简易数显式电容测试仪的设计(X)
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。
简单的电容测量仪设计
电子技术课程设计评分标准电子技术课程设计任务书设计题目：电容测量仪学生姓名：学号：专业班级： 09自动化一、设计条件1．可选元件（1）双运放芯片（），二极晶体管；（2）电阻、电容、电位器等；（3）引脚插座，排针。
2．可用仪器万用表，示波器，直流稳压电源。
二、设计任务及要求1．设计任务根据电路技术要求的指标，制作一个简易电容测量装置，完成选题电路的设计、装配、焊接与调试。
2．设计要求（1）电容测量的范围：1uf~1000uf，100nf~1uf；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排1．第9周：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求，完成选题。
2．第10～14周：完成资料查阅、作品设计、模拟仿真，领取元件、实际制作。
3．第15～16周：制作并调试设计作品。
4．第17周：作品检查、评价、验收，撰写设计报告。
5．第18周：抽选作品答辩，提交设计报告。
指导教师签名：年月日目录摘要 (1)关键词 (1)1 绪论 (1)2 需求分析 (1)2.1 设计任务及要求 (1)2.1.1 设计任务 (1)2.1.2 设计要求 (1)2.2 设计思想 (1)3 设计方案 (1)3.1 方案论证 (1)3.1.1 文氏桥振荡电路 (2)3.1.2 反向比例运算电路 (3)3.1.3 C/ACV转换电路 (3)3.1.4 有源滤波电路 (4)3.2 工作原理 (5)4 电路详细设计 (5)4.1 文氏桥振荡电路分析 (5)4.2 反向比例运算以及C/ACV转换电路分析 (6)4.3 有源滤波电路分析 (7)5 实验结果 (7)5.1 文氏桥振荡实验 (7)5.2 反向比例电路实验 (8)5.3 有源滤波实验 (8)5.4 结果分析 (9)5.4.1 文氏桥振荡以及反向比例运算电路分析 (9)5.4.2 有源滤波以及C/ACV电路分析 (9)6 结论 (10)6.1 设计成果 (10)6.2 设计特点 (10)6.3 存在问题及改进方法 (10)参考文献 (10)致谢 (10)附录A 电路全图 (11)附录B 元器件清单 (11)题目摘要本文主要通过用容抗法来完成一个电路对电容值的测量。
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 。
13 简易数显式电容测试仪的设计
六. 思考题
1．在本设计方案中，若要扩大电容的测量范围，其 解决方法是什么？ 2．在本设计方案中，若要提高电容的测量精度，其 方法是什么？ 3．在本设计方案中，被测电容的大小和测量时间有 什么关系？ 4．在本设计方案中，试设计加入自动量程转换电 路，要求画出电路图。
七. 参考器件
NE555 2块；74LS160 3块；74LS47 3块； 74LS00 2块；按键开关 2个；电位器 5k 2只； 5.1k 3只；2k 1只；（300～５１０Ω） ５只； 二极管 1N4148 1只；发光二极管LED 1只； 1k ３只；电容10uF 1只；0.1uF 3只；LED数码管 （共阳） 3只。
1. 要求测量的电容量能数字显示。
2. 测量电容量的范围是1uF~100uF。
3. 测量精度±10%。
4. 分辨率0.1uF。 5. 有超量程指示。
三.预习要求
1. 根据设计任务要求，确定设计方案。 2．画出设计电路的系统框图和单元电路图。 3．对设计电路中的相关器件进行参数计算和 选择。 4. 将设计好的相关电路在Multisim软件上 进行电路设计与仿真。
COM
g
b c
DP
220W
a
……
b c d e b c d e f
f
g DP
c DP
a
g
译码器
D C B A Q3 Q2 Q1 Q0
LED共阳显示器
+ 5V -
B
＆ ＆
E
tW 1.1RTCX
R
R
+5V R
+5V
R
+5V & & C
译码器
电容测试仪
电容测试仪第1章方案设计1.1 设计要求1.1.1 设计任务设计一种能准确测量电容容量的简易数显式电容测试仪。
1.1.2 技术要求基本要求:1、测试仪量程范围至少在100PF-100μF之间；2、至少有两个测量量程; 测量范围可转换；3、用3位数码管显示测量结果。
