数字电容测量仪
数字式电容测量仪的设计与制作报告
数字式电容测量仪的设计与制作摘要: 针对现有的电容测量仪器量程不高且精度有限问题，使用AT89C51 单片机NE555 单稳态电路及LED 数码显示，通过程序设计，实现了一种直观经济的电容测试仪实验表明，该仪器提高了电容量程和测量精度，性能稳定可靠，可广泛应用于电容等电子元器件检测之中。
关键词: 电容测试仪; 单片机; 量程; 精度1．引言电容容量是电学理论分析与电路设计中的重要参数。
电容容量测量的主要方法有电桥平衡法、谐振频率测量法或脉冲宽度测量法等等。
交流电桥虽然测量准确，但存在笨重、操作繁琐、不能自动测量的缺陷。
目前一般的数字万用表测量电容的最大值仅为20 F，且测量精度有限，遇到要测量较大的电容时往往无能为力随着单片机性能的不断提高，将其应用于对电容的测量中具有方便直观经济的优点，并可以进行软件校准，减少测量误差( 一般能够精确在0.5% 左右) 同时，通过对LED 数码显示管或LCD 液晶的合理使用还可使检测人员能够更直观地读取电容数值。
2．设计要求与方案论证2.1设计要求1、基本部分(1) 自制稳压电源、绿色发光管指示接通电源，正常工作。
(2) 被测电容的容量在0.01μF至200μF范围内(3) 能够根据测量电容的大小自动转换合适量程。
(4) 用4个数码管或液晶显示测量结果，测量误差小于10%。
(5) 当电容值超出上述范围时测量仪溢出报警，黄色发光管LED点亮。
(6) 当电容短路时测量仪发出声光报警，红色发光管LED点亮。
2、发挥部分(1)被测电容的容量扩大到1000PF至1000μF范围内。
(2) 测量误差小于10%。
2.2方案设计根据设计要求，系统可以分为测量电路、通道选择和控制电路三大部分, 如图2-1 所示。
2-1 系统硬件结构框图2.2.1测量电路方案方案一测量电路的核心是由555 定时器构成的多谐振荡器, 将电容的大小转换成频率的大小，然后使用单片机计数后再运算求出电容值。
数字式电容测试仪的设计
寡人猪八戒设计摘要本设计是基于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。
C。
其脉冲输入信号是555定时器构单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x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C值的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x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%。
然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出v与被测量的电容值呈线性关系。
最后是输出电压的数字的信号滤波，使最终输出电压ov输入到7448译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。
化，将o关键词：:电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管目录引言 (3)第1章毕业设计指标 (4)第2章毕业设计原理 (4)2.1设计原理框图 (4)2.2 方案设计 (5)2.3 模块介绍 (5)2.3.1 控制器电路 (5)2.3.2 时钟脉冲发生器 (6)2.3.3 计数和显示电路 (8)第3章单元电路的设计 (9)3.1 直流稳压电源设计 (9)3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (9)3.1.2直流稳压电源的原理框图分析 (10)3.1.3直流稳压电源特点 (10)3.2 产生波形设计方案 (11)3.2.1 由555定时器搭建多谐振荡器 (11)3.2.2由555定时器搭建单稳态触发器 (12)第4章设计的步骤和过程 (14)4.1 设计制作的过程 (14)4.2 时钟及控制信号的关系等 (14)第5章设计的仿真与运行结果 (15)5.1 电路的调试 (15)5.2 仿真测量 (16)5.2.1 仿真测量实验一 (16)5.2.2 仿真测量实验二 (16)5.3 结果分析 (17)第6章芯片介绍 (18)6.1 555芯片功能介绍 (18)6.2 74LS160芯片介绍 (19)第7章结论 (21)7.1 设计过程中遇到的困难及解决办法 (21)7.2 毕业设计心得体会 (21)第8章参考文献 (22)附录 (23)附录A (23)附录B (24)引言随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。
数字电容测量仪
时 ，第＠脚６ 分频输 出端 输 出高 电平 加至 Ｉ４ Ｃ 第＠唧锁 存控制端 ．将 Ｉ４ Ｃ 中的计数 脉冲锁存 ．用于 显示
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基准振荡器 的脉冲到达Ｉ ４ Ｃ
