电容测试仪的设计
基于单片机的数显电容测试仪的设计
基于单片机的数显电容测试仪的设计
赵巧妮
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2016(0)5
【摘要】基于AT89S51单片机和555定时器芯片设计的数显式电容测量仪,由555芯片和电容电阻组成振荡电路来输出矩形波,通过单片机定时器T0测量其脉冲宽度,从而达到测量其周期的目的,再通过单片机软件编程,对数据进行进一步的计算从而得出被测电容的值,并通过液晶LCD1602显示出其测量的电容值.经过试验验证,该设计的硬件设计和软件设计都相对简单,成本较低.
【总页数】4页(P71-74)
【作者】赵巧妮
【作者单位】湖南铁道职业技术学院,湖南株洲412001
【正文语种】中文
【中图分类】TP319
【相关文献】
1.一种基于单片机智能电容测试仪的设计与实现 [J], 徐思成
2.一种基于MCS-51单片机的电容测试仪 [J], 曲家兴;燕思嘉;苍鹤
3.基于单片机的电阻、电感、电容测试仪的设计 [J], 赵巧妮
4.基于MSP430单片机的电容测试仪 [J], 陈榕福;李建波
5.基于单片机控制的智能电阻电容在线测试仪 [J], 张金敏
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电阻电感电容测量仪报告
电阻电感电容测试仪的设计与制作论文编号B甲1301参赛题目电阻电感电容测试仪的设计与制作参赛学校山东理工大学学院电气与电子工程指导老师李震梅唐诗参赛队员姓名吴硕刚王鹿鹿张兵联系方式电阻电容电感测试仪的设计与制作摘要：本文设计了一种基于单片机的数字式RCL自动测量仪。
该系统由STC89C52、DDS、自校准电路、分压及R运算电路、频率测量及控制电路、高精度交流/有效值转换电路、DAC、译码控制电路、液晶显示电路等构成，采用AD9850产生高精度的正弦波信号,采用电压比例算法推算出电阻、电容值或者电感值。
测量电路由八级标准电阻、继电器和NEC5532组成，能自动选择相应的标准电阻挡级及标准信号源的频率，完成量程的自动转换。
用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,采用1602液晶模块实时显示数值。
实验测试结果表明,本设计性能稳定,测量精度高，超过设计要求。
关键词: STC89C52,测量，DDS，显示，频率The Design and Manufacture of Resistance Capacitance & InductanceTest InstrumentThis paper presents a Digital Automatic RCL Meter based on MCU. This system consists of STC89C52, DDS, Self-calibration circuit, V oltage divider and RCL operation circuit, Frequency measurement and control circuit, High Precision AC / RMS conversion circuit, DAC, Decoding control circuit, and LCD display circuit. The high-precision sine wave signal was produced by AD9850, The resistance, capacitance and inductance can be calculated by voltage ratio algorithmThe measurement circuit consists of eight standard resistance, relays and NEC5532. It can automatically select the appropriate level of resistance and frequency of signal source, fulfill the automatic switch of measurement range.The measurement and calculation were controlled by chip microcomputer.The self-calibration circuit was used to improve the measurement accuracy. The real-time values were displayed by 1602 LCD module.The experimental results show that the performance of the system is stable with high accuracy; the capacity of the system is over the design requirements.Keywords: S TC89C52, measurement, DDS, dislay, frequency前言电阻、电容、电感精确测量仪是实验室及工程中经常遇到的常用仪器。
