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1、1电子技术基础电子技术基础课程设计报告课程设计报告题题 目目 数字式电阻测试仪数字式电阻测试仪 学院（部）学院（部） 专专 业业 班班 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 6 月月 29 日至日至 7 月月 9 日日 共共 2 周周指导教师（签字）指导教师（签字） 2目目 录录 1、摘要摘要 关键字关键字 设计要求设计要求.3二、正文二、正文第一章第一章 系统概述系统概述一、设计思路一、设计思路.4二、各部分功能简要介绍二、各部分功能简要介绍.4三、设计方案分析与选择三、设计方案分析与选择.5四、系统框图与工作原理四、系统框图与工作原理.6第二章第二章 单元电路设计与分析单元电路设计与分析 一
2、、一、555 单稳态触发器单脉冲的产生单稳态触发器单脉冲的产生.7二、二、555 多谐振荡的产生多谐振荡的产生.9三、单频和多频相与三、单频和多频相与.10四、四、74LS290D 计数器计数计数器计数.11五、五、74LS75N 四位锁存器四位锁存器12 六、数码显示管显示六、数码显示管显示.14第三章第三章 系统综述、总电路图系统综述、总电路图一、整体电路图一、整体电路图.14二、系统综述二、系统综述.15第四章第四章 结束语结束语一、收获和体会一、收获和体会.16二、缺点和改进二、缺点和改进.16元器件明细表及附图元器件明细表及附图.18参考文献参考文献.22鸣谢鸣谢.22三、教师评语三
3、、教师评语.233数字式电阻测试仪数字式电阻测试仪摘要：摘要：数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。本次电子技术基础课程设计是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电阻测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。设计共有三大组成部分：一是系统概述，本部分概括讲解了电路的设计思想和各部分功能；二是各单元所用器件、其性能和在电路中的功能。三是设计小结，这部分包括设计的完成情况，并提出本系统需要改进的地方及遇到的困难。关键字关键字：电阻转化电压 555 单稳态触发器 555 多谐振荡器 74LS29
4、0D 74LS75N 数码显示设计要求：设计要求：1. 被测电阻值范围 100100k；2. 四位数码管显示被测电阻值；3. 分别用红、绿色发光二极管表示单位；4. 具有测量刻度校准功能。4第第 1 章章 系统概述系统概述一、设计思路一、设计思路数字式电阻测试仪的基本原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，再通过计数、锁存、译码，由数码管直接显示出阻值。由 555 触发器产生高电平单脉冲和 CP 脉冲，再利用 74LS290D 计数器对单脉冲个数进行计数，然后再通过译码显示，将阻值直接显示在数码管上。其框图如下：2、各部分功能简要介绍各部分功能简要介绍（1）：555 多谐振荡器产生 1000 H
5、Z 的脉冲（2）：555 单稳态触发器在外触发信号下产生高电平脉冲波，其时间长度为 TW=1.1RC，将 此信号和（1）中产生的 1KHZ 的方波相与，以产生时间长度为 TW 的一段方波，同时又将此信号求反后作为四位锁存器 74LS75N 的使能控制端。（3）：74S08D 将高电平的单脉冲和方波信号相与送入最低位计数器的 INA（CP0）端。（4）：74LS290D 用来计数出 TW 时间长度内的脉冲个数，间接测量电阻值。（5）：74LS75N 将计数器不断变化的中间结果锁存起来，等待计数结束，等待使能信号有效。（6）：数码显示器：将由 74LS75N 锁存器输出的信号接收显示电阻的测量结果
6、。（555 单稳态触发器+外加触发信号） 功用有 3 个：作为电阻输入网络；输 出单脉冲信号；作为 74LS75N 的使 能控制器74S04 非门多谐振荡器74S08D 与门74LS290 D 计数 器74LS75N 四位锁存 器带译码功能的数 码显示器5三、设计方案的分析与选择三、设计方案的分析与选择想要实现待测电阻的数字式测量，最主要的是将待测电阻相关的模拟信号转换为数字信号。我们利用的是 555 单稳态触发器来实现这点。知道 555 单稳态触发器能实现数模转换后，最关键的就是将待测电阻阻值的模拟信号以何种方式输入到 555 单稳态触发器中。根据测量原理的不同，其输入方法有很多，如直接法、