家庭电子
维普资讯
目前市 售汽 车 防盗 报警 器大 部 采
用 声光报警 ，本文 介绍 一种 新 型防 盗 报 警器 ，其报警信 号通 过２ ． ４ 唧 ｚ ６ ９ ５ 无
★国外巧作荟萃★
线 电波 停播 ，在 一定 区域 内通 过 专用
器 带在 身上 ．随时监测 汽车 的安全
振荡器 的频率 ，而待 测 电容ｃ 和 选择 ｘ
的反馈 电阻确定门振荡器的频率 。 门振 荡器 Ｉ Ｉｃ 出脉冲经 Ｉ ｌｄ Ｃ－输 Ｃ—
反相 后，送 入Ｉ ２ （０ ７ Ｃ ４ １ ）第＠脚作为 时钟信号，Ｉ ２ Ｃ 输出复位脉冲和 锁存脉 冲对１ ４ ｃ 进行控制 ，并且还输 出门控脉
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停止 工作 。当ｘ 被破 坏 呈开 路状 态 １
时．Ｄ Ｉ Ｌ Ｄ ． 第＠脚输 出，Ｖ １ Ｄ 截止 ，Ｄ １ ４ Ｄ ． 开始振 荡，使 Ｄ 、Ｄ １５ Ｄ１６ Ｄ 第鲫 输 出脉冲信 号，Ｖ Ｉ Ｔ 断续导通 ．＂ ２ Ｔ 被调制 ． 、Ｖ ３ 发出断续无线 电波 进行报警 Ｖ）在脉 冲振荡器输 出脉冲 正程 Ｉ ２ 期导通 ．１ ｌ振荡器关断．获得调制的ｉＨ 音 频信号输 出 ｌｚ ｄ ｋｚ
数字式电感电容测量仪的设计
数字式电感电容测量仪的设计作者：何富运罗晓曙来源：《现代电子技术》2008年第22期摘要：在测量电感电容值时，传统的测量大都采用交流电桥法和谐振法。
然而这些方法通常采用刻度读数，读数不够直观。
着眼于对传统测量方式的改进，基于LC振荡电路原理，结合以AT89S51单片机为核心的频率测量电路，设计一种数字式电感电容测量仪,给出详细的电路原理和程序流程，对测量原理做了较详细的阐述。
基于LC振荡电路原理测量LC是本设计的创新之处。
关键词：电感电容；LC振荡电路；AT89S51；频率测量电路中图分类号：TP216文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)2202002Design of Digital Inductance Capacitance Measuring ApparatusHE Fuyun,LUO Xiaoshu(Physics & Electronic Engineering College,Guangxi Normal University,Guilin,541004,China)Abstract：Measuring the value of the inductance capacitance in traditional measuring mostly utilizes AC bridge and resonance.But these methods often read the value by scale meter,so the display isn′t pared with the tra ditional method,the design of digital inductance capacitance measuring apparatus is based on the principle of LC oscillation circuit and the frequency measuring circuit which uses AT89S51 as the core.Detailed circuit principle and program diagram are given.The measuring principle is also expatiated in detail.The innovation of the design is measuring LC based on the principle of LC oscillation circuit.Keywords：inductance capacitance;LC oscillation circuit;AT89S51;frequency measuring circuit1 测量原理整个测量仪原理框图如图1所示，其测量原理为。
推荐-基于51单片机的数字电容测量仪设计实验报告 精
电子技术实验报告设计课题基于单片机的数字式电容仪设计（）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的（），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：年月日学位版权使用授权书本学位作者完全了解学校有关保留、使用学位的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交的复印件和电子版，允许被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位。
