简易数字式电容测试仪的设计
电容电阻电感测量仪设计报告
简易数字式电阻、电感和电容测量仪摘要本系统主控制部分采用TI公司的16位超低功耗单片机MSP430F149。
以自制电源作为LRC测量模块和各个主要控制芯片的输入电源，测量原理是通过测量电阻、电容或者电感和标准电阻各自的引起的频率变化，利用频率与电阻、电容、电感的函数关系推算出电阻值、电容值或者电感值。
测量的原理是LM311组成的LC震荡器的震荡回路的频率由单片机采样，然后再依据震荡频率计算出对应的电容或电感值，以及由NE555多谐振荡电路实现对电阻的测量。
软件设计部分使用C语言编程编写了包括控制测量程、按键处理、电阻电感电容计算、液晶显示程序。
利用MSP430F149单片机控制测量和计算结果，测量结果采用12864液晶模块实时显示。
关键词： MSP430F149、NE555芯片、LRC测量、12864液晶目录1 系统总体方案设计 (1)1.1系统方案选择 (1)1.2系统软硬件总体设计 (1)1.2.1硬件部分 (1)1.2.2软件部分 (2)2系统模块设计 (3)2.1硬件模块设计 (3)2.1.1电感电容测量模块 (3)2.1.2电阻测量模块 (4)2.1.3主控制模块 (5)2.1.4 AD采样模块 (5)2.1.5 液晶显示模块 (5)2.2软件模块设计 (5)2.2.1 控制测量程序模块 (5)2.2.2按键处理程序模块 (6)2.2.3电阻电感电容计算程序 (7)2.2.4液晶显示程序模块 (7)3系统测试 (8)3.1测试原理 (8)3.2测试方法 (8)3.3测试结果 (8)3.4测试分析 (9)4系统总结 (9)参考文献： (10)1 系统总体方案设计1.1系统方案选择方案一.基于模拟电路的测量仪利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电容可用恒流法和比较法，电感可用时间常数法和同步分离法等，虽然避免了编程的麻烦，但电路复杂，所用器件较多，灵活性差，测量精度低，现在已较少使用。
数字式电容测量仪的设计
个人现场模拟电子大赛题目之六
简易数字式电容测量仪的设计
设计一个简易电容测量仪，能对被测电容的容量、好坏进行判断。
设计提示：把被测电容作为定时电路中的一部分。
当被测电容的容量不同时，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，脉冲的数目就代表电容的大小。
1、基本部分
（1） 自制系统稳压电源，用绿灯指示电源工作状态。
（2） 被测电容的容量在0.1μF至1μF范围内
（3） 用2个数码管显示测量结果，测量误差小于20%。
（4）当电容值超出上述范围时测量仪发出溢出指示，蓝色发光管LED点亮。
（5）当电容短路时测量仪发出500Hz低音，黄色发光管LED点亮。
（6）当电容开路时测量仪发出5KHz高音，红色发光管LED点亮。
2、发挥部分
(1)被测电容的容量扩大到0.01uF至10μF范围内。
(2) 测量误差小于10%。
3、要求：
（1）设计出电路
（2）制作出实物
2011-05-06。
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。
数字式电容测试仪设计
数字式电容测试仪设计摘要：由于单稳态触发器的脉冲宽度tw与电容C成正比，把电容C转换成脉冲宽度为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—显示系统就可测得电容的数值。
时钟脉冲可由555构成的多谐振荡器提供。
如果时钟脉冲的各参数合适，数码管显示的数字N便是待测电容C x的值。
本文介绍了根据单稳态触发器测量电容值，利用闸门信号控制计算机频率脉冲的个数，锁存—译码—显示系统就可测得电容的数值。
Simple digital capacitance testerABSTRACT:Due to the pulse width of monostable trigger tw is proportional to the capacitance C, the capacitance C is converted into pulse width for tw rectangular pulse, and then use it as a gate signal control counter meter standard frequency pulse number, and send latch - decoding - display system can be measured, the value of capacitance. Clock pulse multivibrator composed of 555 available. If the parameters of the clock pulse, the digital tube display digital is to measure the value of the capacitor Cx N.KEY WORDS: Standard capacitance tester, gate signal ,frequency pulse multivibrator 555 ,74160, monostable oscillator counter简易数字式电容测试仪设计1 设计要求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。
