数字压力测量仪器电路的制作方法

本实用新型涉及压力测量电路领域，尤其涉及一种数字显示的压力测量仪器电路。

背景技术：

随着科学技术的进步和电子工业的发展，国内外相继推出各种传感器、集成传感器、大规模集成电路(LSI)及超大规模集成电路(VLSI)，这为开发各种数字仪表，智能数字仪表提供了极大的方便。采用新技术、新工艺，由传感器、LSI或VLSI及相应的外围电路设计而成的新型数字仪表的大量问世，标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了电子测量的先河。例如，在数字电压表的基础上，配上温度、力、压力等传感器(集成传感器)及相应外围电路，即可构成一块数字式温度计(测量仪)、力(测量仪)、压力计(测量仪)等各种新型通用、专用数字仪表或测量系统。

技术实现要素：

为了压力测量仪器读数的客观性和准确性，符合人们的读数习惯，减轻视觉疲劳，本实用新型提供了数字压力测量仪器电路。

本实用新型采用以下解决技术问题的方案：

数字压力测量仪器电路，其特征在于，包括：

压阻式传感器，通过感应外界压力而输出与所述压力成正比的电压信号；

运算放大电路，同相放大所述电压信号；

模数转换器，对所述运算放大电路输出的电压信号进行分析处理，进而输出位选通信号和BCD码数据，若所述BCD码中出现过量程情况，则输出过量程信号；

译码器，把所述模数转换器输出的所述BCD码转换成七段信号；

数码管显示器，将所述译码器输出的七段信号进行数字显示；

驱动器，接收所述位选通信号，驱动所述数码管显示器进行显示；

触发器，接收所述模数转换器输出的过量程信号，以数据锁存方式，通过所述译码器控制所述数码管进行闪烁显示。

可选的，所述运算放大电路包括运算放大器、第十电位器、第十一电阻和第十二电阻；

所述第十一电阻和所述第十电位器串联在所述运算放大器的负相输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述运算放大器的负相输入端电连接所述第十二电阻至所述压阻式传感器的负电压输出端，所述运算放大器的同相输入端与所述压阻式传感器的正电压输出端连接。

进一步的，所述运算放大器的型号为ICL7650。

较佳的，所述触发器的时钟脉冲输入端口与所述模数转换器的转换周期结束标志位输出端连接，所述触发器的数据输入端口和所述触发器的反码输出端与所述译码器的消隐控制端连接，所述触发器的复位端与所述模数转换器的过量程标志位端连接，所述触发器的置位端接地。

进一步的，所述触发器的型号为CD4013。

较佳的，所述驱动器的输入端与所述模数转换器的位选通信号端连接，所述驱动器的输出端与所述数码管显示器公共阴极端连接。

进一步的，所述驱动器的型号为MC1413。

较佳的，该测量仪器电路还包括读数保持电路，其中，

所述读数保持电路包括第二十二电阻、一开关；

所述模数转换器的转换结束标志输出端电连接所述第二十二电阻至所述模数转换器的实时输出控制端，所述实时输出控制端电连接所述开关至所述模数转换器的负电源端口。

较佳的，该测量仪器电路还包括高频滤波电路，其中，

所述高频滤波电路包括第二十一电阻和第二十一电容，所述模数转换器的电压输入端与所述模数转换器的模拟地之间连接所述第二十一电容，所述电压输入端连接所述第二十一电阻至所述运算放大器的输出端，所述模拟地接地。

本实用新型具有以下有益的技术效果：

具有体积小、工作可靠、电路简单、使用方便等优点；

采用先进的数显技术，测量结果一目了然，更符合人们的读数习惯；

具有高准确度、高分辨率、高性价比等优点。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的数字压力测量仪器电路框图；

图2是本实用新型一实施例提供的数字压力测量仪器电路原理图。

具体实施方式

以下将结合图1和图2通过具体的实施例对本实用新型作进一步的解释说明。

请综合参考图1和图2，数字压力测量仪器电路，包括：

压阻式传感器DYC-103，通过感应外界压力而输出与压力成正比的电压信号；

恒流源，向压阻式传感器DYC-103恒流供电；

稳压电源，向压阻式传感器DYC-103提供稳定电压；

运算放大电路，同相放大电压信号；

负电源变换器，向斩波放大电路提供负电压；

模数转换器MC14433，对运算放大电路输出的电压信号进行分析处理，进而输出位选通信号和BCD码数据，若BCD码中出现过量程情况，则输出过量程信号；

基准电压源电路，向模数转换驱动电路提供基准电压；

译码器CD4511，把模数转换器MC14433输出的BCD码转换成七段信号；

数码管显示器，将译码器CD4511输出的七段信号进行数字显示；

驱动器MC1413，接收位选通信号，驱动数码管显示器进行显示；

触发器CD4013，接收模数转换器MC14433输出的过量程信号，以数据锁存方式，通过译码器CD4511控制数码管进行闪烁显示。

运算放大电路包括运算放大器ICL7650、第十电位器RP10、第十一电阻R11和第十二电阻R12；

第十一电阻R11和第十电位器RP10串联在运算放大器ICL7650的负相输入端和运算放大器ICL7650的输出端之间，运算放大器ICL7650的负相输入端电连接第十二电阻R12至压阻式传感器DYC-103的负电压输出端，运算放大器ICL7650的同相输入端与压阻式传感器DYC-103的正电压输出端连接。