涉密按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日【摘要】随着科技的不断发展，人类的不断进步，在电子技术领域的发展可谓突飞猛进，然而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着重要的作用。
因此，电容量的测量在日常使用中就不可避免。
本设计详细介绍了一种基于单片机的数字式电容测量仪设计方案及实现方法。
设计的主要方法是采用555芯片构成单稳态触发器,将电容容量转换为脉冲宽度。
数字式电容测试仪实验预报告
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。
其脉冲输入信号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。
因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容C值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其x精确度可以达到0.1%。
设计方案：利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严格与 Cx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 Cx的大小。
之所以选择该方案是考虑到这个方案不仅设计比较容易实现，而且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。
单稳态触发器输出电压脉宽T X=RC X ln3≈1.1RC X电路产生的脉冲可以从几微秒到数分钟。
当R固定时，则T X为正比于电容。
C越大，则Tw时间内通过与门的时钟脉冲就越多，则计数电路实现T与C正比。
单稳态触发器产生脉冲宽度T W与电容C成正比的特点，将被测电容C转换为宽度为T W的脉冲总电路图：设计要求：1.被测电容的容量在10μF至100μF范围内2.用数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
当被测电容CX接入电路后，由于电容充放电效应，单稳态触发器会产生一个脉宽与被测电容大小成正比的闸门信号（如图3中第三个信号），同时多谐振荡器会产生脉冲信号CP（如图3中第二个信号），闸门信号与脉冲信号CP同时经过与门运算，得到一个新的脉冲信号（图3中第一个信号），再将此信号送入计数器进行计数。
单稳态触发器由555定时器接成，4端为异步清零端，当置0时，无论输入如何均输出低电平，当置1时，555定时器工作。
数字式电容测量仪+答辩+倪城振+电气3班
X1
CRYSTAL
C2
+5V 1nF
18
XTAL2
9
RST
C1
10uF 29 30 31 PSEN ALE EA
R1
10K
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51
三、硬件设计
1、系统组成（模块组成） (1)单片机最小系统 (2) 555时钟芯片模块 (3)低脉冲产生电路 (4)键控模块 (5)显示模块 (6)量程选择电路 2、模块电路设计 (1)单片机最小系统:
C4 U1
1nF 19 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
二、方案比较与设计
第一种实现方案：如果三角波输入给以被测 电容器作为微分电容的微分电路，在电路参 数选择适当的条件下，微分电路的输出幅度 与Cx成正比，再经峰值检测电路或精密整流 及滤波电路，可以得到与Cx成正比的直流电 压Ux ，然后再进行A/D转换送给数字显示器， 便可实现所要求的函数关系。
数字式电容测量仪
专业综合设计报告设计题目：数字式电容测量仪专业班级：2011级电子1班小组成员：徐睿昀指导教师：***完成日期：2014年11月11日数字式电容测量仪设计一、设计任务与要求1.1 基本部分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，测量误差小于20%。
1.2 发挥部分（选做）1.自制稳压电源；2.至少设计两个以上的测量量程，使被测电容的容量扩大到100PF至100μF范围内；3.测量误差小于10%。
二、方案设计与论证2.1设计方案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。
可由555集成定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器等电路，当单稳态触发器输出电压的脉宽为：tw=RC㏑3≈1.1RC。
从式中可以看出，当固定时，改变电容C则输出脉宽tw跟着改变，由tw的宽度就可以求出电容的大小。
把单稳态触发器的输出电压Vo取平均值，由于电容量的不同，tw的宽度也不同，则Vo 的平均值也不同，由Vo的平均值大小可以得到电容C的大小。
如果把平均值送到A/D转换器，经显示器显示的数据就是电容的大小。
但是我们对A/D转换器的掌握程度还不够充分，设计有一些困难。
