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。若在定时时间内计数器计得的脉
冲个数为N，参数设置适当，则脉冲的个数N为电容容量的值。
2、系统框图设计：
系统总设计框图如图所示：
图1.1系统总设计框图
图中时基电路是给定事电路产生一个下降沿脉冲，同时控制计数器清零信号和锁存器控制。当下降沿到来时，定时电路开始定时，基准信号电路是1秒钟产生100000个计数脉冲电路，与定时电路一起送入闸门电路，然后计数器开始 计数，通过锁存译码 3、芯片介绍： 3.1 、555芯片简介：
Ctr
TR 和TH ：信号的输入端
555定时器输出端，输出波形为矩形波；控制端，常对地接
一个0.01uF 的滤波电容; 放电端，控制波形周期； Vcc 端。
2）、555定时器功能表：
将其显示出来。
图1. 1）、各管脚功能：GND ：接地
端； 用〔芯片工5符 J=L 号
3管脚 5管脚 7管脚 8管脚
表1.1555定时器的功能表
输入输出
高电平触发端
（u I1）
低电平触发端
（U I2）
复位
（RD）
输出
（U0）
放电管VT的状
态
X X00导通<2/3Vcc<1/3Vcc11截止
>2/3Vcc>1/3Vcc10导通
<2/3Vcc>1/3Vcc1不变不变
当UI1>UR1、UI2>UR2时，比较器C1和C2的输出uc1=0、uc2=1，基本RS 触发器被置0,Q=0、——=1,输出Uo=0,同时V导通。
当UI1 当UI1 3.2160芯片简介： 图1.3160芯片逻辑符号 稳压源： LM7fO5CT 1 LI 阳■ -7REG udL7rtK •—— CCH ML« ■■■ T2-T1 Xposition0 YpcsiticriU [77T 阳d&/A 痴日 lime LI.LIULI5 1ULI.LILIUms 1ULI.LILIUms Criannel_ALI.LI ULIV -15.556mV -15.556mV T1♦* TimebaseScale10ms /Div Cl-i3nne]_A Scale 口口口\・忙山 Uhannel Scale ” B 三.一 WDiv Tngger 国源下田日1E Yposition D L&v^l C V AC1D Type Sing.Nor..AJtc> None 经过稳压源后输出电压：基准信号 BcITrts 脸 ; A B 率I-+ C1 5.5II F 锁存器： ： U6：：：：：： 74LS273O W 口口口z oon 。 Tm 。寸》P ■中0安 74LS2?3D W 74LS273DW A ■■ ■媪 3■ ■O i .. ■o r j ■■ •Q D MB . H O 加 -CM - 心■ >fl>：- 打 ■■■■■■■|-^)■■■■■■■■门门口白口二口口L.r •TRgEdKF -B 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。若在定时时间内计数器计得的脉 冲个数为N，参数设置适当，则脉冲的个数N为电容容量的值。 2、系统框图设计： 系统总设计框图如图所示： 目录 1课程设计目的 2课程设计指标 2.1 基本部分 2.2 发挥部分 3课程设计原理 4设计的步骤和过程 4.1 控制电路 4.2 记数显示电路 4.3 时钟电路 5设计的仿真和运行结果 6 课程设计总结 7课程设计建议 参考文献 附录： 附录A 附录B 课程设计目的 （1）数字电子技术课程设计是数字电子技术课程的实践环节，是对学生学习数字电子技术的综合训练。学生根据某一课题技术指标或逻辑功能的要求，独立进行电路设计，工程估算，实验测试与调整，写出实验总结报告。 （2）通过这一电路综合性实践训练，要达到深化所学的理论知识，培养综合运用所学知识的能力，掌握一般电路的分析方法，增强独立分析问题与解决问题的能力。通过这一综合训练培养学生严肃认真的工作态度和科学作风，为今后从事电路设计和研制电子产品打下初步基础。 （3）通过课程设计让学生掌握采用EWB电路仿真设计软件的基本方法，熟悉一种EWB软件，并能利用EWB软件设计一个电子技术综合问题，并在实验板上成功下载，为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。 （4）通过课程设计使学生初步具有分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力。 课程设计指标 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%。 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100P F至100μF范围内。 (2) 测量误差小于10%。 课程设计原理 此数字电容测试仪框图分为三个部分：控制电路、记数显示电路、时钟电路。 1 控制电路 控制电路为单稳态控制电路。控制器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。 2 记数显示电路 记数显示电路由3个二——十进制加法计数器和数码显示管组成。