简易数字电压表电路图大全（六款模拟电路设计原理图详解）

简易数字电压表电路图（一）

简易可调稳压电源采用三端可调稳压集成电路LM317，使电压可调范围在1.5～25V，最大负载电流1.5A。其电路如图所示。

电路工作原理：220V交流电经变压器T降压后，得到24V交流电；再经VD1～VD4组成的全桥整流、C1滤波，得到33V左右的直流电压。该电压经集成电路LM317后获得稳压输出。调节电位器RP，即可连续调节输出电压。图中C2用以消除寄生振荡，C3的作用是抑制波纹，C4用以改善稳压电源的暂态响应。VD5、VD6在当输出端电容漏电或调整端短路时起保护作用。LED为稳压电源的工作指示灯，电阻R1是限流电阻。输出端安装微型电压表PV，可以直观地指示输出电压值。

元器件的选择与制作；元器件无特殊要求，按图所示选用即可。

制作要点：①C2应尽量靠近LM317的输出端，以免自激，造成输出电压不稳定；②R2应靠近LM317的输出端和调整端，以避免大电流输出状态下，输出端至R2间的引线电压降造成基准电压变化；③稳压块LM317的调整端切勿悬空，接调整电位器RP时尤其要注意，以免滑动臂接触不良造成LM317调整端悬空；④不要任意加大C4的容量；⑤集成块LM317应加散热片，以确保其长时间稳定工作。

简易数字电压表电路图（二）

数字电压表（数字面板表）是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量工具有关数字电压表的书籍和应用已经非常普及了。这里展示的一份由 ICL7106 A/D 转换电路组成的数字电压表（数字面板表）电路，就是一款最通用和最基本的电路。

与 ICL7106 相似的是 ICL7107 ，前者使用 LCD 液晶显示，后者则是驱动 LED 数码管作为显示，除此之外，两者的应用基本是相通的。

电路图中，仅仅使用一只 DC9V 电池，数字电压表就可以正常使用了。按照图示的元器件数值，该表头量程范围是±200.0mV。当需要测量 ±200mV 的电压时，信号从 V-IN 端输入，当需要测量 ±200mA 的电流时，信号从 A-IN 端输入，不需要加接任何转换开关，就可以得到两种测量内容。

简易数字电压表电路图（三）

数字电压表电路图

ICL7107 安装电压表头时的一些要点：按照测量＝±199.9mV 来说明。

1.辨认引脚：芯片的第一脚，是正放芯片，面对型号字符，然后，在芯片的左下方为第一脚。

也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一脚了。

许多厂家会在第一脚旁边打上一个小圆点作为标记。

知道了第一脚之后，按照反时针方向去走，依次是第 2 至第 40 引脚。（1 脚与 40 脚遥遥相对）。

2.牢记关键点的电压：芯片第一脚是供电，正确电压是 DC5V 。第 36 脚是基准电压，正确数值是 100mV，第 26 引脚是负电源引脚，正确电压数值是负的，在 －3V 至 －5V 都认为正常，但是不能是正电压，也不能是零电压。芯片第 31 引脚是信号输入引脚，可以输入 ±199.9mV 的电压。在一开始，可以把它接地，造成“0”信号输入，以方便测试。

3.注意芯片 27，28，29 引脚的元件数值，它们是 0.22uF，47K，0.47uF 阻容网络，这三个元件属于芯片工作的积分网络，不能使用磁片电容。芯片的 33 和 34 脚接的 104 电容也不能使用磁片电容。

4.注意接地引脚：芯片的电源地是 21 脚，模拟地是 32 脚，信号地是 30 脚，基准地是 35 脚，通常使用情况下，这 4 个引脚都接地，在一些有特殊要求的应用中（例如测量电阻或者比例测量），30 脚或 35 脚就可能不接地而是按照需要接到其他电压上。

5.负电压产生电路：负电压电源可以从电路外部直接使用 7905 等芯片来提供，但是这要求供电需要正负电源，通常采用简单方法，利用一个 +5V 供电就可以解决问题。比较常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等电路来得到，这样需要增加硬件成本。我们常用一只 NPN 三极管，两只电阻，一个电感来进行信号放大，把芯片 38 脚的振荡信号串接一个 20K －56K 的电阻连接到三极管“B”极，在三极管“C”极串接一个电阻（为了保护）和一个电感（提高交流放大倍数），在正常工作时，三极管的“C”极电压为 2.4V － 2.8V 为最好。这样，在三极管的“C”极有放大的交流信号，把这个信号通过 2 只 4u7 电容和 2 支 1N4148 二极管，构成倍压整流电路，可以得到负电压供给 ICL7107 的 26 脚使用。这个电压，最好是在 －3.2V 到 －4.2V 之间。

