简易数字电容表设计11
简易数字微电容表的设计
简易数字微电容表的设计【摘要】本文利用AT89C2051单片机设计一款可用于测量2uF以内微电容的数字电容表，系统采用3位半数字显示，最大显示值为1999，读数单位统一采用nf，量程分四档，读数分别乘以相应的倍率。
【关键词】AT89C2051；微电容；数字电容表0 引言在电子产品的生产和维修中，电容测量这一环节至关重要，一个好的电子产品应具备一定规格年限的使用寿命。
因此在生产这一环节中，对其产品的检测至关重要，而电容在基本的电子产品的集成电路部分有着其不可替代的作用。
同样，在维修人员在对电子产品的维修中，电路的检测是最基本的，有时需要检测电路中各个部件是否工作正常，电容器是否工作正常。
因此，设计可靠、安全、便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。
1 基本工作原理本文旨在利用单片机测量微电容，实现方案可有很多种，比如单片机结合555定时芯片，单片机结合电压比较器、利用专用电容测量芯片等方案。
由于AT89C2051单片机内部含有一个电压比较器，可以实现简单的模数转换，因此本文采用第二种方案。
1.1 电容测量原理本数字电容表以电容器的充电规律作为测量依据，测试原理见图1。
1.2 测量电路1.3 整体电路z电路由单片机电路、电容充电测量电路和数码显示电路等部分组成。
AT89C2051内部的电压比较器和电阻R2-R7等组成测量电路，其中R2-R5为量程电阻，由波段开关S1选择使用，电压比较器的基准电压由5V电源电压经R6、RP1、R7分压后得到，调节RP1可调整基准电压。
当P1.2口在程序的控制下输出高电平时，电容CX即开始充电。
量程电阻R2-R5每档以10倍递减，故每档显示读数以10倍递增。
由于单片机内部P1.2口的上拉电阻经实测约为200K，其输出电平不能作为充电电压用，故用R5兼作其上拉电阻，由于其它三个充电电阻和R5是串联关系，因此R2、R3、R4应由标准值减去1K，分别为999K、99K、9K。
由于999K和1M相对误差较小，所以R2还是取1M。
简易数字电容测试仪的设计
电平跳变为高电平 ， 电路进入暂稳态 ， 放 电三极管Ｔ 截止。 此后 电容 ｃ 充电， 当 充 电至 ＝ ＿ 时， 电路的输出端 电压 由高 电平翻 转为低 电平 ， 同时Ｔ 导通 ， 于是电容 ｃ 放 电， 电路返回到稳定状态 。
２
２
如 果 忽 略Ｔ的饱 和压 降 ， 则 从 零 电平上 升 到 ＿ 的 时 间 ， 即
２系统概述
２ ． １ 测 量 系统构 成 该系统主要 由标准脉冲发生器 、 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 图如（ 图１ ） 所示。 ２ ． ２系统 的 总体 方 案设 计 利用 ＮＥ ５ ５ ５ 电路 的多 谐 振 荡器 或 单 稳 态 电路 来 测量 。 本 方 案 采 用 单 稳 态 触 发 器 或 电容器充放 电规律 等， 可 以 把 被 测 电 容 的大小转换成脉 冲的宽 窄 ， 即控 制 脉冲宽 度Ｔｘ严格 Ｃ Ｘ成 正 比。 只要 把 图 １ 数 字 电容 测 试 仪 的原 理 框 图 此脉冲 与频率 固定 不变 的方 波 即 时钟 脉冲相 与 ， 便 可 得 到计 数脉冲 ， 把 计 数脉冲送给计数器 计数 ， 然 后 再 送 给 显示 器 显示 。 如果 时 钟 脉 冲 的 频 率 等 参数 合适 ， 数字 显 示器 显示 的数字Ｎ 便是 Ｃ Ｘ的大 小 。 简易 数 字 式 电 容测试仪主要分为 六大 板 块 ： 由５ ５ ５ 定 时器 构成 的多 谐 振
为输 出电压 的脉宽 ｔ 。
Ｔｗ ＝ＲＣｘ ｌ ｎ ３ １ ． １ ＲＣｘ
３ ． ２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 。 ４ ５ １ ８ ： ￣ ： ｇ Ｔ ． Ｂ Ｃ Ｄ 码同步十进制计数器 ， 每个计数器包含两个时 钟输入端 ： Ｃ Ｐ 和Ｅ Ｎ。 Ｃ Ｐ 用于上升沿触 发， 要求Ｅ Ｎ＝１ ； Ｅ Ｎ用于下降 沿触发 ， 要求 Ｃ Ｐ ＝Ｏ 。 Ｃ Ｒ是异步复位 端 ， 高 电平有效 ， 正常计 数时 Ｃ Ｒ＝ Ｏ 。 这里 ， 我们要测量的 电容范围是０ ￣ Ｊ ９ ９ ９ ｐ Ｆ， 需要三位十进 制 计数 器 进 行 级联 。 其级联 的方 法 是将 低 位 的Ｑ ３ 端 接高 位 的Ｅ Ｎ端 ， 高 位 计 数器 的 Ｃ Ｐ 端接地。 其 输 出 端Ｑ３ Ｑ ２ Ｑ１ Ｑ Ｏ 输出８ ４ ２ １ Ｂ Ｃ Ｄ 码， 接 显 示译码器 的代码 输入端 。 电路 图比较简单 ， 在这里就不再赘述 了。 （ ２ ） 译码 器 电路 。 译 码 显 示 电路 的 设计 比较 简 单 ， 选 用４ ５ １ １ ， 该 译 码器 为Ｂ Ｃ Ｄ一七段 锁存 ／译 码 ／驱 动 器 ， 其 数据 输 入端 接计 数器 Ｑ３ Ｑ ２ Ｑ１ Ｑ Ｏ 端输出的Ｂ Ｃ Ｄ 码， 译码器 的输 出端接共 阴极七段半导体 数码 显 示 器 。
简易数字电压表课程设计
电子测量结课作业简易数字电压表指导教师：学院：专业班级：姓名：学号：摘要本文介绍了一种基于单片机的简易数字电压表的设计。
该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。
A/D转换主要由芯片ADC0832来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。
数据处理则由芯片AT89C52来完成，其负责把ADC0832传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；此外,它还控制着ADC0832芯片工作。
该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。
此数字电压表可以测量0-5V的1路模拟直流输入电压值，并通过一个LCD1602液晶屏显示出来。
关键词: 单片机；数字电压表；A/D转换；AT89C52；ADC0832目录1 数字电压表的简介 01.1数字电压表简介 01.2数字电压表的的背景与意义 02 设计总体方案 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 设计思路 (2)2.3 设计方案 (2)3 硬件电路设计 (4)3.1 A/D转换模块 (4)3.2 单片机系统 (6)3.3 复位电路和时钟电路 (9)3.4 LCD显示系统设计 (10)3.5 总体电路设计 (12)4 程序设计 (13)4.1 程序设计总方案 (13)4.2 系统子程序设计 (13)5 仿真 (15)5.1软件调试 (15)5.2显示结果及误差分析 (15)5.2.1 显示结果 (15)5.2.2 误差分析 (17)结论 (19)参考文献 (20)附录............................................................................................... 错误！未定义书签。
1 数字电压表的简介1.1数字电压表简介在电量的测量中，电压、电流和频率是最基本的三个被测量，其中电压量的测量最为经常。
简易数字电容表的设计说明
铁道大学四方学院毕业设计简易数字电容表的设计The Design of Simple Digital CapacitorPublished2013届电气工程系专业电气工程及其自动化学号学生指导老师完成日期 2013年5月27日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用围也逐渐广泛起来，正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
