1. 研究目的与意义（文献综述）

当前，仪器和仪表行业在中国正在处于迅猛的发展时期，对外出口与进口的贸易逆差比较高，而机电行业的整体趋势正在处于改制和转制较为迅速的状态。在目前的仪器仪表行业中，有大量国有企业逐渐转型为私营企业，再者，仪器仪表行业的三资企业也在蓬勃发展的，许多海外著名仪器仪表跨国公司都青睐于中国市场并在我国大力投资与生产。

如今我国约有三分之一的高端仪表以及仪表零件依赖于进口，另有三分之一我国自主产品的技术水平可以与国外进口产品抗衡。所以，我国仪器仪表行业提高整体竞争力并与国际先进水平缩短差距的目标任重道远，自主创新道路是我国仪器仪表行业的必由之路。

随着航空航天，交通运输，电力能源，电子通讯，自动化等行业的急速发展，各种精密传感器的广泛应用，对测量数据精度与速度要求的不断提高，传统仪表已经难以满足现代行业的需求，而数字仪表作为仪器仪表中运用最为广泛之一的仪表形式，从小到家用数字温湿度显示器、电工仪表，大到航天飞机、客机驾驶舱内的仪表盘，已经深入到现代化生产和生活的各个方面并带来了极大的便利。数字仪表无论是测量精度还是在测量速度方面，都是指针式、日出式等传统仪表不可比拟的。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：传统电压测量仪表已经难以胜任现代化工业生产在响应度，数据精度等方面的要求，而目前市场上普及的数字电压表大多数是基于以微控制器与微处理器为核心单元的软硬件结合的测量电路，虽然其在精度与可维护性方面较为突出，但是其软件设计成本较高，如果只需对单纯的电压等单一的电学量测量，则该种电路设计就存在较大的资源浪费。因此有必要设计一种硬件电路更为紧凑，节约软硬件资源，适合单一物理量测量的，使用更加简洁便捷，设计与研发周期更短的数字电压表。

目标：我们将基于双斜坡型积分的模数转换原理，在参考通用数字电压表的设计基础上，使用模拟电路元件和数字电路集成器件，设计并搭建一种简易的电压测量电路，对输入端的0至5v的电压进行测量，并用7段共阳数码管进行译码显示。

技术方案及措施：我们采用icl7107这块芯片，icl7107芯片内部集成了一套完善的双积分型ad转换和译码器模块，其具备低功耗，高性能的优势。icl7107内部具有积分器电路，该积分器由运算放大器和电容构成，在工作开始前，需要把积分器的电容放电清空，然后以待测的输入电压对积分器进行一次固定时长的积分，得到了一个仅与输入电压成正比的输出电压。然后逻辑开关的控制下，开始对外部提供的参考电压进行反向积分，以此来抵消第一次积分时在积分器电容中存储的电荷，当输出电压为零时，积分完毕，反向积分的时间则待测电压的大小成正比。根据这一特点，如果我们可以测出反向积分时间，则就可以得到待测电压的值。而在这一过程中，积分器的输出电压会控制后方的过零比较器，产生高电平的使能信号，激活与门，让外部时钟脉冲信号进入芯片内部的计数器中进行计数。由于时钟信号的周期固定，可以计数其脉冲的个数来确定反向积分时间。计数结果将会暂存在锁存器中，然后通过bcd七段译码器进行译码后，显示在led数码管上。在该方案中，icl7107芯片的26引脚需要接入-5v电压，而实验中将只有 5v电压提供，故需一个电平转换芯片来实现电压的正负转变，我们采用了icl7660这款芯片，即可便捷地实现电压的正负转换，得到-5v电压。

3. 研究计划与安排

第1－3周：确定毕业设计的整体计划，查阅相关资料，明确相关内容，熟悉常用数字电压表的设计方法，确定毕业设计的总体方案，完成开题报告。

第4－6周：掌握双积分型a/d转换器的工作原理，利用dh7107芯片对三位半数学电压表进行电路设计。

第7－10周：熟悉proteus软件的使用，对设计电路进行仿真分析，达到设计指标。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱清慧，王志奎．基于proteus的全硬件led数字电压表设计与仿真[j]．液晶与显示，2016，31(3)：295–300

[2] 杨建成．基于单片机的数字电压表设计与仿真[j]．现代电子技术，2012，35(12）：170–172

[3] llic，d．use of precise digital voltmeters for phase measurements [j]．2001，50(2): 449–452