1.2 设计方案及总体思路设计并制作一台数字显示的电容测试仪，示意框图如下：图1-1 总体框图总体思路: 本电容测试仪就是将待测电容转换为相应的脉冲，使该脉冲周期与标准脉冲成正比。
将该脉冲转换为门控信号，对标准脉冲进行计数，对计数输出进行译码用数码管显示结果，改变脉冲周期可得不同的量程。
第2章主要电路设计与说明2.1 TS556芯片简介2.1.1 TS555芯片简介555定时器是电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟与逻辑功能巧妙地组合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。
555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路。
广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中。
555定时器又称时基电路。
555定时器按照内部元件分有双极型（又称TTL 型）和单极型两种。
双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管。
本设计中555定时器起着非常重要的作用，在电路图中 555与R7-R10,待测电容Cx组成待测电容容量-频率转换器,将待测电容Cx的容量转换成特定频率的脉冲,即组成图1-1中待测电容量频率转换器这一部分.为了对本电路图有更深的理解，现对它做具体分析以便更好地理解本设计原理图。
1.555引脚排列图图2-1 555引脚排列图TH:阈值输入端 TR:触发输入端CO:控制电压 OUT:输出端DIS:放电端 RD:清零端图2-2 555时基电路等效功能方框图2 555芯片的工作原理1/2TS556的等效功能框图（图2-2）中包含两个COMS电压比较器A和B，一个RS触发器，一个反相器，一个P沟道MOS场效应管构成的放电开关SW，三个阻值相等的分压电阻网络，以及输出缓冲级。
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。
简易数字式电容测试仪设计报告
简易数字式电容测试仪设计报告一、设计要求1、要求能够测试电容的容量在100PF到100uF范围内；2、至少能设计制作两个以上的测量量程；3、用三位数码管显示测量结果。
二、设计的作用、目的很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。
固定电容的容量可直接从标称容量上读出，而可调电容的容量则不确定，因此，设计一个简易电容测试仪作为测量工具是有必要的。
三、设计的具体实现1系统概述利用单稳态触发器或电容器充放电规律，可以把被测电容的大小转换成输出脉冲的宽度，即控制脉冲宽度Tx与Cx成正比。
只要将此脉冲作为计数器的控制信号，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再经译码器送至数码管显示。
时钟脉冲可由555构成的多谐振荡器提供。
如果时钟脉冲的频率等参数合适，数码管显示的数字N便是Cx的大小。
该方案的原理框图如图1所示。
图1 电容测试仪原理框图2 单元电路设计与分析2.1计数译码显示电路(BCD译码器4511)图6 显示器外引线排列图及接法2.2时钟脉冲产生电路多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲。
先将555定时器构成施密特触发器，再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端即可构成多谐振荡器，且其电容C的电压Vc将在和之间反复振荡。
其输出的脉冲作为计数器的CP。
555构成的多谐振荡器电路图和工作波形分别如图7和图8所示。
图7 多谐振荡器电路图图8 多谐振荡器工作波形555构成的时钟脉冲发生器的最高输出频率为200KHz，电路的振荡周期仅与外接元件R1、R2和C有关，不受电源电压变化的影响。
多谐振荡器的主要参数：充电时间：放电时间：振荡周期：占空系数：本单元电路中选取的元件参数为R1=3.3K，R2=1K，C=0.068uF，则T=0.252ms，符合电路工作的要求。
简易数字电容测量仪
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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。