在应用中我们常常要测定电容的大小，本文设计了一种测定电容的数字电容表。
本课题选用STC12C5204AD单片机作为一个核心部件来设计数字电容表，该设计的系统是由：单片机、555芯片电路、显示电路等部分组成。
采用Keil C语言进行编程，通过由555芯片和电容、电阻组成的振荡电路来输出方波，通过单片机软件计数，从而达到测量其频率,对数据进行进一步的计算从而得出被测电容的值，通过LCD1602显示出其测量值。
本次设计的数字电容表通过实际证明，该系统具有硬件设计简单，软件可调整性大，系统稳定可靠等优点，并且在体积方面比较小，方便携带，在生活生产中可以得到更普遍的应用。
关键字：单片机 LCD1602 数字电容表 555芯片AbstractWhile the traditional control test drive the crescent benefit update. With the development of electronic industry, electronic components increases rapidly, the scope of electronic components widely up gradually, in applications we often measured capacitance.The project uses STC12C5204AD MCU to design the digital capacitance meter, the design of the system is composed of MCU, 555: chip circuit, display circuit. Using Keil C programming language, through an oscillation circuit composed of 555 chip and capacitance, resistance to output square wave, measuring the pulse width of the microcontroller timer T0, so as to achieve the measurement of its cycle, and then through the single-chip microcomputer software counting, make further calculation of the data so that the measured capacitance value,the LCD1602 displays the measured value.The design of the digital capacitance meter through practice, this system has simple hardware design, the software can be adjusted, the advantages of the system is stable and reliable, and the volume is small, easy to carry, can be more generally applied in life and production.Key words：Single-chip LCD1602 Digital capacitance meter 555 chips目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的及意义 (1)1.2国外研究现状 (1)1.3主要研究容 (2)第2章设计方案 (3)2.1设计要求 (3)2.2设计方案选择 (3)第3章硬件设计 (5)3.1硬件设计的任务 (5)3.2电容测量系统硬件设计 (5)3.2.1 STC12C5204AD单片机的使用 (5)3.2.2 电容测量系统555芯片电路 (8)3.2.3 电容测量系统显示电路 (10)第4章基于单片机电容测量软件设计 (13)4.1软件设计 (13)4.2软件设计任务 (13)4.3软件设计的工具 (13)4.4程序设计算法设计 (14)4.5软件设计流程 (15)4.5.1 主程序流程图 (15)4.5.2 中断子程序流程图 (16)4.5.3 显示子程序 (16)4.6编写程序 (17)4.7结果分析 (18)第5章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)附录A外文资料 (22)附录B总原理图及仿真图 (35)附录C程序清单 (37)第1章绪论1.1 课题研究的目的及意义当今电子测试领域，电容的测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。
一款简单的数字电感电容表设计制作
一款简单的数字电感电容表设计制作本文介绍一款由555时基构成多谐振荡器构成的参数变换电路，反相器、晶振构成标准脉冲发生器，以及三个独立LED数码管组成的数显电路构成的简易数字电感电容表，经过测试电路数显直观、方便有效，精确度高，较好的解决了设计时因制作均衡电容、音箱分频电感产生误差导致音质受损的问题，值得电子发烧友们亲自动手操作一试。
一、数字电感电容表的工作原理数字电感电容表原理图1、参数变换电路：参数变换电路由555时基构成多谐振荡器，可把被测元件Lx/Cx转换成与元件参数成正比的脉宽。
然后把这具有特定脉宽的矩形作为门控信号，在脉宽时间内对一个已知周期的标准脉冲计数通过显示器就可以把脉宽(实际上是元件参数)显示出来。
测量电容时(这时波段开关在5、6、7位)是以Cx为定时元件的多谐振荡器，产生的矩形波经3脚输出，送到计数器的门控端，脉宽tw=CRcln2。
测量电感时(波段开关在1、2、3位)，是以Lx为定时元件的多谐振荡器，刚接通电源时，V2(6)=Vcc，555的3脚输出低电平，7脚通地，电源经RL的Lx充电，随着充电的进行，V2(6)，当达到V2(6)=1/3Vcc时，电路翻转，3脚输出高电平，7脚与地断开，因Lx电流不能突变，必将产生一个感生电动势使D1导通，Lx经D1、RL放电，V2(6)，当达到V2(6)=2/3Vcc时，电路又翻转，5脚输出低电平，7脚又与地接通，Lx又开始充电，这样5脚输出占空比为1:1的方波，送到计数器的门控端。
这时脉宽为tw=Lx/RLln2。
2、标准脉冲发生器：该电路由反相器3、4和晶体构成，晶振频率为1MHz,标准脉冲周期为T=1s，以它作为计数器的计数脉冲。
3、计数、显示电路：显示器由三位LED数码管构成，计数器由MC14553三位动态扫描计数器为核心构成。
T=1s。
简易数字显示交流毫伏表的设计
3.2.1自动量程转换程序
有效值测量部分的待测电压范围宽，为保证精度，必须设定多个不同的量程。我们分别选择此两个增益调节范围为“交流毫伏档”和“交流伏特档”。前者把电压范围为10mV到2.82V的搬移到2V，后者能把1V到282V的电压搬移到2V。我们通过D/A转换器微调程控放大器的增益，使输入电压搬移到2V附近，然后经A/D转换器得到较为准确的结果电压（接近2V）。通过D/A给出的增益值和A/D得到的结果电压可以运算出待测电压的有效值。
2.系统的硬件设计与实现
2.1系统硬件的基本组成概述
