数字电容测量仪-课程设计
简易数字电容测量仪
电子技术课程设计报告——简易数字电容测量仪的设计作品40% 报告20%答辩20%平时20%总分100%设计题目：简易数字电容测量仪班级学号：学生姓名：目录一、预备知识.................. 错误！未定义书签。
二、课程设计题目：简易数字电容测量仪的设计错误！未定义书签。
三、课程设计目的及基本要求.... 错误！未定义书签。
四、设计内容提要及说明........ 错误！未定义书签。
4.1设计内容...................................... 错误！未定义书签。
4.2设计说明...................................... 错误！未定义书签。
五、原理图及原理说明 ...................... 错误！未定义书签。
5.1功能模块电路原理图................... 错误！未定义书签。
5.2模块工作原理说明 ...................... 错误！未定义书签。
六、调试...........................................................................错误！未定义书签。
七、设计中涉及的实验仪器和工具.. 错误！未定义书签。
八、课程设计心得体会 ...................... 错误！未定义书签。
九、参考文献 ...................................... 错误！未定义书签。
一、预备知识关于数字式简易数字电容测试仪的设计，我们提出了三种设计方法和思路。
在具体操作中，经过对资料的收集、分析，研究与对比，最终选择了简单易懂，而且精度较高的方法，即门控法。
本方法的基本理论是单稳态触发器电路的输出脉宽wt与电容C成正比，再通过一系列的控制，计数，锁存，显示电路实现了对电容的一般测试与数字显示。
在本次数电课程设计的同时，对于中大规模集成电路从认识到分析、再到整体框图设计、单元模块设计、最终到电路的模拟和实际电路的成形有了一定的认识，同时使我们在电子设计方面有了一定的实际动手能力，也为这次数电课程设计打下了坚实的基础。
电容测试仪课程设计
电容测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容测试仪的基本原理，掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能运用电容测试仪进行电容器的测量，并准确读取测量结果。
3. 学生了解电容器的容值范围及其在电子电路中的应用。
技能目标：1. 学生能够独立操作电容测试仪，进行实际电容器的测量，并解决简单测量问题。
2. 学生通过实际操作，培养观察、分析、解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学的知识，设计简单的电容测试实验，提高实验操作技能。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对物理实验的兴趣和热情，提高学习积极性。
2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通协作，培养团队精神。
3. 学生了解电容测试仪在电子测量领域的作用，认识到科技对生活的影响，增强社会责任感和创新意识。
课程性质分析：本课程为物理实验课，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的实践能力和动手能力。
学生特点分析：初三学生已具备一定的物理知识和实验技能，对新鲜事物充满好奇心，但操作熟练度有待提高。
教学要求：1. 教学内容与课本紧密结合，注重实践操作，提高学生的动手能力。
2. 教师应引导学生主动参与实验，培养学生的学习兴趣和探究精神。
3. 教学过程中，注重培养学生的团队合作意识和沟通能力。
二、教学内容1. 电容测试仪基本原理- 电容器的定义及工作原理- 电容测试仪的工作原理与测量方法2. 电容测试仪的操作方法与使用步骤- 电容测试仪的连接与准备- 电容测试仪的操作流程- 电容器的测量及结果读取3. 实际操作：电容器测量- 选择不同容值的电容器进行测量- 学生分组操作，相互协作，完成测量任务4. 电容测试仪在电子电路中的应用- 电容器在电子电路中的作用- 电容器容值对电路性能的影响5. 教学案例分析- 分析实际测量中可能遇到的问题及解决方法- 讨论测量结果与理论值的偏差原因6. 课堂小结与作业布置- 总结本节课的重点知识- 布置与教学内容相关的作业，巩固所学知识教学内容安排与进度：第一课时：电容测试仪基本原理及操作方法学习第二课时：实际操作：电容器测量第三课时：电容测试仪在电子电路中的应用及案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“电容器”章节相关，涵盖了电容器的原理、测量及应用等方面，有助于学生深入理解电容器相关知识。
数字电容测试仪课程设计
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1.1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设计原理本设计中用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T 1和放电时间T 2：T 1=（R 1+R 2）C ㏑2≈0.7（R 1+R 2）CT 2=R 2C ㏑2≈0.7R 2C所以输出波形的周期为T=T 1+T 2=（R 1+2R 2）C ㏑2≈0.7（R 1+2R 2）CR 1=4.7k ，R 2=12k ，T≈2ms振荡频率f=1／T≈1.44／[（R 1+2R 2）C]≈500Hz 占空比q=（R 1+R 2）／（R 1+2R 2）≈58.2％定时电路多谐振荡器计数器译码器数码显示器微分电路自动调零图1原理框图被测电容图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，V c=0，输出V o=1，放电三极管T截止。
电容数字测量仪课设
图 4.1.3 分频电路 分频电路是通过四个 7490 实现的。每个 7490 可以将原来的周期扩大九倍。这样每个 7490 输出的脉冲便可以作为标准脉冲来测量被测脉冲的长度。 4.1.4 控制电路
图 4.1.4.1 控制电路
