簡易數(shù)字電容測量儀

1、電子技術課程設計報告簡易數(shù)字電容測量儀的設計作品40%報告20%答辯20%平時20%總分100%設計題目：簡易數(shù)字電容測量儀班級學號：學生姓名：目錄一、預備知識 錯誤!未定義書簽。二、課程設計題目：簡易數(shù)字電容測量儀的設計錯誤 ! 未定義書簽。三、課程設計目的及基本要求 錯誤!未定義書簽。四、設計內(nèi)容提要及說明 錯誤!未定義書簽。設計內(nèi)容 錯誤!未定義書簽。設計說明 錯誤!未定義書簽。五、原理圖及原理說明 錯誤!未定義書簽。功能模塊電路原理圖 錯誤!未定義書簽。模塊工作原理說明 錯誤!未定義書簽。六、 調(diào)試 錯誤!未定義書簽。七、設計中涉及的實驗儀器和工具 錯誤!未定義書簽。八、課程設計心得體

2、會 錯誤!未定義書簽。九、參考文獻 錯誤!未定義書簽。、預備知識關于數(shù)字式簡易數(shù)字電容測試儀的設計，我們提出了三種設計方法和思路。 在具體操作中， 經(jīng)過對資料的收集、 分析， 研究與對比，最終選擇了簡單易懂，而且精度較高的方法，即門控法。本方法的基本理論是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的輸出脈寬 wt 與電容 C 成正比，再通過一系列的控制，計數(shù)，鎖存，顯示電路實現(xiàn)了對電容的一般測試與數(shù)字顯示。 在本次數(shù)電課程設計的同時， 對于中大規(guī)模集成電路從認識到分析、再到整體框圖設計、單元模塊設計、最終到電路的模擬和實際電路的成形有了一定的認識， 同時使我們在電子設計方面有了一定的實際動手能力， 也為這次數(shù)電課程設計

3、打下了堅實的基礎。數(shù)字電子課程設計是電子計數(shù)綜合應用的實踐環(huán)節(jié)，同時也是增強學生實踐與動手能力， 這也是教學環(huán)節(jié)的實踐部分之一。 本文設計的簡易數(shù)字式電容測試儀， 既融合了電子技術的基礎知識， 又與生產(chǎn)實際結合緊密， 能夠滿足實驗教學需要和科研開發(fā)應用的需要， 同時，電路簡潔，條理清晰，便于溝通和交流學習，具有較強的通用性和實用性。在本次課程設計過程中得到了各方面的支持和幫助，在此特別向數(shù)子電子技術老師表示由衷的感謝。 由于設計時間和水平的限制， 如有不足之處，敬請指正二、課程設計題目：簡易數(shù)字電容測量儀三、課程設計目的以及基本要求目的：1)利用給定的元器件設計一個能測量并顯示電容容值大小的數(shù)

4、字電容表;(2)用3位數(shù)碼管顯示；(3) 測量范圍100p105pF,誤差小于10%。(4)在計算機上仿真優(yōu)化。(5)在萬能板(孔孔板)上安裝、調(diào)試?；疽螅?、利用給定的元器件設計一個能測量并顯示電容容值大小的數(shù)字電容表;2、用三位數(shù)碼管顯示3、測量范圍100pf-10000pf,誤差小于10%。4、在計算機上用仿真軟件仿真優(yōu)化。5、在萬用板上安裝，調(diào)試。四、設計內(nèi)容提要以及說明設計內(nèi)容：(1)計數(shù)器。計數(shù)器主要用來對時鐘進行計數(shù)并送入顯示電路顯示。4518是雙BCD碼同步十進制計數(shù)器，每個計數(shù)器包含兩個時 鐘輸入端：CP和EN。CP用于上升沿觸發(fā)，要求EN=1; EN用于下降 沿觸發(fā)，要

5、求CP=Q CR是異步復位端，高電平有效，正常計數(shù)時CR=Q這里，我們要測量的電容范圍是0到999pF需要三位十進制 計數(shù)器進行級聯(lián)。其級聯(lián)的方法是將低位的Q3端接高位的EN端，高位計數(shù)器的CP端接地。其輸出端Q3Q2Q1Q0輸出8421BCD碼，接顯 示譯碼器的代碼輸入端。電路圖比較簡單,在這里就不再贅述了。(2)譯碼器電路。譯碼顯示電路的設計比較簡單,選用 4511,該譯碼器為 B C D - 七段鎖存 / 譯碼 / 驅(qū)動器 , 其數(shù)據(jù)輸入端接計數(shù)器Q3Q2Q1Q0端輸出的BCD碼，譯碼器的輸出端接共陰極七段半導體 數(shù)碼顯示器。(3) LED數(shù)碼顯示LED數(shù)碼管分為共陽極與共陰極兩種，對于

6、共陽極LED數(shù)碼 管，將8只發(fā)光二極管的陽極短接后作為公共陽極，接+5V電源。共 陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極短接后作設計說明：總體方案：本設計中用555振蕩器產(chǎn)生一定周期的矩形脈沖作為計數(shù)器的標準脈沖。同時待測電容 C轉(zhuǎn)換成寬度為tw的矩形脈沖，轉(zhuǎn)換的原理 是單脈沖觸發(fā)器的輸出脈寬tw與電容C成正比。用這個寬度的矩形脈沖作為閥門信號控制計數(shù)器計數(shù)，合理處理計數(shù)系統(tǒng)電路，可以使計數(shù)器的技 術值即為被測電容的容值。或則把此脈沖作控制時間和標準頻率脈沖相“與”，得到計數(shù)脈沖，該技術脈沖送計數(shù)-鎖存-譯碼顯示系統(tǒng)就可以得到電容量的數(shù)據(jù)。共陰數(shù)碼管：共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管