本系统由电源、保护电路、分压跟随、信号放大、信号真有效值转换、A/D、D/A、CPLD频率测试、算法控制器、键盘、显示、语音播报、打印、电源等十几个模块组成。各部分紧密联系，形成了一套完善的测量系统。
2.2有效值测量单元电路的设计
2.2.1有效值转换电路总揽
4.2 指标测试...................................................6
4.2.1真有效值测试..............................................6
4.2.2频率测试..................................................7
1.001V
0.1%
5
100kHz
1.000V
1.007V
0.2%
6
1MHz
1.000V
0.997V
-0.3%
7
2MHz
1.000V
0.996V
-0.4%
幅值响应测试：
序号
频率
输入电压
测量结果
电容ESR表（二）电容ESR表的设计、制作、调试
电容ESR表（⼆）电容ESR表的设计、制作、调试3 设计构思及最终完成的电路⼀、⽅案选择在设计制作之前，最重要的决定是动⼿的⽅向。
⼏经考虑和权衡，笔者决定采⽤指针式ESR表的⽅案。
原因有三：⼀是指针式ESR表的测量更便捷。
指针表长于定性测量，数字表长于定量测量，这已是很多电⼦爱好者的共识。
如果不需要确切的测量数值，使⽤指针表更为⽅便。
当我们使⽤ESR表测量⼀只电容时，这只电容“正确”的ESR值往往是未知的，需要做的⼯作是，判断此值是否落在⼀个合理的区间内。
因为有刻度的辅助，指针表的指⽰更直观。
根据笔者多年既使⽤指针式万⽤表，⼜使⽤数字式万⽤表的经验，对于这样的模糊判断，指针表明显更快、更省事（前提是你需习惯指针表的使⽤）。
只要看⼀眼指针摆动的⼤致情况，即可作出判别，不⽤像使⽤数字表那样，需在脑海中进⾏数字的读⼊与⽐较。
⼆是指针式ESR表的量程更宽。
⼀个挡位就可以覆盖从0~∞的范围。
只要适当安排好⾼分辨率指⽰区域，就可以满⾜我们检测电解电容（以及部分⾮电解电容）的需要。
若做成数字表形式，⼀个挡位就只能覆盖某⼀个范围。
⽐如，采⽤万⽤表专⽤A/D芯⽚ICL7106。
因其显⽰数值最⼤为1999，若安排最⼩显⽰ 0.01Ω，其最⼤显⽰将变为19.99Ω，在某些场合下使⽤会受到限制，这样就不能⽤于辅助检测那些容量不⼤的⾮电解电容。
三是指针式ESR表的制作难度更低。
对于数字式ESR表来说，适⽤的显⽰屏难以购买得到，可⾏的⽅法是利⽤现成的数字万⽤表来改制。
但数字万⽤表体积⼩，内部空间狭窄，元件不易安排，还需对准显⽰屏原来安装的位置，给PCB的制作带来较⼤的困难。
对于指针式ESR表来说，则没有这样的限制。
因此，在国外电⼦爱好者的DIY中，数字式ESR表多是以套件形式供应的，个⼈独⽴制作⼤部分采⽤指针式⽅案。
此外，另⼀个促使笔者下决⼼选定指针表制作⽅案的重要因素是，刚好⼿头有⼀块闲置多年的MF500指针式万⽤表。
这⼀型号的指针表曾经在国内风靡，成为⼀代经典。
简易数字电容表设计杨辉
电子技术课程设计题目: 简易数字电容表设计学生姓名杨辉专业自动化（工程方向）学号_ 2227班级2009级1 班指导教师黄华成绩_工程技术学院2011年12月目录摘要 (3)1设计目的 (3)2设计要求 (3)3仪器与器件 (4)4 方案论证 (5)2.1 方案一 (5)2.2 方案二 (8)2.3 最终方案 (10)5 原器件选择 (10)6 单元电路设计 (15)7 仿真调试结果 (17)8 实物系统调试与测试 (20)9 设计总结…………………………………………………………………………‥2110 收获与体会 (21)附录…………………………………………………………………………………‥22 参考文献……………………………………………………………………………‥22简易数字电容表的设计与制作杨辉西南大学工程技术学院，重庆 400715摘要下面所设计的是一种精度较高，操作简便的电容测量仪。
此电容表设计是基于待测脉冲TW与待测电容C成正比用于控制清零和显示，标准脉冲用于计数并送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据。
一、设计目的1、运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上，设计出具有各种不同用途和一定工程意义的电子装置。
2、深化所学理论知识，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。
3、训练培养严肃认真的工作作风和科学态度，为以后从事电子电路设计和研制电子产品打下初步基础。
二、设计要求（1）利用给定的元器件设计一个能测量并显示电容容值大小的数字电容表；（2）用3位数码管显示；10pF，误差小于10% 。
（3）测量范围100pF—5（4）在计算机上用仿真软件仿真优化。
（5）在万能板(孔孔板)上安装、调试。
（6）写出设计总结报告。
三、仪器与器件1 仪器（1）直流稳压电源 1台（2）示波器 1台（3）万用表 1台（4）计算机 1台2 可选择的器件1)MC14553 (或4518) 计数 1块（或3块）2)CD4511 译码 1块3)LED 3块4)四2输入与非门CD4093 1块5)NE555定时器(或NE556) 2块(或1块)6)二极管、三极管若干7)电位器、电阻器、电容器若干四、方案论证方案一：本方案可分为三大部分：㈠：产生脉冲部分；㈡：计数部分；㈢：显示部分；整体框图：㈠：产生脉冲部分使用两片NE555产生标准脉冲和待测脉冲,根据参考NE555的资料说明设计了如下图的电路：1、标准脉冲产生电路图：相应产生标准脉冲图像：注：电压调档为5V，扫描周期1ms。
数字电路课程设计报告_简易数字电容测试仪+原创
数电课程设计报告题目简易数字式电容测试仪简易数字电容C测量仪前言电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。
和电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。
顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。
尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。
两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。
两片金属称为的极板，中间的物质叫做介质。
电容器也分为容量固定的和容量可变的。
但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。
不同的电容器储存电荷的能力也不相同。
规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。
电容的基本单位为法拉（F）。
但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（μF）1微法（μF）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）。
电容器在电子线路中得到广泛的使用，它的容量大小对电路的性能有重要的影响，本课题就是用数字显示方式对电容进行测量。
本设计报告共分三章。
第一章介绍系统设计；第二章介绍主要电路及其分析；第三章为总结部分。
摘要：由于单稳态触发器的输出脉宽t W和电容C成正比，把电容C转换成宽度为t W的矩形脉冲，然后将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，并送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据。
