簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)量?jī)x

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)作品40%報(bào)告20%答辯20%平時(shí)20%總分100% 設(shè)計(jì)題目： 簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)量?jī)x班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 目錄一、預(yù)備知識(shí)- 3 -二、課程設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)- 4 -三、課程設(shè)計(jì)目的及基本要求- 4 -四、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說(shuō)明- 4 -4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容- 4 -4.2設(shè)計(jì)說(shuō)明- 6 -五、原理圖及原理說(shuō)明- 11-5.1功能模塊電路原理圖-11-5.2模塊工作原理說(shuō)明-13-六、調(diào)試.-14-七、設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具-14-八、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)-15-九、參考文獻(xiàn)-16-1、 預(yù)備知識(shí) 關(guān)于數(shù)字式簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，我們提

2、出了三種設(shè)計(jì)方法和思路。在具體操作中，經(jīng)過(guò)對(duì)資料的收集、分析，研究與對(duì)比，最終選擇了簡(jiǎn)單易懂，而且精度較高的方法，即門(mén)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(guò)一系列的控制，計(jì)數(shù)，鎖存，顯示電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電容的一般測(cè)試與數(shù)字顯示。在本次數(shù)電課程設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)于中大規(guī)模集成電路從認(rèn)識(shí)到分析、再到整體框圖設(shè)計(jì)、單元模塊設(shè)計(jì)、最終到電路的模擬和實(shí)際電路的成形有了一定的認(rèn)識(shí)，同時(shí)使我們?cè)陔娮釉O(shè)計(jì)方面有了一定的實(shí)際動(dòng)手能力，也為這次數(shù)電課程設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)是電子計(jì)數(shù)綜合應(yīng)用的實(shí)踐環(huán)節(jié)，同時(shí)也是增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐與動(dòng)手能力，這也是教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)踐部分之一。本

3、文設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易數(shù)字式電容測(cè)試儀，既融合了電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，又與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密，能夠滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要和科研開(kāi)發(fā)應(yīng)用的需要，同時(shí)，電路簡(jiǎn)潔，條理清晰，便于溝通和交流學(xué)習(xí)，具有較強(qiáng)的通用性和實(shí)用性。 在本次課程設(shè)計(jì)過(guò)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(shù)老師表示由衷的感謝。由于設(shè)計(jì)時(shí)間和水平的限制，如有不足之處，敬請(qǐng)指正2、 課程設(shè)計(jì)題目：簡(jiǎn)易數(shù)字電容測(cè)量?jī)x3、 課程設(shè)計(jì)目的以及基本要求目的：1）利用給定的元器件設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)量并顯示電容容值大小的數(shù)字電容表；（2） 用3位數(shù)碼管顯示；（3） 測(cè)量范圍100pF105pF，誤差小于10% 。（4）在計(jì)算機(jī)上仿真優(yōu)化。（5）在萬(wàn)能板(孔孔

4、板)上安裝、調(diào)試?；疽螅?、利用給定的元器件設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)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(cè)量范圍100pf-10000pf，誤差小于10%。4、在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件仿真優(yōu)化。5、在萬(wàn)用板上安裝，調(diào)試。4、 設(shè)計(jì)內(nèi)容提要以及說(shuō)明設(shè)計(jì)內(nèi)容： (1)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器主要用來(lái)對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)并送入顯示電路顯示。4518是雙BCD碼同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,每個(gè)計(jì)數(shù)器包含兩個(gè)時(shí)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),要求CP=0。CR是異步復(fù)位端,高電平有效,正常計(jì)數(shù)時(shí)CR=0。這里,我們要測(cè)量的電容范圍是0到999pF,需要三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行級(jí)聯(lián)

5、。其級(jí)聯(lián)的方法是將低位的Q3端接高位的EN端,高位計(jì)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(jiǎn)單,在這里就不再贅述了。 (2)譯碼器電路。譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,選用4511,該譯碼器為B C D - 七段鎖存/ 譯碼/ 驅(qū)動(dòng)器, 其數(shù)據(jù)輸入端接計(jì)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(dǎo)體數(shù)碼顯示器。 （3） LED數(shù)碼顯示LED數(shù)碼管分為共陽(yáng)極與共陰極兩種,對(duì)于共陽(yáng)極LED數(shù)碼管,將8只發(fā)光二極管的陽(yáng)極短接后作為公共陽(yáng)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(shè)計(jì)

6、說(shuō)明： 總體方案：本設(shè)計(jì)中用555振蕩器產(chǎn)生一定周期的矩形脈沖作為計(jì)數(shù)器的標(biāo)準(zhǔn)脈沖。同時(shí)待測(cè)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(gè)寬度的矩形脈沖作為閥門(mén)信號(hào)控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，合理處理計(jì)數(shù)系統(tǒng)電路，可以使計(jì)數(shù)器的技術(shù)值即為被測(cè)電容的容值?；騽t把此脈沖作控制時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)頻率脈沖相“與”，得到計(jì)數(shù)脈沖，該技術(shù)脈沖送計(jì)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(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)

7、亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。圖4-1共陰極數(shù)碼管Cd4518：CD4518是一個(gè)雙BCD同步加計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)相同的同步4級(jí)計(jì)數(shù)器組成。CD4518引腳功能(管腳功能)如下：1CP、2CP：時(shí)鐘輸入端。1CR、2CR：清除端。1EN、2EN：計(jì)數(shù)允許控制端。1Q01Q3：計(jì)數(shù)器輸出端。2Q02Q3：計(jì)數(shù)器輸出端。Vdd：正電源。Vss：地圖4-2 cd4518引腳圖 ne555：NE555 （Timer IC）為8腳時(shí)基集成電路，大約在1971年由Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(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(yīng)用電路