图 4.1.5.5 控制波形 当时基信号和被测信号整形后的脉冲同时为上升沿的时候，计数器开始计数，当整形
（2） 同步预置(送数)：计数器具有并行输入数据的功能。当 LD=0，R=1 时，计数器 执行并行送数，在置数输入端 A、B、C、D 预置某个外加的数据，在 CP 脉冲上升沿来到 时，输出端即反映输入数据的状态。
（3）保持：计数器有两种保持状态，当 RD=LD=1 时，计数器不进行清除和送数操作。 只要 EP、ET 中有一个为 0，各触发器处于 J=K=0，无论 CP 端有无计数脉冲输入，各触发 器均处于保持状态。
另外，还需对超量程情况进行报警。报警电路可通过一个单稳态触发器和一个多谐振 荡器连接构成，计数器和单稳态触发器之间通过一个控制门电路实现报警，通过控制单稳 态触发器和多谐振荡器的电阻和电容数值的大小可使多谐振荡器的声响系统以一定的频 率持续响一段时间。
这就是方波周期测量的基本思路。
-2-
3 设计方框图
单稳触发器
电容值数字 信号
清零
闸门
计数器
锁存器
译码器
显示器
分频器
报警器
石英晶体脉 冲脉冲发生 器
-3-
4 各部分电路设计及参数计算
4.1 各部分电路设计思路 4.1.1 石英晶体振荡电路
图 4.1.1 石英晶体振荡电路 为得到频率稳定性很高的脉冲波形，多采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器。由阻 抗频率响应可知，石英晶体的选频特性非常好，它有一个极为稳定的串联谐振频率 fs,且等 效品质因数 Q 值很高。只有频率为 fs 的信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体所 衰减。 4.1.2 测量电路
数字电容测量仪 课程设计
数字电子技术课程设计报告书课题名称 数字电容测量仪的设计姓 名 吴亚香 学 号 *******-35 学院通信与电子工程学院 专 业 电子科学与技术指导教师张学军2014年 6月 10 日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2012级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计数字电容测量仪的设计1设计目的（1）掌握multisim12仿真软件的应用技巧。
（2）掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。
（3）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。
2设计思路本设计中用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。
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—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。
3设计过程3.1设计框图图1 数字电容测量仪原理图3.2多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。
在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。
555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和R2对电容C充电，其电压UC由0按指数规律上升。
当UC ≥2/3VCC时，电压比较器C1和C2的输出分别为UC1=0、UC2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U0跃到低点平UoL。
与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。
随着电容C放电，Uc下降到Uc≤1/3Vcc时，则电压比较器C1和C2的输出为Uc1=1、Uc2=0，基本RS 触发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U0由低点平UoL跃到高电平UoH。
简易数字电容测量仪
电子技术课程设计报告——简易数字电容测量仪的设计设计题目：简易数字电容测量仪班级学号：学生：目录一、预备知识.................... 错误!未定义书签。
二、课程设计题目：简易数字电容测量仪的设计错误!未定义书签。
三、课程设计目的及基本要求...... 错误!未定义书签。
四、设计容提要及说明............ 错误!未定义书签。
4.1设计容 ........................................... 错误!未定义书签。
4.2设计说明........................................ 错误!未定义书签。
五、原理图及原理说明 ........................ 错误!未定义书签。
5.1功能模块电路原理图..................... 错误!未定义书签。
5.2模块工作原理说明 ........................ 错误!未定义书签。
六、调试...........................................................................错误!未定义书签。
七、设计中涉及的实验仪器和工具.... 错误!未定义书签。
八、课程设计心得体会 ........................ 错误!未定义书签。
九、参考文献 ........................................ 错误!未定义书签。
一、预备知识关于数字式简易数字电容测试仪的设计，我们提出了三种设计方法和思路。
在具体操作中，经过对资料的收集、分析，研究与对比，最终选择了简单易懂，而且精度较高的方法，即门控法。
本方法的基本理论是单稳态触发器电路的输出脉宽wt与电容C成正比，再通过一系列的控制，计数，锁存，显示电路实现了对电容的一般测试与数字显示。
在本次数电课程设计的同时，对于规模集成电路从认识到分析、再到整体框图设计、单元模块设计、最终到电路的模拟和实际电路的成形有了一定的认识，同时使我们在电子设计方面有了一定的实际动手能力，也为这次数电课程设计打下了坚实的基础。
数字式电容测量仪的设计课程设计-数字电容测试仪的设计