关键词：闸门信号标准频率脉冲目录第一章系统设计 (2)一、设计目的 (2)二、设计内容要求 (2)三、设计技术指标 (2)四、方案比较 (2)五、方案论证 (3)1、总体思路 (3)2、设计方案 (3)第二章主要电路设计和说明 (4)一、芯片简介 (4)1、555定时器 (4)2、单稳态触发器74121 (4)3、4位二进制加法计数器47161 (5)4、4位集成寄存器74 LSl75芯片 (6)5、七段译码器74LS47-BCD 芯片 (7)二、总电路图及分析 (7)1、总图 (7)2、参数选择及仪表调试 (9)3、产品使用说明 (9)4、以测待测电容Cx 的电容量为例说明电路工作过程及测容原理 (9)三、各单元电路的设计和分析 (9)1、基准脉冲发生器 (9)2、启动脉冲发生器 (10)3、Cx 转化为Tw 宽度的矩形脉冲 (10)4、计数器 (10)5、寄存—译码—显示系统 (10)第三章 总结 .............................................................................................. 11 参考文献 .................................................................................................... 11 附 录 .. (11)附录1 元器件清单 ................................................................................ 11 附录2 用集成元件代分立元件电路 ........................................................... 12 评 语 (13)第一章 系统设计一、设计目的1 掌握电容数字测量仪的设计、组装和调试方法。
简易数字电容测量仪设计
简易数字电容测量仪设计引言电容是电子电路中常见的元件之一，用于存储电荷和调节电路的频率响应。
因此，对电容进行准确测量是电子工程师和爱好者常常面临的挑战之一。
本文将介绍一种简易数字电容测量仪的设计，该仪器可以实现对电容的快速、准确测量。
一、设计原理数字电容测量仪的设计基于计时电路的原理。
当一个已知电容通过一个已知电阻充电或放电时，可以测量所需的时间来计算电容的值。
具体而言，我们需要设计一个计时电路，通过测量电容充电或放电所需的时间，然后使用公式 C = t / (R * ln(2)) 来计算电容的值。
二、硬件设计1. 电路图我们的数字电容测量仪的电路图如下所示：2. 元件选择为了简化设计，我们选择了一些常用的元件。
电阻选用1kΩ的标准电阻，电容选用10μF的陶瓷电容。
此外，我们还需要一个微控制器来处理计时和计算电容值。
3. 电路实现根据电路图，我们可以使用常见的电子元件将电路实现。
首先，将电容和电阻按照图中的连接方式进行连接。
然后，将微控制器与电路连接，以便进行计时和计算。
最后，将电路供电，即可完成硬件的设计。
三、软件设计1. 计时和计算我们需要编写一个程序来实现计时和计算电容值。
首先，我们需要初始化计时器，并设置为充电或放电模式。
然后，我们可以使用计时器来测量所需的时间，并存储在一个变量中。
最后，我们使用上述公式来计算电容的值。
2. 显示结果为了方便使用者查看测量结果，我们可以在液晶显示屏上显示电容的值。
我们需要编写一个程序来将计算得到的电容值转换为适当的格式，并将其显示在液晶屏上。
四、实验结果与讨论我们通过使用实际的电容进行测试，验证了我们设计的数字电容测量仪的准确性和可靠性。
实验结果表明，我们的测量仪可以精确地测量电容的值，并将其显示在液晶屏上。
五、总结本文介绍了一种简易数字电容测量仪的设计。
通过使用计时电路和微控制器，我们可以实现对电容的快速、准确测量。
该仪器的设计原理简单，硬件和软件设计也相对简单，适合初学者和爱好者使用。
一种简易数字式电容测试仪的设计
器
。 －。
ｆ ｌ
Ｃ
图 １ 数字式 电容测试仪原理框 图 ３ 电路设计 ３ １ 控制器 电路 ． 控 制器 的主要功能是根 据被 测电容 ｃ 的容量大 小形 ｘ 成与其成正 比的控制脉 冲宽度 Ｔ ． ２ 示为 单稳 态控制 ｘ图 所 电路 的原理 图 ． 该电路 的工作原理如下 ：
Ｖ０ ． ３ ｏ １ １ ２ Ｎ ． Ｆ ｂ ２ ０７ ｅ ．０ ｒ
一
种 简易数 字式 电容测试 仪 的设 计
张 立 萍
（ 赤峰 学院 物理与电子信息工程 系， 内蒙古 赤峰 ０４０ ） ２００
摘
要 ：本 文介 绍 了一种 数字式电容测试仪 电路 ，能够测量并显示电容的大小 ．
因为时钟周 期 Ｔ ．（ ３ Ｒ） 是在 忽略 了 ５５ ０７ Ｒ ＋２４ ５ 定 时器 ６ 脚的输入 电流条件 下得到 的 ， 而实际上 ６ 有 １ 脚 ０ 的电流 流入 ． ， 了减 小该 电流的影 响 ， 使流 过 的电 因此 为 应 流最小值大 于 １ ． 因为要求 Ｃ ＝ ９ｔ ，ｘ ２， ０ 又 ９９． Ｔ ＝ ｓ ， ｖ时 所
Ｒ
２ ｒ Ｖｃ／３ ：
／ ３ ，
Ｏ
Ｒ
Ｉ １
Ｃ
Ｏ
］． 一 一 厂厂厂 ］］
（） ｂ
（） ａ
图 ３ 时钟脉 冲发生器
振荡 波形 的周期为 ：
Ｔ＝ｔ ＋ｔ ￣０７ Ｒ ＋２ ４Ｃ ｐ ｐ － ．（ ３ Ｒ ）ａ ｌ ２
ｕ 达到 ２ ３ ， ｃ Ｖ ／ 时 流过 Ｒ 、 ４ ３Ｒ 的电流最小 ， 为
至 计数器 时钟 脉 冲端
图 ２ 单稳态控制 电路 当被测 电容 ｃ 接 到 电路 中之后 ， ｘ 只要 按一下 开 关 Ｓ ， 电源 电压 经微 分电路 ｃ、 ｌ １Ｒ 和反 向器 ， 送给 ５５ 时器 ５定 的低 电平触发端 ２ 一个负脉 冲信号使单稳态触发器 由稳态 变为暂稳态 ， 其输 出端 ３ 由低电平变为高 电平 ． 高电平控 该
简易数字显示交流毫伏表的设计讲解
2011 - 201 2学年第1 学期《单片机课程设计》课程设计报告题目：简易数字显示交流毫伏表的设计专业：通信工程班级：姓名：指导教师：成绩：电气工程系201 1年12 月20日课程设计任务书一个交变信号的有效值的定义为：这时，VRMS为信号的有效值，T为测量时间，V（t）是信号的波形。
V(t)是一个时间的函数，但不一定是周期性的。
对等式的两边进行平方得：右边的积分项可以用一个平均来近似：这样式（2）可以简化为：VRMS2=Avg[V2（t）] (4)等式两边除以VRMS得：V RMS ={Avg[]V2(t)}}VRMS（5）这个表达式就是测量一个信号真实有效值的基础、AD公司的真有效值直流变换器也正是采用了这一原理。
2.3等精度频率计电路设计由于输入的信号是交流信号而CPLD（现场可编程逻辑器件）和施密特触发器是数字芯片，不识别负信号，要把输入交流信号变为直流信号。
用两个电阻实现电压钳位功能，钳位后的信号经7414（施密特触发器）整形为方波后直接输入CPLD 对其计数。
原理图如图-11所示。
由于CPLD可以实现高速响应，可以实现准确计数。
图-11频率计原理图2.4 电源电路设计本系统采用±5V，±12V直流供电。
用多抽头变压器产生多路交流低压，桥堆整流，电容滤波，再经LM2576T、LM7905、LM7812、LM7912稳压给系统供电。
电路总功耗<20W。
3.系统的软件设计3.1程序流程图3.1.1电压频率测量系统程序流程图图-20 频率计测控时序4. 系统测试4.1 测试仪器数字式双踪示波器TDS2012，信号发生器TFG2040，交流毫伏表等HG2070 4.2 指标测试4.2.1真有效值测试这里列出了在1.000V下的频率响应和在1kHz下的幅值响应，以供参考。
