„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„附录元器件表„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„数字式电容测试仪系统概述总体方案的选择及可行性分析数字式电容测量仪的作用是以十进制数码的方式来显示被测电容的值，从而判断电容器质量的优劣及电容参数。由给出的指标设计，它的设计要点可分为俩部分部分是显示，另部分就是要将值进行转换。能满足上述设计功能的方案很多，我们共总结出下面四种参考方案方案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成数字量进行显示。可由集成定时器构成单稳态触发器多谐振荡器等电路，当单稳态触发器输出电压的脉宽为㏑。从式中可以看出，当固定时，改变电容则输出脉宽跟着改变，由的宽度就可以求出电容的大小。把单稳态触发器的输出电压取平均值，由于电容量的不同，的宽度也不同，则的平均值也不同，由的平均值大小可以得到电容的大小。如果把平均值送到转换器，经显示器显示的数据就是电容的大小。但是我们对转换器的掌握程度还不够充分，设计有些困难。方案二用阻抗法测有两种实现方法永恒流源供电，然后测元件电压永恒压源供电，然后测元件电流。由于很难实现理想的恒流源和恒压源，所以它们适用的测量范围很窄。方案三像测量样，测量电容的最经典方法是电桥法，如图所示。只是电容要用交流电桥测量。电桥的平衡条件是陕西科技大学毕业论文设计设计说明书图通过调节阻抗使电桥平衡，这时电表读数为零。根据平衡条件以及些已知的电路参数就可求出被测电容。用这种方法测量，调节电阻值般只能手动，电桥的平衡也难以用简单电路实现。这样，电桥法不易实现自动测量。方案四应用基本思想把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。先把电容转换成宽度为的矩形脉冲，然后将其作为闸门控制计数器计数，技术后再运算求出的值，并送出显示，转换的原理是由于单稳态触发器的输出脉宽与电容成正比，可利用数字频率计的知识，把此脉冲作闸门时间和标准频率脉冲相与，得到计数脉冲，该计数脉冲送至计数锁存译码显示系统就可得到电容量的数据。其实，这种转换就是把模拟量转换成数字量，频率是数字电路很容易处理的数字量，这种数字化处理方面便于式仪表实现智能化，另方面也避免了有指针读数引起的误差。因此本设计我们采用此方案。方案论证设计思路把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。先把电容转换成宽度为的矩形脉冲，数字式电容测试仪设计的总体框图该方案的总体方框图如图所示图总体方框图陕西科技大学毕业论文设计设计说明书单元电路设计分析定时器电路符号如图所示，如图为等效功能框图中包含两个电压比较器和，个触发器，个反相器，个沟道场效应管构成的放电开关，三个组织相等的分压电阻网络，以及输出缓冲级。三个电阻组成的分压网络为上比较器和下比较器，它们分别提供和的偏置电压。图等效功能框图数字式电容测试仪图定时器的工作原理是当输入电压，时，电压比较器反相输入端的输入电压小于参考电压，相当于在电压比较器的反相输入端输入个负极性的信号，电压比较器的输出电压为正极性的信号，即高电平信号电压比较器同相输入端的输入电压小于参考电压，相当于在电压比较器的同相输入端输入个负极性的信号，电压比较器的输出电压为负极性信号，即低电平信号触发器被置位，输出电压等于。定时器输出与输入的关系也可用功能表来描述，如表所示的工作状态导通截止不变不变导通表定时器电路结构图陕西科技大学毕业论文设计设计说明书由上表可知当输入电压时，从变化到时，电压比较器反相输入端的输入电压小于参考电压，电压比较器的输出电压为高电平信号，触发器处在保持的状态，保持，时的输出状态，输出电压等于。当输，时的输出状态，输出电压等于。当输入电压时，从变化到时，电压比较器同相输入端的输入电压大于参考电压，电压比较器的输出电压为高电平信号，触发器处在保持的状态，保持，时的输出状态，输出电压等于。当输入电压，时，电压比较器反相输入端的输入电压大于参考电压，相当于在电压比较器的反相输入端输入个正极性的信号，电压比较器的输出电压为负极性的信号，即低电平信号，触发器被复位，输出电压等于。用定时器构成的多谐振荡器用定时器构成的多谐振荡器及其工作波形如图所示，其工作原理如下图由构成的多谐振荡器数字式电容测试仪当接通电源后，电容上的初始电压为，比较器和输出为和，使，放电管截止，电源通过向充电。上升至时，触发器被复位，使，导通，电容通过到地放电，开始下降，当降到时，输出又翻回到状态，放电管截止，电容又开始充电。如此周而复始，就可在脚输出矩形波信号。由图所示，将在和之间变化，因而可以求得电容上的充电时间和放电时间㏑㏑所以输出波形的周期为㏑振荡频率占空比如果，则，近似为锯齿波。