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。

数字电子课程设计是电子计数综合应用的实践环节，同时也是增强学生实践与动手能力，这也是教学环节的实践部分之一。本文设计的简易数字式电容测试仪，既融合了电子技术的基础知识，又与生产实际结合紧密，能够满足实验教学需要和科研开发应用的需要，同时，电路简洁，条理清晰，便于沟通和交流学习，具有较强的通用性和实用性。

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

二、课程设计题目：简易数字电容测量仪

三、课程设计目的以及基本要求

目的：

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—105pF，误差小于10% 。

（4）在计算机上仿真优化。

（5）在万能板(孔孔板)上安装、调试。

基本要求：

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、用三位数码管显示

3、测量范围100pf-10000pf，误差小于10%。

4、在计算机上用仿真软件仿真优化。

5、在万用板上安装，调试。

四、设计内容提要以及说明

设计内容：

(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。4518是双BCD码同步十进制计数器,每个计数器包含两个时

钟输入端:CP和EN。CP用于上升沿触发,要求EN=1；EN用于下降

沿触发,要求CP=0。CR是异步复位端,高电平有效,正常计数时

CR=0。这里,我们要测量的电容范围是0到999pF,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Q3端接高位的EN端,高

位计数器的CP端接地。其输出端Q3Q2Q1Q0输出8421BCD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4511,该译码器

为B C D - 七段锁存/ 译码/ 驱动器, 其数据输入端接计数器

Q3Q2Q1Q0端输出的BCD码,译码器的输出端接共阴极七段半导体

数码显示器。

（3） LED数码显示

LED数码管分为共阳极与共阴极两种,对于共阳极LED数码

管,将8只发光二极管的阳极短接后作为公共阳极,接+5V电源。共

阴极LED数码管则与之相反,它是将发光二极管的阴极短接后作

设计说明：

总体方案：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标准脉冲。同时待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单脉冲触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。用这个宽度的矩形脉冲作为阀门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的技术值即为被测电容的容值。或则把此脉冲作控制时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该技术脉冲送计数-锁存-译码显示系统就可以得到电容量的数据。

共阴数码管：共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

图4-1共阴极数码管

Cd4518：CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。

CD4518引脚功能(管脚功能)如下：

1CP、2CP：时钟输入端。

1CR、2CR：清除端。