简易数字式电容测试仪的设计
目录一. 设计要求 (2)二. 方案选择及电路的工作原理 (2)三. 单元电路设计计算与元器件的选择 (2)四. 设计的具体实现 (3)1. 系统概述 (3)2. 单元电路设计、仿真与分析 (6)a. 单稳态触发器 (6)b. 多谐振荡器 (8)c. 计数器 (9)3．电路的安装与调试 (10)五．心得体会及建议 (11)六．附录 (12)七．参考文献 (15)简易数字式电容测试仪设计报告一. 设计要求设计和实现一个简易数字式电容测试仪――电容表。
（1）．被测电容范围：1000PF(1nF)~10uF(10000nF)；（2）．测试误差<10%；（3）．电容值至少用两位数码管显示。
二. 方案选择及电路的工作原理方案一：首先555多谐振荡电路提供单位标准脉冲(周期T0)，同时给555单稳态电路提供激励。
待测电容接入单稳态电路，由于电路输出信号周期Tw与电容的值Cx成正比，通过计算使得T0正好为Cx = 1000pF时输出周期Tw0。
然后在计数模块中，将Tw信号接入清零端，将T0接入同步信号输入端。
再在寄存器模块中，将Tw信号接入置数端，将计数器的数据接入寄存器。
最后对寄存器的数据进行译码后传入数码管。
方案二：首先取一个555多谐振荡电路提供单位标准脉冲，我们称其输出为UNIT_OUT。
再取一个作为帧率控制的单稳态触发器将UNIT_OUT信号作为输入，其输出为一个单稳态时间为1s的周期信号，称为CON_OUT。
此时我们将这两个输出取或运算后输入另一个用于测量电容的单稳态电路。
如此设置后，仅当UNIT_OUT，CON_OUT均为低电平时，才会触发此电路产生单稳态，其输出称为CX_OUT。
这时我们将UNIT_OUT接入40110计数端，用CON_OUT和UNIT_OUT来控制40110的计数使能和复位端。
这样设置就能让电路实现电路自动计数，并且支持热插拔的功能。
方案选择：方案一的电路在上电后只对电容进行一次测量。
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计
简易数字式电阻、电容和电感测量仪设计报告摘要：本系统利用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149和ICL8038精密函数发生器实现对电阻、电容和电感参数的测量。
本系统以自制电源作为LRC数字电桥和各个主要控制芯片的输入电源，并采用ICL8038芯片产生高精度的正弦波信号流经待测的电阻、电容或者电感和标准电阻的串联电路，通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的电压，利用电压比例计算的方法推算出电阻值、电容值或者电感值。
利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，运用自校准电路提高测量精度，同时用差压法，消除了电源波动对结果的影响。
测量结果采用12864液晶模块实时显示。
实验测试结果表明，本系统性能稳定，测量精度高。
关键词：LRC 数字电桥、电压比例法、液晶模块、MSP430F149、电阻电容电感测量一、设计内容及功能1.1设计内容设计并制作一台简易数字式电阻、电容和电感参数测量仪，由测量对象、测量仪、LCD 显示和自制电源组成，系统模块划分如下图所示：1.2 具体要求1. 测量范围（1）基本测量范围：电阻100Ω～1MΩ；电容100pF～10000pF；电感100μH～10mH。
（2）发挥测量范围：电阻10Ω～10MΩ；电容50pF～10μF；电感50μH～1H。
2. 测量精度（1）基本测量精度：电阻±5% ；电容±10% ；电感±5% 。
（2）发挥测量精度：电阻±2% ；电容±8% ；电感±8% 。
3. 利用128*64液晶显示器，显示测量数值、类型和单位。
4. 自制电源5. 使用按键来设置测量的种类和单位1.3系统功能1. 基本完成以上具体要求2. 使用三个按键分别控制R、C、L的测试3. 采用液晶显示器显示测量结果二、系统方案设计与选择电阻、电容、电感测试仪的设计目前有多种方案可以实现，例如、使用可编程逻辑控制器(PLC)、振荡电路与单片机结合或CPLD与EDA相结合等等来实现。
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。