用于记数和显示被测电容的数值。 3 时钟电路 时钟电路由555定时器构成的多谐振荡器来实现时钟产生功能。 原理框图如下： 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 J J J J J J J J J J J J J J J1 、方案设计与论 证 ,,,,,,,,J J J J J J 2 3 摘要 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。在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。在日常的电路工程或者是电路试验中，电容是一个最常见的元器件，实际应用中，对电容的电容值的准确度要求也是很高的。在实际操作中，对电容的测量存在许多麻烦，数值的表现也不够直观。数字电容测试仪，只要接入被测电容，打开开关以后，就能直接在屏幕上显示出电容的大小，方便在以后的实验中对电容的使用。 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，其精 x 确度可以达到0.1%。然后在电路中加入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的信号滤波，使最终输出电压 v与被测量的电容值呈 o 线性关系。最后是输出电压的数字化，将 v输入到译码器中翻译成BCD码，输 o 入到LED数码管中显示出来。 关键字：555定时器，脉冲，LED数码管，电容 目录摘要1 目录2 第一章引言3 1.1设计背景及意义3 1.2电容测试仪的发展历史及研究现状4 1.3本设计的要求4 第二章系统方案设计5 第三章电路功能单元设计与原理7 3.1直流稳压电源设计7 3.2基准脉冲发生电路设计8 3.3待测电容容量时间转换电路设计9 3.4闸门控制电路设计10 3.5译码和显示电路设计11 3.6量程档位设计12 第四章系统参数设定13 4.1基准脉冲参数设定13 4.2量程档参数设定13 第五章系统调试与测试结果14 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：李丹丹 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C x 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V o 取平均值， 由于电容量的不同，tw的宽度也不同，则V o 的平均值也不同，由V o 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 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%。 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 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R 1和R 2 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 1 和C 2 的输出分别为U C1 =0、U C2 =1，基 本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U 0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 1和C 2 的输出为U c1 =1、U c2 =0，基本RS 触 发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U 0由低点平U oL 跃到高电平Uo H 。同时，因Q’=0， 放电管V截止，电源Vcc又经过电阻R 1和R 2 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，作为基准信号频率。555组成多谐振荡器输出波形如图3。 VCC 图2 555组成多谐振荡器 南京机电职业技术学院 毕业设计(论文) 题目数字式电容测量仪的设计 系部电子工程系专业电子测量技术与仪器 姓名周桥学号G1010314 指导教师郁镭 2013年04 月28 日 摘要 随着社会物质财富的日益增长，安全防盗已成为社会问题。而锁自古以来就是把守门户的铁将军，人们对它要求甚高，既要安全可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。目前国内，大部分人使用的还是传统的机械锁。然而，眼下假冒伪劣的机械锁泛滥成灾，互开率非常之高。所谓互开率，是各种锁具的一个技术质量标准，也就是1把钥匙能开几把锁的比率。经国家工商局、国家内贸局、中国消协等部门对锁具市场的调查，发现个别产品的互开率居然超标26倍。机械锁的这些弊端为一种新型的锁---电子密码锁，提供了发展的空间。 本密码锁的主控芯片采用价格实惠而且容易购买的STC89C52芯片。密码输入采用矩阵键盘，密码显示采用LCD显示屏。系统能完成密码输入、正确开锁、错误提示这些基本的密码锁的功能。