电子技术课程设计报告--数字式电容测量仪

电子技术课程设计报告课程名称： 数字式电容测量仪 系 部： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 完成时间 数字式电容测量仪设计报告一内容提要:电容元件广泛应用于各种电子产品和电路中，具有十分广泛的应用。电容的容值参数是设计中应考虑的重要参数。常见的电容分为有极电容和无极电容。电容的容值与电容的直对面积、形状、电解质等有关系。目前的电容体积小，用常规方法难以精确测出。为解决该问题。我们设计了简易数字式电容测试仪。该设计将电容的测量转化为频带宽度的测量，具有便携、易操作、高精度等特点。本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了数字电容测量仪的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面 。二设计内容及要求:1. 被测电容的容量在0.01F至100F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。4. 显示小数点和单位。三设计思路及原理: 1. 系统概述（1）将待测电容构成单稳态电路，在一定条件下，则单稳态电路的暂稳态时间与电容值成正比。（2） 用这个暂稳态时间作为一个时间窗（Tc），在这个时间窗内，对标准脉冲信号进行计数，从而测出时间窗的宽度，进而得到电容值。Tc=KCf &en 计数 脉冲个数N 时间窗中脉冲个数：N=Tcf=KfCnum选择电阻R使Kf=1，则N=Cnum例如：C=0.11F，Cnum=11 C=11 F， Cnum=11 Tc=KC=K Cnum 10-8F(秒) Tc=KC=K Cnum 10-6F(秒)时间窗中脉冲个数：N=Tcf=K10-8fCnum=Cnum N=Tcf=K10-6fCnum=Cnum即 K10-8f=1 即 K10-6f=1所以改变 量程时，要改变K(R) 或 f就可以，我们选择的是改变R。2单元电路设计、仿真与分析1、时钟（555多谐）+计数器（3位十进制）+译码+显示（可借用实验箱上的）2、时间窗口用555实现单稳电路，实现计数窗口，脉宽tp1.1RC（C为被测电容）3、控制电路的作用：向单稳发出窄脉冲触发信号，向计数器发出窄脉冲清零信号，应该先清零计数器，清零结束后再触发单稳时间窗4、启动测量可以用手动按钮来实现，但要有防抖电路。5、量程调节可以用开关换接单稳上的电阻值完成。6、小数点利用试验箱上的数码显示器上的 h，应配合量程选择点亮哪一位。7、可能用到的将信号的沿转换成窄脉冲的电路： 3电路的安装与调试 1用555定时器构成的多谐振荡器其基本电路图如下:555定时器组成的多谐振荡器(即标准脉冲产生电路),振荡器的频率计算公式为:f=1.43/(R1+R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算以及后来实际的调试，确定了R1取12千欧姆,R2取4千欧姆,电容C1取0.1uF,C2取0.01uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲2.用555构成单稳态触发电路其基本电路图如下：输出波形为：通过向2脚输入窄脉冲，触发时间窗，实现计数窗口，脉宽tp1.1RC（C为待测电容）。得：当量程为大量程时（1 uF100 uF）：K10-6f=1，K=1.1R，R3=106/(1.1f) 1.8k当量程为小量程时（0.01 uF1）：K10-8f=1，K=1.1R，R3=108/(1.1f) 180K3. 同步十进制计数器74LS161构成计时器同步十进制计数器74LS161如下图所示：74LS161管脚图74LS161是集成同步十进制计数器，该计数器具有同步预置、异步清零、计数和保持四种功能有进位信号输出端，可串接计数使用。74LS161的功能表如下表所示： 74LS161的功能表将74LS161构成十进制以下计数器可采用以下两种反馈方式：（1）异步清零法异步清零法是利用反馈电路产生一个给计数器的复位信号，使计数器各输出端为零（清零）。反馈电路是组合逻辑电路，计数器输出部分或全部作为其输入，在计数器一定的输出状态下即时产生复位信号，使数电路同步或异步地复位。（2）同步置数法同步置数法是将反馈逻辑电路产生的信号送到计数电路的置位端，在滿足条件时，计数电路输出状态为给定的二进制码。本次设计计数时我们采用的是同步置数法，因为清零端需要留着接清零信号。附74LS2