数字电容测量仪CHANGSHAUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY电子技术课程设计题目：数字电容测试仪课设5学生姓名：学号：班级:电子信息工程08-01班专业：电子信息工程所在院系：电气与信息工程学院指导教师：吴一帆、徐理英、唐国红年月第1页共12页数字电容测量仪数字电容测试仪摘要本次课程设计的课题为数字电容的设计，设计目的是将电容的大小转换成与之相应的脉冲数，测量脉冲数目并进行译码，用数码管显示结果。我们都知道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。利用单稳态触发器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，即可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再经过译码器送至数码管显示。时钟脉冲可由555构成的多谐振荡提供。如果时钟脉冲的频率等参数合适，数码管显示的数字便是Cx的大小。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。关键字：电容；测量；脉冲；数显；555多谐振荡器第2页共12页数字电容测量仪目录一、课程设计目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1二、课程设计指标⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2三、单元电路设计与分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯33.1．多谐振荡器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43.2．单稳态测量控制电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53.3．计数和显示模块⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63.4．总电路原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7五、设计的仿真和运行结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8六、总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10第3页共12页数字电容测量仪附录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11课程设计的目的本次实验的目的在于掌握数字电容测试仪的设计、组装与调试方法。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。但是由于电容自身特性决定了电容和电阻的测量是不一样的，电容的测量相对于电阻测量复杂，精确度不高。因此我们旨在设计一种可以测量电容大小的电路，并且采用七段数码管直接在屏幕上显示电容的大小，方便在以后的实验中对电容的使用。课程设计的指标(1)被测电容的容量在0.01F至100F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%。课程设计原理我们考虑之后决定采用如图设计方案：第4页共12页数字电容测量仪图1、电容测量仪的设计原理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的宽窄，即控制脉冲宽度Tx严格与Cx成正比．脉冲的宽度可以用另一个多谐振荡器产生的标准脉冲的数目来测定，即把单稳态触发器的输出脉冲和多谐振荡器的标准脉冲相与便可得到计数脉冲。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Cx的大小。微分电路起到将计数器清零的作用，方便连续测量。设计步骤和过程A、多谐振荡器由555定时器构成的多谐振荡器来产生标准脉冲，电路和输出脉冲如图第5页共12页数字电容测量仪图2、多谐振荡器它在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动的产生矩形脉冲。此电路中用来产生时钟脉冲信号（如图3-b所示）。周而复始，形成振荡。其振荡周期与电容充放电时间有关，充电时间为：T1=（R4+R5）Cln2,，放电时间为T2=R5Cln2,，则时钟信号一个周期为T=T1+T2=(R4+2R5)Cln2。.通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出u01，电容放电时，u00，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。波形如下图：第6页共12页数字电容测量仪图3、多谐...