详频率响应测试：序号频率输入电压测试结果误差1 10Hz 1.000V 0.996 0.4%2 100Hz 1.000V 0.998V 0.2%3 1kHz 1.000V 1.001V 0.1%4 10kHz 1.000V 1.001V 0.1%5 100kHz 1.000V 1.007V 0.2%6 1MHz 1.000V 0.997V -0.3%7 2MHz 1.000V 0.996V -0.4%幅值响应测试：8、评语表。
简易数字式电阻电容和电感测量仪设计方案
简易数字式电阻电容和电感测量仪设计方案设计一个简易的数字式电阻、电容和电感测量仪可以分为以下几个步骤：1.设计测量电路：首先，需要设计一个测量电路，电路可以使用基本的电压和电流测量技术。
电阻测量可以使用恒流法或恒压法，电容测量可以使用充放电法或交流法，电感测量可以使用交流法。
根据选择的测量方法设计合适的电路。
2.选取合适的传感器：为了实现数字化测量，需要选择合适的传感器。
电阻可以使用电阻表，电容可以使用电容计，电感可以使用电感表。
根据需要选择合适的传感器并进行调试和校准。
3.连接传感器与微控制器：将选取的传感器与微控制器进行连接，确保传感器的输出信号可以被微控制器读取。
可以使用模拟输入通道或数字接口来连接传感器和微控制器。
4.编写微控制器程序：根据测量电路和传感器的特性，编写微控制器的程序，实现测量功能。
程序中需要包括对传感器信号的处理、测量结果的计算和存储等功能。
5.设计用户界面：为了方便使用，可以设计一个简单的用户界面。
可以使用液晶显示屏、按键或触摸屏等组件来实现用户界面。
用户界面可以用来选择测量类型、显示测量结果等。
6.调试和测试：将硬件和软件部分进行集成，并进行调试和测试。
确保测量准确性和可靠性，对测量仪进行必要的校准和调整。
总结：设计一个简易的数字式电阻、电容和电感测量仪需要选择合适的测量电路和传感器，采集传感器信号并经过微控制器处理、计算和显示。
同时需要设计合适的用户界面，实现用户操作和结果显示。
最后进行调试和测试，确保测量仪的准确性和可靠性。
50个典型应用电路实例详解
电路1 简单电感量测量装置电路2 三位数字显示电容测试表电路 3 市电电压双向越限报警保护器电路4 红外线探测防盗报警器电路5 禁烟警示器电路6 采用555时基电路的简易温度控制器电路7 采用555时基电路的自动温度控制器电路8 采用CD4011的超温监测自动控制电路电路9 数字温度计电路电路10 热带鱼缸水温自动控制器电路11 采用555时基电路的简易长延时电路电路12 双555时基电路长延时电路电路13 精确长延时电路电路14 数字式长延时电路电路15 循环工作定时控制器电路16 多级循环定时控制器电路17 抗干扰定时器电路18 采用555集成电路的简易光电控制器电路 19 采用功率开关集成电路TWH8751的路灯自动控制器电路20 采用双D触发器CD4013的路灯控制器电路21 使用氖灯的单键触摸开关电路22 双键触摸式照明灯电路23 触摸式延时照明灯电路24 家用简易闪烁壁灯控制器电路25 自动应急灯电路电路26 12V供电的电子节能灯电路27 高响度警音发生器电路28 电子仿声驱鼠器电路29 由HY560构成的语音录放电路电路30 闪烁灯光门铃电路电路3 1 由LM386构成的3W简易OCL功放电路电路32 由TDA2009构成的1W高保真BTL功率放大器电路33 具有音调控制功能的25W混合式Hi—Fi放大器电路34 超级广场效果的耳机放大器电路35 家用电器过压自动断电装置电路36 电话自动录音控制器电路37 电风扇自动温控调速器电路38 水开报知器电路39 新颖的鱼缸灯电路40 小型电子声光礼花器电路41 电源频率检测器电路42 采用555时基电路的过流检测器电路电路43 自制交流自动稳压器电路44 采用555时基电路的过电压、过电流保护电路电路 45 开关直流稳压电源电路 46 可调直流稳压电源电路47 采用与非门CD4011构成的湿度控制器电路48 三相交流电相序检测器电路49 三相交流电相序指示器电路50 电气设备调温、调速器电路1 简单电感量测量装置在电子制作和设计，经常会用到不同参数的电感线圈，这些线圈的电感量不像电阻那么容易测量，有些数字万用表虽有电感测量挡，但测量范围很有限。
基于AT89C52的简易数显交流毫伏表
本设计以AT89C52为核心，以液晶显示作为人机交互界面，用两大组继电器来控制电路状态，实现参数的自动测量和输出频率的转换。
设计分为电压测量部分和输出信号发生两部分，其中电压测量部分包括衰减及放大、真有效值直流（RMS-DC）变换、12位A/D转换等三个主要组成部分；输出信号发生部分由12为D/A转换、精密电路发生器MAX038、频率反馈调节、幅值调节等四部分组成。
衰减及放大用精密的电阻和运放实现，采用AD736真有效值转换芯片。
为了提高测量的精度，采用了美信的12位数模和模数转换芯片。
精密电路发生器MAX038很好的解决了输出信号发生这部分的难题，可靠经济地实现了设计要求。
我选择有单片机控制信号频率的输出，实现频率的预置，电压误差小，波形非常完美。
关键词：AT89C52核心控制，AD736真有效值转换，电压测量，输出信号发生The design AT89C52 as the core, liquid crystal display as a man-machine interface, a remote control button options. Design is divided into parts and measuring the output voltage signal of two parts, which includes attenuation and voltage measurement part of the amplification, RMS DC (RMS-DC) conversion, 12-bit A / D conversion of three main components; part of the output signal from 12 to D / A converter, precision circuit generator MAX038, frequency of feedback regulation, adjust the amplitude of the four components. Attenuation and amplification with precision resistors and op amp to achieve, by AD736 RMS converter chip. In order to improve the accuracy of measurement, using letters of the 12 U.S. median mode and analog-digital conversion chip. Precision Circuit Generator MAX038 good output signal to resolve this part of the problem, reliable and economic way to achieve the design requirements. I chose a single chip frequency control signal output, to achieve the preset frequency, voltage error is