这次的课程设计报告

东华理工大学长江学院数字电路课程设计报告报告题目：数字测容仪姓名：毛效禹学号：201230020222班级：1230202年级：12级专业：自动化学院：机械与电子工程指导教师：张胜群完成时间：2014年06月20日任务书1设计电容数字测试电路；2测量电容范围：100pf～1μf；3数码管显示电容值；4掌握数字电路的设计及调试方法；5.心得体会方案论证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2.设计框图实验设计框图如下：

脉冲形成电路脉冲形成电路计数器译码器时基电路控制电路显示电路清零计数被测电容

原理电路分析与设计（

1）.555脉冲形成电路此电路由555时基电路芯片与分立元件构成。此模块要求将被测电容Cx的大小转换成脉冲信号。具体电路如下：被测电容Cx的充放电时间分别为：T1=（R1+R2+RP）CxLn2T2=R2CxLn2可以通过调节电位器来调节输出脉冲的低电平时间，而高电平持续时间则是由被测电容决定。通过此方法就把被测电容转换成了脉冲信号。时基电路与控制电路产生10Hz的脉冲计数信号。先由555时基电路产生1KHz的脉冲信号，再由74LS90芯片对其进行100分频（100分频可由两片74LS90组合而成），则可得到10Hz的计数信号。具体电路如下：（3）计数器模块先将电容转换成的脉冲信号送至74LS123芯片通过其12端口输出的脉冲信号去控制计数器的清零。并将其13端口的脉冲信号送至译码器模块作为译码器的时钟信号。再把前面产生的10Hz计数信号与电容转换成的脉冲信号通过与非门后送计数器作为计数信号。在计数器的清零端口可以接一个开关电路，来控制计数器的清零与计数。（4）通过计数器将计数信号送至74LS273寄存器然后送至数码管进行显示输出。实验总原理图如下：按总电路图分模块连接好实验电路调试（1）整个实验在一个面包板上完成，首先按照要求挑选好所需要的器件，熟悉面包板的结构后，考虑好如何布局更省导线，更合理，将集成芯片安装到面包板上，按照总体电路设计图分步连接导线。

1、

时基电路的调试

按电路图连接好时基电路后，用实验箱观察555定时器的3脚输出时是频率为1000Hz的信号，人眼是看不出来的，当经过两片74LS90芯片后，在第二片相匹配的11脚可以看到频率约为10Hz的脉冲信号，调节电位器的阻值可以改变其频率。

（2）

脉冲形成电路的调试

因为该电路的阻值)R(R421RR很大，其产生信号频率f=1/T约为1s左右，

因此可以很清楚地看到指示灯的闪烁，灯亮时长1s，灯灭时长为0.25s左右。同样调节电位器可以输出信号的频率。

3、

信号的检测判断

除了以上两个信号的频率，我们还须检测74LS00芯片输出的信号频率，用指示灯来显示是闪亮闪亮的即是正确的信号，说明与非门工作正常。

4、

实验结果

待测电容

显示容值

10µF

10

23µF并联10µF

33

68µF并联10µF

74

实验中存在一定的误差，并且待测电容的容值越大，电容充放电的时间就越长，数码管反映的时间越长。心得体会在张胜群老师的耐心帮助和指导下，我顺利地完成了此次课程设计课题——数字式测容仪，通过此次动手设计，使我更进一步对数字电路产生了浓厚的兴趣，不仅对以前上课的理论知识有了进一步的了解掌握，此次设计用时两天，两天里，我尝到了动手操作的极大乐趣，同时，也遇到了许多问题，一开始对这个电路的结构不是很清楚，对每个电路单元的功能、输出信号不明确，在实验过程中，通过不断的回想课堂和观察实验输出信号，逐渐掌握每个电路单元的功能，加上老师的讲解，一段时间后对整个电路的