数电课程设计报告.doc

《数电课程设计报告.doc》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、1.熟悉各种元件及芯片的作用，并能将其运用到实际的电路中。2.熟悉面包板的用法，能够熟练的进行连线。3.通过此次的设计，加深对数电这门课的理解。4.提高解决实际问题的能力。二、设计任务和要求1.测量范围为1-999nF。2.用三位LED数码管显示测试结果。3.具有超量程显示。4.能自动地进行连续测量。测量周期为4秒，测量结果保持2秒左右。5.提供的主要器材：（1）NE555定时器、MC14553三位BCD计数器、CD4511BCD七段显示译码器、CD4001四二输入或非门各一块。（2）共阴结构LED数码管、三极管、二极管、阻容元件等。（3）面包板、

2、导线。（4）直流稳压电源。（5）调试用标准电容。三、简易数显式电容计的组成和工作原理1、工作原理：对于一个容量不变的电容只要外部的充电电路参数被确定下来，则充放电的时间就被唯一确定下来，在这里我们可以应用电容的充电时间来控制计数器计数。既将电容的充电时间作为门控信号，将基准脉冲发生器提供的基准脉冲的宽度作为测量的模在被测电容充电时间内，被测电容开始充电时将闸门打开，充电结束时将闸门关闭。在闸门开放时间内，计数器所计得的基本脉冲数乘以模，既为电容的容量。如果改变充放电时间的数量级就可以改变测量电容的量程。计数器可用十进制加法计数器构成，然后将计数器的

3、输出通过译码电路显示出来。将比较器的输出作为与门的控制信号，则在0到to的这段时间内与门开门，已知频率fo则的信号可以通过与门而进入计数器行计数。我们可以应用555单稳态触发器的暂态持续时间来控制计数器计数。数显示电容计具有测量速度快，读数方便等优点，正在逐步取代传统的电容测试方法。图3-1简易数显式电容计的组成框图2、组成部分:简易数显示电容计的框图如图3-1所示，它由C-T转换电路、振荡器、控制电路、译码显示电路和超量程指示电路等六部分组成。1．C-T转换电路的作用是把被测电容的电容量Cx转换成脉冲信号，使脉冲信号的宽度Tx正比于Cx。单稳态触

4、发器有定时时间正比于定时电容C的关系，因此可以用单稳态触发器实现此功能。2．振荡器产生矩形脉冲，让计数器在C-T转换期间计数。如果Cx大，则Tx大，那么在Tx期间计数器计的脉冲数就多，而计到的脉冲数多，代表Cx就大。只要调整好振荡器的振荡频率，就可以使计数器计到的脉冲数（用十进制表示）就是被测电容的nF数。3．计数器是三位十进制计数器。4．显示译码电路是把计数器计到的脉冲数用十进制数显示出来。5．超量程指示电路的作用是当计数器计到的脉冲数超过999时，产生一个指示信号，即代表被测电容的电容量超过了999nF，此时显示器的读数已不是Cx的值。6．控制

5、电路的作用是用来产生控制各部分电路正常工作的时序信号。7．设计时采用CMOS集成电路，电源电压用+5V。四、单元电路的设计1.C-T转换电路的设计在单稳态触发器中，定时时间与电容成正比，例如，在用555定时器构成的单稳态触发器中，有tw=1.1RC式中R和C为定时电阻、电容。因此，在这里C—T转换电路采用单稳态触发器。用555定时器构成的单稳态电路如下图1，波形如图2所示。图中Tx=1.1RCx。图1图2在电路中加入了由Cr和Rr组成的微分电路，这样单稳态电路只要靠输入VII的下降沿触发，定时时间与VII的低电平宽度无关。考虑到定时精度和测量速度，

6、设定测量范围内Tx的时间为0.1ms~0.1s,即取R=91kΩ。图32.多谐振荡器的设计多谐振荡器也用555定时器成，电路如图3所示。多谐振荡器的振荡周期为：T=0.7（R1+2R2）C，在Tx内计数器计到的脉冲数N=Tx/T,即有N=1.1RCx/T。根据设计要求，N就是被测电容Cx的nF数，则有T=1.1*91*10^3*10^-9≈10^-4s也就是说振荡器的振荡频率约为10kHz。根据振荡器周期的计算公式，先取C=0.01µF。那么R1+2R2=14.3kΩ,取R1=6.8kΩ，则R2应为3.75kΩ。可用4.7kΩ的电位器作为R2来调整

7、电容计的测量精度。3.计数电路的设计（1）计数器的选用。计数器采用MC14553。MC14553是三位BCD加法计数器，集成电路的引脚图如图4所示。图4（2）MC14553组成MC14553集成电路由三个同步级联的下降沿触发的BCD计数器、三个锁存器以及分配锁存器的多路传输器组成。此外，还有时钟输入端的整形电路，分配多路传输器的时序扫描电路和振荡器电路，以及用于显示控制的数据选择输出DS1、DS2、DS3组成（3）计数器电路的连接根据C—T转换电路在转换期间的输出时高电平，以及要用来控制计数器计数。将C—T转换电路的输出加到“CL端”，计数脉冲从“

8、INH”端引入。4.显示译码电路的设计（1）显示译码器的选用显示译码器选用CD4511，CD4511是BCD七段锁存/译码