small, perfect wave.Key words: At89c52 core control, Ad736 true rms conversion, V oltage measurement, The output signal目录前言 (1)1 系统设计部分 (1)1.1 任务 (1)1.2 要求 (1)1.2.1 基本要求 (1)1.2.2 发挥部分 (2)2 方案比较、设计与论证 (3)2.1 总体、测量以及信号输出方案的设计、比较和论证 (3)2.1.1 测量电路部分方案 (3)2.1.2 输出信号部分方案 (5)2.1.3 稳压电源 (6)2.2 测量及信号电路各子模块设计、比较和论证 (7)2.2.1 放大衰减部分 (7)2.2.2 信号采集部分 (7)2.2.3 单片机最小系统 (8)2.2.4 显示部分 (8)2.2.5 信号输出 (9)2.2.6 自动量程转换和保护电路 (10)3 设计中所用的主要元器件简介 (12)3.1 控制核心AT89C52 (12)3.2真有效值直流转换器AD637 (14)3.3 12位串行AD转换芯片MAX187 (16)3.4 12位串行DA转换芯片MAX5352 (18)3.5 波形发生芯片MAX038 (19)4 理论分析与计算 (22)4.1 电压测量部分 (22)4.1.1 放大与衰减部分 (22)4.1.2 真有效值的转换 (22)4.2 信号发生部分 (23)5 测量方法与仪器 (25)6 测试数据及测试结果分析 (26)6.1 数据测量 (26)6.1.1 输出信号用示波器进行测量 (26)6.1.2 电压测量系统进行电压检测 (27)6.1.3 自校准测量 (29)6.2 误差分析 (30)6.2.1 测试系统误差分析 (30)6.2.2 抗干扰措 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录A 电压测量部分电路图 (34)附录B 信号发生部分电路图 (35)附录C 电压测量部分程序 (36)附录D 信号发生部分程序 (43)前言YB2173 型晶体管毫伏表电压测量范围:300μV～100V；量程分为:12 级（300 μV、1mV、3mV、10mV、30mV、100mV、300mV、1V、3V、10V、30V、100V）；被测电压频率:20KHz-2MHz；测量精度:1KHz为基准，满度≤±3%；输入阻抗：1MΩ。
【设计】简易数字电压表课程设计
【关键字】设计《数字逻辑》课程设计报告题目简易数字电压表学院（部）信息工程学院专业计算机科学与技术班级学生姓名学号6 月18日至6 月21 日共 1 周指导教师（签字）前言关于数字式简易电压尝试仪的设计，我们提出了三种设计方法和思路，分别是ADC0809的A/D 转换电路、LM331V/F转换电路、555定时器的V/F转换电路。
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LM331压频转换法。
本方法的基本理论是LM331的输入电压幅值与输出脉冲的频率成正比，再通过一系列的控制，计数，锁存，显示电路实现了对电压的一般尝试与数字显示。
每学期的课程设计是综合检验我们所学知识的时候，在这期间我们需要将自己所学的知识进行综合，然后运用到我们所要完成的任务中。
此次课程设计我们完成的任务是制作简易数字电压表，我们在拿到这个题目时是没有一点思路的，在仔细研究和向老师请教后终于有了一点头绪，在小组两外两个成员杨羽丰和侯理想的共同努力下，我们初步实现了数字电压表的制作的方案制作，但是由于仿真软件中缺少我们所需元件的原因，我们的方案没能进行模拟仿真，这是此次课程设计的遗憾之处。
我们现在正在试图用另外的仿真软件进行此方案的仿真。
在本次课程设计过程中得到了各方面的支持和帮助，在此特别向数子电子技术老师表示由衷的感谢。
由于设计时间和水平的限制，如有不足之处，敬请指正！目录1.4 V/F转换电路方案比较与论证 (4)66101011111113131313简易数字电压表摘要本文介绍了一种简易的数字式显示电压尝试仪的设计思路及硬件结构。
该测量仪的基本工作原理是：把电压量通过单稳态触发器转化成时间脉冲量，然后在这个时间脉冲内进行计数，再锁存计数值，最终通过数码显示译码器驱动数码管进行显示。
可由555集成定时器构成多谐振荡器产生计数脉冲和对单稳态进行触发，555构成的单稳态触发器电路来控制计数器清零与锁存器锁存，四片74LS160构成计数电路，四片74LS373N构成锁存电路，四片DCD_HEX数码管构成四位译码显示电路，通过计算与分析把各电路连接起来，最终实现对电压（0V—9.99V）的简易测量与数字显示。
高中物理创新实验说课-电容器和电容
电容器和电容一、使用教材教科版高中物理《选修3-1》第一章第六节。
二、实验器材自制教具：简易电容器、电容器充放电演示装置。
感应起电机、数字式电压表、电容器、电容表、平行板电容器等。
三、实验创新要点/改进要点（1）用生活中的废塑料杯、锡箔纸，自制电容器。
（2）利用自制电容器的充放电演示装置，演示电容器的充放电过程，直观清楚。
（3）用相同电容器接触平分电荷的方法，间接测量电容器电荷量的变化。
（4）用电容表直接测量电容的变化，优于教材中的间接测量.四、实验原理/实验设计思路实验设计的整体思路，即通过“趣味实验、自制教具、巧设实验、勇于创新”四个关键环节的实验安排。
达到了让学生在趣味中进入课堂，在思考中启迪思想、在参与中成长。
五、实验教学目标1. 知识与技能(1)了解电容器的作用、构造以及常见电容器。
(2)知道电容器的充放电过程中相关物理量的变化特点。
(3)掌握电容器电容的概念和定义式。
(4)知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，知道其定性关系。
(5) 会用平行板电容器进行动态分析。
2. 过程与方法(1)通过本节内容的学习过程，认识物理实验、数学工具在物理发展过程中的作用。
(2)经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学方法研究物理问题，验证物理规律。
(3) 具有一定的质疑能力，数据收集处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作能力。
3.情感态度与价值观(1)利用有趣实验，发展学生对科学的好奇心与求知欲。
(2)让学生具有勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。
(3)有参与科技活动的热情，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索与日常生活有关的物理问题。
(4)关心科技发展，有将科学服务于人类的意识。
六、实验教学内容本节课是学生学习了静电场之后的一个重要应用，我通过“自制电容器储存电荷和电能”的趣味实验引入新课，并展示电容器在生活中的广泛应用，让学生在充满怀疑和极大兴趣中走入新课的学习。
通过“自制电容器充放电演示装置”的演示，让学生轻松得到相应的知识。
电气自动化专业毕业论文题目
电气自动化专业毕业论文题目1。
无线比例电机转速遥控器的设计2. 简易数字电子称设计3。
红外线立体声耳机设计4。
单片机与PC 串行通信设计5。
100 路数字抢答器设计6。
D 类功率放大器设计7。
铅酸蓄电池自动充电器8。
数字温度测控仪的设计9。
下棋定时钟设计10。
温度测控仪设计11。
数字频率计12。
数字集成功率放大器整体电路设计13。
数字电容表的设计14. 数字冲击电流计设计15. 数字超声波倒车测距仪设计16。
