数字式电容测量仪的设计课程设计-word版
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。
数字电容测试仪
数字式电容测量仪的设计一、总体方案的选择数字式电容测量仪的设计可以有占空比可调的方波发生器产生基准方波信号，频率为10KHz，再通过555定时器构成单稳态电路。
通过计数器计数显示电路显示当前电容容量。
所设计的电容测量范围（1uF~999uF）。
误差2%左右。
1.拟定系统方案框图（1）方案一：纯硬件电路图1纯硬件构成系统框图（2）方案二：运用单片机程序编程设计电路图2含单片机程序设计电路2．方案的分析和比较基于方案一较方案2只用到简单硬件，不需要编程，且大部分设计知识已经掌握，所需的有设计到出图的时间比较少。
所以选择方案一，简单，易行，节省时间。
二、单元电路的设计1.时基电路时基电路是由占空比可调的555定时器构成的多谐振荡器，其基本工作原理如下：由于电路中二极管D1，D2的单向导电性，使电容器的充放电分开，改变电阻大小，就可调节多谐振荡器的占空比。
图中Vcc通过R4、D2向电容C3充电，充电时间为tph0.7R4C3 式（1）方波发生电路与门电路计数电路译码显示电路单稳态电路电容器C3通过D1，R5及555中的三极管T 放电，放电时间为t pl ≈0.7R 5C 式（2）因而，振荡频率为3)54(43.11C R R t t f pl ph+≈+=式（3） 电路输出的占空比为%100544(%)⨯+=R R R q 式（4）VCC5VA2555_VIRTUALGNDDISOUTRST VCCTHR CONTRI R43.2kΩR510kΩD11BH62D21BH62C30.01µFC40.01µF图3占空比可调的方波发生器图4方波发生器的工作波形本次试验需要产生8.9KHz 的频率，通过公式计算R4=3.2K Ω,R5=10K Ω,C3=0.01uf 此时f=10.8KHz,通过模拟产生的基准频率为8.9KHz,满足误差要求。
用555定时器构成的单稳态触发器如图5所示。
VCC5VVCCA1555_VIRTUALGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIC10.01µFC239µFJ2Key = AR210kΩR3100Ω图5单稳态触发器若没有触发信号这该电路电路通电后只有一种稳定状态out=0。
数字式电容测量仪的设计
课程设计任务书下达任务书日期:2年01102月24日课程设计任务书1.设计目的：通过本课程设计，主要训练和培养学生1.查阅资料，选用公式的能力；2.树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3.正确的进行设计电路的能力和应用计算机的能力; 用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等)：设计说明：当外接电容的容量不同时，与定时电路所对应的时间也有所不同，即C=f(t),而时间与脉冲数目成正比，脉冲数目可以通过计数译码获得。
设计要求：(1)自制稳压电源。
(2)被测电容的容量在0.01M F至100M F范围内(3)设计两个的测量量程。
(4)用3为数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
(5)至少设计两个以上的测量量程，使被测电容的容量扩大到100F至100M F范围内。
(6)测量误差小于10%。
3.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1）论文符合规定要求。
2）器件的工作原理及应用。
3）电路原理图。
4）必要的仿真结果。
5）参考文献（不少于三篇）。
课程设计任务书4.主要参考文献：.傅劲松电子制作实例集锦福州：福建科学技术出版社，2张庆双实用电子电路例机械工业出版社，3刘修文实用电子电路设计制作例中国电力出版社，5.设计成果形式及要求:课程设计说明书电路原理图仿真结果。
6.工作计划及进度:年月日~月日资料调研月日~年月日方案论证，进行详细设计，电路仿真，分析仿真结果年月日~月日完成设计总结报告（附完整电路图）月日~答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日一、设计方案简介：1、原理：利用单稳态触发器，可以把被测电容的大小转换成脉冲的窄宽通过单稳态触发器产生定时时间，时基电路提供标准频率基础信号，频率为100Kz的脉冲，当定时一开始，闸门开通，被测脉冲通过闸门，计数器开始计数，直到定时时间结束时闸门关闭，停止计数。
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。
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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
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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。
数字电容测量仪设计设计
数字电容测量仪设计设计摘要当前现代化电子市场正朝着快速及便利同时大容量的方向发展，现代电子产品几乎能运用到社会的各个领域当中，有力的推动了社会现代化的发展。
同时，电子产品也被要求以更快速度的升级和更快速的处理。
本设计以STC89C52单片机和555振荡器作为主要元件，来实现对电容容量的基本测量。
本设计基于555振荡器构成多谐振荡器来产生输入脉冲信号，然后再通过STC89C52单片机对方波脉冲进行中断计数而测量电容的。
