电容课程设计(共12页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 电子技术 课程设计报告报告题目： 作者所在系部： 作者所在专业： 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 内 容 摘 要 电容已经成为电路设计组成的常用原器件之一，有它不可取代的地位，而最常用的是电解电容，它在使用一段时间之后将会产生偏差，为了能得到它得正确电容值，在使用时往往要测量一下其电容值。为了更加快捷方便的得到电容的容值，因此就用到了电容测量仪 。本课题要设计的是数字式电容测量仪，使其电容值以十进制的数在LED数码管上显示出来。从而可以直接的看出电容值，相对比较直观，而且误差相对较小。设计的电容测量仪的测量

2、范围是10uF990Uf，显示的数值N是0099，数字显示器所显示的数字N与被测电容量CX的函数关系是 N=Cx/(10F)。当被测电容值超出量程时数码管呈灭零状态，报警二极管发光。该电容测量仪将在电容测量方面显示出它独特的优越性。关键字：测脉法 脉冲 数显 电容 一、概述通过555使被测电容Cx产生一个CP脉冲（闸门信号），使闸门信号控制另一个555，使其产生与Cx相对应的一系列CP脉冲。通过计数器来测CP脉冲的个数，然后锁存器74LS273八D触发器锁存其数据，通过74LS48译码器翻译，使七段数码管显示其数值N(N=Cx/10uf)。用两只LED数码管构成数字显示器。数码管用来显示后两位

3、，均用十进制数表示，即数字显示器可显示出的最大数字和最小数字分别为99和0。在正常工作条件下，测量电路接上CX后数字显示器便可自动显示出数字，即不需要测试者进行清零、启动之类的操作，便可正常显示。响应时间Tx不超过2s，即接上CX后，在2s之内，显示器所显示的数字N符合上述函数关系。Cx的测量范围为10uF990uF,当Cx超出量程时七段数码管呈灭零状态，报警二机极管发光，表示超量程。测量电路应有被测电容器的两个插孔，并标上符号“+”和“-”。“+”端电位瞬时值不低于“-”端电位的瞬时值，而且它们之间的开路电压值最大不超过5.5V。二、方案设计与论证数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来

4、显示被测电容的值，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。由给出的设计指标，它的设计要点可分为两部分：一部分是LED显示，另一部分就是要将CX值进行转换，使数码显示与CX符合N=Cx/(10F)的函数关系。能满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出下面三种参考方案。1测脉宽法测脉宽法的基本原理如图1所示，利用单稳或电容充放电规律等，将电容容量变换成与其正比的脉冲宽度，即Tx与Cx成正比。只要把此脉冲宽度Tx和标准脉冲信号相与，便可得到与Tx成正比的计数脉冲fx，如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现题中所要求的函数关系，因此本课题选择了测脉宽法来测量电容值。图2-1 测脉宽法的原理框图2测频法测

5、频法的基本工作原理是：将图1中的门控信号作为标准门控信号，将待测电容作为时钟脉冲发生器的一部分，在一定条件下，发生器的输出频率与电容值是线性关系，只要标准门控信号参数合适，测出时钟脉冲发生器的频率就可测出电容值。3测压法测压法的基本原理是：把电容量通过电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换器转换成数字量显示。典型测压法设计方案如图2所示。图2-2测压的原理框图本设计选择了测脉宽法，用闸门信号来控制时钟信号产生的CP脉冲个数，使其来反映被测电容Cx的数值。用测脉宽法得到的数值比较容易通过数码管来显示，可省去数码转换而且误差相对比较小。三.单元电路设计与分析1.脉冲电路发生电路在数字电路中常常需

6、要精确的秒脉冲信号来对检测的信号进行采样取值。实际中多采用高频振荡器产生高频信号，然后经过多级分频电路得到。多谐振荡器电路图如图3-1所示。电源接通后，VCC通过电阻R1、R2向电容C冲电。电容上的电压按指数规律上升，当VC上升至2/3VCC时，因VC与值输入端相连，有VC=V6，是比较器C1输出翻转，输出电压V0=0，同时，放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压VC下降至1/3VCC时，比较器C2工作，输出电压V0变成高电平，C放电终止，VCC通过电阻R1，R2又开始充电；周而复始，形成振荡。其振荡周期与放点的时间有关 。图 3-1 多谐振荡器电路2. 电容计数电路设计 本课程设计的定

7、时器运用555定时器设计。555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。555定时器运用时灵活、方便，具有可构成单稳态触发器，多谐振荡器和施密特触发器的功能，而且可承受较大的负载电流等诸多好处。由555构成的电容计数电路如图3-2所示。图3-2 电容计数电路3计数器计数器选用集成电路74LS160和74LS161组合设计成一个一百进制的计数器，如图3-3所示。74S160和74LS161是同步四位十、十六进制加法计数器,它们具有同步清零、异步清零的功能。74LS160的引脚图如图3-4示，74LS16的引脚图如图3-5示。图3-3一百进制的计数器图3-4 74LS160示意图图3-5 74L

8、S161示意图4锁存器锁存器选用集成电路74LS273。74LS273是八D触发器，具有异步控制端的功能。74LS273的引脚图如下图所示：图3-6 74LS273示意图5译码器译码器选用集成电路74LS48。74LS48可以将BCD七段字型进行译码，具有灭零输入端的功能。74LS48的引脚图如图3-6所示，逻辑功能如图3-8 所示。图3-7 74LS273示意图图3-8 74L48逻辑功能示意图当Cx超出量程时七段数码管呈灭零状态，报警二机极管发光，表示超量程。此时用7474D触发器构成，电路图如3-9所示。图3-9 7474D触发器6.显示器设计电路 为了能以十进制数码直观地显示数字 系统

9、的运行数据，目前广泛使用了七字符显示器，或称做七段数码管。这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成。常见的七段字符显示器有半导体数码管和液晶显示器两种。本实验用半导体数码管所构成的七段LED数码管-BCD管，如图3-9所示。图3-10 BCD数码管四、总原理图及元器件清单1总原理图环境的两个特点：图4-1 总原理图4.将环境影响价值纳入项目的经济分析2. 元器件清单2. 规划环境影响报告书的审查内容（3）建设项目对环境可能造成影响的分析、预测和评估。元件序号ll （2）是否符合国家产业政策和清洁生产标准或要求。Quantity Description Reference_ID Package

10、1 1uF C1 0603 2 10nF C2,C3 0603 1 LED D1（三）环境标准和环境影响评价技术导则1 30K R1 RES180 1 300 R2 RES180（2）评价方法的适当性； 1 3.84K R4 RES180 1 1K R5,R6, R17,R18 RES180 2 555 U1,U2 DIL081 74LS160 U4 DIL141 74LS161 U4 DIL14（1）内涵资产定价法 1 74LS273 U5 DIL20（1）基础资料、数据的真实性； 1 74LS04 U6 DIL14 2 74LS08 U7 DIL142）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。 2 74LS48 U9,U10 DIL16 1 74LS74 U13 DIL14表4-1元器件清单专心-专注-专业