路灯控制器17. 扩音机的设计18. 交直流自动量程数字电压表19. 交通灯控制系统设计20。
简易调频对讲机的设计21。
峰值功率计的设计22. 多路温度采集系统设计23. 多点数字温度巡测仪设计24. 电机遥控系统设计25。
由TDA2030A 构成的BTL 功率放大器的设计26。
超声波测距器设计27. 4—15V 直流电源设计28。
家用对讲机的设计29. 流速及转速电路的设计30. 基于单片机的家电远程控制系统设计31。
万年历的设计32。
单片机与计算机USB 接口通信33。
LCD 数字式温度湿度测量计34。
逆变电源设计35。
基于单片机的电火箱调温器36. 表面贴片技术SMT 的广泛应用及前景37。
中型电弧炉单片机控制系统设计38。
中频淬火电气控制系统设计39. 新型洗浴器设计40。
新型电磁开水炉设计41。
基于电流型逆变器的中频冶炼电气设计电气自动化专业毕业设计42. 6KW 电磁采暖炉电气设计43。
64 点温度监测与控制系统44。
电力市场竞价软件设计45. DS18B20 温度检测控制46。
步进电动机驱动器设计47。
多通道数据采集记录系统48。
单片机控制直流电动机调速系统49。
IGBT 逆变电源的研究与设计50. 软开关直流逆变电源研究与设计51。
单片机电量测量与分析系统52。
温湿度智能测控系统53. 现场总线控制系统设计54。
加热炉自动控制系统55. 电容法构成的液位检测及控制装置56。
基于CD4017 电平显示器57。
数字电容表
摘要:此简易数字电容表，利用容抗法测量电容值，测试信号的频率400Hz 的正弦波。
首先由文氏振荡器产生固定频率的正弦信号，然后经过电容电压转换电路把被测电容转换成容抗，进而获得交流信号电压，之后通过交、直流电压转换电路得到平均电压值，再由A/D 转换电路将其转换为数字量，最后由计数译码显示电路显示结果。
系统结构较为简单，层次清晰。
关键词：容抗法；文氏电桥振荡器；缓冲放大；C/U 转换；A/D 转换电路；交，直流电压转换电路一、 概述随着科技的发展，电子技术在日常生活中得到了广泛的应用，各种电路的不断推出以及电子产品的快速更新，电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。
对测量的精度和功能的要求也越来越高而传统的数字仪表采用脉宽调制法测量电容，其缺点是电路本身不能自动调节，每次测量之前都需要手动调零，从而延长了测量时间。
采用容抗法可解决上述问题。
它能实现电容档的自动调零。
利用容抗法测量电容的大小，设计一个简易数字电容表，测试信号频率为400Hz 的正弦波。
其技术指标为：当量程为2uF ，分辨率为0.1nF 。
当量程为20uF ，分辨率为1nF 。
准确度为±（2.5%RDG+10字）过载保护为100V,或DC 或AC 有效值。
二、工作原理首先，根据公式1/2f =400Hz 的正弦波信号，再经过缓冲放大器对电压进行衰减，衰减倍数为()65/RP R R +约为100倍。
将X C 接入衰减后的电压两端，通过C/U 转换电路将X C 转化为交流电压信号，再经过带通滤波器(其中心频率)0312131/21/1/f C R R π=+为400Hz)滤去在之前电路中所产生的干扰频率，只允许400z H 的交流电压信号通过，从而输出与被测电容成正比的正弦波电压，再经过交、直流电压转换电路，将交流电压转换成直流电压，再经过A/D 转换通过显示电路输出。
其参考原理框图如图1所示。
图1 简易数字电容表原理框图三、电路设计 1．文氏电桥振荡电路文氏电桥振荡电路是由TL062型运放和电阻1R ，2R 电容1C ,2C构成的，振荡频率为1/2f =取1R =2R =39.2Ω，1C =2C =0.01F μ,代入式中得到400f ≈Hz ，输出波形为正弦波。
简易电容测试电路经典
13 12 11 10 9 15 14 OA OB OC OD OE OF OG U6
13 12 11 10 9 15 14 OA OB OC OD OE OF OG U7
4DB DC DD ~EL ~BI ~LT VCC
DA DB DC DD ~EL ~BI ~LT
VCC
R4
R5
VCC
5V
34
1k
10K _LIN Key = C
50%
A2
VCC
RST
OUT
DIS
THR
35R10 33 10k
TRI
CON
2
GND
555_VIRTUAL
C4
C5
R11
10nF 100nF
10k
0
单稳态电路 多谐振荡器
译码数码管显 示
提供合适的基 准电压
单元电路设计及说明（电容数字测量仪基本原理）
闸门电路： NE555构成的单稳态电路 （触发时间为一秒）
? 右图是人工启动单稳， 定时电阻定时电容位 置分别为图中的Rt 和 Ct ，也就是电路的结 构特点是：“RT6.2-CT ”。
以下为555芯片内部电路图以及单稳态电路 工作波形（图中电容C即为测试电容Cx ）
vI
t
0
vC
2VCC /3
t
VCC
5V
5V
7126 543
7126 543
VCC
VCC
13141516
17181920
3456 1A 1B 1C 1D
U8A 451EN18BMR1P_5VCP1
27 1
VCC
3456
1A 1B 1C 1D
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子技术课程设计题目: 简易数字电容表设计学生姓名专业自动化（工程方向）学号_ 班级指导教师绩_目录1 摘要 (3)2 方案论证 (5)2.1 方案一 (5)2.2 方案二 (7)2.3 最终方案 (8)3 原器件选择 (8)4 单元电路设计 (13)4.1 系统分析－数据流图 (13)5 仿真调试结果 (15)6 实物系统调试与测试 (17)7 设计总结…………………………………………………………………………‥188 收获与体会 (18)附录…………………………………………………………………………………‥20 参考文献……………………………………………………………………………‥22简易数字电容表的设计与制作摘要在科学技术高速发展的今天,各种电子仪器层出不穷,也日益的完善,乃至完美.大电容测量仪亦是如此,品种繁多,功能完善.下面所设计的是一种精度较高，操作简便的电容测量仪。
此电容表设计是基于单稳态触发器的输出脉宽TW与电容C成正比，把电容C转换成宽度为TW的矩形脉冲，然后将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，并送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据。
一、设计目的1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。
2.学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题，由学生自行设计、自行制作和自行调试。
3.进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。
4.培养学生的创新能力。
二、设计要求（1）利用给定的元器件设计一个能测量并显示电容容值大小的数字电容表；（2）用3位数码管显示；（3）测量范围100pF—510pF，误差小于10% 。
（4）在计算机上用仿真软件仿真优化。
（5）在万能板(孔孔板)上安装、调试。
（6）写出设计总结报告。