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。
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 。
简易数显式电容测试仪设计实验
简易数显式电容测试仪的设计一.实验目的o1 熟悉电子电路的设计的一般方法、步骤。
o2 掌握数字电子技术的综合应用技术。
o3 掌握电子电路的安装、调试及测量方法。
o4 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：要求测量的电容量能数字显示。
测量电容量的范围是1uF~10uF。
测量精度±10%。
分辨率0.1uF。
三、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C X通过单稳态触发器转换成与其成正比的正脉冲宽度T W=K RC X，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C X的数值。
四、电路图及参数计算总电路图：参数计算：多谐振荡器的周期：7（R+2R）C=2.1ms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R T的大小。
因为要求0.1uF的分辨率。
Multisim仿真电路图如下：五. 调试方法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。
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，以证明是否损坏。
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
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：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、设计容提要及说明............ 错误!未定义书签。
4.1设计容 ........................................... 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。
电容测试仪的设计与制作
简易电容测试仪摘要数字电容测量仪是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
现在常用的测量方法是电容表法和充放电法。
本设计使用两个555定时器，其中一个555定时器搭建成单稳态触发器，通过给端脚2一个负脉冲使定时器由单稳态进入暂稳态，从而在输出端输出一个高电平的单脉冲，通过计算这个单脉冲的宽度便可由公式算出电容值，另一个555定时器搭建成多谐振荡器，通过电容充放电产生固定周期的脉波，作为计数脉冲；将计数脉冲接到74161构成的4位计数器的低位的计数脉冲输入端进行计算，每个74161的四个输出端接到数码管进行显示，用置数法对74161赋初值；采用直流稳压为系统提供+5V电压。
设计中使用开关转换来达到3个大量程测量电容，能够测量1pF~1000PF，1n~1000nf，1u~1000uf的电容值；其中100pf~100u为所要求的测量量程，在这个量程范围内，可很精确地测量到电容值，误差范围为0~百分之一。
关键词555定时器，单稳态触发器，多谐振荡器，74161构成的计数器技术要求1. 测试电容容量范围为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、蓝色发光二极管表示单位。
一、系统综述1.1、基本设计思路：将需要测量的电容接到单稳态触发器的6和7引脚端，另一端接地，6和7引脚通过电阻值与电源正极相连，而通过改变该电阻的阻值可以获得到不同的量程，单稳态触发器产生的脉冲宽度为：xx CCCC CCx w1RC.1ln3RCV 3 2V0 VlnRCt= =--=；把该脉冲接到多谐振荡器的REST端控制多谐振荡器的工作，通过多谐振荡器产生的计数脉冲对单稳态触发器产生的高电平单脉冲进行计数，（当取合适电容电阻参数时，便可使单稳态产生的单脉冲宽度内多谐振荡器产生的脉冲数等于电容数值，用不同颜色的LED灯便知道电容单位。
1.2、系统方案论证与选择：方案一容抗法测量电容电路其设计思想是首先利用一定频率（例为400Hz）的正弦波信号将被测量电容量Cx变成容抗Xc，然后进行C / VCA转换，把Xc转换成交流信号电压，再经过AC / DC转换期取出平均值电压V0，送至31/2位或41/2位A/D转换器。
简易电阻、电容和电感测试仪设计.(DOC)
元器件参数测量仪的设计一、课程目的1．加深对电路分析、模拟电路、数字逻辑电路、微处理器等相关课程理论知识的理解；2．掌握电子系统设计的基本方法和一般规则；3．熟练掌握电路仿真方法；4．掌握电子系统的制作和调试方法；二、设计任务1．设计并制作一个元器件参数测量仪。
