数字电容测试仪课程设计.pdf

《数字电容测试仪课程设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、数字电子技术课程设计报告项目名称：数字电容测试仪班级：1611电子姓名：李瑞（2016111123）程家豪（2016111104）胡焱（2016111115）胡永凯（2016111116）指导老师：王正强11.1引言电容器在电子线路中得到广泛的应用，它的容量大小对电路的性能有重要的影响，此次我们的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。它由测试电路和显示电路两部分组成。通过使用测试电路中555定时器做多谐振荡器，电容配合电阻充放电产生一系列的方波脉冲，再通过计数器记数算出电容的值，从而实现数码管显示被测电容的容值。该电容测量仪相对比较直观，且误差较

2、小，将在电容测量方面显示出它读数方便，精确的优越性。1.2设计任务及要求1.2.1基本要求(1)被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内。(2)设计测量量程。(3)用3位数码管显示测量结果，测量误差小于20%。1.2.2发挥部分（选做）(1)另增一个测量量程，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%。1.2.3设计任务及目标（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。2．1设

3、计原理2多谐振荡器计数器译码器数码显示器自动调零定时电路微分电路图1原理框图被测电容本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容值。或者把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数—锁存—译码显示系统就可以得到电容量的数据。外部旋钮控制量程的选择。用计数器控制电路控制总量程。2．2单元电路

4、设计分析2.2.1用555定时器构成的多谐振荡器电路图及其输出波形如图2所示，其工作原理如下：由图2所示，可以求得电容C1上的充电时间T1和放电时间T2：T1=（R1+R2）C㏑2≈0.7（R1+R2）CT2=R2C㏑2≈0.7R2C所以输出波形的周期为T=T1+T2=（R1+2R2）C㏑2≈0.7（R1+2R2）CR1=4.7k，R2=12k，T≈2ms振荡频率f=1／T≈1.44／[（R1+2R2）C]≈500Hz占空比q=（R1+R2）／（R1+2R2）≈58.2％3图2多谐振荡电路及输出波形2.2.2用555定时器构成的单稳态电路用555定时

5、器构成的单稳态触发器及其工作波形如图3所示，其工作原理如下：接通电源瞬间，Vc=0，输出Vo=1，放电三极管T截止。Vcc通过R给C充电。当Vc上升到2Vcc／3时，比较器C1输出变为低电平，此时基本RS触发器置0，输出Vo=0.同时放电三极管T导通，电容C放电，电路处于稳态，稳态时Vi=1.当输入负脉冲时，触发器发生翻转，使Vo=1，电路进入暂稳态。由于Vo=1，三极管T截止，电源Vcc可通过R给C充电。当电容C充电至Vc=2Vcc／3时电路又发生翻转，输出Vo=0，T导通，电容C放电，电路自动恢复至稳态。可见，暂稳态时间由RC电路参数决定。若忽略

6、T的饱和压降，则电容C上电压从0V上升到2Vcc／3的时间，即输出脉冲宽度tw为：tw=RC㏑3≈1.1RC4图3单稳态电路及输出波形2.2.374LS160构成的计数器74LS160是集成同步十进制计数器，该计数器具有同步预置、异步清零、计数和保持四种功能有进位信号输出端，可串接计数使用。由三个71604LS160构成的计数器电路如图4所示图4计数电路2.2.474LS273锁存器5由74LS273构成的锁存电路对计数值进行锁存。74LS273工作原理是：MR为高电平，当CLK输入为上升沿时对输入信号进行锁存，锁存后输出不再随输入信号变动，直至下一

7、个上升沿到来。这里的CLK输入由单稳态输出接反相器得到。当单稳态输出为低电平时，表示定时结束，同时锁存电路对计数值进行锁存。以正确显示电容值。电路如图5所示：图5锁存电路2.2.574LS247译码器74LS247芯片的功能即将四位二进制表示的数进行译码，以驱动共阳的七段数码管显示其值。电路图如图6所示：图6译码电路2.2.6数码管显示电路6由任务要求知，用三位数码管显示被测电容值的大小。因为译码电路用的是74LS247，并且0.01uf-1uf档位的设计采用1-100乘以0.01，所以这里选用八段共阳数码管，当量程为0.01uf-1uf时，第一位数

8、码管的小数点亮。图7数码管显示电路2.2.7单位显示电路单位的显示与量程的选择一致，即当量程为0.01uf-