占空比可调的多谐振荡器电路在图所示电路中，由于电容的充电时间常数，放电时间常数，所以总是大于，的波形不仅不可能对称，而且占空比不易调节。利用半导体二极管的单向导电特性，把电容充电和放电回路隔离开来，再加上个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器，如图所示。由于二极管的引导作用，电容的充电时间常数，放电时间常数。通过图陕西科技大学毕业论文设计设计说明书与上面相同的分析计算过程可得占空比为只要改变电位器滑动端的位置，就可以方便地调节占空比，当时就成为对称的矩形波同步十进制计数器同步十进制计数器如图所示图管脚图是集成同步十进制计数器，该计数器具有同步预置异步清零计数和保持四种功能有进位信号输出端，可串接计数使用。数字式电容测试仪的功能表如表所示表二的功能表将构成十进制以下计数器可采用以下两种反馈方式反馈清零法反馈清零法是利用反馈电路产生个给计数器的复位信号，使计数器各输出端为零清零。反馈电路是组合逻辑电路，计数器输出部分或全部作为其输入，在计数器定的输出状态下即时产生复位信号，使数电路同步或异步地复位。反馈置数法反馈置数法是将反馈逻辑电路产生的信号送到计数电路的置位端，在滿足条件时，计数电路输出状态为给定的二进制码。位集成寄存器图所示是由触发器组成的位集成寄存器的逻辑电路图。其中，是异步清零控制端。是并行数据输入端，为时钟脉冲端，是并行数据输出端。功能清零↑置数↑计数保持保持陕西科技大学毕业论文设计设计说明书图位集成寄存器该电路的数码接收过程为将需要存储的四位二进制数码送到数据输入端在端送个时钟脉冲，脉冲上升沿作用后，四位数码并行的出现在四个触发器端。的功能如表所示表三的功能表保持数字式电容测试仪结束语总结本设计完成题目所给的设计任务，设计了台数字显示的电容测试仪，满足题目的基本要求和部分发挥要求。仪表有性能可靠精度高电路简单的特点。但是这种把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量也有不足之处，主要是由于电路的影响，输出的电容在个周期里误差会很大。也可以通过加入延时清零电路，设置更多的档位来减小误差，使其精度更高。总体来说，本设计是成功的。收获与体会回顾起此次课程设计，至今我感慨颇多。的确，从查阅资料到电路设计，从理论学习到实践总结，在整整两个星期的日子里，可以说是苦多于甜，但是能学到好多东西，不仅可以巩固以前所学过的电子技术专业知识，而且学到了仿真软件的基本操作。通过这次课程设计，我懂得了理论与实践相结合的重要的，仅有理论的知识是远远不够的，只有把所学到的专业知识与实践结合起来，从实践中得出结论，才能真正的理解掌握理论知识，提高自己的实际动手能力和思考能力。在设计的过程中难免会遇到各种各样的问题，但是我们迎难而上，通过查资料和请教老师努力研究解决问题同时在分析测容原理与设计的过程中发现自己的不足之处，如对以前学过的专业知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，我们通过认真学习和掌握专业知识可以更好的完成课程设计。对这次设计的电路，我最满意的是量程控制所达到的高精度效果。为提高精度，本仪表只显示之间的数，当然具体的容值还要看量程档位。如果要更加完善设计，还是有很大的发展余地的，比如说可以加入延时清零电路，可以设置更多的档位等等。我们组三人依据分工，高效率的查询了大量资料，电路图是我们依据原理自行设计，然而结果却与理论上有不少出处，随着今后的学习我们也会继续将之改进。此次课程设计不仅进步巩固了我们是对电子技术知识的学习也锻炼了我们的团队合作能力。陕西科技大学毕业论文设计设计说明书致谢本次课程设计简易数字式电容测试仪的完成，要特别感谢王进军老师的悉心指导，并为我们指点迷津，帮助我们开拓研究思路，热忱鼓励，同时也教会了我们许多关于以后的学习工作和科研方面的知识。特别感谢与我同组的杨杰同学，在设计工作中我们积极配合勇于创新。通过本次设计使我们把自身的理论转换为实践的能力得到了很大的提高，使我们走出了实践的盲区，为以后的课程设计打下了坚实的基础。最后感谢学院为我们提供了难得的机会，再次感谢各位老师和同学们的帮助,感谢老师的教诲，本学期的学习必将令我们受益终生,我们也将继续努力,数字式电容测试仪参考文献徐志军的开发与应用北京高等教育出版社潘松，黄继业技术与北京清华大学出版社，金西与复杂数字系统设计西安西安电子科技大学出版社，王科应用开发技术与工程实践西安人民邮电出版社，董代洁，郭怀理，曹春雨基于的可编程设计北京北京航天航空大学出版社，陕西科技大学毕业论文设计设计说明书附录序号元件数量序号元件数量计数器绿灯定时器报警扬声器寄存器电容数码管待测电容插座反相器电阻或门电阻与门电位器直流电压源电位器方波电压源电位器蓝灯电位器红灯单刀单掷开关职业技术学院毕业论文题目简单数字式电容测试学生学号院系职业技