数字电容测量仪的设计--数电课程设计
电容测试仪课程设计
电容测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容测试仪的基本原理，掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能运用电容测试仪进行电容器的测量，并准确读取测量结果。
3. 学生了解电容器的容值范围及其在电子电路中的应用。
技能目标：1. 学生能够独立操作电容测试仪，进行实际电容器的测量，并解决简单测量问题。
2. 学生通过实际操作，培养观察、分析、解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学的知识，设计简单的电容测试实验，提高实验操作技能。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对物理实验的兴趣和热情，提高学习积极性。
2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通协作，培养团队精神。
3. 学生了解电容测试仪在电子测量领域的作用，认识到科技对生活的影响，增强社会责任感和创新意识。
课程性质分析：本课程为物理实验课，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的实践能力和动手能力。
学生特点分析：初三学生已具备一定的物理知识和实验技能，对新鲜事物充满好奇心，但操作熟练度有待提高。
教学要求：1. 教学内容与课本紧密结合，注重实践操作，提高学生的动手能力。
2. 教师应引导学生主动参与实验，培养学生的学习兴趣和探究精神。
3. 教学过程中，注重培养学生的团队合作意识和沟通能力。
二、教学内容1. 电容测试仪基本原理- 电容器的定义及工作原理- 电容测试仪的工作原理与测量方法2. 电容测试仪的操作方法与使用步骤- 电容测试仪的连接与准备- 电容测试仪的操作流程- 电容器的测量及结果读取3. 实际操作：电容器测量- 选择不同容值的电容器进行测量- 学生分组操作，相互协作，完成测量任务4. 电容测试仪在电子电路中的应用- 电容器在电子电路中的作用- 电容器容值对电路性能的影响5. 教学案例分析- 分析实际测量中可能遇到的问题及解决方法- 讨论测量结果与理论值的偏差原因6. 课堂小结与作业布置- 总结本节课的重点知识- 布置与教学内容相关的作业，巩固所学知识教学内容安排与进度：第一课时：电容测试仪基本原理及操作方法学习第二课时：实际操作：电容器测量第三课时：电容测试仪在电子电路中的应用及案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“电容器”章节相关，涵盖了电容器的原理、测量及应用等方面，有助于学生深入理解电容器相关知识。
数字电容测试仪课程设计
数字电子技术课程设计报告项目名称：数字电容测试仪班级：1611电子姓名：李瑞（2016111123）程家豪（2016111104）胡焱（2016111115）胡永凯（2016111116）指导老师：王正强1.1引言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，此次我们的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。
它由测试电路和显示电路两部分组成。
通过使用测试电路中555定时器做多谐振荡器，电容配合电阻充放电产生一系列的方波脉冲，再通过计数器记数算出电容的值，从而实现数码管显示被测电容的容值。
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。
1.2设计任务及要求1.2.1基本要求(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%。
1.2.3设计任务及目标（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。
2．1设计原理本设计中用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。
用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容值。
或者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—锁存—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。
2．2单元电路设计分析2.2.1用555定时器构成的多谐振荡器电路图及其输出波形如图2所示，其工作原理如下：由图2所示，可以求得电容C1上的充电时间T 1和放电时间T 2：T 1=（R 1+R 2）C ㏑2≈0.7（R 1+R 2）CT 2=R 2C ㏑2≈0.7R 2C所以输出波形的周期为T=T 1+T 2=（R 1+2R 2）C ㏑2≈0.7（R 1+2R 2）CR 1=4.7k ，R 2=12k ，T≈2ms振荡频率f=1／T≈1.44／[（R 1+2R 2）C]≈500Hz 占空比q=（R 1+R 2）／（R 1+2R 2）≈58.2％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图1原理框图被测电容图2多谐振荡电路及输出波形2.2.2用555定时器构成的单稳态电路用555定时器构成的单稳态触发器及其工作波形如图3所示，其工作原理如下：接通电源瞬间，V c=0，输出V o=1，放电三极管T截止。
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。
数电课程设计电容测试仪报告书
一、摘要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。
数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。
本次课程设计是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电容测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。
大多数电容可以用万用表电阻档测量其充放电情况，以判断其好坏和估测其大小。
但是对于容量较小的电容，其充放电电流很小，万用表表针几乎看不出摆动，所以无法检测。
小容量电容表可以解决这个问题。
电路采用了两个555时基电路，分别构成时钟电路和测量电路，构成级数、锁存、译码、显示电路，显示电容的值。
555构成多谐振荡器和单稳态触发器，由被测电容控制单稳态触发器的高电平时间，进而控制计数时间。
二、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。
用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容值。
或者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—锁存—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。
想要实现待测电容的数字式测量，最主要的是将待测电容相关的模拟信号转换为数字信号。
我们利用的是555单稳态触发器来实现这点。
知道555单稳态触发器能实现数模转换后，最关键的就是将待测电阻容值的模拟信号以何种方式输入到555单稳态触发器中。
根据测量原理的不同，其输入方法有很多，如直接法、电桥法和充放电法。
各种办法都有相应的优缺点，例如充放电法及直接法均需求得被测样两端的电压与通过被测样的电流，利用欧姆定律从而得出被测的电容，电桥法那么是利用电桥两端电位的平衡来得出被测样的电容。
数字式电容测量仪的设计课程设计-数字电容测试仪的设计
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_____________课程设计任务书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 JJ J J J J J J J 1、方案设计与论证,,,,,,,, J J J J J JJ J J J J J 21 ．测脉宽法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 12 ．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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 44．计数电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ■ •y i l ] a i_i 55 ．锁存器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5 6．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 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。
数字电容测试仪..