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。
毕业设计论文电容测试仪设计
编号毕业设计题目电容测试仪设计学生学号系部专业班级指导教师电容测试仪设计摘要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。
在系统硬件设计中，以STC89C52RC单片机为核心的电容测试仪，使用对应的振荡电路转化为频率实现参数的测量。
电容是采用555多谐振荡电路产生的，将振荡频率送入STC89C52RC的计数端端口，通过定时并且计数可以计算出被测频率，再通过该频率计算出被测参数。
在系统软件设计中，是以Keil4.0为仿真平台，使用C语言编程编写了运行程序；包括主程序模块、显示模块、电容测试模块。
最后，实际制作了一台样机，在实验室里进行了测试，结果表明该样机的功能和指标得到了设计要求。
关键词：单片机，555多谐振荡电路，1602液晶屏The design of Capacitance testerAbstractWith the development of electronic industry,electronic components rapidly increased the scopeof electronic components widely up gradually,in applications we often measured capacitors size.Therefore,the design of reliable,safe,convenient capacitance tester of great practical necessity.In the system hardware design,take the MCS-51 monolithic integrated circuit as the core resistance,the use correspondence's oscillating circuit transforms for the frequency realizes each parameter survey. And the electric capacity is use 555 multi resonant circuits to produce,the oscillation frequency will send STC89C52RC the counting to be neat,through and fixed time counts may calculate by the frequency measurement rate,figures out again through this frequency meter is measured the parameter.In system's software design is take Keil4.0 as the simulation platform,used the C language programming has compiled the system application software;including master routine module,display module,display module,electric capacity test module and inductance test module.Finally,the actual production of a prototype,tested in the laboratory results show that the prototype of the functions and indicators are the design requirements.Key Words：Single slice of machine;555 multi resonant circuit; 1602 dynamic display module目录摘要 (ⅰ)Abstractⅱ第一章引言 (1)1.1 设计背景及意义 (1)1.2 电容测试仪的发展历史和研究现状 (1)1.3 本设计所做的工作 (1)第二章电容测试仪的系统设计 (3)2.1 电容测试仪设计方案比较 (3)2.2 系统的原理框图 (4)第三章电容测试仪系统的硬件设计 (5)3.1 RC振荡电路的设计 (5)3.1.1 555定时器简介 (5)3.1.2 RC振荡电路的设计 (8)3.2 单片机电路的设计 (9)3.2.1 单片机的选择-STC89C52RC (9)3.2.2 单片机时钟电路设计 (11)3.2.3 单片机复位电路设计 (13)3.2.4 单片机定时器/计数器设置 (15)3.3 显示电路的设计 (16)3.3.1 液晶显示器的选择 (16)3.3.2 显示电路设计 (17)第四章电容测试仪系统的软件设计 (18)4.1 主程序流程图 (18)4.2 频率参数计算的原理 (18)第五章PCB板的设计及系统的调试 (20)5.1 Protel99SE介绍与PCB板的设计 (20)5.2 系统的调试 (22)5.3 系统的测试 (23)第六章总结与展望 (25)6.1 工作总结 (25)6.2 技术展望 (25)参考文献 (27)致 (28)附录 (29)附录系统原理图及PCB (29)第一章引言1.1 设计背景及意义目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。
