数电课程设计---简单数字式电容测量仪

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1、1 电子技术课程设计报告电子技术课程设计报告 题 目 简单数字式电容测量仪 学院（部） 专 业 班 级 学生姓名 学 号 12 月 19 日至 12 月 30 日 共 2 周 指导教师（签字） 2 简单数字式简单数字式电容测量仪电容测量仪 摘要 本实验通过直接根据周期内的标准脉冲数目判断电容值的方法， 测量待测电容的 大小，是基于 555 定时器连接构成多谐振荡器以及计数器分频器锁存器而测电容的。多稳 态触发器中中间两个所涉及的电容，即是被测量的电容 x C。其脉冲输入信号是 555 定时 器构成的多谐振荡器所产生。 而两边的多谐振荡器的电容式已知的， 这样便可以定量的确 定被测电容的容值范围

2、.待测电容首先产生一个脉冲，通过分频器，计数后，若超出量程， 则发出警报，若未超出，可接着测量，脉冲通过锁存器之后，LED 数码管中显示出来。 关键词 多谐振荡 标准脉冲 分频器 锁存器 电容测量 技术要求 1、 测试电容容量范围为 100PF100UF; 2、应设计 3 个以上的测量量程； 3、用四位数码管显示测量结果； 4、用红、绿发光二极管便是单位。 3 目目 录录 摘要 2 一、 方案论证与选择 4 二、单元设计 7 2、1 多谐振荡器的工作原理 7 2、2 数字显示电路的设计 9 2、3 锁存器 74LS273 的设计 10 三、电路综述 12 3、1 实验电路图 12 3、2 所用

3、元器件表格 14 四、收获与体会，存在的问题等 15 参考文献 鸣谢 4 一、一、方案论证方案论证与选择与选择 本次设计中考虑了三种设计方案，三种设计方案中主要区别在于硬件电路和软件设计 的不同，对于本设计三种方案均能够实现，最后根据设计要求、可行性和设计成本的考虑 选择了方案三，根据周期内的标准脉冲数目判断电容值。现在一一介绍论证如下： 方案一、利用多谐振荡原理测量电容测量原理如下图所示。电容 C 电阻 R 和 555 芯片 构成一个多谐振荡电路。在电源刚接通时(K 合上)，电容 C 上的电压为零，多谐振荡器输 出 0 V 为高电平 0 V 通过 R 对电容 C 充电。 当 C 上冲得的电压

4、 C V = +T V 时， 施密特触发器翻 转， 0 V 变为低电平，C 又通过 R 放电， C V 下降。当 C V = T V 时施密特触发器又翻转，输出 C V 又变为高电平，如此往复产生震荡波形。 由测得的校准值 0 T 测量值 X T 及存放的软件中的标准电容值 C 可得出待测电容值 X C 。实际应用中也可以通过测量 0 f 和 X f 来算出 CX 5 测量误差分析：可以看出，经过软件校准后得出的 x C 结果与 0 / x TT 的值有关。 这样单片机晶振频率的绝对精度， 环境温度的变化和电源电压的绝对精度引起的误差被消 除。测量结果主要受标准电容 0 C 的绝对精度影响，因此应该选择精度高、稳定性好的 0 C ； 其他误差来源包括周期测量的量化误差， 除法运算产生的余数误差， 电源电压的波动造成 谐振频率偏移带来的误差，因此电路要用稳压性能好的稳压电源 这种方法的利用了一个参考的电容实现，虽然硬件结构简单，软件实现却相对比较复 杂。 方案二、直接根据充放电时