1.数字电压表国内外研究现状及发展趋势

采用新技术、新工艺，由LSI和VLSI构成的新型数字仪表及高档智能仪器的大量问世，标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。新型数字仪表的发展主要有四个方向：

(1)广泛采用新技术，不断开发新产品

(2)向模块化发展

新一代数字仪表正朝着标准模块化的方向发展。预计在不久的将来，许多数字仪表将由标准化、通用化、系列化的模块所构成，给电路设计和安装调试、维修带来极大方便。

(3)多重显示仪表

为彻底解决数字仪表不便于观察连续变化量的技术难题，“数字/模拟条图”双显示仪表已成为国际流行款式，它兼有数字仪表准确度高、模拟式仪表便于观察被测量的变化过程及变化趋势的两大优点。

模拟条图大致分成三类：

①液晶（LCD）条图，呈断续的条状，这种显示器的分辨力高、微功耗，体积小，低压驱动，适于电池供电的小型化仪表。

②等离子体（PDP）光柱显示器，其优点是自身发光，亮度高，显示清晰，观察距离远，分辨力较高，缺点是驱动电压高，耗电较大。

③LED光柱，它是又多只发光二极管排列而成。这种显示器的亮度高，成本低，但象素尺寸较大，功耗高，驱动电路复杂。

(4)制作简单化。

2.数字电路设计实验报告(5选1即可)

目录1 设计目的 32 设计要求指标 32.1 基本功能 32.2 扩展功能 43.方案论证与比较 44 总体框图设计 45 电路原理分析 45.1数字钟的构成 45.1.1 分频器电路 55.1.2 时间计数器电路 55.1.3分频器电路 65.1.4振荡器电路 65.1.5数字时钟的计数显示电路 65.2 校时电路 75.3 整点报时电路 86系统仿真与调试 87.结论 8 参考文献 9 实验作品附图 10 数字钟 摘要：数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。

从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。

本次课程设计要求设计一个数字钟，基本要求为数字钟的时间周期为24小时，数字钟显示时、分、秒，数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。

因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。1 设计目的1.掌握数字钟的设计、组装与调试方法。

2.熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。3.掌握面包板结构及其接线方法4.熟悉仿真软件的使用。

2 设计要求及指标2.1基本功能1）时钟显示功能，能够正确显示“时”、“分”、“秒”。2）具有快速校准时、分、秒的功能。

3）用555定时器与RC组成的多谐振荡器产生一个标准频率（1Hz）的方波脉冲信号。2.2扩展功能1）用晶体振荡器产生一个标准频率（1Hz）的脉冲信号。

2）具有整点报时的功能。3）具有闹钟的功能。

4）……3、方案论证与比较 本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调，不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。

虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高，由于设计方便，操作简单，成为了设计时的首选，但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较，利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定，同过电压表的测量能很好的观察到这一点，同时在显示上能够更加接进预定的值，受外界环境的干扰较少，一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。我们组依然同时设计了555和晶振两个信号产生电路。

（本实验报告中着重按照原方案设计的555电路进行说明）4、系统设计框图 数字式计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器，由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。

秒信号送入计数器进行计数，把累计的结果以‘时’、‘分’、‘秒’的数字显示出来。‘时’显示由二十四进制计数器、译码器、显示器构成，‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。

其原理框图如图1.1所示。5、电路原理分析5.1数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.在此使用555振荡器组成1Hz的信号。

数字钟原理框图（1.1）5.1.1振荡器电路 555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。其中OUT为输出。

5.1.2时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器，分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器. 5.1.3分频器电路 通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。

例如，将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768（ )，即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。5.1.4振荡器电路 利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后，电容C1被充电，当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通，然后通过电阻和三极管放电，不断的充放电从而产生一定周期的脉冲，通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。

5.1.5数字时钟的计数显示控制 在设计中，我们使用的是74**160十进制计数器，来实现计数的功能，实验中主要用到了160的置数清零功能（特点：消耗一个时钟脉冲），清零功能（特点：不耗时钟脉冲），在上级160控制下级160时候通过组合电路（主要利用与非门）实现，在连接电路的时候要注意并且强调使能端的连接，其将影响到整一个电路的是否工作。电路的控制原理如下：秒钟由个位向十位进位：0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实。

3.简易数字电压表设计

摘要：设计采用AT89C51单片机、A/D转换器ADC0808和共阳极数码管为主要硬件，分析了数字电压表Proteus软件仿真电路设计及编程方法。

将单片机应用于测量技术中，采用ADC0808将模拟信号转化为数字信号，用AT89C51实现数据的处理，通过数码管以扫描的方式完成显示。设计的数字电压表可以测量0~5 V的电压值，AT89C51为8位单片机，当ADC0808的输入电压为5 V时，输出数字量值为+4.99 V。