在多谐振荡器输出端加入一个74HC08使输出波型毛刺减少，从而使单片机测量结果变精确。
555振荡器所产生的信号会根据所选的电阻的阻值不同，从而调节电容的参数值，这样就可以确定被测电容的容值范围，最后通过LCD1602显示器显示被测电容容值。
在软件设计中，该设计使用C语言来编写程序。
该仪器具有方便快捷，简单实用，价格低廉等特点。
关键词：电容测量;555振荡器;STC89C52;LCD1602AbstractThe current modern electronic market is headed in fast and convenient large capacity and the direction of development, modern electronic products to use to almost all areas of society of powerful promoted the development of modern society. At the same time, the electronic products also are required to faster speed upgrade and more fast process.This design to STC89C52 single-chip microcomputer and 555 oscillator as the main components, to realize the basic capacity of capacitance measurement. This design based on the 555 oscillator to generate more than a harmonic oscillator input pulse signal, and then through the STC89C52 microcontroller each other to interrupt pulse count and measurement of capacitance. In order to join the output oscillator a 74 HC08 to make the output waveform burr reduced, so that the single chip microcomputer variable precision measurement results. 555 oscillator generated signal will be selected according to the resistance of the resistance is different, which regulates capacitance parameter value, which can determine the capacity of the capacitance value range, the last through the LCD1602 display shows measured capacitance let value. In software design, this design using C language to write the program. The instrument has convenient and quick, simple, practical, and low prices, etc.Keywords: capacitance measurements;555 oscillator;STC89C52;LCD1602目录摘要 (I)Abstract ........................................................................................................................ I I 目录 . (I)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)2 STC89C52单片机的基本功能及应用 (2)2.1 STC89C52芯片介绍 (2)2.2 STC89C52应用说明 (3)2.3 单片机工作的最小化配置 (4)3 系统设计 (5)3.1 设计要求 (5)3.2 整体方案设计 (5)4 硬件设计 (9)3.1 时钟电路 (9)3.2 按键电路 (9)3.3 复位电路 (10)3.4 555芯片电路 (11)3.5 显示电路 (13)5 程序设计 (15)6 总结 (16)参考文献 (17)附录 (18)附录1 实物图 (18)附录2 元件清单 (19)附录3 系统原理图 (20)附录4 程序清单 (21)致谢 (27)1 绪论1.1 引言当前现代化电子市场正朝着方便快捷容量大的方向发展，现代电子产品几乎能运用到社会的各个领域当中，有力的推动了社会现代化的发。
数字电容测试仪课程设计报告
1 绪论1.1 选题背景电阻、电容、电感是电工领域中最基本的物理量。
对于从事电气技术的工作者、生产人员，电容测量仪是不可缺少的常用仪表。
任何一种仪器、仪表在保证一定的技术指标的前提下，结构简单、使用方便、工作可靠、价格低廉是评价其优劣的一项综合指标。
各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。
与电阻器相似，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与容量可变的。
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。