2．（基本要求）电阻阻值测量，范围：100欧~1M欧；3．（基本要求）电容容值测量，范围：100pF~10 000pF；4．（基本要求）测量精度：正负5% ；5．（基本要求）4位显示对应数值，并有发光二极管分别指示所测器件类型；6．（提高要求）增加电感参数的测量；7．（提高要求）增加三极管直流放大倍数的测量；8．（提高要求）扩大量程；9．（提高要求）提高测量精度；10．（提高要求）测量量程自动切换；三、任务说明：电阻电容电感参数测量常用电桥法，该方法测量精度，但是电路复杂。
也可为简化起见，电阻测量也可采用简单的恒流法，电容采用555定时电路；1、绪论在现代化生产、学习、实验当中，往往需要对某个元器件的具体参数进行测量，在这之中万用表以其简单易用，功耗低等优点被大多数人所选择使用。
然而万用表有一定的局限性，比如：不能够测量电感，而且容量稍大的电容也显得无能为力。
所以制作一个简单易用的电抗元器件测量仪是很有必要的。
现在国内外有很多仪器设备公司都致力于低功耗手持式电抗元器件测量仪的研究与制作，而且精度越来越高，低功耗越来越低，体积小越来越小一直是他们不断努力的方向。
该类仪器的基本工作原理是将电阻器阻值的变化量，电容器容值的变化量，电感器电感量的变化量通过一定的调理电路统统转换为电压的变化量或者频率的变化量等等，再通过高精度AD采集或者频率检测计算等方法来得到确定的数字量的值，进而确定相应元器件的具体参数。
2、电路方案的比较与论证2.1电阻测量方案方案一：利用串联分压原理的方案V CC GNDR x R0图2-1串联分压电路图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比关系。
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
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。
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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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。
再次测量都需要按一下控制单稳态的按键。
并且如此得出的各模块输出不利于用示波器捕捉，不便于调试，而方案二就克服了方案一的缺陷，方案二的不足在于没能实现档位的自动变换。
并且电路稍显复杂，调试容易出错。
三.单元电路设计计算与元器件的选择1.单位周期脉冲产生器(555多谐振荡电路，输出为UNIT_OUT)：其输出脉冲作为一个最小单位标尺用于脉冲度量。
调节占空比至90%以上，缩小低电平占用时间，避免帧率控制脉冲的低电平时间过短以致无法检测。
不换挡位时UNIT_OUT的理论周期为10us，占空比为90%。
2.待测电容脉冲转换器(555单稳态电路，输出为CX_OUT)：该电路的输入是单位周期脉冲UNIT_OUT和帧率控制脉冲CON_OUT 相或的结果。
仅当两个脉冲均为低电平时，才能触发该转换器产生单稳态脉冲。
该电路的输出是一个脉宽与电容值成比例的正向脉冲以CON_OUT为周期进行时移的信号。
就是说在一个CON_OUT脉冲内，只会有一个单稳态脉冲。
CX_OUT的理论周期为1s，占空比与被测电容的值有关。
3.帧率控制脉冲产生器(555单稳态电路，输出为CON_OUT)：该电路的输入为UNIT_OUT，保证了帧率控制脉冲和待测电容脉冲转换器的同步性。
该电路的输出为周期性单稳态脉冲。
CON_OUT的理论周期为1s，占空比接近100%。
4.计数器(CD40110)：受上述三个脉冲信号的控制进行计数和显示。
四.设计的具体实现1.系统概述简单介绍系统设计思路与总体方案的可行性论证，各功能块的划分与组成，全面介绍总体工作过程或工作原理，应包含有整体框图。
系统框架图电路按功能分为三个模块：①. 信号发生模块：该模块的核心器件为NE555。
由555构成两个单稳态触发器和一个多谐振荡器。
三个小电路输出三个信号UNIT_OUT,CON_OUT,CX_OUT。
UNIT_OUT直接计数显示模块的计数端，CON_OUT,CX_OUT通过逻辑运算模块后同时控制计数显示模块的复位端，锁存端和计数端。
②. 逻辑运算模块：该模块的核心器件为74LS00。
对信号发生模块的三个信号进行逻辑运算。
获取前级或者后级所需要的控制信号。
③. 计数显示模块：该模块的核心器件为CD40110。
在一个计数周期内，即1s内。
按实现的功能分三个阶段：复位阶段，计数阶段，停止计数阶段。
复位阶段进行复位，计数使能，锁存器锁存。
计数阶段不复位，计数使能，锁存器不锁存。
停止计数阶段不复位，计数端不使能，锁存器不锁存。
总体工作过程：信号发生模块中的单位周期脉冲产生器产生一个UNIT_OUT，传入帧率控制脉冲产生器，从而帧率控制脉冲产生器输出CON_OUT，CON_OUT与UNIT_OUT进行或运算后传入待测电容脉冲转换器，从而待测电容脉冲转换器输出CX_OUT，产生的三个波形以及波形与CD40110的引脚控制端的逻辑关系如下图表所示：时序图单位周器脉冲UNIT_OUT待测电容输出脉冲CX_OUT帧率控制脉冲CON_OUT正常生命期异常处理CX_OUT 0 1 0 1CON_OUT 0 1 1 1复位RES 1 0 0 1 T(计数器使能) 0 0 1 0ELE(锁存使能) 1 0 0 0 逻辑关系如下：RES = ~CON_OUTLE = (~CX_OUT)(~CON_OUT)~TE =(~CX_OUT)(CON_OUT)将上述逻辑关系转换为与非逻辑后具体的逻辑实现如下图所示：通过以上处理，上电后每个一秒电容测试仪电路就会进行复位，计数，显示。