北华航天工业学院《电子技术》课程设计报告报告题目：__________ 数字式电容测量仪___________ 作者所在系部：电子工程系__________________ 作者所在专业：______ 电子信息工程_______________ 作者所在班级：_________________________作者姓名：____________________________作者学号：_____________________________________指导教师姓名：_________________________完成时间：2011年6月1日_____________课程设计任务书电容具有隔直流同交流的能力，在电子电路中是十分重要的元件，电容的容值在电路设计中是一重要因素。
由于在使用一段时间后，电容容值与出厂是所标注的值有所偏差，这就需要设计仪器去测量电容容值。
传统的测量方法都采用交流电桥法和谐振法，通常采用刻度读数，此方法不够直观。
本课题主要介绍了数字电容测量仪的原理和设计思想。
它由测试电路和显示电路两部分组成。
在测试电路中555 定时器做多谐振荡器，它通过电容配合电阻充放电产生一系列的方波脉冲，通过计数器记数算出电容的值，最后通过数码管显示被测电容的容值。
设计的电容测量仪的测量范围是10uF~990Uf ，显示的数值N 是00~99 ，数字显示器所显示的数字N与被测电容量C X的函数关系满足关系N=Cx心0卩F）。
当被测电容值超出990uf 时，数码管呈全暗状态，发光二极管呈两状态，表示超出量程。
该电容测量仪相对比较直观，且误差较小，将在电容测量方面显示出它读数方便，精确的优越性。
关键字：测脉法脉冲数显电容目录、概述,,,J J J J JJ J J J J J J J 1、方案设计与论证,,,,,,,, J J J J J JJ J J J J J 21 ．测脉宽法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 12 ．测频法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 23 ．测压法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2三、单元电路设计与分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 3 1．时钟脉冲发生电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,3 2．闸门信号产生电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 3 3．计数脉冲fX 产生电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 44．计数电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ■ •y i l ] a i_i 55 ．锁存器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5 6．译码器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6四、总原理图及元器件清单,,,,,,,,,,,,,,,,,,, , 6五、结论,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,—口V LJ J J J J J J J J J J J J J J J J6六、心得体会,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1—* 1 J 1 1 JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ6七、参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6一、概述本方案通过555定时器够成的单稳态触发器使被测电容Cx产生一个CP脉冲(闸门信号)，使闸门信号控制另一个由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生与Cx 相对应的一系列CP 脉冲。
电容测试仪课程设计
电容测试仪 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容测试仪的基本工作原理和功能用途；2. 学生能掌握电容测试仪的操作步骤和注意事项；3. 学生能了解电容的基本概念，包括单位、性质和分类；4. 学生能运用公式计算电容器的电容量，并理解其物理意义。
技能目标：1. 学生能够正确使用电容测试仪进行电容量的测量；2. 学生能够通过实际操作，分析并解决测量过程中可能出现的问题；3. 学生能够运用所学的知识，对实际电路中的电容器进行检测和评估。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，激发学习热情；2. 学生养成严谨的科学态度，注重实验操作的规范性和准确性；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力；4. 学生认识到物理实验在现实生活中的应用，增强学以致用的意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过电容测试仪的实际操作，使学生掌握电容量的测量方法，培养实验操作能力和问题解决能力。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师在教学过程中能够明确课程预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 电容基本概念：电容的定义、单位、性质及分类；2. 电容器的工作原理：电容器储存电荷的原理，电容器的构造和功能；3. 电容测试仪的原理与操作：电容测试仪的工作原理，操作步骤及注意事项；4. 电容测量实验：运用电容测试仪进行电容量的测量，分析测量误差及解决方法；5. 电容器的应用：介绍电容器在实际电路中的应用，如滤波、振荡等。
教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，进行科学、系统的组织。