数字方式显示测量值的电容数字测量仪
设计一个以数字方式显示测量值的电容数字测量仪1. 设计思路题目要求设计一个数字电容测量仪。
设计中采用两个555定时器分别构建单稳态和多谐触发器用于产生计数脉波和控制计数脉波，其中待测电容在单稳态电路中，在单稳电路中用单刀双掷开关连接不同阻值电阻来达到更大范围的测量，当单稳态产生的波形为高电平时计多谐产生的脉波个数即为电容数值。
计数部分74290构建的三个十进制计数器，采用7448驱动BS201半导体数码管显示，增加的单位显示部分是该方案更加完善。
2. 方案设计2.1工作原理图 1 系统组成框图利用充放电法测量电容，其设计思想是利用对被测电容进行冲放电，将脉波输入计数器通过计数，最后送出正确的显示信号给显示电路。
其原理流程方框图1如下：由555构成一个多谐振荡器。
在电源刚接通时，电容C 上的电压为0，多谐振荡器输出Vo 为高电平，Vo 通过R 对电容C 充电。
由555构成的单稳态触发器外加一反向器作为控制计数脉波，将所计下的数送给74290计数，然后通过74273锁存送给显示管显示。
3. 单元电路设计3.1直流稳压电源设计3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压为交流220V （有效值），50Hz ，要获得低压直流输出，首先须采用电74290构成的计数器多谐触发器电路 单稳态触发器电路7448驱动显示单位7448驱动显示数值源变压器将电网电压降低获得所需要的交流电压。
（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向的直流电，但其幅值变化大。
（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑的，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。
（4）滤波后的直流电压再通过稳压电路，便可得到基本上不受外界影响的稳定的直流电压输出，供给负载。
3.1.2直流稳压电源的原理框图分析图2 直流稳压电源框图采用电源变压器将电网220V ，50Hz 交流电降压后送整流电路，变压器的变化由电单文式整流电路，整流桥选用的二极管需要考虑允许承受的电压和电流值。
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
课程设计报告简易数字式电容测试仪
《电子技术》课程设计报告题目简易数字式电容测试仪学院（部）电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化班级01学生姓名阿不都热扎克·阿不都拉学号01376 月24 日至7 月 4 日共2 周指导教师（签字）简易数字电容测试仪摘要本设计是基于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C。
其输出信号输入容的。
单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x到555定时器构成的多谐振荡器的是能端。
555定时器构成的多谐振荡器产生的信号的频率是1kHZ固定不变的。
通过改变单稳态触发器中与cx串联的电阻的大小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C值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值。
最终多谐振荡器的振荡容x次数与被测量的电容值呈线性关系。
最后是多谐振荡器次数的数字化，将f*t输入到4543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，单稳态触发器，计数器，译码器，LED数码管设计内容要求1 测量电容容量范围为100pF~100μF。
2 应设计3个以上的测量量程。
3 用四位数码管显示测量结果。
4 用红、绿色发光二极管表示单位。
一 、系统概述此简易数字电容测试仪是基于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x C 。
当按下“开始”按钮时cx 开始充电，单稳态触发器的输出为“1”，单稳态触发器的输出信号输入到555定时器构成的多谐振荡器的是能端。
