数字式电容测试仪的设计

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1、摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容。其脉冲输入信号是555定时器构成的多谐振荡器所产生。信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精确度可以达到0.1%。然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出的信号滤波，使最终输出电压与被测量的电容值呈线性关系。最后是输出电压的数字化，将输入到7448译码器中

2、翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。关键词：:电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管第24页共24页目录引言3第1章毕业设计指标4第2章毕业设计原理52.1设计原理框图52.2方案设计52.3模块介绍52.3.1控制器电路52.3.2时钟脉冲发生器72.3.3计数和显示电路8第3章单元电路的设计103.1直流稳压电源设计103.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路103.1.2直流稳压电源的原理框图分析103.1.3直流稳压电源特点113.2产生波形设计方案113.2.1由555定时器搭建多谐振荡器113.2.2由555定时器搭建单

3、稳态触发器13第4章设计的步骤和过程154.1设计制作的过程154.2时钟及控制信号的关系等15第5章设计的仿真与运行结果165.1电路的调试165.2仿真测量165.2.1仿真测量实验一165.2.2仿真测量实验二175.3结果分析18第6章芯片介绍206.1555芯片功能介绍206.274LS160芯片介绍21第7章结论237.1设计过程中遇到的困难及解决办法237.2毕业设计心得体会23第8章参考文献24附录25附录A25附录B26第24页共24页引言随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。在其推动下，现代电子产

4、品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。在日常的电路工程或者是电路试验中，电容是一个最常见的元器件，实际应用中，对电容的电容值的准确度要求也是很高的。在实际操作中，对电容的测量存在许多麻烦，数值的表现也不够直观。为此，我们查阅资料，根据所学的知识，设计了一个数字电容测试仪，只要接入被测电容，打开开关以后，就能直接在屏幕上显示出电容的大小，方便在以后的实验中对电容的使用。第24页共24页第1章毕业设计指标设计要求：1、基本部分(1)自制稳压电源。(2)被测电

5、容的容量在0.01μF至100μF范围内(3)设计两个的测量量程。(4)用3为数码管显示测量结果，测量误差小于20%。2、发挥部分(1)至少设计两个以上的测量量程，使被测电容的容量扩大到100PF至100μF范围内。(2)测量误差小于10%。(3)其它。第2章毕业设计原理2.1设计原理框图图1.电容测量仪原理框2.2方案设计利用单稳态触发器或电容器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽窄，即控制脉冲宽度Tx严格与第24页共24页Cx成正比．只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示

6、．如果时钟脉冲的频率等参数合适，数字显示器显示的数字N便是Cx的大小。之所以选择该方案是考虑到这个方案不仅设计比较容易实现，而且必要时还可以扩展量程，更重要的是该方案设计出来的数字测试仪测量的结果比较精确。1.1模块介绍2.3.1控制器电路控制器的主要功能是根据被测电容Cx的容量大小形成与其成正比的控制脉冲宽度Tx．图2所示为单稳态控制电路的原理图．该电路的工作原理如下：图2.单稳态控制电路的原理图当被测电容Cx接到电路中之后，只要按一下开关S，电源电压Vcc经微分电路、和反向器，送给555定时器的低电平触发端2一个负脉冲信号使单稳态触发器由稳态变为暂稳态，其

7、输出端3由低电平变为高电平．该高电平控制与门使时钟脉冲信号通过，送入计数器计数．暂稳态的脉冲宽度为Tx=1.1RCx．然后单稳态电路又回到稳态，其输出端3变为低电平，从而封锁与门，停止计数。可见，控制脉冲宽度第24页共24页Tx与RCx成正比．如果R固定不变，则计数时钟脉冲的个数将与Cx的容量值成正比，可以达到测量电容的要求。由于设计要求，Cx的变化范围为1—999，且测量的时间小于2s，即Tx<2s，也就是Cx最大(999)时Tx<2s，根据Tx=1.1RCx可求得：取R=1.8K．微分电路可取经验数值，取=1K，=10K，=l。2.3.2时钟脉冲发生器这里

8、选用由555定时器构成的多谐振荡器来实