具体安排如下：1. 引入电容基本概念，让学生了解电容器的物理本质；2. 讲解电容器的工作原理，为学习电容测试仪的使用奠定基础；3. 详述电容测试仪的原理与操作，指导学生进行实际操作；4. 安排电容测量实验，巩固所学知识，提高实验技能；5. 介绍电容器的应用，使学生了解物理知识在实际生活中的运用。
教学内容紧密联系教材，确保教学大纲的合理性，为课程实施提供明确的方向和依据。
《数字电容测试仪》word版
1 课程设计目的在实际的电子线路的设计中经常要用到电容器，而电容器的容量值大小直接影响它在电路中的作用。
电容容量的测量一般不够直观，为了方便人们对电容的直接测量，我们组通过查阅资料并结合自己所学的知识设计了一个能直接显示被测电容容量大小的数字电容测量仪。
2 课程设计指标（1）被测电容的容量在μF至100μFX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10%。
（4）响应时间在2s内3 课程设计原理3.1 设计方案利用单稳态触发器和电容器充放电规律，可以把被测电容的大小转换成对应脉冲的宽窄，即脉冲宽度与电容器容量大小成正比。
只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相连，便可得到计数脉冲，把计数脉冲传送给计数器计数，然后再给显示器显示。
若时钟脉冲的频率等参数选择得当，数字显示器显示的数字便是待测电容器容量的大小。
我们之所以会选择该方案是由于我们刚学到的数字电子技术书中学到了单稳态触发器的原理、用多谐振荡器产生时钟脉冲的原理，考虑到选这个方案设计比较容易，而且所需电路图及原理都比较熟悉，必要时还可以扩展量程，更重要的是该方案设计出来的数字测试仪测量的结果比较精确。
3.2 设计原理框图图中多谐振荡器产生时钟脉冲，控制电路将待测电容的容量值转化成相应宽度的脉冲，计数器记录这段宽度脉冲数目，并由显示器显示出来，清零模块用于将计数器清零。
4 设计的步骤和过程4.1 控制电路控制电路的主要功能是根据被测电容 Cx 的容量大小形成与其成正比的控制脉冲宽度 Tx ，下图所示为单稳态控制电路的原理图。
该电路的工作原理如下：多谐振荡器 控制电路计数器显示器待测电容清零模块当被测电容 Cx接到电路中之后，只要接通开关 S，电源电压Vcc 经由微分电路C1、Rl和反向器，送给 555定时器的低电平触发端TRI一个负脉冲信号使单稳态触发器由稳态变为暂稳态，使其输出端OUT由低电平变为高电平．该高电平控制与门使时钟脉冲信号通过，送入计数器计数端3*Cx。
电容测量仪的课程设计
电容测量仪的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电容的基本概念，掌握电容的单位、计算公式及测量方法。
2. 学生能够了解电容测量仪的原理、结构、功能及其使用方法。
3. 学生能够掌握用电容测量仪进行实验操作的基本步骤和注意事项。
技能目标：1. 学生能够正确使用电容测量仪进行电容值的测量，并能够处理实验数据。
2. 学生能够通过实际操作，提高实验操作能力和解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在实验过程中，能够积极参与，主动探究，培养对物理实验的兴趣和热情。
2. 学生能够关注实验过程中的安全问题，养成良好的实验习惯。
3. 学生通过实验，体会物理学在生活中的应用，增强科学素养和科技强国意识。
课程性质分析：本课程为物理实验课程，旨在通过实际操作，让学生掌握电容测量仪的使用，提高实验操作能力和解决问题的能力。
学生特点分析：学生为八年级学生，具备一定的物理知识基础，但对实验操作相对陌生，需要教师在教学过程中给予指导。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，突出实验操作技能的培养，关注学生的个体差异，因材施教。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续物理学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论知识：- 电容的定义、单位、符号及计算公式。
- 电容测量仪的工作原理、结构组成、功能特点。
- 电容测量仪的操作步骤、注意事项及维护保养。
2. 实践操作：- 使用电容测量仪进行电容值测量。
- 电容测量实验数据记录、处理和分析。
- 设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。
3. 教学大纲：- 第一课时：导入电容概念，介绍电容的单位、计算公式，让学生了解电容测量仪的工作原理和结构。
- 第二课时：详细讲解电容测量仪的使用方法，进行实际操作演示，指导学生正确使用测量仪。
- 第三课时：组织学生进行电容测量实验，关注操作步骤和注意事项，培养学生实验操作技能。
毕业设计：数字式电容测量仪的设计
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C。
其脉冲输入信号容的。
单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x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C值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其的输出脉宽是根据电容x精度可以达到0.1%。
然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻v与构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出的信号滤波，使最终输出电压ov输入到7448译码被测量的电容值呈线性关系。
最后是输出电压的数字化，将o器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来关键词：电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管一、测量系统的方案设计 (3)1.1、测量部分的系统方案设计 (3)1.1.1、恒亚充电法测量 (3)1.1.2、恒流充电法测量 (3)1.1.3、脉冲计数法测量 (3)1.2、测量信号数字化系统方案选择 (3)1.2.1、利用单片机进行编程翻译 (4)1.2.2、利用译码器进行翻译 (4)二、单元电路的设计及原理 (4)2.1、电容值测量电路及原理 (4)2.1.1、多谐振荡器电路图及工作原理 (6)2.1.2、单稳态触发器电路图及工作原理 (7)2.1.3、滤波器工作电路图及原理 (8)2.2、模拟信号的处理以及数字化显示 (9)三、系统参数设定 (10)四、结论及谢词 (11)4.1、结论 (11)4.2、谢词 (11)参考文献 (12)附表：元器件明细表 (13)一 系统方案设计1.1 测量部分的系统方案设计1.1.1:恒压充电法测量。