因此没使用编程器，用C语言实现系统的软件部分。此设计具有安全性高、价格低廉便于实现等优点。 关键词:电子密码锁STC89C52矩阵键盘 目录 摘要............................................................................................................................... I 目录............................................................................................................................ III 第一章引言. (1) 第二章系统方案设计 (3) 2.1测量部分的系统方案设计 (3) 2.2利用单片机进行编程翻译 (3) 2.3利用译码器进行翻译 (3) 第三章单元电路设计及原理 (4) 3.1电容测量电路及原理 (4) 3.1.1多谐振荡电路及工作原理 (4) 3.1.2单稳态触发电路图及工作原理 (5) 3.1.3显示电路设计 (7) 3.1.4滤波器工作电路图及原理 (7) 3.2模拟信号的处理以及数字化显示 (8) 第四章系统参数设定与测试结果 (10) 4.1系统参数设定 (10) 4.2测试结果 (10) 第五章设计结论与谢词 (11) 参考文献 (12) 附录1 元器件清单 (13) 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x C。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x C值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精度可以达到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的信号滤波，使最终输出电压o v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o v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 关键词：电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管 一、测量系统的方案设计 (3) 1.1、测量部分的系统方案设计 (3) 1.1.1、恒亚充电法测量 (3) 1.1.2、恒流充电法测量 (3) 1.1.3、脉冲计数法测量 (3) 1.2、测量信号数字化系统方案选择 (3) 1.2.1、利用单片机进行编程翻译 (4) 1.2.2、利用译码器进行翻译 (4) 二、单元电路的设计及原理 (4) 2.1、电容值测量电路及原理 (4) 2.1.1、多谐振荡器电路图及工作原理 (6) 2.1.2、单稳态触发器电路图及工作原理 (7) 2.1.3、滤波器工作电路图及原理 (8) 2.2、模拟信号的处理以及数字化显示 (9) 三、系统参数设定 (10) 四、结论及谢词 (11) 4.1、结论 (11) 4.2、谢词 (11) 参考文献··································································12附表：元器件明细 表 (13) 一 系统方案设计 1.1 测量部分的系统方案设计 1.1.1:恒压充电法测量。 用一个电阻和电容串联，用恒压源对电容进行充电，然后根据电容充电的曲线超过某个固定电压所需要的时间，利用曲线拟合的方法测量。测量所使用的原始公式是：t u i d C d ?=。可见电容的值和电压以及时间呈微分关系。用这种方法测量，时间和容值是非线性的。因此测量难度高，精度低，并且难以实现数字化。1.1.2：恒流充电法测量。 用恒流源对电容充电，此时电容的容量和充电时间是成正比的，所以可以利用AD 或者比较功能同某个固定电压比较，来实现电容测量。测量所用的原始公式是： q C u =.q i t =?.所以i t U c ?=。恒流源的电流大小是已知的，时间和电压也可以测量出来。由上面的公式即可求得电容的大小。使用这种方法来测量，精度较上一种方法有所提高，且便于操作和实现。但要使用恒流源，恒流源的的设计要求很高，且达不到测量所需要的精度要求，因此这种方法也不适用。1.1.3：用脉冲计数法测量电容。 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 数字电容测量仪设计 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;LCD1602 Abstract The 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 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。同时，因Q' =0，放电管V截止，电源Vcc又经过电阻R i 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，作为基准信号频率。