由于电容元件本身的储能特性，因此它被广泛地应用于整流，滤波，耦合，振荡等电路中，几乎成为现代整机产品中不可或缺的分立元器件。
因此，无论是对电容生产厂商或整机设计维修工程师来讲，通过电容测量仪准确地了解电容元件的参数特性都非常有必要，尤其是模拟电路和射频电路设计工程师。
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，此次我的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。
1.2 设计要求1.2.1 基本部分(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%。
2系统概述2.1 方案的选择及可行性分析数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的大小，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。
由给出的指标设计，它的设计要点可分为俩部分：一部分是数码管显示，另一部分就是要将Cx值进行转换。
能满足上述设计功能的方案很多，我们共总结出下面四种参考方案：方案一：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换成数字量显示。
《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。
数字电容测试仪课程设计报告
课程设计任务书学生姓杨坚专业班级：电信1006名：指导教师：工作单位：信息工程学院题目：电容测试仪初始条件：具备电子电路的基础知识和设计能力；具备查阅资料的基本方法；熟悉常用的电子器件；熟悉电子设计常用软件的使用；要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计电容数字测试电路；2、测量电容范围：100pf ～1μ f；3、数码管显示电容值；4、掌握数字电路的设计及调试方法；5、撰写符合学校要求的课程设计说明书。
时间安排：时间一周，其中2 天原理设计，3 天电路调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 绪论......................................................................... 错误! 未定义书签。
选题背景................................................................. 错误!未定义书签。
设计要求................................................................. 错误!未定义书签。
2 系统概述..................................................................... 错误! 未定义书签。
方案的选择及可行性分析 ................................................... 错误!未定义书签。
方案论证................................................................. 错误!未定义书签。
设计思路 ............................................................ 错误!未定义书签。
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。
电子技术课程设计报告--数字式电容测量仪
电子技术课程设计报告课程名称：数字式电容测量仪系部：专业班级：学生姓名：指导教师：完成时间数字式电容测量仪设计报告一内容提要:电容元件广泛应用于各种电子产品和电路中，具有十分广泛的应用。
电容的容值参数是设计中应考虑的重要参数。
常见的电容分为有极电容和无极电容。
电容的容值与电容的直对面积、形状、电解质等有关系。
目前的电容体积小，用常规方法难以精确测出。
为解决该问题。
我们设计了简易数字式电容测试仪。
该设计将电容的测量转化为频带宽度的测量，具有便携、易操作、高精度等特点。
本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。
讲述了数字电容测量仪的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。
二设计内容及要求:1.被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内。
2.设计两个的测量量程。
3.用3为数码管显示测量结果。
4.显示小数点和单位。
三设计思路及原理:1. 系统概述（1）将待测电容构成单稳态电路，在一定条件下，则单稳态电路的暂稳态时间与电容值成正比。
（1）用这个暂稳态时间作为一个时间窗（Tc），在这个时间窗内，对标准脉冲信号进行计数，从而测出时间窗的宽度，进而得到电容值。
Tc=K·Cf&en计数脉冲个数——N时间窗中脉冲个数：N=Tc×f=K’f×Cnum选择电阻R使K’f=1，则N=Cnum例如：C=0.11μF，Cnum=11C=11 μF，Cnum=11Tc=K·C=K·Cnum× 10-8F(秒)Tc=K·C=K·Cnum×10-6F(秒)时间窗中脉冲个数：N=Tc×f=K·10-8·f×Cnum=Cnum N=Tc×f=K·10-6·f×Cnum=Cnum 即K·10-8·f=1即K·10-6·f=1所以改变量程时，要改变K(R)或f就可以，我们选择的是改变R。
数字电路课程设计报告简易数字电容测试仪