用一个电阻和电容串联，用恒压源对电容进行充电，然后根据电容充电的曲线超过某个固定电压所需要的时间，利用曲线拟合的方法测量。
测量所使用的原始公式是：t ui d C d ⨯=。
可见电容的值和电压以及时间呈微分关系。
数字电容测量仪课程设计
数字电容测量仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解数字电容测量仪的工作原理，掌握其操作步骤。
2. 学生能够运用数字电容测量仪进行电容的测量，并准确读取测量结果。
3. 学生能够掌握电容的基本概念，如电容的单位、电容器的构造及其功能。
技能目标：1. 学生能够正确操作数字电容测量仪，进行简单的电容测量实验。
2. 学生能够通过实验数据分析，解决实际问题，提高实验操作能力和问题解决能力。
3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电容测量实验，提升实验设计和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对物理学产生兴趣，认识到物理实验在科学研究和实际应用中的重要性。
2. 学生在实验过程中，培养合作精神，学会与他人共同解决问题。
3. 学生能够养成严谨的科学态度，对待实验数据和结果认真负责，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为物理学科实验课程，旨在让学生通过实际操作，掌握电容测量方法，提高实验技能。
学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的物理知识基础，对实验充满好奇心，但实验操作能力有待提高。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生通过实验探究，培养实验操作能力和问题解决能力，同时关注学生情感态度价值观的培养。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 电容的定义、单位及公式。
- 电容器的构造、类型及其工作原理。
- 数字电容测量仪的原理、结构及使用方法。
2. 实践操作：- 数字电容测量仪的操作步骤及注意事项。
- 电容测量实验：使用数字电容测量仪测量不同电容器的电容值。
- 数据处理与分析：对测量结果进行记录、计算和误差分析。
3. 教学大纲：- 第一阶段：回顾电容基础知识，介绍电容器的构造和工作原理。
- 第二阶段：讲解数字电容测量仪的原理、结构及使用方法。
- 第三阶段：组织学生进行电容测量实验，指导学生操作数字电容测量仪。
- 第四阶段：对测量数据进行处理和分析，讨论实验结果。
数字式电容测试仪的设计(DOC)
21 方案设计与分析 1.1 恒压充电法测量 1.2 恒流充电法测量 1.3 脉冲计数法测量 2 电路设计框图及功能描述 2.1 电路设计框图 2.2 电路设计功能描述 3 电路原理设计及参数计算 3.1 电路原理设计3.2 单元电路设计与参数计算 3.2.1 控制器电路 3.2.2 时钟脉冲发生器 3.2.3 计数和显示电路 4 单元电路仿真波形及调试4.1 多谐振荡器 4.2 单稳态触发器 4.2.1 稳定状态摘要 综述目录错误！未定义书签。
4.2.2暂稳态状态2 4.2.3自动回复状态4.3 电路原理图与仿真结果显示10 4.3.1 电路原理图104.3.2 仿真结果显示115 课程设计体会14 参考文献15摘要本设计是基于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C x。
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C x 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%。
单稳态触发器输出的信号滤波，使最终输出电压V o 与被测量的电容值呈线性关系。
最后是输出电压的数字化，将V o输入到74160计数译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。
关键词：电容；555定时器；线性；计数译码器；LED数码管辽宁工程技术大学电子技术课程设计综述本设计主要运用数字电子技术基础，在通过对设计要求的分析后选择设计方案,此设计题目为了复习和巩固已学过的数电与模电理论知识和操作技能，掌握数电各种芯片的特性与作用，学会用仿真软件进行程序设计和电路分析。
学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能。
根据本次课程任务相关要求，本设计分为三部分，第一脉冲信号的产生，第二由测量电容构成单稳态触发器产生的脉宽，第三计数译码器与数码管的配合使用。
数字电容表的课程设计
数字电容表的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字电容表的基本原理和功能，掌握其操作方法和使用注意事项。
2. 学生能够运用数字电容表测量不同电容器的电容值，并能够正确读取数据。
3. 学生了解电容的基本单位及其换算关系，能够进行简单的电容单位换算。
技能目标：1. 学生能够熟练使用数字电容表进行电容测量，掌握实验操作技巧。
2. 学生能够分析测量数据，处理实验结果，解决实际问题。
3. 学生能够运用所学知识，进行简单的电路设计和分析。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，增强科学探究精神。
2. 学生培养团队协作意识，提高实验操作的积极性和主动性。
3. 学生认识到物理知识与实际生活的紧密联系，提高学以致用的意识。
课程性质：本课程为高二年级物理实验课程，旨在通过实践操作，帮助学生掌握电容测量方法，提高实验操作技能。
学生特点：高二年级学生对物理实验有一定的基础，具备基本的实验操作能力，但部分学生对实验原理的理解和实验数据分析处理能力较弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实验操作训练，培养学生实验数据分析处理能力，提高学生的科学素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 数字电容表原理与操作- 介绍数字电容表的工作原理、结构组成及其功能。