本设计电路简单、成本低、性能稳定。关键词：数字电压表；51单片机；ADC0808；数码管LED0 引言 随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。

数字电压表是采用数字化测量技术设计的电压表。数字电压表与模拟电压表相比，具有读数直观、准确、显示范围宽、分辨力高、输入阻抗大、集成度高、功耗小、抗干扰能力强，可扩展能力强等特点，因此在电压测量、电压校准中有着广泛的应用。

本文采用ADC0808对输入模拟信号进行转换，控制核心AT89C51单片机对转换的结果进行运算和处理，最后驱动输出装置显示数字电压信号，通过Proteus仿真软件实现接口电路设计，并进行实时仿真。 Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。

它运行于Windows操作系统上，可以进行仿真、分析（SPICE）各种模拟器件和集成电路，是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能强大，具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点，近年来受到广大用户的青睐。1 系统概述1.1 设计任务 利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，将模拟信号0~5 V之间的电压值转换成数字量信号，以两位数码管显示，并通过虚拟电压表观察ADC0808模拟量输入信号的电压值，LED数码管实时显示相应的数值量。

1.2 总体方案 数字电压表电路组成框图如图1所示。本设计中需要用到的电路有电源电路、模/数转换电路、单片机控制电路、显示电路等。

设计中需要用到的芯片有AT89C51单片机、ADC-0808、74LS74、LED数码管等。2 数字电压表的Proteus软件仿真电路设计 待测电压输入信号在ADC0808芯片承受的最大工作电压范围内，经过模/数转换电路实现A/D转换，通过单片机控制电路进行程序数据处理，然后通过七段译码/驱动显示电路实现数码管显示输入电压。

硬件电路原理图如图2所示。2.1 AT89C51单片机和数码管显示电路的接口设计 利用单片机AT89C51与ADC0808设计一个数字电压表，将模拟信号0~5 V之间的直流电压值转换成数字量信号0~FF，以两位数码管显示。

Proteus软件启动仿真，当前输入电压为2.5 V，转换成数字值为7FH，用鼠标指针调节电位器RV1，可改变输入模/数转换器ADC0808的电压，并通过虚拟电压表观察ADC0808模拟量输入信号的电压值，LED数码管实时显示相应的数值量。 在Proteus软件中设置AT89C51单片机的晶振频率为12 MHz。

本电路EA接高电平，没有扩展片外ROM。2.2 A/D转换电路的接口设计 A/D转换器采用集成电路ADC0808。

ADC0808具有8路模拟量输入信号IN0~IN7(1~5脚、26~28脚)，地址线C、B、A(23~25脚)决定哪一路模拟输入信号进行A/D转换，本电路将地址线C、B、A均接地，即选择0号通道输入模拟量电压信号。22脚ALE为地址锁存允许控制信号，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。

6脚START为启动控制信号，当输入为高电平时，A/D转换开始。本电路将ALE脚与START脚接到一起，共同由单片机的P2.0脚和WR脚通过或非门控制。

7脚EOC为A/D转换结束信号，当A/D转换结束时，7脚输出一个正脉冲，此信号可作为A/D转换是否结束的检测信号或向CPU申请中断的信号，本电路通过一个非门连接到单片机的P3.2脚。9脚OE为A/D转换数据输出允许控制信号，当OE脚为高电平时，允许读取A/D转换的数字量。

该OE脚由单片机的P2.0脚和RD脚通过或非门控制。10脚CLOCK为ADC0808的实时时钟输入端，利用单片机30引脚ALE的六分频晶振频率得到时钟信号。

数字量输出端8个接到单片机的P0口。3 数字电压表的软件程序设计 系统上电状态，初始化ADC0808的启动地址，数码管显示关闭，开始启动A/D转换。

等待启动结束后，将ADC0808的0号通道模拟量输入信号转换输出的数字量结果通过数码管动态显示的方式显示到三位数码管上。 根据设计要求结合硬件电路，在输入模拟信号时采用电阻分压，最终的采样输入电压只有实际输入电压的十分之一，所以在编写程序中要编写一段数据调整程序，其中还应注意硬件显示电路采用了动态扫描显示，在动态扫描显示方式中，动态扫描的频率有一定的要求，频率太低，数码管LED将会出现闪烁现象，通常数码管点亮时间间隔一般均取5ms左右为宜，这就要求在编写程序时，使其点亮并保持一定的时间。