方案二：用阻抗法测R、L、C有两种实现方法：永恒流源供电，然后测元件电压；永恒压源供电，然后测元件电流。
由于很难实现理想的恒流源和恒压源，所以它们适用的测量范围很窄。
[1]方案三：像测量R 一样，测量电容C 的最经典方法是电桥法，如图2.1所示。
只是电容C 要用交流电桥测量。
电桥的平衡条件[2]是：()()1212n x j j n x Z Z e Z Z e φφφφ⎡⎤⎡⎤++⎣⎦⎣⎦⨯⨯=⨯⨯图1 电桥电路通过调节阻抗Z1、Z2使电桥平衡，这时电表读数为零。
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。
电容电压特性测试仪原理介绍 测试仪工作原理
电容电压特性测试仪原理介绍测试仪工作原理电容电压（C—V）特性测试仪是测试频率为1MHz的数字式电容测试仪器。
专用于测量半导体器件PN结势垒在不同偏压下的电容量，也可测试其它电容。
仪器有较高的辨别率，电容量是四位读数，可辨别到0.001pF，偏置电压辨别率为0.01V，漏电流小辨别率为0.01A或0.1A（可选）。
该测试仪器性能稳定牢靠，功能齐全，精度高，操作简单，适用于元件生产厂家，科研部门，高等院校等单位。
2. 原理CV法利用PN结或肖特基势垒在反向偏压时的电容特性，可以获得材料中杂质浓度及其分布的信息，这类测量成为C—V测量技术。
这种测量可以供应材料横截面均匀性及纵向杂质浓度的分布信息。
构成半导体器件的基本结构的PN结具有电容效应（势垒电容），加正向偏压时，PN结势垒区变窄，势垒电容变大；加反向偏压时，PN结势垒区变宽，势垒电容变小。
该仪器接受电流电压测量方法，它用微处理器通过8 次电压测量来计算每次测量后要求的参数值。
用一个相敏检波器和模数转换器次序快速完成电压测量。
正交测量通过交换测量信号的相位来进行，而不是参考相位检测。
因而不需要精密的模拟相位转换成电压矩形波电路。
通过从同一个高频信号源形成测试信号和参考信号，来保证正确的相位关系。
由微处理器依据已知的频率和测试信号相位，用ROM 存储器内的程序和所存储的按键选择来掌控测量次序，以及存储在RAM 中的校准数据来计算被测元件数值。
摩擦系数测试仪的工作原理与维护摩擦系数是表征包装材料爽滑性的物理量，分为动摩擦系数、静摩擦系数两类，是包装材料一项紧要的检测指标。
摩擦系数的大小直接关系到包装过程能否顺当进行。
工作原理：将条摩擦系数测定仪状试验样品用夹样器夹住，同时用待测样包住滑块，然后将滑块安置在传感器的挂孔上，在确定的接触压力下，通过电机带动齿条使传感器移动，也就是使两试验表面相对移动。
传感器所测得的力信号经过集成器放大，送入记录器，同时分别记录动摩擦系数和静摩擦系数。
《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。
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。
电容测量仪的使用教程
电容测量仪的使用教程电容测量仪是一种常用的电子测量工具，可以用来测试电容器的容值大小。
在电子学和电路设计中，电容测量仪被广泛使用，它不仅可以用于故障排查，还可以用于电路的调试和优化。
本文将介绍电容测量仪的基本原理和使用方法，以帮助读者更好地进行电容测量。
一、电容测量仪的基本原理电容测量仪的基本原理是利用电容器对电源电压的响应来测量其容值大小。
当电容器向恒流源充电或放电时，其电压会随时间变化。
根据电容器的电压变化曲线，我们可以计算出电容器的容值。
电容测量仪通过对电容器的充放电过程进行实时监测，并计算出电容器的容值。
二、电容测量仪的使用方法1. 准备工作首先，我们需要确认电容测量仪的工作状态是否正常。
打开电容测量仪，检查显示屏是否正常显示。
如果显示屏没有显示任何内容，可能是电池电量不足或者出现故障，这时需要更换电池或进行维修。
2. 连接测量仪将测量仪的正负极与待测电容器的两极进行连接。
确保连接稳固，以免影响测量结果。
在连接时，应注意将正负极对应正确，否则会导致测量值出现错误。
3. 进行测量启动电容测量仪，并按照仪器上的操作指南进行操作。
通常，测量仪会给出测量的起始电压和充放电的时间间隔。
按照仪器的提示，进行充放电操作。
4. 读取测量结果测量仪通常会在操作完成后自动显示测量结果。
这些结果可能以数字或者图表形式呈现，显示电容容值的大小。
对于一些高级的测量仪，还可以提供电容器的等效串联电阻（ESR）等参数。
三、使用技巧1. 选择合适的测量仪市场上有各种不同类型的电容测量仪，包括手持式和台式仪器。
根据自己的需要和预算，选择适合的测量仪。
另外，还应注意测量仪的测量范围和精度是否满足实际需求。
2. 确保稳定的电源电容测量仪需要稳定的电源供电，以保证测量结果的准确性。
在进行测量前，应先检查电源是否正常，并避免使用低电量的电池。
3. 注意电容器的极性某些电容器具有极性，即正负极。
在进行测量时，应注意将测量仪的正负极与电容器的正确极性相连接，以免测量出错误的结果。
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。