- 学习数字电容表的操作方法、使用注意事项及维护保养。
教学内容关联教材章节：第二章第四节《电容测量》2. 电容测量实验- 实践操作：使用数字电容表测量不同电容器的电容值。
- 数据处理：学习如何读取、记录和处理实验数据。
教学内容关联教材章节：第二章第四节《电容测量》实验部分3. 电容单位换算与电路分析- 学习电容的基本单位及其换算关系，进行简单的电容单位换算。
- 应用电容知识，进行简单的电路设计和分析。
教学内容关联教材章节：第二章第五节《电容的应用》教学进度安排：第一课时：数字电容表原理与操作第二课时：电容测量实验第三课时：电容单位换算与电路分析三、教学方法针对本课程的教学内容和学生特点，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解数字电容表的工作原理、操作方法及注意事项。
数字电容测量仪-课程设计
探探探探探探探2012级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计探※※※※※※※※数字电子技术课程设计报告书课题名称数字电容测量仪的设计姓名吴亚香学号1212501 -35专业电子科学与技术指导教师张学军2014 年 6 月10 日指导教师签名：__________________2014年月日二、成绩验收盖章2014年月日数字电容测量仪的设计1设计目的(1)掌握multisim12仿真软件的应用技巧。
(2)掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。
(3)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。
2设计思路本设计中用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。
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，该计数脉冲送计数一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。
3设计过程3.1设计框图外接电容图1数字电容测量仪原理图3.2多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。
在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。
555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R i和R2对电容C充电，其电压U C由0按指数规律上升。
当U C >2/3V CC时，电压比较器C i和C2的输出分别为U ci=0、U C2=1，基本RS触发器被置0, Q=0、Q' =1,输出U o跃到低点平U OL。
与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。
随着电容C 放电，Uc下降到Uc< 1/3Vcc时，则电压比较器C i和C2的输出为U ci=1、U c2=0，基本RS触发器被置1, Q=1，Q' =0,输出U0由低点平U OL跃到高电平U O H。
电容测量仪课课程设计
电容测量仪课课程设计一、教学目标本课程旨在通过电容测量仪的相关知识，让学生掌握电容测量仪的基本原理、使用方法以及相关的应用场景。
在知识目标方面，要求学生了解电容测量仪的基本结构，掌握其工作原理，并能够运用电容测量仪进行基本的电容值测量。
在技能目标方面，要求学生能够熟练操作电容测量仪，掌握数据处理的基本方法，并能够对测量结果进行分析和解释。
在情感态度价值观目标方面，通过实验操作，培养学生的动手能力，提高其对物理实验的兴趣，使其能够主动探索科学知识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电容测量仪的基本原理、使用方法以及相关的应用场景。
首先，介绍电容测量仪的基本结构，包括各个部分的功能和相互关系。
然后，讲解电容测量仪的工作原理，包括电容的定义、测量方法以及测量仪器的工作流程。
最后，通过实际操作，让学生熟悉电容测量仪的使用方法，掌握数据处理的基本方法，并对测量结果进行分析和解释。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。
首先，通过讲授法，向学生传授电容测量仪的基本原理和相关知识。
其次，通过讨论法，让学生参与到课堂讨论中，加深对知识的理解和记忆。
然后，通过案例分析法，让学生分析实际案例，提高其应用知识解决问题的能力。
最后，通过实验法，让学生亲自动手操作，培养其动手能力和实验技能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备适当的教学资源。
教材方面，我们将使用《电容测量仪》教材，为学生提供基础知识。
参考书方面，我们将推荐《电容器原理与应用》等书籍，供学生深入研究。
多媒体资料方面，我们将准备相关的实验视频和操作演示，帮助学生更好地理解知识。
实验设备方面，我们将准备电容测量仪和相关实验器材，让学生能够进行实际操作。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，我们将采用多种评估方式。
平时表现方面，将通过观察学生的课堂表现、参与度等来评估其学习态度和理解程度。
高频课程设计-数字电容测量仪
东莞理工学院城市学院《模拟电子技术》课程设计报告题目：数字式电容测量仪的设计班级： 09电子信息工程1班学生姓名：利北生学号： 200940707114指导老师：唐志辉日期： 2011年6月17日目录一、设计的任务与要求 (1)二、方案的选择 (1)三、系统工作原理 (2)四、实现中出现的问题 (5)五、实验数据及处理 (6)六、收获体会 (7)七、附录 (7)一、设计的任务与要求：《模拟电路课程设计》是电子信息工程专业的一门实践性要求很高的专业基础课。
因此要求学生必须熟练掌握模拟电子技术的基本原理，并且通过动手操作，达到深刻理解和掌握其原理和方法。
为结合理论课程教学的需要，设置1周的课程设计。
通过《模拟电路课程设计》的实践训练，掌握基本的模拟电路系统的设计方法，提高动手能力、培养独立分析问题和解决问题的能力。