4.2 555定时器搭建单稳态触发器
由555定时器构成的单稳态触发和多量程选择部分电路如图4-3所示，它可以产生占空比一定的脉波，此脉波用来控制计数。在单稳态触发电路后加反相器用来控制锁存计数值。
图4-3 单稳态触发电路
单稳态触发器的工作原理如下：
1．稳定状态
没有加触发信号时，输入 为高电平。接通电源后， 经电阻R3对电容C进行充电，当电容C上的电压 时，输出 。与此同时电容C迅速放完电， ， 不变。
方案一：用阻抗法测R、L、C有两种实现方法：用恒流源供电，然后测元件电压；用恒压源供电，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。
方案二：应用基本思想：把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。先把电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，然后将其作为闸门控制计数器计数，计数后再运算求出C的值，并送出显示，转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比，由tw的宽度就可求出电容的大小。可利用数字频率计的知识，频率的测量可用计数器计数来实现，通过计算参数使待测电容与计数值满足某一函数关系，通过这个函数关系可表示出待测电容的大小。而测脉冲宽度法事实上与测频率法相同，脉冲作为门控信号，与时钟脉冲发生器产生的固定频率相“与”，待测电容容量越大，脉冲宽度越宽，则相“与”后产生的计数脉冲越多，再按照测频率法的方法就可以测量出待测电容的容量。其实，这种转换就是把模拟量转换成数字量，频率f是数字电路很容易处理的数字量，这种数字化处理一方面便于式仪表实现智能化，另一方面也避免了有指针读数引起的误差。
（4-1）
工作波形如图4-2所示：
图4-2 多谐振荡器波形
振荡波形的周期为：
（4-2）
其中 , ，占空比为：
电容测试仪课程设计
电容测试仪 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容测试仪的基本工作原理和功能用途；2. 学生能掌握电容测试仪的操作步骤和注意事项；3. 学生能了解电容的基本概念，包括单位、性质和分类；4. 学生能运用公式计算电容器的电容量，并理解其物理意义。
技能目标：1. 学生能够正确使用电容测试仪进行电容量的测量；2. 学生能够通过实际操作，分析并解决测量过程中可能出现的问题；3. 学生能够运用所学的知识，对实际电路中的电容器进行检测和评估。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，激发学习热情；2. 学生养成严谨的科学态度，注重实验操作的规范性和准确性；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力；4. 学生认识到物理实验在现实生活中的应用，增强学以致用的意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过电容测试仪的实际操作，使学生掌握电容量的测量方法，培养实验操作能力和问题解决能力。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师在教学过程中能够明确课程预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 电容基本概念：电容的定义、单位、性质及分类；2. 电容器的工作原理：电容器储存电荷的原理，电容器的构造和功能；3. 电容测试仪的原理与操作：电容测试仪的工作原理，操作步骤及注意事项；4. 电容测量实验：运用电容测试仪进行电容量的测量，分析测量误差及解决方法；5. 电容器的应用：介绍电容器在实际电路中的应用，如滤波、振荡等。
教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，进行科学、系统的组织。
具体安排如下：1. 引入电容基本概念，让学生了解电容器的物理本质；2. 讲解电容器的工作原理，为学习电容测试仪的使用奠定基础；3. 详述电容测试仪的原理与操作，指导学生进行实际操作；4. 安排电容测量实验，巩固所学知识，提高实验技能；5. 介绍电容器的应用，使学生了解物理知识在实际生活中的运用。
教学内容紧密联系教材，确保教学大纲的合理性，为课程实施提供明确的方向和依据。
电容测量仪的课程设计
电容测量仪的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电容的基本概念，掌握电容的单位、计算公式及测量方法。
2. 学生能够了解电容测量仪的原理、结构、功能及其使用方法。
3. 学生能够掌握用电容测量仪进行实验操作的基本步骤和注意事项。
技能目标：1. 学生能够正确使用电容测量仪进行电容值的测量，并能够处理实验数据。
2. 学生能够通过实际操作，提高实验操作能力和解决问题的能力。
3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生在实验过程中，能够积极参与，主动探究，培养对物理实验的兴趣和热情。
2. 学生能够关注实验过程中的安全问题，养成良好的实验习惯。
3. 学生通过实验，体会物理学在生活中的应用，增强科学素养和科技强国意识。
课程性质分析：本课程为物理实验课程，旨在通过实际操作，让学生掌握电容测量仪的使用，提高实验操作能力和解决问题的能力。
学生特点分析：学生为八年级学生，具备一定的物理知识基础，但对实验操作相对陌生，需要教师在教学过程中给予指导。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，突出实验操作技能的培养，关注学生的个体差异，因材施教。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续物理学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论知识：- 电容的定义、单位、符号及计算公式。
- 电容测量仪的工作原理、结构组成、功能特点。
- 电容测量仪的操作步骤、注意事项及维护保养。
2. 实践操作：- 使用电容测量仪进行电容值测量。
- 电容测量实验数据记录、处理和分析。
- 设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。
3. 教学大纲：- 第一课时：导入电容概念，介绍电容的单位、计算公式，让学生了解电容测量仪的工作原理和结构。
- 第二课时：详细讲解电容测量仪的使用方法，进行实际操作演示，指导学生正确使用测量仪。
- 第三课时：组织学生进行电容测量实验，关注操作步骤和注意事项，培养学生实验操作技能。