7、电桥法和充放电法。各种办法都有相应的优缺点，例如充放电法及直接法均需求得被测样两端的电压与通过被测样的电流，利用欧姆定律从而得出被测的电阻， 电桥法则是利用电桥两端电位的平衡来得出被测样的电阻。其中利用直接法测得的电阻（如“ 摇表”）存在读数不精确等明显的人为因素，在读数较大的情况下尤其如此；利用充放电法测得的电阻阻值偏大；而利用电桥法测量，则存在电桥调节费时费力等不利因素。 下面列出两种方案进行分析：方案一方案一 利用利用 555 单稳态触发器和单稳态触发器和 A/D 转换器实现转换器实现利用单稳或电容充放电规律等，可以把被测电阻量的大小转换成脉冲的宽窄，即脉冲的宽度 Tx 与 Rx 成正比
8、。只要把此脉冲和频率固定不变的方（以下称为时钟脉冲）相与，便可以得到计数脉冲，将它送给数字显示器。如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现测量电阻。其电路基本原理如图所示：方案一原理图方案二方案二 利用利用 555 单稳态触发器和单稳态触发器和 74LS290D 计数器实现计数器实现原理同方案一基本相同，原理图如图所示：555 单稳态 电路74LS290D计数器译码、驱动、显示6方案二原理图方案比较：方案比较： 方案一：用 555 构成的单稳态电路在正常工作条件下输出脉冲的宽度 Tx 与 Rx 的函数关系是： Tx=R*Cx*ln3 所产生的时间误差可能达到百分之五，再加上其他原因产生的误差，测
9、量是的时间延大。 方案二：方案二中的计数器通过计数 TW 时间长度内的脉冲个数来达到测量 R 值的方法，优点是直观简洁，缺点是计数耗时较久。两种方案原理根本思想没有多大差别，但考虑到： (1):是由于无法找到熟悉的 A/D 转换元件，并且我们对计数器的应用很简单熟悉。(2):并且用相应的灯颜色表示单位，K 欧姆档亮绿灯，欧姆档亮红灯。(3):原理思想很容易理解。电路设计联结简单易行。 最终选择了方案二。四、四、系统框图及工作原理系统框图及工作原理系统总体框图如图所示系统框图 工作原理：工作原理：555 单稳态触发器产生的单脉冲和 555 多谐振荡器产生的脉冲相与后，74LS290D计数器计数后
10、，再经过译码、驱动后，通过数码管显示出电阻值。基本原理是将电 阻阻值转化为频率，然后测量出转化后的频率，最后根据一定的关系即可得出待测 555 单稳态触 发器555 多谐振荡 器74LS290D计数器译码、驱动、显示7电阻阻值，设计过程中，设置好相应元件的参数，使数码显示管显示的数字即为待 测电阻阻值。第第 2 章章 单元电路设计与分析单元电路设计与分析一、一、555 单稳态触发器单脉冲的产生单稳态触发器单脉冲的产生555 单稳态触发器单稳态触发器555 定时器功能表:RdUi6Ui2U0T 状态0XX0导通12Ucc/3Ucc/30导通1Ucc/3不变不变12Ucc/3Ucc/31截止8基本
11、原理基本原理：利用电阻和电容的谐振来产生单频信号电路如图所示：VCC 5VR1100k Key=B20 %C11mFC2 1FC3 10mFC4 10FC5 10nFU1LM555CMGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIS2键键 = 空空格格GNDS1 键键 = AX2X1R4 100R5 100k S3键键 = D S4键键 = C S5键键 = B 其中，VCC 为 5V 电源，S2 是触电开关，S1 是一个双刀双掷开关 S3、S4、S5 是单刀单掷开关，C1、C2、C3、C4、C5 为电容，R1 为待测电阻，R4、R5 电阻用于刻度校准，X1、X2 是两个发光二极管（X1 是
12、红灯，X2 是绿灯）。待测电阻通过双刀双掷开关可分别与两组电容串联，与不同组电容串联可测不同大小的电阻，与 1mF、10mF 的这组电容串联的时候可测阻值相对小的电阻，与 1F、10F 这组电容串联的时候可测阻值相 对大的电阻，开关打向不同组电容相当于选择不同档位，同时因为双刀双掷开关所以两个指示灯可显示出连接的是哪组电容，即显示选择的测量档，当绿灯（X2）亮时，表明 S2 打向左边，测小电阻，当红灯（X1）亮时，表明开关打向右边，测大电阻。设计电路时，已经通过相关公式设置好了各元件参数，使得红灯亮时，数码管显示的数字单位为 K ，绿灯亮时，单位为 。因为使用了双刀双掷开关所以发光二极管会在测电阻的同时点亮，而不需要考虑电容充放电而导致发光二极管不亮的问题。当 S5 断开，S3 接通或 S4 接通时，电路用于刻度校准。接入 100 是显示数为 100，接入100k 时显示数值为 100k。9波形图如图所示:二、二、555 多谐振荡的产生多谐振荡的产生基本原理：基本原理：与 555 单脉冲产生的原理相似，也是利用电阻和电容的谐振来产生，电容对 R1 和 R2 不断进行充放电，从而实现多谐振荡。电路如图所示U2LM555CMGNDDISOUTRSTVCCTHRCONTRIR2 240kR3 600kC6 1
