么這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于解碼七段格式，然后顯示。在使用的ADC是雙積分型ADC。我們的ADC內(nèi)部發(fā)生的過程，可以表述為如下。對(duì)于一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)要測得的電壓是綜合獲得的積分器輸出一個(gè)斜坡。已知的參考電壓的極性相反，是應(yīng)用集成的輸入，并允許坡道，直到積分器的輸出變?yōu)榱恪樨?fù)斜率達(dá)到零所需的時(shí)間測量IC的時(shí)鐘周期，這將是成正比的電壓下測量。在簡單的話，輸入電壓是相對(duì)于內(nèi)部參考電壓和數(shù)字格式轉(zhuǎn)換的結(jié)果是。
電阻R2和C1用于IC的內(nèi)部時(shí)鐘頻率設(shè)置。電容C2中的內(nèi)部參考電壓的波動(dòng)和增加.R4控制范圍內(nèi)的電壓表的穩(wěn)定 。最右側(cè)3顯示器連接最簡單萬用表電路圖，使他們能夠顯示所有的數(shù)字。最左邊的顯示連接，它可以顯示為“1”和“ - ”。PIN5（點(diǎn)）的連接到地面，只有第三個(gè)顯示其位置需要改變，當(dāng)你改變的范圍通過改變R4的電壓表。（R4 = 1.2K為0-20V的范圍內(nèi)，R4 = 12K提供0 - 200V范圍內(nèi)） 。
電路圖
質(zhì)量好的印刷電路板組裝的電路。該電路可從A+/_5V的雙電源供電。校正電路，功率高達(dá)和短期的輸入端子。然后調(diào)整R6，使顯示屏顯示0V。是CMOS器件，靜電非常敏感。應(yīng)盡量避免接觸IC管腳用裸露的雙手。七段顯示器必須由共陽極型。
簡易數(shù)字電壓表電路圖（六）構(gòu)成的數(shù)字電壓表電路圖