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 。
基于单片机的电容测试仪论文
目录1 绪论 (1)1.1 设计背景及研究意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 本设计研究内容 (2)2 系统设计 (2)2.1 系统设计任务及要求 (2)2.2 系统总体方案设计 (2)2.2.1 方案论证 (2)2.2.2 总体方案设计 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 单片机主控电路设计 (4)3.1.1 单片机介绍 (4)3.1.2 单片机最小系统 (5)3.1.3 主控电路的工作原理 (6)3.2 电容测量电路设计 (7)3.2.1 电容测量电路原理及工作过程 (7)3.2.2 电容测量电路原理图 (8)3.3 显示电路设计 (9)3.4 按键电路设计 (11)3.5 电源电路设计 (12)4 软件设计 (13)4.1 主程序设计 (13)4.2 子程序设计 (14)5 总结 (16)附录 (17)参考文献 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 设计背景及研究意义电容量是电工电子信息行业中非常关键的一项物理量，在信息、工业、各种高新技术的开发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。
目前，随着电子信息技术的发展，智能技术的广泛应用，电容量测量技术已向自动化、智能化方向发展。
基于此，提出了电容量的数字化测量。
随着经济的发展和科技水平的提高，很多智能芯片的制造，使电子测量仪表向数字化、智能化方向发展。
电容量的测量是电子测量中最基本的参数测量，要求有一定的精确度，同时要求测量的量程要宽，测量的速度要快。
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。
1.2 国内外研究现状近年来测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。
测试仪器行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道。
随着模块化和虚拟技术的发展，为测试测量仪器行业带来了新的契机。
电容器作为非常重要的一个电学元件在现代电子技术中有着非常广泛的用途，电容定义为：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，即：QCU。
电容电阻测量实验报告
电容、电阻测量实验报告实验目的：1、掌握电容测量的方案，电容测量的技术指标2、学会选择正确的模数转换器3、学会使用常规的开关集成块4、掌握电阻测量的方案，学会怎样达到电阻测量的技术指标实验原理：一、数字电容测试仪的设计电容是一个间接测量量，要根据测出的其他量来进行换算出来。
1）电容可以和电阻通过555构成振荡电路产生脉冲波，通过测出脉宽的时间来测得电容的值T=kR CK和R是可知的，根据测得的T值就可以得出电容的值2）电容也可以和电感构成谐振电路，通过输入一个信号，改变信号的输入频率，使输入信号和LC电路谐振，根据公式W=1/ √LC就可以得到电容的值。
二、多联电位器电阻路间差测试仪的设计电阻是一个间接测试量，他通过测得电压和电流根据公式R=U/I得出电阻的值电阻测量分为恒流测压法和恒压测流法两种方法这两种方法都要考虑到阻抗匹配的问题1）恒流测压法输入一个恒流，通过运放电路输出电压值，根据运放电路的虚断原理得出待测电阻两端的电压值，就可以得出待测电阻的阻值。
2）恒压测流法输入一个恒压，通过运放电路算出电流值，从而得出电阻值方案论证：数字电容测试仪用555组成的单稳电路测脉宽用555构成多谐振荡器产生触发脉冲多谐振荡器产生一个占空比任意的方波信号作为单稳电路的输入信号。
T1=0.7*（R1+R2）*CT2=0.7*R2*C当R2〉〉R1时，占空比为50%单稳电路是由低电平触发，输入的信号的占空比尽量要大触发脉冲产生电路电容测试电路Tw=R*Cx*㏑3R为7脚和8脚间的电阻和待测电容Cx构成了充放电回路，这个电阻可以用一个拨档开关来选择电容的测试挡位。
当待测电容为一大电容时，选择一个小电阻；当电容较小时，选择一个较大的电阻。
使输出的脉宽不至于太大或者太小，用以提高测量的精度和速度。
R*C不能取得太小，R*C*㏑3≥T2，如果R*C取得太小，使得充放电时间太小，当来一个低电平时，电路迅速充电完毕，此时输入信号仍然处于低电平状态，输出电压为高电平，此时的脉宽就与RC无关，得到的C值就不是所要测的电容值。