6.如果上面的所有连接和电压数值都是正常的，也没有“短路”或者“开路”故障，那么，电路就应该可以正常工作了。利用一个电位器和指针万用表的电阻 X1 档，我们可以分别调整出 50mV，100mV，190 mV 三种电压来，把它们依次输入到 ICL7107 的第 31 脚，数码管应该对应分别显示 50.0，100.0，190.0 的数值，允许有 2 －3 个字的误差。如果差别太大，可以微调一下 36 脚的电压。

7.比例读数：把 31 脚与 36 脚短路，就是把基准电压作为信号输入到芯片的信号端，这时候，数码管显示的数值最好是 100.0 ，通常在 99.7 － 100.3 之间，越接近 100.0 越好。这个测试是看看芯片的比例读数转换情况，与基准电压具体是多少 mV 无关，也无法在外部进行调整这个读数。如果差的太多，就需要更换芯片了。

8.ICL7107 也经常使用在 ±1.999V 量程，这时候，芯片 27，28，29 引脚的元件数值，更换为 0.22uF，470K，0.047uF 阻容网络，并且把 36 脚基准调整到 1.000V 就可以使用在±1.999V 量程了。

9.这种数字电压表头，被广泛应用在许多测量场合，它是进行模拟－数字转换的最基本，最简单而又最低价位的一个方法，是作为数字化测量的一种最基本的技能。

ICL7107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、自动调零功能等。这里我们介绍一种她的典型应用电路--数字电压表的制作。其电路如附图。

制作时，数字显示用的数码管为共阳型，2K可调电阻最好选用多圈电阻，分压电阻选用误差较小的金属膜电阻，其它器件选用正品即可。该电路稍加改造，还可演变出很多电路，如数显电流表、数显温度计等。

简易数字电压表电路图（四）

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。硬件电路设计框图如图1所示。其总设计框图如下：

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。

软件设计

根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，a/d转换子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序，如图2所示。

整个程序设计的核心在于对a/d转换的数据进行处理，包括数字滤波处理，数据小数位数的处理等。a/d转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量，并将对应的数值存入相应的内存单元。

显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示，在采用动态扫描显示方式时，要使得led显示的比较均匀，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描频 率，当扫描频率在70hz左右时，能够产生比较好的显示效果，一般可以采用间隔10MS对led进行动态扫描一次，每一位led的显示时间为1MS。

结果及误差分析

由于单片机at89c51为8位处理器，当输入电压为5.00v时，adc0808输出数据值为255（ffh），因此单片机最高的数值分辨率为0.0196v（5/255）。这就决定了电压表的最高分辨率只能到0.0196v，从表1可看到，测试电压一般以0.01v的幅度变化。

当in0口输入电压值为13.5v时，显示结果如图3所示。测量误差为0.1v。

从表1可以看出，简易数字电压表测得的值基本上比标准电压值偏大0-0.01v，这可以通过校正adc0808的基准电压来解决或者通过软件校准的方式来降低误差。因为该电压表设计时直接用5v的供电电源作为电压，所以电压可能有偏差。当要测量大于5v的电压时，可在输入口使用分压电阻，而程序中只 要将计算程序的除数进行调整就可以了。

从测试的数据看，其绝对误差均控制在1v以下，而相对误差均在1%以下，能够满足大部分场合应用的需要，如采用实验数据归纳的方法，将得出的数据绘制成曲线，再使用更为合理的算法，将得到更加准确的结果。

简易数字电压表电路图（五）

这个电子电路的工作是非常简单的。测得的电压转换成数字相当于，由IC内部的ADC，那么这个数字相当于解码七段格式，然后显示。在ICL7107使用的ADC是双积分型ADC。我们的ADC内部发生的过程，可以表述为如下。对于一个固定的时间内要测得的电压是综合获得的积分器输出一个斜坡。已知的参考电压的极性相反，是应用集成的输入，并允许坡道，直到积分器的输出变为零。为负斜率达到零所需的时间测量IC的时钟周期，这将是成正比的电压下测量。在简单的话，输入电压是相对于内部参考电压和数字格式转换的结果是。

电阻R2和C1用于IC的内部时钟频率设置。电容C2中的内部参考电压的波动和增加display.R4控制范围内的电压表的稳定 。最右侧3显示器连接，使他们能够显示所有的数字。最左边的显示连接，它可以显示为“1”和“ - ”。PIN5（点）的连接到地面，只有第三个显示其位置需要改变，当你改变的范围通过改变R4的电压表。（R4 = 1.2K为0-20V的范围内，R4 = 12K提供0 - 200V范围内） 。

电路图

质量好的印刷电路板组装的电路。该电路可从A+/_5V的双电源供电。校正电路，功率高达和短期的输入端子。然后调整R6，使显示屏显示0V。ICL7107是CMOS器件，静电非常敏感。应尽量避免接触IC管脚用裸露的双手。七段显示器必须由共阳极型。

简易数字电压表电路图（六）

MC14433构成的数字电压表电路图