三、仪器与器件1 仪器（1）直流稳压电源 1台（2）示波器 1台（3）万用表 1台（4）计算机 1台2 可选择的器件1)MC14553 (或4518) 计数 1块（或3块）2)CD4511 译码 1块3)LED 3块4)四2输入与非门CD4093 1块5)NE555定时器(或NE556) 2块(或1块)6)二极管、三极管若干7)电位器、电阻器、电容器若干四、方案论证方案一：总体设计思路：电路由基准脉冲发生器、待测电容容量时间转换器、闸门控制器、译码器和显示器等部分组成。
电路接通后由计数器统计基准脉冲数值，直到单稳电路输出在vo = 0的状态停止计数并显示为最后记得数值，确定正确的比例关系显示电容数值。
1.基准脉冲的产生用555定时器接成多谐振荡器，电路连接方式如下：电容C1的充电时间T1 = （R1+R2）C ln2，放电时间T2 = R2 C ln2.故得电路的振荡周期为T = T1 + T2 = （R1+2R2）C ln2.2.待测电容时间转换器用555定时器接成单稳态触发器，电路原理如下：输出脉冲的宽度Tw等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。
Tw = RC ln3 = 1.1RC3.计数及译码显示，由一块MC14553和一块CD4511及三个共阴极数码管显示器组成，电路原理如下：由以部分电路及必要的逻辑电路即可组成数字电容表方案电路1，其原理图见附录。
方案二：总体设计思路：该方案中得基准脉冲产生及计数器，译码器，显示器原理与方案一相同，只是把被测电容同样转换为周期矩形波，在其周期内对基准脉冲计数。
通过比例变换即可测定并显示待测电容的容抗值。
其待测部分电路原理同基准脉冲原理，这里不再一一阐述。
此方案最重要的问题就是如何在待测脉冲周期内使计数器对基准脉冲计数，即何时开始计数，何时结束计数的问题。
因脉冲是周期的，计数器将对基准脉冲周期性的计数。
一种实现方法是将待测脉冲微分后分离得到清零与锁存信号加至计数器的相应管脚。
其原理用图形表示如下：最终方案：小组成员分别采用两种不同的方案进行计算机仿真，在仿真时发现两种方案各有其优缺点，最终我们选择方案一进行实际焊接调试。
理由有三：1.方案二中得到的结果显示器最后一位会有跳动，主要原因是其周期计数，不能维持恒定。
2.仿真时无法对MC14553进行清零，并且其清零端MR为高电平时会对分时输出产生不确定的影响。
若使用三片4518虽可实现，但其为一位十进制计数器，并不方便进行三位十进制计数。
3.以仿真所得到的效果来看，方案一更为稳定。
五、元器件的选择1.555定时器引脚功能：555电路的内部电路方框图如图所示。
它含有两个电压比较器，一个是基本RS 触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成的分压器提供。
它们分别是高电平比较器C1的同向输入端和低电平比较器C2的反向输入端的参考电平为2/3 Vcc 和1/3Vcc。
C1与C2的输入端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3Vcc 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。
RD是复位端（4脚），当RD=0，555输出低电平。
平时RD端开路或接Vcc。
V c 是控制电压端（5脚），平时输出2/3 Vcc作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
为放电管，当TD导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电通路。
TD555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发产生器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲或波形变换电路。
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。
两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。
在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。
若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。
如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置0，使输出为 0 电平。
555定时器外引脚排列图：2.CD4511引脚图和功能图：显示译码器CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。
可直接驱动LED显示器。
CD4511引脚图BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
3.CD4093CD4093是CD系列数字集成电路中的一个型号，采用CMOS工艺制造。
CD4093 4与非门施密特触发器由4个施密特触发器构成。
每个触发器有一个2输入与非门。
当正极性或负极性信号输入时，触发器在不同的点翻转。
正极性(VP)和负极刑(VN)电压的不同之处由迟滞电压(VH)确定。
4.MC14553MC14553是3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。
MC14553引脚功能：CLOCK：计数脉冲输入端，下调沿有效。
CIA、CIB：内部振荡器的外界电容端子。
MR：计数器清零（只清计数器部分），高电平有效。
LE：锁定允许。
当该端为低电平时，3组计数器的内容分别进入3组锁存器，当该端为高电平时，锁存器锁定，计数器的值不能进入。
DIS：该端接地时，计数脉冲才能进行计数。
DS1、DS2、DS3：位选通扫描信号的输出，这3端能循环地输出低电平，供显示器作为位通控制。
Q0、Q1、Q2、Q3：BCD码输出端，它能分时轮流输出3组锁存器的BCD码。
CD4553内部虽然有3组BCD码计数器（计数最大值为999），但BCD的输出端却只有一组Q0～Q3通过内部的多路转换开关能分时输出个、十、百位的BCD码，相应地，也输出3位位选通信号。
例如：当Q0～Q3输出个位的BCD码时，DS1端输出低电平；当Q0～Q3输出十位的BCD码时，DS2端输出低电平；当Q0～Q3输出百位的BCD码时，DS3端输出低电平时，周而复始、循环不止。
5.共阴极LED数码管半导体数码管BS201的的每个线段都是一个发光二极管（LED）。
因此，也把它叫做LED数码管或LED七段显示器。
发光二极管使用的材料与普通的硅二极管不同，半导体中的杂质浓度很高。
当外加正电压时，大量的电子和空穴在扩散的过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定可见光。
六、单元电路设计1.基准脉冲的产生用555定时器接成多谐振荡器，仿真电路如下：电路中使用四个开关选择不同的电阻接入电路，从而实现不同档位的测量。
9脚为输出信号。
得到仿真波形如下：注：电压调档为5V，扫描周期1ms。
2.将待测电容转换为时间长度用555定时器接成单稳态触发器，仿真电路如下：图中R= 10M，C = 456000pF5脚输出，输出脉冲的宽度Tw等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。
Tw = RC ln3 = 1.1RC。
3.计数及译码显示由一块MC14553和一块CD4511及三个共阴极数码管显示器组成，仿真电路如下：理论上应该需要三极管驱动数码管显示，但仿真中不用三极管，数码管也可以正常显示，故将其省去，实际调试过程中看实际情况根据需要决定是否使用三极管。