8、，后來(lái)基于CMOS技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原規(guī)格的NE555依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位功能并沒(méi)變化，所以到目前都可直接的代用。圖4-3ne555引腳圖圖4-4 ne555外部圖 自鎖開(kāi)關(guān)：自鎖開(kāi)關(guān)，是一種常見(jiàn)的按鈕開(kāi)關(guān)。在開(kāi)關(guān)按鈕第一次按時(shí)，開(kāi)關(guān)接通并保持，即自鎖，在開(kāi)關(guān)按鈕第二次按時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，同時(shí)開(kāi)關(guān)按鈕彈出來(lái)。Cd4511：CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。 圖4-5 cd4511引腳圖 Cd4093

9、：cd4093是由四個(gè)2輸入端施密特觸發(fā)器電路組成。每個(gè)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(mén)。每個(gè)門(mén)在信號(hào)的上升和下降沿的不同點(diǎn)開(kāi)，關(guān)，上升電壓t與下降電壓只差定義為滯后電壓。 圖4-6 CD4093引腳圖以上都是構(gòu)成簡(jiǎn)單電容測(cè)量?jī)x的主要元器件，還有電阻，電容等5、 原理圖以及原理5.1功能模塊原理圖圖5-1 簡(jiǎn)易電容測(cè)量?jī)x原理圖圖5-2 簡(jiǎn)易電容測(cè)量?jī)x5.2模塊工作原理說(shuō)明1、 標(biāo)準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生電路標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器由ne555構(gòu)成輸出周期為T(mén)=0.693（R2+R3)c1的基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生電平，該數(shù)字電路電容表中間們信號(hào)的寬度等于控制脈沖的高電平時(shí)間，設(shè)置T=NT，那么閘門(mén)信號(hào)閘門(mén)內(nèi)有多

10、少個(gè)基準(zhǔn)脈沖，電容值就多少，該標(biāo)準(zhǔn)脈沖周期為10uS。2、 清零與鎖存脈沖產(chǎn)生電路 當(dāng)待測(cè)脈沖上升沿到達(dá)時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)微分電路當(dāng)作清零信號(hào)，再用兩個(gè)反相器和一個(gè)微分電路產(chǎn)生鎖存信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)清零和鎖存信號(hào)的產(chǎn)生和分離。6、 實(shí)驗(yàn)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器與工具芯片數(shù)量Cd45113Cd45182ne5552Cd40931共陰數(shù)碼管3自鎖開(kāi)關(guān)2電阻47021電阻1k2電阻10k13電阻1m1精密可調(diào)電阻5032瓷片電容1044電容100uf1 另外實(shí)驗(yàn)工具有1、 電烙鐵2、 烙鐵架3、 錫絲4、 松香5、 斜口鉗6、 鑷子8、 實(shí)驗(yàn)中的心得體會(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。在整個(gè)

11、設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們通過(guò)這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理和pcb連接圖，和芯片上的選擇。這個(gè)方案總共使用了三個(gè)cd45112個(gè)cd4518,2個(gè)ne555，1個(gè)cd4093,3個(gè)共陰極數(shù)碼管，2個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)21個(gè)470電阻，2個(gè)1k電阻，13個(gè)10k電阻，1個(gè)1m電阻，2個(gè)精密可調(diào)電阻503,4個(gè)104瓷片電容，1個(gè)100uF電容。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)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(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有

12、限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。 平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)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(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后的課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。在制作pcb時(shí)，發(fā)現(xiàn)細(xì)心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是線的布局上既要美觀又要實(shí)用和走線簡(jiǎn)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(huà)好原理圖后的做pcb版時(shí)，由于項(xiàng)目組成

13、員對(duì)單面板的不熟悉，導(dǎo)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(wèn)題，今后要牢記這個(gè)教訓(xùn)，使以后布線更加順利。經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的實(shí)習(xí)，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我們也失落過(guò)，也曾一度熱情高漲。從開(kāi)始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)長(zhǎng)。 生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見(jiàn)證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。通過(guò)實(shí)習(xí)，我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義，我才意識(shí)到老一輩電子設(shè)計(jì)為我們的社會(huì)付出。我想說(shuō)，設(shè)計(jì)確實(shí)有些辛苦，但苦中也有樂(lè)，在如今單一的理論學(xué)習(xí)中，很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，但我們可以，而且設(shè)計(jì)也是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的任務(wù)，一起的工作可以

14、讓我們有說(shuō)有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂(lè)在這里灑下，大學(xué)里一年的相處還趕不上這十來(lái)天的合作，我感覺(jué)我和同學(xué)們之間的距離更加近了;我想說(shuō)，確實(shí)很累，但當(dāng)我們看到自己所做的成果時(shí)，心中也不免產(chǎn)生興奮; 正所謂“三百六十行，行行出狀元”。我們同樣可以為社會(huì)作出我們應(yīng)該做的一切，這有什么不好?我們不斷的反問(wèn)自己。也許有人不喜歡這類的工作，也許有人認(rèn)為設(shè)計(jì)的工作有些枯燥，但我們認(rèn)為無(wú)論干什么，只要人生活的有意義就可。社會(huì)需要我們，我們也可以為社會(huì)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(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是