简易数字电容表设计杨辉

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1、西南大学工程技术学院课程设计(论文)电子技术课程设计题　目:简易数字电容表设计学生姓名杨辉专业自动化（工程方向）学号_222009322072057班级2009级1班指导教师黄华成绩_工程技术学院2011年12月23西南大学工程技术学院课程设计(论文)目录摘要…………………………………………………………………………………31设计目的……………………………………………………………………………32设计要求………………………………

2、……………………………………………33仪器与器件…………………………………………………………………………44方案论证……………………………………………………………………………52.1方案一………………………………………………………………………52.2方案二………………………………………………………………………82.3最终方案……………………………………………………………………105原器件选择…………………………………………………………………………106单元电路设计………………………………………………………………………157仿真调试结果……………………………………………………

3、………………178实物系统调试与测试……………………………………………………………209设计总结…………………………………………………………………………‥2110收获与体会…………………………………………………………………………21附录…………………………………………………………………………………‥22参考文献……………………………………………………………………………‥2223西南大学工程技术学院课程设计(论文)简易数字电容表的设计与制作杨辉西南大学工程技术学院，重庆400715摘要下面所设计的是一种精度较高，操作简便的电容测量仪。此电容表设计是基于待测脉冲TW与待测电容C

4、成正比用于控制清零和显示，标准脉冲用于计数并送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据。一、设计目的1、运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上，设计出具有各种不同用途和一定工程意义的电子装置。2、深化所学理论知识，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。3、训练培养严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。二、设计要求（1）利用给定的元器件设计一个能测量并显示电容容值大小的数字电容表；（2）用3位数码管显示；（3）测量范围100pF—pF，误差小于10%。（4）在计算机上用仿真

5、软件仿真优化。（5）在万能板(孔孔板)上安装、调试。（6）写出设计总结报告。23西南大学工程技术学院课程设计(论文)三、仪器与器件1仪器（1）直流稳压电源1台（2）示波器1台（3）万用表1台（4）计算机1台2可选择的器件1)MC14553(或4518)计数1块（或3块）2)CD4511译码1块3)LED3块4)四2输入与非门CD40931块5)NE555定时器(或NE556)2块(或1块)6)二极管、三极管若干7)电位器、电阻器、电容器若干23西南大学工程技术学院课程设计(论文)四、方案论证方案一：本方案可分为三大部分：㈠：产生脉冲部分；㈡：计数部分；㈢：显示部分；整体框图

6、：㈠：产生脉冲部分使用两片NE555产生标准脉冲和待测脉冲,根据参考NE555的资料说明设计了如下图的电路：1、标准脉冲产生电路图：23西南大学工程技术学院课程设计(论文)相应产生标准脉冲图像：注：电压调档为5V，扫描周期1ms。2、待测脉冲产生电路图：相应产生待测脉冲图像：注：电压调档为5V，扫描周期1ms。㈡：计数部分计数部分选用三片CD4518来实现计数功能。同时还需要考虑对MR清零处理，这也是部分的关键之一。根据参考CD4518的资料说明以及查阅相关图书电路设计了如右图的电路用来实现计数功能：23西南大学工程技术学院课程设计(论文)设计对MR的清零处理时花费较长的时

7、间，实现清零最终目的其实就是要在一个待测周期开始计数前产生一个短时间的高电平来实现清零，然后一直为低电位直到下一个周期脉冲开始为止的脉冲输入信号。如下图：为了实现上图所示的脉冲信号，我们采用了RC微分电路来实现，即将待测脉冲信号通过RC微分电路后即可形成。具体电路及清零脉冲输出波形如下：注：电压调档为5V，扫描周期1ms。㈢：显示部分显示部分我们采用了三片CD4511分别驱动三个七段数码管，这样做的优点就是数码管不存在分时点亮的问题，缺点是实际线路变得比较复杂。与此同时，还有一个非常重要的难题就是控制如何控制LED