555定时器构成的多谐振荡器产生的信号的频率是1kHZ 固定不变的。
当单稳态触发器的输出为“1”时多谐振荡器开始振动74160开始计数。
当cx 充电冲到2/3Vcc 时单稳态触发器的输出为“0”，多谐振荡器停止工作，74160也停止计数。
通过改变单稳态触发器中与cx 串联的电阻的大小可以定量的确定被测电容的容值范围。
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。
简易电阻、电容和电感测试仪设计原理
简易电阻、电容和电感测试仪设计原理简易电阻、电容和电感测试仪一、任务设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪，示意框图如下：二、要求1．基本要求．基本要求（1）测量范围：电阻100Ω～1M Ω；电容100pF 100pF～～10000pF 10000pF；电感；电感100μH ～10mH 10mH。
（2）测量精度：±5% 。
）测量精度：±5% 。
（3）制作4位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位。
三、设计步骤三、设计步骤1、分模块测量电路的设计原理（1）电阻测量电路的基本原理电阻测量仪的关键技术是电阻测量仪的关键技术是R X /V 转换器，转换器，R R X 即所需测量的电阻，无论电路多么复杂，总可以把与R X 相并联的元件等效为两只互相串联的电阻R 1和R 2。
由此构成三角形电阻网络，其原理图如下所示：上图中R 0为量程电阻，只要使R 1两端呈等电位，此时U R1=0=0，则，则R 1相当于开路，路，R R 2变成运放的负载电阻，变成运放的负载电阻，R R 1和R 2就不起分流作用，这样即可直接测就不起分流作用，这样即可直接测 R R X 的阻值。
的阻值。
E E 为测试电压，为测试电压，I I S 为测试电流，设流过R X 和R 1的电流分别为I X 和I 1，根据基尔霍夫定律可知：，根据基尔霍夫定律可知：I S =I X + I 1又根据“虚地”原理，则又根据“虚地”原理，则U R1= I 1 R 1=0故I 1=0=0，可忽略不计。
由此得到：，可忽略不计。
由此得到：，可忽略不计。
由此得到：I S =I X再考虑到C 点接地，则D 点为“虚地”，因此：点为“虚地”，因此：I S=E/ R0进而推导出：进而推导出： U X= I X R X= I S R X= （E/ R0）·R X显然，只要能得到RX 两端的电压UX，就能求出RX的值，即：的值，即： R X= U X/（E/ R0）= U X R0/ E这就是电阻测量的基本原理。
数电课程设计——简易数显式电容计的设计
表2
CD4511具有内部抑制非BCD码输入的电路，当输入为非BCD码时，译码器的七个输出端全为“0”电平，显示器暗。
在MC14511的输入端有四位锁存器，LE为选通端。当“LE”为“0”电平时允许BCD码输入；当“LE”为“1”电平时锁存。
MC14511每段的输出驱动电流可达25mA，因此在驱动LED数码管时要加限流电阻。
5、超量程指示电路的设计
超量程指示电路如图2-9所示。图中由或非门构成的是一个基本的RS触发器。当MC14553在计数到1000个脉冲时，“OF”端会输出一个正脉冲，RS触发器Q置“1”，LED亮，表示被测电容已超过999nF，这时的显示器读数已不再是被测电容的容量。在复位信号的作用下，Q端置“0”，等待下一次测量。
（3）计数电路的连接。
根据C-T转换电路在转换期间的输出是高电平，以及要用来控制计数器计数。可从表1中看出，将C-T转换电路的输出加到“GL”端，计数脉冲从“INH”端引入。
4、显示译码电路的设计
（1）显示译码电路的选用
显示译码电路选用CD4511。CD4511是BCD七段锁存/译码器/驱动器，其引脚排列图和功能表如图2-6和表2所示。
N=
根据设计要求，N 就是被测电容 的nF数，则有
T=1.1×91× × ≈ s
也就是说振荡器的振荡频率为10kHz。
根据振荡器周期的计算公式，先驱C=0.01uF，那么 =14.3 k ，取 =6.8 k ，则 应为3.75 k 。可以用4.7 k 的电位器作为 来调整电容计的测量精度。
3、计数电路的设计
四、安装与调试
1、按照设计好的电路图，在面包板上连接好线路。
2、在调试时，可以借助超量程只是电路，对各部分电路进行检查。
简易数字式电容测试仪..