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目录1、设计指标 (3)2、设计原理 (3)2.1设计原理框图 (3)2.2设计方案 (3)2.3模块介绍 (4)2.3.1 控制电路 (4)2.3.2 时钟脉冲发生器 (4)2.3.3 计数器和显示器 (6)3、单元电路的设计 (6)3.1多谐振荡器 (6)3.2单稳态触发器 (8)3.3.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (9)3.3.2直流稳压电源的原理框图分析 (9)3.3.3直流稳压电源特点 (10)4、设计制作过程及整体电路图 (10)4.1设计制作过程 (10)4.2整体电路图 (11)5、芯片介绍 (11)5.1555芯片功能介绍 (11)5.274LS192芯片介绍 (13)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)1、设计指标1.1 设计目的(1) 掌握数字电容测试仪的构成、原理和设计方法。
(2) 掌握集成电路的使用方法。
1.2 基本要求（1）电容测量范围为1000pF～10uF，输出应能直接显示其值，误差≤5%，电源电压为+5V。
（2）量程可切换，显示值能够标定。
（3）要求最终正确无误地完成全部电路设计，并具有一定先进性，对电路设计也应提出建议性意见并写出合格的课程设计说明书，圆满完成各项任务。
2、设计原理2.1设计原理框图图1.电容测试仪原理框图2.2 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宽窄，即控制脉冲宽度Tx 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便是电容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 模块介绍2.3.1 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Tx。
图2所示为单稳态控制电路的原理图。
该电路的工作原理如下：图2.单稳态控制电路原理图当被测电容Cx接到电路中之后，只要按一下开关S，电源电压Vcc 经微分电路C、1R和反向器，送给555定时器的低电平触发端2。
一个负脉冲信号使单稳态触发1器由稳态变为暂稳态，其输出端3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．暂稳态的脉冲宽度为Tx=1.1RCx。
然后单稳态电路又回到稳态，其输出端3变为低电平，从而封锁与门，停止计数。
可见，控制脉冲宽度Tx与RCx成正比。
如果R固定不变，则计数时钟脉冲的个数将与Cx的容量值成正比，可以达到测量电容的要求。
由于设计要求，Cx的变化范围为1000pF～10uF，且测量的时间小于2s，即Tx<2s，也就是Cx最大(10uF)时，Tx<2s，根据Tx=1.1RCx可求得：R<T X/(1.1C X)=2/(1.1×10×10-6)欧=181.8千欧。
取R3=180K。
微分电路可取1R=1K，2R=10K，1C=l F2.3.2 时钟脉冲发生器这里选用由555定时器构成的多谐振荡器来实现时钟产生功能。
电路原理图如图3所示：振荡波形的周期为：图3.由555定时电路构成的多谐振荡器 T=tp1+tp2≈0.7(R 2+R 1)C 3其中tp1≈ 0.7(R 2+R 1)C 2 ,tp2≈0.7R 1C 2占空比为：q=tp1/T=（R 2+R 1）/(R 2+2R 1)因为时钟周期T ≈0.7(R 2+R 1) 是在忽略了555定时器6脚的输入电流条件下得到的，而实际上 6脚有10F μ的电流流入。
因此，为了减小该电流的影响，应使流过的电流最小值大于10uF 。
又因为要求 Cx =10uF 时，Tx=2s ，所以需要时钟脉冲发生器在 2s 内产生脉冲。
即时钟脉冲周期应为T=2ms ．即：122Ttp tp ms =+=。
如果选择占空比q=0.6，即 q=1tp T =0.6 由此可求得： 10.60.62 1.2tp T ms ms ==⨯=21取2C =0.1F μ，则 ： 4R =220.7tp C ≈11.43K 3R =120.7tp C -4R 521521100%0%20%521-⨯=<≈5.713K ． 取标称值：3R =5.6K ，4R =12K ．最后还要根据所选电阻3R 、4R 的阻值，校算流过3R 、4R 的最小电流是否大于10uA 。
从图可以看出，当2C 上电压c U 达到23V 时，流过3R 、4R 的电流最小，为: m I in =2334VCC VCC R R -+≈95uA 振荡周期：3420.7(2) 2.07T R R C ms ≈+=可见所选元件基本满足设计要求，为了调整振荡周期，3可选用5.6K 的电位器。
2.3.3 计数器和显示器由于计数器的技术范围为1uF ～9999uF ，因此需要4个二——十进制加数计数器。
这里用4片74LS192级联起来构成所需的计数器。
四片74LS192和四个数码管的连接如下图4所示：图4.四片74LS192和四个数码管连接的电路图3、单元电路的设计3.1 多谐振荡器由555定时电路构成的多谐振荡器如图5所示，它既为下一级的单稳态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。