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。
与电阻器相似，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与容量可变的。
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应用，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与电容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与说明 (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、各单元电路的设计与分析 (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、组装与调试方法。
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。
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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202x年数字式电容测量仪的设计课程设计-word版北华航天工业学院《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______________202x年数字式电容测量仪的设计课程设计-word版课程设计任务书202x年数字式电容测量仪的设计课程设计-word版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 J JJ J J J J JJ J J J J JJ J1、方案设计与论证 ,,,,,,,,J J J J J J 231．测脉宽法 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1 2．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 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4 4．计数电路 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,■ •y i l ] a i_i55 ．锁存器 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,56．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 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。
通过74LS160、74LS161计数器来测CP脉冲的个数，然后经过 74LS273八D触发器锁存其数据，最后通过 74LS48译码器，使七段数码管显示其数值 N(N=Cx/10uf)。
用两只LED数码管构成数字显示器。
数码管用来显示后两位，均用十进制数表示，即数字显示器可显示出的最大数字和最小数字分别为 99 和 0。
在正常工作条件下，测量电路接上 C X 后数字显示器便可自动显示出数字，即不需要测试者进行清零、启动之类的操作，便可正常显示。
响应时间 T x不超过2s，即接上C X后，在2s 之内，显示器所显示的数字 N符合上述函数关系。
Cx的测量范围为10uF~990uF当Cx 超出量程时七段数码管呈灭零状态，报警二机极管发光，表示超量程。
测量电路有被测电容器的两个插孔，并标上符号“+ ”和“ -” “ +”端电位瞬时值不低于“-”端电位的瞬时值，而且它们之间的开路电压值最大不超过 5.5V。
二、方案设计与论证数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的值，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。
由给出的设计指标，它的设计要点可分为两部分：一部分是CX容值测试电路，另一部分是 LED显示电路，使数码显示与 CX符合N=Cx/（10卩 F）的函数关系。
能满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面三种参考方案。
1.测脉宽法测脉宽法的基本原理如图1所示，利用单稳或电容充放电规律等，将电容容量变换成与其正比的脉冲宽度，即T x与C x成正比。
只要把此脉冲宽度T x和标准脉冲信号相与，便可得到与T x成正比的计数脉冲f x，如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现题中所要求的函数关系，因此本课题选择了测脉宽法来测量电容值。
图1测脉宽法的原理框图2.测频法测频法的基本工作原理是：将图1中的门控信号作为标准门控信号，将待测电容作为时钟脉冲发生器的一部分，在一定条件下，发生器的输出频率与电容值是线性关系，只要标准门控信号参数合适，测出时钟脉冲发生器的频率就可测出电容值。
3.测压法测压法的基本原理是：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换器转换成数字量显示。
典型测压法设计方案如图 2所示。
图2测压的原理框图本设计选择了测脉宽法，用闸门信号来控制时钟信号产生的CP脉冲个数，使其来反映被测电容Cx的数值。
用测脉宽法得到的数值比较容易通过数码管来显示，可省去数码转换而且误差相对比较小。
三、单元电路设计与分析1.时钟脉冲发生电路图3-a中的U1为由555定时器构成的多谐振荡器。