2.3计数器反馈方式6
2.3.1反馈清零发6
2.3.2反馈置数法6
2.4四位集成寄存器7
2.5单稳态触发器8
3结束语10
3.1总结10
3.2收获与体会10
致谢11
参考文献12
前言
目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用范围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。
Because of thesingle steady statetrigger pulse width DC and a capacitor C is proportional to, the capacitor C is converted into a pulse width rectangular DC pulse, then the gate signal control counter to count the number of pulse frequency standard, and sent to latch, decoding display system can be measured capacitance value.The clock pulse can be provided by a multi harmonic oscillator composed of 555. If the clock pulse is appropriate, the digital N is the value of the capacitance C.
1.1总体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值，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LED显示，另一部分就是要将C值进行转换。
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。
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4. 分辨率1uF。
三.预习要求
1. 根据设计任务要求，确定设计方案。 2．画出设计电路的系统框图和单元电路图。 3．对设计电路中的相关器件进行参数计算和 选择。 4. 将设计好的相关电路在Multisim软件上 进行电路设计与仿真。
CX N
B
＆
N 10.7 103 所以 RT 9.7K 6 1.1 CX 10
＆
E
tW 1.1RTCX
电容测试仪中的555定时器、计数器74LS160、译码器 74LS47、共阳LED显示器、与非门CD4011的管脚排列 及功能表请自行查阅相关资料：
管脚图见《电子电路实验与虚拟技术》附录，功能表 见数字教材（译码器见教材中的7448）。
六. 思考题
1．在本设计方案中，若要扩大电容的测量范围，其 解决方法是什么？ 2．在本设计方案中，若要提高电容的测量精度，其 方法是什么？ 3．在本设计方案中，被测电容的大小和测量时间有 什么关系？ 4．在本设计方案中，试设计加入自动量程转换电 路，要求画出电路图。
器件（每组一套）
NE555 2块；74LS160 3块；74LS47 3块； 74LS00 1块； LED数码管（共阳） 3只；按键开关 2 个；电位器 10k 2只；按键2只；二极管2只； 电阻2k 1只；5.1k 3只； 1k 3只；电容1uF 0.1uF 3只；待测电容10uf 1只。 1只；
实验13 简易数显式电容测试仪的设计
一.实验目的
1 熟悉电子电路的设计的一般方法、步骤。 2 掌握数字电子技术的综合应用技术。 3 掌握电子电路的安装、调试及测量方法。 4 掌握电子技术设计性实验报告的撰写方 法。
二. 设计任务要求
利用常用的中小规模集成电路，设计一个实现对电
容器容量进行测量的电路，其要求如下：
f
g DP
c DP
a
g
译码器
D C B A Q3 Q2 Q1 Q0
LED共阳显示器
五.组装、调试方法
1.组装：
原材料：数字集成器件、电阻、电容、 按键等；若干导线、实验板。
14 13 12 11 10
9
8
(展示实物并介绍）
VDD
GND
1 2 3 4 5 6 7
★总体布局：
① 公共的电源线（红线）、地线（黑线）（全部连通）。 集成电路均采用+5V电源电压供电。 ②布局合理：