ICL7650是Intersil公司利用动态校零技术和CMOS工艺制作的斩波稳零式高精度运算放大器，ICL7650型超低漂移、斩波自稳零式精密运算放大器作同相放大，电压增益为10倍，可将0～100mV的微弱电压信号精确地放大到1V，与数字电压表DVM匹配。ICL7650采用14脚双列直插式封装或8脚金属壳封装，当采用14脚双列直插式封装的ICL7650时，应在苏1、2脚分别接记忆电容C1、C2，推荐值为0.1uf，第8脚为C1、C2的公共端，该级运放准确度优于±0.5％。

触发器CD4013的时钟脉冲输入端口CP与模数转换器MC14433的转换周期结束标志位EOC连接，触发器CD4013的数据输入端口D和触发器CD4013的反码输出端与译码器CD4511的消隐控制端连接，触发器CD4013的复位端R与模数转换器MC14433的过量程标志位端连接，触发器CD4013的置位端S接地。

驱动器MC1413的输入端I₁-I₄与模数转换器MC14433的位选通信号端DS₁-DS₄连接，驱动器MC1413的输出端O₁-O₄与数码管显示器公共阴极端连接。

数字压力测量仪器电路还包括读数保持电路，其中，

读数保持电路包括第二十二电阻R22、一开关S；

模数转换器MC14433的转换周期结束标志位EOC电连接第二十二电阻R22至模数转换器MC14433的实时输出控制端DU，实时输出控制端DU电连接开关S至模数转换器MC14433的负电源端口U_SS，每一模数转换周期结束，转换周期结束标志位EOC端输出一正脉冲，其脉冲宽度为时钟信号周期的1/2；

当开关S断开时能正常进行模数转换结果的显示，显示值被不断的刷新；当开关S闭合时。DU＝0/，模数转换结果被长期保持下来，此时模数处于锁存状态。保持时间即开关闭合时间，S称为读数保持开关。

数字压力测量仪器电路还包括高频滤波电路，其中，

高频滤波电路包括第二十一电阻R21和第二十一电容C21，模数转换器MC14433的电压输入端与模数转换器MC14433的模拟地之间连接第二十一电容C21，电压输入端连接第二十一电阻R21至运算放大器ICL7650的输出端，模拟地U_AG接地。

高频滤波器有两个作用：第一是滤除高频干扰，消除外噪声干扰的影响，提高仪表的信噪比；第二是通过R21的限流作用，防止因输入信号电流过大而损坏芯片，避免因感应到瞬间高压而将输入端击穿。鉴于高频滤波器的作用，一般取R21＝1MΩ、C21＝0.1μF。

基准电压源电路包括一电压源MC1403和一电位器RP，电位器RP的一端与电压源MC1403的接地端连接，电位器RP的另一端与电压源MC1403的输出端连接，电位器RP用以获得正基准电压，供模数转换驱动电路作参考电压。

MC14433要求外部提供一个正基准电压U_REF，DVM如要达到满度输出，取U_M＝2v，根据前面MC1443主要性能特点知：基准电压U_REF与量程之间为1:1关系，故本设计取U_REF＝U_M＝2VU_REF的稳定性对A/D转换的精度、对整个系统的测量精度有很大的影响，应当采用高精度电压源。

数码管显示器工作的原理：

模数转换器MC14433通过位选信号DS1～DS4进行动态扫描，译码器CD4511将模数转换器MC14433的转换结果以数字方式实现四位数字的LED发光数码管动态扫描显示。位选信号DS1～DS4输出多路调制选通脉冲信号。DS选通脉冲为高电平时表示对应的数位被选通，此时该位数据在Q0～Q3端输出。位选信号DS和转换周期结束标志位EOC的时序关系是在转换周期结束标志位EOC脉冲结束后，紧接着是DS1输出正脉冲。以下依次为位选信号DS2，位选信号DS3和位选信号DS4。在对应DS2，DS3和DS4选通期间，Q0～Q3输出BCD全位数据，即以8421码方式输出对应的数字0～9。在DS1选通期间，Q0～Q3输出千位的半位数0或l及过量程、欠量程和极性标志信号。转换周期结束标志位EOC提供触发器CD4013时钟脉冲信号，置位端S接地，触发器CD4013的D端数字被锁存到Q端，由于D端与连接，在过量程标志位输出低电平的情况下，端轮流输出高低电平，进而控制译码器CD4511的消隐控制端使得所述数码管显示器闪烁显示。

本实用新型具有以下有益的技术效果：

具有体积小、工作可靠、电路简单、使用方便等优点；

采用先进的数显技术，测量结果一目了然，更符合人们的读数习惯；

具有高准确度、高分辨率、高性价比等优点。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。