总结以上分析，程序流程图如图3，图4所示。本电路的程序设计主要包括A/D转换部分、LED显示、初始化和定时器中断部分。

部分程序代码如下所示。5 结束语 本文的数字电压表可以测量0~5 V的电压值，AT89C51为8位单。

4.数字电压表的硬件设计是怎样的内容

硬件电路设计由4个部分组成：a/d转换电路，at89c51单片机系统，led显示系统、测量电压输入电路 此电路的工作原理是：+5v模拟电压信号通过变阻器vr1分压后由adc08008的in0通道进入（由于使用的in0通道，所以adda,addb,addc均接低电平），经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道d0-d7传送给at89c51芯片的p0口，at89c51负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示段码传送给四位led，同时它还通过其四位i/o口p2.0、p2.1、p2.2、p2.3产生位选信号控制数码管的亮灭。

简易数字直流电压表的硬件电路已经设计完成，就可以选取相应的芯片和元器件，利用pROTEUS软件绘制出硬件的原理，并仔细地检查修改，直至形成完善的硬件原理图。但要真正实现电路对电压的测量和显示的功能，还需要有相应的软件配合，才能达到设计要求。

5.基尔霍夫定律实验报告

一.实验目的

1.验证基尔霍夫定律，加深对基尔霍夫定律的理解；

2.掌握直流电流表的使用以及学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法；

3.学习检查、分析电路简单故障的能力.

二.原理说明

1.基尔霍夫定律

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路的基本定律，它们分别用来描述结点电流和回路电压，即对电路中的任一结点而言，在设定电流的参考方向下，应有ΣI =0，一般流出结点的电流取正号，流入结点的电流取负号；对任何一个闭合回路而言，在设定电压的参考方向下，绕行一周，应有ΣU =0，一般电压方向与绕行方向一致的电压取正号，电压方向与绕行方向相反的电压取负号.

在实验前，必须设定电路中所有电流、电压的参考方向，其中电阻上的电压方向应与电流方向一致，见图8-1所示.

2.检查、分析电路的简单故障

电路常见的简单故障一般出现在连线或元件部分.连线部分的故障通常有连线接错，接触不良而造成的断路等；元件部分的故障通常有接错元件、元件值错，电源输出数值（电压或电流）错等.

故障检查的方法是用用万用表（电压档或电阻档）或电压表在通电或断电状态下检查电路故障.

(1)通电检查法：在接通电源的情况下，用万用表的电压档或电压表，根据电路工作原理，如果电路某两点应该有电压，电压表测不出电压，或某两点不应该有电压，而电压表测出了电压，或所测电压值与电路原理不符，则故障必然出现在此两点间.

(2)断电检查法：在断开电源的情况下，用万用表的电阻档，根据电路工作原理，如果电路某两点应该导通而无电阻（或电阻极小），万用表测出开路（或电阻极大），或某两点应该开路（或电阻很大），而测得的结果为短路（或电阻极小），则故障必然出现在此两点间.

本实验用电压表按通电检查法检查、分析电路的简单故障.

三.实验设备

1.直流数字电压表、直流数字毫安表（根据型号的不同，EEL—Ⅰ型为单独的MEL-06组件，其余型号含在主控制屏上）

2.恒压源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置（1）+6 V(+5V),+12V,30V可调或（2）双路0~30V可调.）

3.EEL-30组件（含实验电路）或EEL-53组件

四.实验内容

实验电路如图8-1所示，图中的电源US1用恒压源中的+6V(+5V)输出端，US2用0~+30V可调电压输出端，并将输出电压调到+12V（以直流数字电压表读数为准）.实验前先设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法.

1.熟悉电流插头的结构，将电流插头的红接线端插入数字毫安表的红（正）接线端，电流插头的黑接线端插入数字毫安表的黑（负）接线端.

2.测量支路电流

将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出各个电流值.按规定：在结点A，电流表读数为‘+’，表示电流流出结点，读数为‘-’，表示电流流入结点，然后根据图8-1中的电流参考方向，确定各支路电流的正、负号，并记入表8-1中.

表8-1 支路电流数据

各元件电压（V）

US1

US2

UR1

UR2

UR3

UR4

UR5

计算值（V）

测量值（V）

相对误差

4.检查、分析电路的简单故障（EEL—Ⅴ型无此实验）

在图8-1实验电路中，用选择开关已设置了开路、短路、元件值、电源值错误等故障，用电压表按通电检查法检查、分析电路的简单故障：首先用选择开关选择‘正常’，在单电源作用下，测量各段电压，记入自拟的表格中，然后分别选择'故障1~5'，测量对应各段电压，与‘正常’时的电压比较，并将分析结果记入表8-3中.

表8-3 故障原因

故障1

故障2

故障3

故障4

故障5