E
图1
∧
CP
多谐振荡器的周期： T 0.7( R 2R)C 10.7ms 当S按键按下时，对应C点、D点、E点的电压信 号波形如下图所示。
tW
tW 1.1RTCX
若要求数字电容测试仪的数字显示值等于被测电容的电 容值，试确定电阻RT的大小。
1.1RTCX NT
因为
NT RT 1.1C X
四.设计方案参考
对电容进行测量的基本原理是将电容值换成与其成正 比的脉冲数或者与其成正比的时间，也可以转换成与其成 正比的电压，然后通过对脉冲计数或者通过A/D变换器， 最后通过译码、显示电路，即可数字显示出被测电容的容 量。图1是利用单稳态触发器、多谐振荡器、计数器、译 码器、显示器等电路组成的电容测量系统图。其基本思路 是将被测电容CX通过单稳态触发器转换成与其成正比的 正脉冲宽度TW=KRCX，然后该正脉冲作为门控信号去控 制一时基脉冲，计数器对时基脉冲进行计数并显示，只要 适当的选择单稳态触发器的定时电阻R和时基脉冲的频率， 显示器即可直接显示被测电容CX的数值。
十位 其他 个位
显示
译码 计数
★工艺：
整齐、美观、简洁、可靠。
颜色
有效数字
乘数
允许偏差％
银色
10－2
10－1 0 1 100 101
±10
±5 ±1
固 定 式 电 阻 色 标 法
金色 黑色 棕色
红色
橙色 黄色 绿色
2
3 4 5
102
103 104 105
±2
±0.5
蓝色
紫色 灰色 白色 无色
6
7 8 9
1K
Q3Q 2 Q1Q 0 74LS160 ET EP CP 1
∧
Vcc
K2
RD LD D3 D2 D1 D 0 1
RD LD D3 D2 D1 D 0 1
10K 2k 1K 0.1u C K1 5.1K Cx D
RT
8
4
＆
＆
7 555 3 E 6 (2) 2 1 单稳态触发器 74LS00
B
＆ ＆
2.妥善保管元件、工具。
元件——每组一套（清单见后） 工具——每组一套（清单见后）
+ 5V -
五. 实验步骤及要求
根据设计任务书要求，理论分析计算元器件参数， 正确选择元器件、集成电路型号。 画出整体电路连线图。 将设计好的各个单元电路及系统电路在Multisim 电子电路设计仿真软件上进行仿真，直至满足设计 要求。 实际安装、调试各个单元电路，记录相关数据及波 形。 系统调试电路，排查故障，整体电路测试，记录相 关数据，分析误差原因。 整理相关设计文档及资料，撰写设计报告。
③常见故障： 接线错误，接触不良，元件损坏。 ④查找方法： 观察法：检查接线，发现错误。 测试法：万用表电阻档测试两点之间是否接通；直流电压档 测试电源电压是否加上，输出电平是否正确。 示波器测试各点波形是否正确。 替换法：同种元器件相互替换，以证明是否损安全。 避免以下几种情况：电源接反或过大，带电操作，管 脚断裂（插、拔方法不得当）。集成元件输出端直接 接地、接电源、相并。
106
107 108 109
±0.25
±0.1 ±50，－20 ±20
（见课设 教材p19） 标称值27K，允许偏差±5 ％
红色（第一位数字） 紫色（第二位数字） 橙色（乘数） 金色（允许误差）
2.调试：
① 各个击破: 多谐振荡器 → 单稳态触发器 → 计数、译码、显示→ 整体调试
② 调试手段： 数字显示器查看结果，万用表测试状态，示波器观察波形。
十位 Vcc 5.1K R 7 5.1K R C 6 2 1 Vcc 多谐振荡器 8 4 LED共阳显示器
个位
A
1u
555 3 (1)
B
a …… g a …… g 译码器 D C B A 两位十进制计数器 Q3Q 2 Q1Q 0 清零 RCO 74LS160 ET EP RCO 74LS47
a …… g a …… g 译码器 D C B A
工具（每组一套）
镊子、剪刀、剥线钳、尖嘴钳、表线、饭盒。
报告格式
1.题目 班级 姓名 合作者 2.设计要求 3.方案简介 （简述电路工作原理、画原理图、参数计算） 4.记录各单元电路测试数据及波形； 记录整体电路测试数据，并分析误差原因。
7400 四2输入端与非门
14 VCC 13 12 11 10 9 8
GND 1 2 3 4 5 6 7
译码显示电路
译码——将计数器的8421码转变为显示控制信号。 显示——显示计时情况。
＋5V
COM
g f
a b
220
COM
a f e d e d
COM
g
b c
DP
220
a
……
b c d e b c d e f