对本次课程设计，原则上指导老师只给出大致的设计要求，在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以发挥自己的创造性，有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思路独特、效果良好。
要求学生认真查阅资料、遵守课程设计时间安排、按时到实验室完成作品制作、并认真书写报告。
报告中要求有完整的电路图，详细的电路元件列表，电路的工作原理与元器件说明，最后进行设计总结。
报告格式要求按《东莞理工学院城市学院课程设计报告》要求。
二、方案的选择：1．数字电压表的设计设计要求如下：（可采用集成电路MC14433或ICL7107）（1）三位数码管显示，具有手动调零、手动换挡功能。
（2）兼有测量电流和电阻的功能。
数字电压表主要部分是A/D转换器，若选用集成芯片MC14433作为A/D转换，其显示方法通常采用动态扫描（工作时四个数码管轮流点亮，利用人眼的视觉残留特性能够得到整体效果，当扫描频率过低时显示的数码会有闪烁感）方式，采用这种方式较为省电，但需要字形译码驱动电路和字位驱动电路。
数字电压表框图（用MC14433）此种方案要求同学们适当考虑如何采取短路保护措施。
数字电容测量仪-课程设计
数字电容测量仪-课程设计电气与自动化工程学院课程设计评分表课程设计题目：班级：学号：姓名：得分项目评分比例课程设计出勤10%课程设计态度20%课程设计报告40%课程设计答辩30%100课程设计总成绩指导老师：年月日课程设计答辩记录学院专业班级答辩人课程设计题目记录内容说明：主要记录答辩时所提的问题及答辩人对所提问题的回答数字电容测量仪的设计一．设计目的（1）了解常用数字集成电路的使用。
（2）了解电容测量仪的工作原理。
（3）掌握利用数字式集成电路设计电容测量仪的原理和Multisim调试的方法。
二．设计思路本设计中用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。
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—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。
三．设计框图多谐振计数译数码图1 数字电容测量仪原理图四．设计过程（1）多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定性以及其所产生的基准频率的稳定性决定了数字电容测量仪的精确度。
在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。
555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和R2对电容C充电，其电压UC由0按指数规律上升。
当UC ≥2/3VCC时，电压比较器C1和C2的输出分别为UC1=0、UC2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U0跃到低点平UoL。
与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。
随着电容C放电，Uc下降到Uc≤1/3Vcc时，则电压比较器C1和C2的输出为Uc1=1、Uc2=0，基本RS触发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U0由低点平UoL跃到高电平UoH。
数字电容测试器课程设计
数字电容测试器课程设计一、教学目标本课程旨在通过数字电容测试器的学习，让学生掌握电容器的基本性质和测量方法，培养学生的实验技能和科学探究能力。
1.了解电容器的基本概念和分类。
2.掌握电容器的参数和测量方法。
3.理解数字电容测试器的工作原理。
4.能够使用数字电容测试器进行电容器的测量。
5.能够分析测量数据，判断电容器的好坏。
6.能够进行简单的电容器故障排除。
情感态度价值观目标：1.培养学生的实验操作规范性和实验安全意识。
2.培养学生对科学探究的兴趣和主动性。
3.培养学生团队协作和交流分享的习惯。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电容器的基本概念和分类，数字电容测试器的工作原理和使用方法，以及电容器的测量和数据分析。
1.电容器的基本概念和分类。
2.数字电容测试器的工作原理和使用方法。
3.电容器的测量方法和数据分析。
4.电容器故障排除和维护。
5.《电子技术基础》第五版，王忠诚编著。
6.《数字电容测试器使用说明书》。
三、教学方法本课程采用讲授法、实验法和讨论法进行教学。
讲授法用于讲解电容器的基本概念和分类，数字电容测试器的工作原理和使用方法。
实验法用于培养学生的实验技能，让学生通过实际操作数字电容测试器进行电容器的测量，并进行数据分析。
讨论法用于引导学生进行思考和交流，通过小组讨论和全班讨论，培养学生的团队协作和交流分享的习惯。
四、教学资源教学资源包括教材、实验设备和多媒体资料。
教材：《电子技术基础》第五版，王忠诚编著。
《数字电容测试器使用说明书》。
实验设备：数字电容测试器，电容器。
多媒体资料：相关教学视频、动画和图片等。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
平时表现评估：1.课堂参与度、提问回答。
2.实验操作规范性、实验报告。
3.课后练习完成情况。
4.作业质量、创新性。
5.期中考试：电容器基本概念、分类、测量方法等。
6.期末考试：数字电容测试器原理、实验操作、数据分析等。
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数字电子技术课程设计报告书
课题名称 数字电容测量仪的设计
姓 名 吴亚香 学 号 1212501-35 学
院
通信与电子工程学院
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2012级电子科学与技术专业
数字电子技术课程设计
专业电子科学与技术指导教师张学军
2014年6月10 日
数字电容测量仪的设计
1设计目的
（1）掌握multisim12仿真软件的应用技巧。
（2）掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。
（3）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。
