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1、电子技术课程设计报告简易数字电容测量仪得设计作品40%报告20%答辩20%平时20%总分100%设计题目: 简易数字电容测量仪班级学号: 学生姓名: 目录一、预备知识 3 二、课程设计题目:简易数字电容测量仪得设计 4 三、课程设计目得及基本要求 4 四、设计内容提要及说明 4 4、1设计内容 4 4、2设计说明 6 五、原理图及原理说明 115、1功能模块电路原理图115、2模块工作原理说明13六、调试、14七、设计中涉及得实验仪器与工具14八、课程设计心得体会15九、参考文献16一、 预备知识 关于数字式简易数字电容测试仪得设计,我们提出了三种设计方法与思路。在具体操作中,经过对资料得收集
2、、分析,研究与对比,最终选择了简单易懂,而且精度较高得方法,即门控法。本方法得基本理论就是单稳态触发器电路得输出脉宽wt与电容C成正比,再通过一系列得控制,计数,锁存,显示电路实现了对电容得一般测试与数字显示。在本次数电课程设计得同时,对于中大规模集成电路从认识到分析、再到整体框图设计、单元模块设计、最终到电路得模拟与实际电路得成形有了一定得认识,同时使我们在电子设计方面有了一定得实际动手能力,也为这次数电课程设计打下了坚实得基础。 数字电子课程设计就是电子计数综合应用得实践环节,同时也就是增强学生实践与动手能力,这也就是教学环节得实践部分之一。本文设计得简易数字式电容测试仪,既融合了电子技术
3、得基础知识,又与生产实际结合紧密,能够满足实验教学需要与科研开发应用得需要,同时,电路简洁,条理清晰,便于沟通与交流学习,具有较强得通用性与实用性。 在本次课程设计过程中得到了各方面得支持与帮助,在此特别向数子电子技术老师表示由衷得感谢。由于设计时间与水平得限制,如有不足之处,敬请指正二、 课程设计题目:简易数字电容测量仪三、 课程设计目得以及基本要求目得:1)利用给定得元器件设计一个能测量并显示电容容值大小得数字电容表;(2) 用3位数码管显示;(3) 测量范围100pF105pF,误差小于10% 。(4)在计算机上仿真优化。(5)在万能板(孔孔板)上安装、调试。基本要求:1、利用给定得元器
4、件设计一个能测量并显示电容容值大小得数字电容表;2、用三位数码管显示3、测量范围100pf10000pf,误差小于10%。4、在计算机上用仿真软件仿真优化。5、在万用板上安装,调试。四、 设计内容提要以及说明设计内容: (1)计数器。计数器主要用来对时钟进行计数并送入显示电路显示。4518就是双BCD码同步十进制计数器,每个计数器包含两个时钟输入端:CP与EN。CP用于上升沿触发,要求EN=1;EN用于下降沿触发,要求CP=0。CR就是异步复位端,高电平有效,正常计数时CR=0。这里,我们要测量得电容范围就是0到999pF,需要三位十进制计数器进行级联。其级联得方法就是将低位得Q3端接高位得E
5、N端,高位计数器得CP端接地。其输出端Q3Q2Q1Q0输出8421BCD码,接显示译码器得代码输入端。电路图比较简单,在这里就不再赘述了。 (2)译码器电路。译码显示电路得设计比较简单,选用4511,该译码器为B C D 七段锁存/ 译码/ 驱动器, 其数据输入端接计数器Q3Q2Q1Q0端输出得BCD码,译码器得输出端接共阴极七段半导体数码显示器。 (3) LED数码显示LED数码管分为共阳极与共阴极两种,对于共阳极LED数码管,将8只发光二极管得阳极短接后作为公共阳极,接+5V电源。共阴极LED数码管则与之相反,它就是将发光二极管得阴极短接后作 设计说明: 总体方案:本设计中用555振荡器产
6、生一定周期得矩形脉冲作为计数器得标准脉冲。同时待测电容C转换成宽度为tw得矩形脉冲,转换得原理就是单脉冲触发器得输出脉宽tw与电容C成正比。用这个宽度得矩形脉冲作为阀门信号控制计数器计数,合理处理计数系统电路,可以使计数器得技术值即为被测电容得容值。或则把此脉冲作控制时间与标准频率脉冲相“与”,得到计数脉冲,该技术脉冲送计数锁存译码显示系统就可以得到电容量得数据。共阴数码管:共阴数码管就是指将所有发光二极管得阴极接到一起形成公共阴极得数码管,共阴数码管在应用时应将公共极接到地线GND上,当某一字段发光二极管得阳极为高电平时,相应字段就点亮,当某一字段得阳极为低电平时,相应字段就不亮。图41共阴
7、极数码管Cd4518:CD4518就是一个双BCD同步加计数器,由两个相同得同步4级计数器组成。CD4518引脚功能(管脚功能)如下:1CP、2CP:时钟输入端。1CR、2CR:清除端。1EN、2EN:计数允许控制端。1Q01Q3:计数器输出端。2Q02Q3:计数器输出端。Vdd:正电源。Vss:地图42 cd4518引脚图 ne555:NE555 (Timer IC)为8脚时基集成电路,大约在1971年由Corporation发布,在当时就是唯一非常快速且商业化得Timer IC,在往后得30年中非常普遍被使用,且延伸出许多得应用电路,后来基于CMOS技术版本得Timer IC如MOTORO