从而在数码管端显示待测电容的值。
电路有三个当位通过改变单位周期脉冲产生器中的控制电容为102,103,104。
就可以调出以1nF为单位的x1档，x10档，x100档。
另外电路2.单元电路设计、仿真与分析详细介绍各单元电路的选择、设计及工作原理分析、仿真，并介绍有关参数的计算及元器件参数的选择等。
其中仿真应有相应仿真结果的截图。
a.单稳态触发器⏹实现单元：NE555⏹原理介绍：图2所示为单稳态触发器的电路和波形图。
单稳态触发器在数字电路中常用于规整信号的脉冲宽度（TW）：将脉宽不一致的信号输入单稳态触发器后，可输出脉宽一致的脉冲信号。
另外，单稳态触发器也常用于定时器电路中，调整RC的值可以得到不同的定时值。
图1 由555构成的单稳态触发器单稳态触发器采用电阻、电容组成RC定时电路，用于调节输出信号的脉冲宽度TW。
在图2（a）的电路中，Vi接555定时器的端，其工作原理如下：①稳态（触发前）：Vi为高电平时，VTR=1，输出VO为低电平，放电管T导通，定时电容器C上的电压（6、7脚电压）VC = VTH = 0 ，555定时器工作在“保持”态。
②触发：在Vi端输入低电平信号，555定时器的端为低电平，电路被“低触发”，Q端输出高电平信号，同时，放电管T截止，定时电容器C经（R+RW）充电，VC逐渐升高。
电路进入暂稳态。
在暂稳态中，如果Vi恢复为高电平（VTR=1），但VC充电尚未达到 VCC时（VTH=0），555定时器工作在保持状态，VO为高电平，T截止，电容器继续充电。
③恢复稳态：经过一定时间后，电容器充电至VC略大于 VCC ，因VTH> VCC使555定时器“高触发”，VO跳转为低电平，放电管T导通，电容器经T放电，VC迅速降为0V，这时，VTR=1，VTH=0，555定时器恢复“保持”态。
④高电平脉冲的脉宽TW：当VO输出高电平时，放电管T截止，电容器开始充电，在电容器上的电压< VCC这段时间，VO一直是高电平。
因此，脉冲宽度即是由电容器C开始充电至VC= VCC的这段暂稳态时间。
脉冲宽度计算公式：Tw≈1.1(R+RW)Cb. 多谐振荡器⏹ 实现单元：NE555⏹ 原理介绍： 用555定时器构成的多谐振荡器及其工作波形如图2所示，其工作原理如下： 当接通电源V cc 后，电容C 上的初始电压为0V ，比较器C 1和C 2输出为1和0，使U o =1，放电管T 截止，电源通过R 1、R 2向C 充电。
U c 上升至2V cc ／3时，RS 触发器被复位，使U o =0，T 导通，电容C 通过R 2到地放电，U c 开始下降，当U c 降到V cc ／3时，输出U o 又翻回到1状态，放电管T 截止，电容C 又开始充电。
如此周而复始，就可在3脚输出矩形波信号。
由图2（b ）所示，U c 将在V cc ／3和2V cc ／3之间变化，因而可以求得电容C 上的充电时间T 1和放电时间T 2 ：T 1=（R 1+R 2）Cln 2≈0.7（R 1+R 2）C图2 由555构成的多谐振荡器26V C CR D O 5553v I 2I 1v 84(a)(b)v 7R R V C C12C 150.01μFC 1v C P21C3V V C C v C C 3tv O t O O t t t C C V 012T T T 120T2=R2Cln2≈0.7R2C所以输出波形的周期为T=T1+T2=（R1+2R2）Cln2≈0.7（R1+2R2）C振荡频率f=1／T≈1.44／[（R1+2R2）C]占空比q= （R1+R2）／（R1+2R2）＞50％c.计数器⏹实现单元：CD40110⏹原理介绍：40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。
40110有2个计数时钟输入端CPU和CPD分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。
由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。
40110的进位输出CO和借位输出BO一般为高电平，当计数器从0～9时，BO输出负脉冲；从9～0时CO输出负脉冲。
在多片级联时，只需要将CO 和BO分别接至下级40110的CPU和CPD端，就可组成多位计数器。
图3 40110管脚图图4 40110真值表3．电路的安装与调试电路板经打孔后很多焊盘掉落。
为方便打孔，在腐蚀电路板之后没有立刻将表面墨粉磨去，打孔后虽小心处理，打孔边缘铜皮仍有毛刺，磨砂时易被勾住而致焊盘处铜皮掉落。
另外孔径过小，腐蚀时间过长也会照成这个后果。
由于焊盘脱落，后续的上焊出现了问题，焊得很难看，调试时也发现电路不工作的原因多源于此。
松香水挥发后表面疙瘩不平。
松香水涂的时候赶时间，没有仔细涂，一下子涂了很多，并且没有平放在静处。
如果少涂一些，应当可以改善该问题。
同一条线路上的输出电压不同。
可能是电磁干扰，也可能是接触不良，电磁干扰的可能性很小，但是仔细观察电路线也没有看出有铜线断路，或者焊盘虚焊。
最终用导线依着铜线焊了一转，问题就解决了，因此应该是铜线断路了，可能是铜线本身的问题。