简易数字电容设计的制作毕业论文

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1、安康学院电子技术课程设计报告书课题名称：简易数字电容测试仪姓名：学号：院系：电子与信息工程系专业：电子信息工程指导教师：时间：2012年6月一、设计任务及要求：1、设计任务：1、设计一个数字电容测试仪，测试范围为1000pF~999uF；2、测量结果用3位数字显示。2、要求：1、设计一个数字电容测试仪；2、测量范围为1000pF~999uF；3、测量结果用3位数字显示；4、组装、调试电容数字测量仪单元电路和整机系统；5、画出数字式电容测量仪的电路图，写出设计报告。指导教师签名：年月日二、指导教师评语

2、：指导教师签名：年月日三、成绩评定：指导教师签名：年月日四、系部意见：系部盖章：年月日设计项目成绩评定表设计报告书目录一、设计目的1二、设计思路1三、设计过程11、整机框图12、各部分电路设计23、计数、译码和显示电路54、数字电容测试具体原理75、整机电路7四、主要原件介绍81、555定时器内部结构及其工作原理：82、十进制同步加法计数器CD4518,CD4520中文资料103、显示译码器451110五、系统调试与结果121、调试步骤：132、存在的问题及解决方法13六、主要元器件与设备14七、课

3、程设计体会与建议141、设计体会142、设计建议14八、参考文献15一、设计目的1、掌握简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。二、设计思路1、设计时钟脉冲发生电路。2、设计可控制触发状态的电路。3

4、、设计计数电路4、设计译码显示电路。三、设计过程1、整机框图为了实现对电容器容量的测量，应设法将电容容量的大小转换成与其成正比的脉冲宽度，再用计数器对该脉冲宽度时间内通过的脉冲数进行计数并显示测量结果。根据上述分析，可用单稳态触发器将被测电容的容量变换成与之成正比的正脉冲宽度，再用该脉冲控制计数器对标准脉冲进行计数。如被测电容容量大，则输出脉冲宽度大，计数器记得脉冲数就多，反之输出脉冲宽度小，记得脉冲数也就少。因此，计数器测得的脉冲数的多少与被测电容容量的大小是成正比的。根据上述分析，电容发生仪应由

5、标准脉冲发生器、单稳态触发器、测量控制电路、计数器、译码器和显示器等部分组成，其原理框图如图1所示。图中的微分电路用以将单稳态触发器输出的控制脉冲变换成正负相间的尖脉冲，并取出正脉冲使计数器在测量脉冲前清零。Cx标准脉冲发生器计数器单稳态触发器测量控制电路译码器显示器微分电路图1数字电容测量仪的原理图2、各部分电路设计（1）时钟脉冲发生器由于电容测试仪对精度要求不高，因此时钟脉冲发生器可以用555定时器和RC定时元件组成。电路如图所示。其振荡周期可以用以下式子计算：T=0.7(+2)由此可知，调整、

6、和的参数可改变时钟脉冲的周期，控制端对接地的电容0.01uF用以消除干扰，电位器用以调节555定时器内部两个电压比较器的基准电压，可用于微调振荡频率。图2时钟脉冲发生器和控制脉冲电路图3时钟脉冲波形图图4振荡频率为使测试更方便，根据T=0.7(+2)，通过调整时钟脉冲发生器、、的值，使其振荡频率为1KHz，则其周期T=1ms.(2)单稳态触发器测量控制电路由、和或门组成，主要用于提供单稳态触发器的负触发脉冲。未加触发信号时，单稳态触发器处于稳定状态，输出端输出低电平，使时钟脉冲发生电路端为低电平，多

7、谐振荡器停止振荡。这时或门7432N输入点为高电平，单稳态触发器的触发输入端也为高电平，电容两端的电压为0伏。当被测电容接入电路后，只要按一下测量开关，输入点产生一个负尖脉冲，通过或门使触发输入端产生负跳变，单稳态触发器进入暂稳态状态，这时输出端低电平正跳跃到高电平，其一方面通过、组成的微分电路及二极管输出的正尖脉冲使其计数器清零，同时使时钟脉冲发生器为高电平，多谐振荡器开始振荡，输出端输出的时钟脉冲送入计数器进行计数。在单稳态触发器进入暂稳态期间，VCC经对被测电容进行充电。当暂稳态结束时，输出端

8、由高电平负跃到低电平，为低电平，多谐振荡器停止振荡，计数器停止工作。暂稳态维持的时间就是单稳态触发器输出的脉冲宽度，可用下式进行计算：=1.1由上式可以看出：单稳态触发器输出脉冲宽度时间内测得的时钟脉冲个数与被测电容的容量大小成正比。图5单稳态触发器电路图6单稳态触发器输出脉冲3、计数、译码和显示电路（1）计数器计数器主要用来对时钟进行计数并送入显示电路显示。计数器选用4518进行设计较简便。在本部分电路设计中CP用于上升沿触发，要求EN=1；EN用于下降沿触发，要求