数字电容测试仪85905

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1、.《数字电子技术》课程设计...目录1课程设计的目的12课程设计的任务与要求23设计方案与论证33.1方案的选择与可行性分析33.2方案论证44单元电路的设计与分析64.1555定时器组成的多谐振荡器64.2555定时器搭建单稳态触发器84.374LS160构成的计数器114.4译码器和数码管构成显示电路115电路的安装调试与仿真135.1电路的安装调试135.2电路的仿真146结论166.1总结166.2收获与体会16参考文献19...附录1：总体电路原理图20...附录2：元器件清单21附录3：实物图22...1课程设计的目的（1）掌握简

2、易数字式电容测试仪的设计、组装与调试方法；（2）熟悉相应的中大规模集成电路的使用方法，并掌握其工作原理；（3）学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握数字电路系统设计的基本方法、设计步骤；（4）进一步熟悉和掌握常用数字电路元器件的应用；（5）学习数字电路仿真、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧；（6）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。...2课程设计的任务与要求（1）电容测量范围在0.01µF~100µF之间；（2）用LED数码管显示测量值；（3）测量精度为±10%。...3设计方案与论证3.1方案的选择与可行性分析数字式电

3、容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的大小，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。由给出的指标设计，它的设计要点可分为俩部分：一部分是数码管显示，另一部分就是要将Cx值进行转换。能满足上述设计功能的方案很多，我们共总结出下面三种参考方案。方案一：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换成数字量显示。可由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路，当单稳态触发器输出电压的脉宽为：tw≈1.1RC。从式中可以看出，当固定时，改变电容C则输出脉宽tw跟着改变，由tw的宽度就可以求出电容的大小。把单稳态触发器的输出电压V

4、o取平均值，由于电容量的不同，tw的宽度也不同，则Vo的平均值也不同，由Vo的平均值大小可以得到电容C的大小。如果把平均值送到A/D转换器，经显示器显示的数据就是电容的大小。但是我们对A/D转换器的掌握程度还不够充分，设计有一些困难。方案二：用阻抗法测R、L、C有两种实现方法：永恒流源供电，然后测元件电压；永恒压源供电，然后测元件电流。由于很难实现理想的恒流源和恒压源，所以它们适用的测量范围很窄。方案三：应用基本思想：把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。先把电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，然后将其作为闸门控制计数器计数，计

5、数后再运算求出C的值，并送出显示，转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比，由tw的宽度就可求出电容的大小。可利用数字频率计的知识，...频率的测量可用计数器计数来实现，通过计算参数使待测电容与计数值满足某一函数关系，通过这个函数关系可表示出待测电容的大小。而测脉冲宽度法事实上与测频率法相同，脉冲作为门控信号，与时钟脉冲发生器产生的固定频率相“与”，待测电容容量越大，脉冲宽度越宽，则相“与”后产生的计数脉冲越多，再按照测频率法的方法就可以测量出待测电容的容量。其实，这种转换就是把模拟量转换成数字量，频率f是数字电路很容易处理的

6、数字量，这种数字化处理一方面便于式仪表实现智能化，另一方面也避免了有指针读数引起的误差。综上所述，本课程设计选择方案三来实现测量电容的容值。3.2方案论证设计思路: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Cx。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Cx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%。然后把此脉

7、冲作闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，经过译码器，然后再送给显示器显示，这个时侯，如果标准频率脉冲的频率等参数调得合适的话，那么数字显示器显示的数字便是Cx的大小。设计的总体框图如图3-1所示。...图3-1设计的总体框图...4单元电路的设计与分析4.1555定时器组成的多谐振荡器由555定时器组成的多谐振荡器如图4-1所示，它既为下一级的单稳态触发器提供输入脉冲，又为后面计数器开始计数提供信号脉冲。图4-1多谐振荡器电路其工作原理如下：多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电

8、容C2上的电压UC略低于，Uo输出高电平，电源VCC通过R1、R2给电容C2充电。随着充电的进行UC逐渐增高，但只要，输出电压Uo就一直保持高电平不变，这就是第一个