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。
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1 绪论1.1课程设计的背景很多电子产品中，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。
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，因此，设计一个简易电容测试仪作为测量工具是有必要的。
1.2课程设计的内容本次课程设计的内容是独立完成一个数字电容测试仪的设计，采用EWB电路仿真设计软件完成数字电容测试仪电路的设计及仿真调试，在微机上仿真实现数字电容测试仪的设计。
课程设计具体内容：框图中的外接电容是定时电路中的一部分。
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。
1.3课程设计的目的掌握multisim在电子设计中的仿真，分析，调试等应用。
掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。
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1.4课程设计指标与要求：指标：(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%。
课题任务要求：1、画出总体设计框图，以说明数字电容测试仪由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，时钟信号传输路径、方向和频率变化。
并以文字对原理作辅助说明。
2、设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。
3、选择合适的元器件，在EWB上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。
在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。
4、在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。
5、自行接线验证、仿真、调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和仿真结果分析问题所在，加以解决。
学生要解决的问题包括元器件选择、连接和整体设计引起的问题。
2 总体设计方案2.1设计原理框图2.2方案设计利用单稳态触发器充放电规律等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽度，即控制脉冲的宽度Tx 严格与Cx 成正比。
只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟方波相与，就可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，在显示器中显示计数脉冲的个数。
如果计数脉冲的频率等参数合适，数字显示的数字N 便与Cx 的大小。
之所以选择该方案是考虑到这个方案不仅设计比较容易实现，而且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。
2.3各模块功能简介控制电路的功能是经单稳态触发器将被测电容转化成宽度与之成正比的单个脉冲。
多谐振荡器提供标准的时钟脉冲，以便将单稳态产生的脉冲宽度用标准时钟脉冲个数来表示。
计数显示电路显示单稳态触发器脉冲宽度对应的标准时钟脉冲的个数。
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 外接电容图1、电容测量仪原理框图3 课程设计的步骤3.1555集成定时器功能表我们给出555集成定时器功能表，如表1：输入输出阈值输入端6 触发输入端2 复位端4 输出端 3 放电管T端7××0 0 导通<2/3Vcc <1/3Vcc 1 1 截止>2/3Vcc >1/3Vcc 1 0 导通<2/3Vcc >1/3Vcc 1 不变不变表1 555集成定时器功能表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。
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U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。
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。
图2多谐振荡器波形图多谐震荡周T为： T=T1+T2。
t1为电容C上的电压由1/3Vcc充到2/3Vcc所需的时间，充电回路的时间常数为R2C。