7、的陰極接到一起形成公共陰極（COM）的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。圖4-2 cd4518引腳圖Cd4518: CD4518是一個雙BCD同步加計數(shù)器，由兩個相同的同步 4 級計數(shù)器組成。CD4518引腳功能（管腳功能）如下:1CR 2CP:時鐘輸入端。1CR 2CR清除端。1EM 2EN:計數(shù)允許控制端。1Q01Q3:計數(shù)器輸出端。2Q02Q3:計數(shù)器輸出端。Vdd:正電源。Vss：地ne555: NE555 (Timer ICC為8腳時基集成電路，大約在 1971

8、 年由Corporation發(fā)布，在當時是唯一非常快速且商業(yè)化的Timer IC,在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電路，后來 基于CMOS技術版本的TimeEC如MOTOROLA勺MC1455已被大量 的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場上供應，盡管新版IC 在功能上有部份的改善，但其腳位功能并沒變化，所以到目前都可直 接的代用。圖4-3自鎖開關：自鎖開關，是一種常見的按鈕開關。在開關按鈕第一次 按時，開關接通并保持，即自鎖，在開關按鈕第二次按時，開關斷開, 同時開關按鈕彈出來。Cd4511: CD4511是一片CMOS BCD鎖存/7段譯碼/驅(qū)動器，用于 驅(qū)動共陰極

9、LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD碼一七段碼譯碼器。圖4-5cd4511弓I腳圖Cd4093: cd4093是由四個2輸入端施密特觸發(fā)器電路組成。每個電路均為在兩輸入端具有斯密特處罰功能的2輸入與非門。每個門在信號的上升和下降沿的不同點開，關，上升電壓t與下降電壓只差定義為滯后電壓。圖4-6CD4093弓唧圖以上都是構成簡單電容測量儀的主要元器件，還有電阻，電容等五、原理圖以及原理功能模塊原理圖R UI!_Ldg> g IpUI*10-圖5-1簡易電容測量儀原理圖圖5-2簡易電容測量儀模塊工作原理說明1、標準脈沖產(chǎn)生電路標準脈沖發(fā)生器由ne555構成輸出周期為T= (R2+R3)c1的基

10、準脈沖產(chǎn)生電平，該數(shù)字電路電容表中間們信號的寬度等于控制脈沖的高電平時間，設置T=NT,那么閘門信號閘門內(nèi)有多少個基準脈沖，電容值就多少，該標準脈沖周期為10uS。2、清零與鎖存脈沖產(chǎn)生電路當待測脈沖上升沿到達時，經(jīng)過一個微分電路當作清零信號，再用兩個反相 器和一個微分電路產(chǎn)生鎖存信號，從而實現(xiàn)清零和鎖存信號的產(chǎn)生和分離六、實驗中涉及的實驗儀器與工具-H- LJK 心片數(shù)量Cd45113Cd45182ne5552Cd40931共陰數(shù)碼管3自鎖開關2電阻47021電阻1k2電阻10k13電阻1m1精密可倜電阻5032瓷片電容1044電容100uf1另外實驗工具有1、電烙鐵2、烙鐵架3、錫絲4、松

11、香5、斜口鉗6、銀子八、實驗中的心得體會通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設計 過程中，我們通過這個力至包括設計了一套電路原理和pcb連接圖，和芯片上的 選擇。這個 方案總共使用了三個 cd45112個cd4518,2個ne555, 1個cd4093,3 個共陰極數(shù)碼管，2個自鎖開關21個470電阻，2個1k電阻，13個10k電阻， 1個1m電阻，2個精密可調(diào)電阻503,4個104瓷片電容，1個100uF電容。在設 計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通， 但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。 我沉得做 課程

12、設計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課問的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有 了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解 了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了， 下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深刻。 認識來源于實踐，實踐 是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。所以這個期末測試之后 的課程設計對我們的作用是非常大的。在制作pcb時，發(fā)現(xiàn)細心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首

13、先是線的布局上 既要美觀又要實用和走線簡單，兼顧到方方面面去考慮是很需要的， 否則只是一 紙空話。在畫好原理圖后的做pcb版時，由于項目組成員對單面板的不熟悉， 導致布線后 元件出現(xiàn)在另一邊，增加了布線難度，也產(chǎn)生很多不曾注意的問題，今后要牢記 這個教訓，使以后布線更加順利。經(jīng)過兩個星期的實習，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過，也曾一 度熱情高漲。從開始時滿富盛激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令 我回味無長。生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不 變的話題。通過實習，我才真正領略到 艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識 到老一輩電子設計為我們的社

14、會付出。 我想說，設計確實有些辛苦，但苦中也有 樂，在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且 設計也是一個團隊的任務，一起的工作可以讓我們有說有笑， 相互幫助，配合默 契，多少人間歡樂在這里灑下，大學里一年的相處還趕不上這十來天的合作， 我 感覺我和同學們之間的距離更加近了 ；我想說，確實很累，但當我們看到自己所 做的成果時，心中也不免產(chǎn)生興奮；正所謂 豈百六十行，行行出狀元我們同 樣可以為社會作出我們應該做的一切， 這有什么不好我們不斷的反問自己。 也許 有人不喜歡這類的工作，也許有人認為設計的工作有些枯燥，但我們認為無論干 什么，只要人生活的有意義就可。社會需要我們，我們也可以為社會而工作。既 然如此，那還有什么必要失落呢于是我們決定沿著自己的路，執(zhí)著的走下去。同時我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊， 必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導致導致整項工作的失敗。 實習 中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否則一個人的錯誤， 就有可能導致整個工作失敗。團