8、LA得MC1455已被大量得使用,但原规格得NE555依然正常得在市场上供应,尽管新版IC在功能上有部份得改善,但其脚位功能并没变化,所以到目前都可直接得代用。图43ne555引脚图图44 ne555外部图 自锁开关:自锁开关,就是一种常见得按钮开关。在开关按钮第一次按时,开关接通并保持,即自锁,在开关按钮第二次按时,开关断开,同时开关按钮弹出来。Cd4511:CD4511 就是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器,用于驱动共阴极 LED (数码管)显示器得 BCD 码七段码译码器。 图45 cd4511引脚图 Cd4093:cd4093就是由四个2输入端施密特触发器电路组成。每个电
9、路均为在两输入端具有斯密特处罚功能得2输入与非门。每个门在信号得上升与下降沿得不同点开,关,上升电压t与下降电压只差定义为滞后电压。 图46 CD4093引脚图以上都就是构成简单电容测量仪得主要元器件,还有电阻,电容等五、 原理图以及原理5、1功能模块原理图图51 简易电容测量仪原理图图52 简易电容测量仪5、2模块工作原理说明1、 标准脉冲产生电路标准脉冲发生器由ne555构成输出周期为T=0、693(R2+R3)c1得基准脉冲产生电平,该数字电路电容表中间们信号得宽度等于控制脉冲得高电平时间,设置T=NT,那么闸门信号闸门内有多少个基准脉冲,电容值就多少,该标准脉冲周期为10uS。2、 清
10、零与锁存脉冲产生电路 当待测脉冲上升沿到达时,经过一个微分电路当作清零信号,再用两个反相器与一个微分电路产生锁存信号,从而实现清零与锁存信号得产生与分离。六、 实验中涉及得实验仪器与工具芯片数量Cd45113Cd45182ne5552Cd40931共阴数码管3自锁开关2电阻47021电阻1k2电阻10k13电阻1m1精密可调电阻5032瓷片电容1044电容100uf1另外实验工具有1、 电烙铁2、 烙铁架3、 锡丝4、 松香5、 斜口钳6、 镊子八、 实验中得心得体会 通过这次课程设计,加强了我们动手、思考与解决问题得能力。在整个设计过程中,我们通过这个方案包括设计了一套电路原理与pcb连接图
11、,与芯片上得选择。这个方案总共使用了三个cd45112个cd4518,2个ne555,1个cd4093,3个共阴极数码管,2个自锁开关21个470电阻,2个1k电阻,13个10k电阻,1个1m电阻,2个精密可调电阻503,4个104瓷片电容,1个100uF电容。在设计过程中,经常会遇到这样那样得情况,就就是心里想老着这样得接法可以行得通,但实际接上电路,总就是实现不了,因此耗费在这上面得时间用去很多。我沉得做课程设计同时也就是对课本知识得巩固与加强,由于课本上得知识太多,平时课间得学习并不能很好得理解与运用各个元件得功能,而且考试内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解了很多元件得功能,并
12、且对于其在电路中得使用有了更多得认识。 平时瞧课本时,有时问题老就是弄不懂,做完课程设计,那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片得功能,平时瞧课本,这次瞧了,下次就忘了,通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践,实践就是认识得动力与最终目得,实践就是检验真理得唯一标准。所以这个期末测试之后得课程设计对我们得作用就是非常大得。在制作pcb时,发现细心耐心,恒心一定要有才能做好事情,首先就是线得布局上既要美观又要实用与走线简单,兼顾到方方面面去考虑就是很需要得,否则只就是一纸空话。在画好原理图后得做pcb版时,由于项目组成员对单面板得不熟悉,导致布线后元件出现在另一
13、边,增加了布线难度,也产生很多不曾注意得问题,今后要牢记这个教训,使以后布线更加顺利。经过两个星期得实习,过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过,也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后得复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。 生活就就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。劳动就是人类生存生活永恒不变得话题。通过实习,我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词得真正含义,我才意识到老一辈电子设计为我们得社会付出。我想说,设计确实有些辛苦,但苦中也有乐,在如今单一得理论学习中,很少有机会能有实践得机会,但我们可以,而且设计也就是一个团队得任务,一起得工作可以让我们有说有笑,相互帮助,配合默契,多
14、少人间欢乐在这里洒下,大学里一年得相处还赶不上这十来天得合作,我感觉我与同学们之间得距离更加近了;我想说,确实很累,但当我们瞧到自己所做得成果时,心中也不免产生兴奋; 正所谓“三百六十行,行行出状元”。我们同样可以为社会作出我们应该做得一切,这有什么不好?我们不断得反问自己。也许有人不喜欢这类得工作,也许有人认为设计得工作有些枯燥,但我们认为无论干什么,只要人生活得有意义就可。社会需要我们,我们也可以为社会而工作。既然如此,那还有什么必要失落呢?于就是我们决定沿着自己得路,执着得走下去。同时我认为我们得工作就是一个团队得工作,团队需要个人,个人也离不开团队,必须发扬团结协作得精神。某个人得离群都可能导致导致整项工作得失败。实习中只有一个人知道原理就是远远不够得,必须让每个人都知道,否则一个人得错误,