T1可用下式估算T1=（R1+R2）Cln2≈（R1+R2）Cln2 （3－1）T2为电容C上的电压由2/3Vcc下降到1/3Vcc所需的时间，放电回路的时间常数为R2C。
T2可用下式估算T2=R2Cln2≈R2Cln2 （3－2）所以，多谐振荡器的振荡频率周期T为T =T1+T2≈（R1+2R2）Cln2 （3－3）振荡频率为f =1/T=1/（（R1+2R2）Cln2）（3－4）555构成的多谐振荡器电路如图3：图3多谐振荡器电路所设计的多谐振荡器电路仿真波形图如图4：图4多谐振荡器电路仿真波形图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6所示的单稳态触发器，在电容测试中用作测量控制的，如果开关J1断开，则经过反相器后，端口2处于高电平，那么稳态时这个555定时电路一定处于Vc1= Vc2=1、Q=0、V0=0的状态。
通电后电路便自动地停在V0=0的稳态。
当开关J1闭合时，经反相器后，端口2处于高电平，使555定时电路Vc2=0，锁存器被置1，V0跳变成高电平，电路进入暂稳态。
与此同时TD截止，Vcc经R3开始向电容Cx充电。
当充至Vcx=2/3Vcc时，锁存器被置0，输出V0=0状态。
图5 单稳态触发器原理波形图单稳触发器输出脉冲的宽度等于暂稳台的持续时间，即Tw=RCxln3= 1.1RCx（3－5）设计的电路图如图6：图6 单稳触发器电路图单稳触发器仿真电路的输出波形如图7：图7 单稳触发器仿真电路的输出波形图3.4数字显示电路的设计：我们采用74LS160作为计数器，74LS160引脚图如图8：图8 74LS160引脚图74LS160的 A、B、C、D为输入端，QA、QB、QC、QD为输出端，RCO为进位输出端，CLK为脉冲输入（低电平有效），ENP、ENT为计数制端，CLR为异步清除输入端（低电平有效），LOAD为同步并行置入控制端（低电平有效）。
图9所示的是由3片74LS160组成的异步1000进制计数器，把个位计数器的进位输出端RCO接到十位计数器的CLK端。
第一片每计到9时RCO端输出变为高点平，下一个计数脉冲到达后，第一片计成0状态，而第二片计成1，可见，这3片74LS160不是同步工作的。
计数器的输出端接到只有四引脚的八段数码显示管上，数码管上显示的数值即为计数器所计脉冲的个数。
图9 计数器电路图3.4总电路图的设计上面我们已经的到由555组成的多谐振荡器的振荡周期为T =T1+T2=（R1+2R2）Cln2为了便于计算，式中取 R1=R2，则上式可化为T =T1+T2=3R1Cln2计数器在单稳触发器高电平时（经过反相器变换为低电平后）开始计多谐振荡器的周期数，满足下述关系式Tw=T，即1.1RCx =N3R1Cln2若要显示器直接显示出 Cx的值，则应该满足Cx=N ，即1.1R =3R1Cln2本设计中，我们通过控制R的大小来设置俩个不同的档位，由一个单刀双掷开关来控制。
我们取C=1uF，当R=1kΩ时测量电容范围为1uF-100uF,R=100kΩ时测量电容范围为0.01uF-1uF,通过计算可得R1=1.1R/(3Cln2)≈526Ω。
把多谐振捣器的输出和单稳态控制电路的输出通过一个与门相与，然后再接到计数器电路的低位脉冲信号输入端CLK。
这样数码管上显示的数值就是被测电容的容值。
总电路图如图图10：图10 数字电容测试仪总电路图脉冲输入端的仿真波形如图11：图11 脉冲输入端的仿真波形图4 电路的调试首先按照原理在仿真软件上绘制好图形，检查无误后即可调试。
计数和显示电路只要连接正确，一般都能正常工作，不用调整，主要调试时钟脉冲发生器，使其振荡频率符合设计要求，我们采用用示波器检测波形进行调整。
1uF-100uF档位电路图调试如下：我们将开关打到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S，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=524时最为合适。
调试结果如图12：图12 1uF-100uF档位调试结果图误差计算：(80-80)/100=0%<20%符合要求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=524时最为合适。
调试结果如图13：图13 0.01uF-1uF档位调试结果图误差计算:(0.57-0.56)/100=0.01%<20%符合要求。
我们测量的几组结果如表2：表2 数字电容仪的测量结果被测电容值(单位：μF) 0.10 0.56 0.90 10 60 80显示结果0.10 0.57 90 10 61 80预期显示值0.10 0.56 90 10 60 90误差0% 0.01% 0% 0% 1.7% 0%5 设计心得与体会做课程设计是为了让我们对平时学习的理论知识与实际相结合，在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论以及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。