其工作原理如下：多谐振荡器只有两个暂稳态。
假设当电源接通后，电路处于某一暂稳态，电容C 上电压UC 略低于cc U 31 ，Uo 输出高电平，V1截止，D1导通，D2截止，电源Ucc 通过R1、R2 给电容C 充电。
随着充电的进行Uc 逐渐增高，但只要cc c cc U U U 3231<<， 输出电压Uo 就一直保持高电平不变，这就是第一个暂稳态。
当电容C 上的电压Uc 略微超过cc U 32 时(即U6和U2均大于等于cc U 32 时)， RS 触发器置 0，使输出电压Uo 从原来的高电平翻转到低电平，即Uo=0，V1导通饱和，此时电容C 通过D2、R2和V1放电。
随着电容C 放电，Uc 下降，但只要cc c cc U U U 3132>>， Uo 就一直保持低电平不变，这就是第二个暂稳态。
当Uc 下降到略微低于cc U 31 时，RS 触发器置 1，电路输出又变为Uo=1，V1截止，电容C 再次充电，又重复上述过程，电路输出便得到周期性的矩形脉冲。
其振荡周期为：()2ln 12Rw T 21C Rw +=图5.多谐振荡器工作波形如图6所示：图6.多谐振荡器的工作波形3.2 单稳态触发器由555定时器构成的单稳态触发电路如图7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74273锁存计数值。
单稳态触发器的工作原理如下：1、无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时，u i 保持高电平，电路工作在稳定状态，Q=0,即输出端u o 保持低电平，555内放电三极管VT 饱和导通，管脚7“接地”，电容电压u c 为0V 。
图7.单稳态触发器2、充电过程当触发信号到来是时，555触发器输入端2脚由高电平变为低电平，电路被触发，Q=1，u o 由低电平跳变为高电平，因此三极管VT 截止，电路开始有电源Vcc 经电阻R对电容C 充电，电路由稳态转入暂稳态。
当cc c cc U U U 3231<<时，处于中间保持状态，仍有输出u o =1，这个充电过程为电路的暂态过程。
3、放电过程当电容C 的电位u c 由于充电而不断上升，趋势是U （∞）=Vcc ，但当u c 刚刚略大于cc U 32时，此时由于2脚的负尖脉冲早已过去，故R=0，S=1，进而有Q=0，此时输出应为u o =0, 三极管VT 导通，电容上充的电将通过VT 迅速放电，致使6脚的电压为0V ，这进一步保证了输出又回到了u o =0的稳定状态。
4、恢复过程当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的三极管VT放电，经过一段时间后，电容放电完毕，恢复过程结束，恢复过程结束后，电路返回稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信号。
3.3 直流稳压电源的设计3.3.1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，与理想的直流电压相差很远。
（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，稳压电路利用自动调整的原理，使输出的电压基本不受电网电压或负载电流变化的影响，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。
3.3.2直流稳压电源的原理框图分析采用电源变压器将电网220V，50Hz交流电降压后送整流电路，整流电路采用桥式整流电路，整流桥选用的二极管需要考虑允许承受的电压和电流值。
图8.直流稳压电源的原理框图滤波器常采用无源元件R，L，C构成的不同类型滤波电路。
由于本电路为小功率电源，故可用电容滤波电路。
稳压电路采用串联反馈式稳压电路。
比较放大单元采用分立三极管组成的差动放大器或者集成运算放大器，可提高电路的稳定性。
过流保护器：串联稳压电路中，调整管与负载串联，当输出电流过大或者输出短路时，调整管会因电流过大或电压过高使管耗过大而损坏，所以须对调整管采取保护措施。
3.3.3直流稳压电源特点采用集成稳压器构成直流稳压电源，具有使用方便，结构简单及性能优良等许多特点，因而得到广泛应用。
图9. 直流稳压电源电路图从电路中我们可看出，此电路多加了一只三极管和几只电阻，R2与D组成BG2的基准电压，R3，Rp，R4组成了输出电压取样支路，T2b点的电位与T2e点的电位进行比较（由于DZ1的存在，所以T2e点的电位是恒定的），比较的结果有T2的集电极输出使T2c点电位产生变化从而控制T1的导通程度（此时的BG1在电路中起着一个可变电阻的作用），使输出电压稳定，Rp是一个可变阻器，调整它就可改变A点的电位（即改变取样值）由于T2e点的变化，T2c点电位也将变化，从而使输出电压也将发生变化。
这种电路其输出电压灵活可变，所以在各种电路中被广泛应用。
4、设计制作过程及整体电路图4.1设计制作过程(1) 查阅资料，了解数字电容测试仪的基本工作原理和工作原理电路图，把整体电路图分解成一个个单独的模块。
(2) 通过查阅集成块的参考书，了解各个模块中的集成块的构造就作用，对集成块的使用方法已经集成块的输入输出端以及集成块的进制有一定得了解。