它在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动的产生矩形脉冲。
此电路中用来产生时钟脉冲信号(如图3- b所示)。
电源接通后，VCC通过电阻R1、R2向电容C i充电，当％=2/3VCC时，因为2端与6 端相连，则有w=V6，使比较器C1输出翻转，输出电压 V0=0。
同时，放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压v c下降至1/3VCC时，比较器C2工作，输出电压 V0 变成高电平，C放电终止，VCC通过电阻R1，R2又开始充电；周而复始，形成振荡。
其振荡周期与电容充放电时间有关，充电时间为：T^(R1R2)CIn2，放电时间为T2 二 R2CIn2，则时钟信号一个周期为 T =T1 T2 =(R 2R2)CIn2。
2. 闸门信号产生电路图4-a 中的U2为由555定时器构成的单稳态触发器。
2端作为触发信号的输入端， 由U1产生的时钟脉冲信号来提供。
它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。
在外界脉 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，再自动返回到稳态。
这 段时间称为暂稳态时间取决于外界 R 、C 的值。
即：t w=R 3C Xl n3 = 1.1R 3C x 。
U2产生 的信号用来作为门控信号3. 计数脉冲f x 的产生电路根据计数原理列出参数关系：(C x /10C) (R • 2R 2)C In 2 =1.1R 3C X ，化简得图3-b 时钟脉冲信号产生波形图4-b 单稳态触发器产生波形图3-a 时钟脉冲发生电路图4-a f x 产生波形图(R i +2R 2)I n2=11R 3。
调节R 、R ?、R 3的值使其满足关系。
把由U1产生的时钟脉冲信号与U2产生的门控信号相与，就能得到与 C X 成正比的计数脉冲…(如图54. 计数电路74LS160是同步四位十进制加法计数器，74LS161是十六进制计数器。
功能表均如 图6-a 所示I DEPET工作伏奉0 XXXftT n 11 1XfiveX 11 10 1僅幷X]XPL1■1 1Hit图 6-a 74LS160、74LS161 功能表74LS160所计数为个位，74LS161所计数为十位。
74LS160的EP 和ET 端都接高电平,74LS161的EP 和ET 端均接74LS160的进位端RCO 两个计数器的CLK 信号均由计数脉 冲f x 提供，MR 和LOAD 匀接闸门信号，D3 D2 D1、D0均低电平。
图5-b 计数脉冲产生的波形所示)删X图5-a 计数脉冲的产生电路 * L1&,：当闸门信号到来时，计数器开始工作。
每来一个时钟信号 74LS16 0开始计数，当到9是进位信号为1, 74LS161开始工作计一次数，直到闸门信号变为 0时停止计数。
5. 锁存器在电路设计中需要锁存2个4位二进制数，由于74LS273是八D 触发器，能同时锁 住8位数,所以选择使用74LS273它具有异步控制端的功能。
其引脚图如 7-a 所示。
由于74LS273是在上升沿触发,要想在闸门信号从1变为0的时候锁存,就必须把闸 门信号通过一个反相器后作为 CLK 信号。
其MR 端接高电平。
被锁存信号由D0到D7输 入，输出结果由QO 到Q7引出0? Dr 0^ Of % Dj (Xi Qj CP6. 译码器此电路中译码器选用集成电路 74LS4&它是BCD 七段字型译码，具有灭零输入端的 功能。
74LS48的引脚图如下图8-a 所示。
使用时3、5端都接高电平，4端是灭零输入 端，当4为高电平时74LS48控制的显示管呈暗状态，不显示数。
ABC 端接输入信号， abcdefg 输出端用来驱动显示器。
如图 8-b 所示。
12 |34£Jjfl i idq. % % ® ® o t 衙 no图6-b 计数器连接图如图7-b 所示图7-b 74LS273接线图图7-a 74LS273引脚示意图7. 显示器电路中显示器用的是7SEGft 阴极显示器。
器原理图如图 9-a 所示，公共端接地, 当输入端为高电平的时候，二极管亮，显示相应的数字。
7 A a D b C c D d e LT f BIXRBO gRBI13 1 12 2 11 5ID 土9 15145 C图8-a74LS48引脚图icria ib 3fc ]Fd Ve图9-a 显示器原理图 四. 总原理图及元器件清单1.总原理图图9-b 74LS48驱动显示器原理图图8-b 用74LS48驱动显示器连接Kgii2.元器件清单兀件序号Qua ntity Descriptio n Refere nce_IDPackage1 1uF C1 AXIAL1802 10 nF C2,C306031 LEDD11 30K Q R1 RES180 1 300 Q R2 RES180 1 3.84 Q K R4 RES1801 1K QR5,R6,,R17,R18 RES1802 555 U1,U2DIL081 74LS160 U4 DIL141 74LS161 U3 DIL161 74LS273 U5 DIL202 74LS08 U7A,U7B DIL142 74LS48 U9,U10 DIL16174LS04 U6 DIL141 7474U13DIL14mu 皿--■ V …F Tffi 1~ U4 丄五、结论经过Proteus7.5sp3仿真软件仿真后，可以得到结论：当电容的取值在10uF~990Uf 时，LED 用来显示后两位，均用十进制数表示，显示的数值 N 是 00~99 中的一值，数字显示器所显示的数字 N与被测电容量C X的函数关系是N=C x心0卩F）。