555组成多谐振荡器输出波形如图3。 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R 1和R 2 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 1 和C 2 的输出分别为U C1 =0、U C2 =1，基 本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U 0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 1和C 2 的输出为U c1 =1、U c2 =0，基本RS 触 发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U 0由低点平U oL 跃到高电平Uo H 。同时，因Q’=0， 放电管V截止，电源Vcc又经过电阻R 1和R 2 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，作为基准信号频率。555组成多谐振荡器输出波形如图3。 VCC 图2 555组成多谐振荡器 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： 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) 数字式电容测试仪 数字式电容测试仪实验报告一、实验目的 1 了解电容量测量的原理，常用方法:单稳态测脉宽，谐振法。 2 掌握如何用555定时器构成单稳态触发器，多谐波振荡器。 3 学会怎样根据指标设计(量程、精度以及速度要求)电路。 二、实验原理 单稳态触发器的脉宽与输入信号无关，与RC决定。单稳态触发器有一种稳定状态，在外来触发脉冲的作用下，电路有稳态翻转到另一对力状态，这一对立状态时暂稳态，在触发脉冲消失后，电路经一段时间将由暂态自己返回到稳态。我们用555定时器构成一个单稳态触发器，电路如下: 脉宽的公式为:tw=R Cx ln3=1.1*R Cx 可以根据这个公式计算出未知电容大小，设计不同的电阻档可测各种电容(100Pf---100uf). 下图为用555单稳态定时器产生多谐震荡器的电路原理图，输出信号作为数字式电容 测试仪的触发信号。 多谐震荡器的输出波形与电容两端充放电波形比较: 三、实验步骤 1根据参数要求设计电路并用EWB软件进行仿真。 2 记录数据，波形分析，与设计值进行比较。 输出信号(上)与触发信号(下)的波形比较: 输出信号(上)与电容充放(下)波形: 四、数据分析 1、从波形图可以看出:触发信号与输出信号反相，电容充放电规律基本符合实际要 求(充电慢，放电迅速)。 2、在实际分析数据时，当电容取值100pf，如果触发信号的频率较小电路将不能进行 仿真。 3、当电容取值100pf，电阻R取1K时，理论算出的时间常数(脉宽)和实际仿真波 形的显示脉宽比较误差较大。理论计算脉宽tw=R Cx ln3=1.1*R Cx=110ns, 实际显 示波形的tw=250ns，误差几乎100%。电阻取值100K时，理论计算tw=1.1us，实 际显示波形的tw=1us，误差为10%。由此可分析出当电阻取值越小时，误差越大。 输入窄脉冲计算得到的电脉宽tw 电阻值RL 实际电容C 误差频率容值Cx 10MHz 7.7000us 70KΩ 100pF 100pF 0% 10 KHz 496.3502 us 50 KΩ 9.0245nF 9nF 0.27% 50 KHz 5.5064 ms 50 KΩ 100.1164nF 100 nF 0.12% 50 KHz 5.5176 ms 10 KΩ 501.6nF 500 nF 0.32% 50 KHz 9.8711 ms 10 KΩ 897.373nF 900 nF 0.29% 5KHz 1.1012ms 100Ω 10.011uF 10uF 0.11% 5KHz 5.5017ms 100Ω 50.0155uF 50uF 0.03% 5KHz 8.7963ms 100Ω 79.966uF 80uF 0.04% 5KHz 11.00ms 100Ω 100uF 100uF 0% 五、总结和体会 痛过这个实验，我们对数字式电容测试仪的设计，电路的扩展有了更进一步的了解。学会了如何用555定时器构成单稳态触发器，多谐波振荡器，该电路与一般电路相比较影响误差比较小可靠性比较高。毅力，不断的努力是做好事情的前提，在整个实验过程中也暴露了我们比较粗心的缺点，做事情还不是很踏实。以后还需数字式电容测量仪的设计
大学课程设计 数字电容测试仪
数字式电容测量仪的设计课程设计-word版
数字式电容测量仪设计
数字式电容测量仪
简易数字式电容测试仪的设计
数字电容测量仪课程设计方案
数字式电容测量仪的设计
数字式电容测量仪设计方案
简易数字电容测量仪设计
数字电容测量仪设计_毕业设计论文
数字电容测量仪-课程设计
数字电容测量仪 课程设计
简易数字式电容测试仪设计报告
数字电路课程设计报告_简易数字电容测试仪(原创).
数字式电容测试仪