2设计思路
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。
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—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。
3设计过程
3.1设计框图
图1 数字电容测量仪原理图
3.2多谐振荡器电路的设计
振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。
在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。
555组成多谐振荡器的工作原理如下：
接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和R2对电容C充电，其电压U C由0按指数规律上升。
当U C≥2/3V CC时，电压比较器C1和C2的输出分别为U C1=0、U C2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U0跃到低点平U oL。
与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。
随着电容C 放电，Uc下降到Uc≤1/3Vcc时，则电压比较器C1和C2的输出为U c1=1、U c2=0，基本RS 触发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U0由低点平U oL跃到高电平Uo H。
同时，因Q’=0，放电管V截止，电源Vcc又经过电阻R1和R2对电容C充电。
电路又返回前一个暂稳态。
因此，电容C上的电压Uc将在2/3Vcc和1/3Vcc之间来回充电和放电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲，作为基准信号频率。
555组成多谐振荡器输出波形如图3。
555_VIRTUAL
Timer
GND
DIS
OUT
RST
VCC
THR
CON
TRI
515Ω
R1
515Ω
R2
1µF
C2
0.01µF
C1
VCC
5V
VCC
1
34
XSC1
A
B
E
x
t
T
r
i
g
+
+
_
_
+
_
28
图2 555组成多谐振荡器
图3多谐振荡电路及输出波形
3.3 单稳态触发器电路的设计
单稳态触发器所产生波形用于控制计数，由555定时器组成的单稳触发器，它既为下级的多谐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。
单稳态触发器的工作特特性具有如下特点：
第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；
第二，在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动回到稳态；
第三，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。
在图4所示的单稳态触发器，在电容测试中用作测量控制的，接通开关S2，单稳态电路产生一个控制脉冲，输出脉冲的宽度等于暂稳台的持续时间，即
Tw=1.1RCx（3－5），它控制与门脉冲使得时钟脉冲通过开始计时，使得显示的数字为被测电容容值大小的R倍。
S2
1kΩ
R5
图4 单稳态触发器电路原理图
3.4 计数电路的设计
74LS160D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。
U2
U3U4
3.5 总体电路图
S2
R5
图6 总体电路图
4系统调试与仿真结果
4.1系统调试
1uF-100uF档位电路图调试：我们将开关S1打到R=1kΩ调试1uF-100uF档位，显示的数字为被测电容容值大小的R倍，将一个位于1uF-100uF范围的标准电容接到测试端，我们以80uF为例，接通开关S2，使单稳态电路产生一个控制脉冲，其脉冲宽度为Tw=RCxln3= 1.1RCx，它控制与门脉冲使得时钟脉冲通过开始计时，如果现实的数字不是80，则说明时钟脉冲的频率不符合要求，我们可以调节R1的大小重复上述步骤，直到符合要求为止。
经过调试我发现当R1=515Ω时最为合适。
0.01uF-1uF档位电路图调试:我们将开关打到R=100kΩ测试0.01uF-1uF档位，调试同上，以被测电容大小为0.56uF为例，如果现实的数字不是56，则说明时钟脉冲的频率不符合要求，我们可以调节R1的大小重复上述步骤，直到符合要求为止。
经过调试我发现当R1=515Ω时最为合适。
4.2仿真结果
当S1打到R=1kΩ，即选择1uF-100uF档位时，当被测电容为48uF时，仿真结果如下图：
S2
R5
图7 被测电容为48uF的仿真结果
当S1打到R=100kΩ，即选择0.01uF-1uF档位时，当被测电容为0.24uF时，
仿真结果如下图：
S2
R5
图8 被测电容为0.24uF的仿真结果
4.3 仿真结果分析
当S1打到R=1kΩ，即选择1uF-100uF档位时，当被测电容为48uF时，数码显示管显示的数字为48，不存在误差；当S1打到R=100kΩ，即选择0.01uF-1uF 档位时，当被测电容为0.24uF时，数码显示管显示的数字为25，存在4%的误差，但是是在误差的允许范围内。
所以，设计的数字电容测量仪基本合格。
5主要器件和仪器设备
555定时器2个
定值电阻6个
74LS160D 3个
74S08D 1个
反相器1个
6 设计体会
这次课程设计让我所学的知识得到了运用，让我的动手能力得到了提高。
在做课程设计的过程中，我遇到了几个自己不能解决的问题，经过老师和同学的帮助，最终将问题解决。
因此，我才知道自己的专业知识不够，而且我们所学的理论知识很重要，没有坚实的知识基础，是不能做好课程设计的。
我认为，课程设计对于我们电子科学与技术专业的学习非常重要。
我们所学的知识最终应用于实践，理论来源于实践，实践是检验真理的唯一标准。
因此，我们在学习理论知识的同时，一定要注重实践。
参考文献
[1] 康华光.电子技术基础数字部分（第五版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.
[2]金唯香，谢玉梅主编. 《电子科学与技术与技术》. 长沙：湖南大学出版社，2004.。