數(shù)顯電容測試儀-畢業(yè)設計

1、精品文檔歡迎下載數(shù)顯電容測試儀摘 要隨著科技的不斷開展，人類的不斷進步， 電容器在電子線路中得到廣泛的應用，它的容量大小對電路的性能有著重要的影響，因此測量電容的大小在生產(chǎn)和生活中起著至關重要的作用。本課題就是關于電容的測量并通過數(shù)字顯示出來。電容測量儀在國內(nèi)外的開展水平越來越高，目前，電容測量儀的應用現(xiàn)狀是：品種多樣，技術含量高。 電容的測量有多種方法，有電橋法、單片機法、容抗法、調(diào)頻法、運算放大器法、脈寬調(diào)制法等。本設計采用脈寬調(diào)制法，本電容表五位 LED 顯示容量，兩位 LED 顯示單位，分為三個量程：0pF99999PF、0.001F99.999F、0.1F9999.9F。全數(shù)字電路，

2、晶振穩(wěn)頻誤差小，耗電量小，制作費用低。電路可分為四個局部，顯示電路、測量電路、量程轉換及符號控制電路、電源電路。要用數(shù)字電路來測量電容的容量可以把容量轉換成相對應的脈寬寬度，將電容接入一由 NE555 構成的單穩(wěn)電路，此電路精品文檔歡迎下載的暫穩(wěn)態(tài)時間即脈寬。此脈沖用來控制一個電子開關，讓固定頻率的脈沖通過電子開關送往顯示電路，由七個數(shù)碼管顯示出來。 我們有理由相信，隨著科技的不斷開展，在電子技術領域里，電容量的測量儀器電容測量儀將得到越來越廣泛的應用；電容測量儀也將向著更合理，更科學，更適用的方向不斷向前開展！關鍵詞：譯碼顯示，計數(shù)測量 ，脈寬調(diào)制法 ，單穩(wěn)電路 精品文檔歡迎下載目錄摘要.I

3、ABSTRACT.II目錄.III第一章 緒論.11.1 課題研究現(xiàn)狀 .11.1.1 電容測量的技術開展 .11.1.2 課題研究的 目的與意義.21.2 課題主要設計內(nèi)容 .21.3 課題指標與參數(shù) .2第二章 各設計方案的比擬及論證.32.1 各方案根本原理的介紹.42.2 方案比擬及確定.8第三章 總體電路設計.93.1 系統(tǒng)工作原理及方框圖 .9容量測量 工作原理 .103.1.2 NE555 的介紹.103.2 電源電路 .123.2.1 橋式整流電路的工作原理 .133.3 測量電路 .143.3.1 MC14060 的介紹.153.3.2 MC14040 的介紹.173.4 量

4、程轉換及符號控制電路.183.4.1 MC14017 的介紹.193.5 計數(shù)顯示電路 .21精品文檔歡迎下載3.5.1 七段 LED 顯示及其工作原理 .233.5.2 MC14543 的介紹.243.6 采用脈寬調(diào)制法的誤差分析 .26 3.7 使用方法與校正 .273.8 元件的選擇與制作 .273.9 整體電路原理圖 .28第四章 PROTEL DXP 應用.294.1 PROTEL DXP 的介紹 .294.2 原理圖設計步驟.304.3 PCB 板圖的設計步驟.31結 論.35參考文獻.36致 謝.37附錄.38精品文檔歡迎下載第一章 緒 論1.1 課題研究現(xiàn)狀隨著科技的不斷開展，

5、人類的不斷進步，電子技術領域的開展可謂突飛猛進，電容器在電子線路中得到廣泛的應用，它的容量大小對電路的性能有著重要的作用。因此，電容量的測量在日常使用中就不可防止。電容測量儀的開展水平越來越高，目前電容測量儀的應用現(xiàn)狀是：品種多樣，技術含量高。如：YD2612A/12B 電容測量儀，它有著良好的測試穩(wěn)定性，抗沖擊能力強。如：TH2615 系列電容測量儀，它是一種易操作、智能化的電容測量儀，儀器價格低，測試速度快。如：多頻 HF2617 電容測量儀，它的可靠性穩(wěn)定性強，測量顯示直觀，適用性好。因此，目前精確度高、穩(wěn)定性好、儀器價格低、測試速度快的電容測量儀有著極大的需求。1.1.1 電容測量的技

6、術開展測量電容器的參數(shù)，最經(jīng)典的方法是采用電橋法，80 年代問世了數(shù)字自動電橋，電橋在內(nèi)部微機的控制下自動平衡，最終結果直讀得到，大大方便了使用，如今高壓西林電橋、高頻電橋等幾乎已經(jīng)被自動化電橋所替代。由于電橋的結構復雜，本錢相對也較高，對電容器的一般測量如僅測其電容量，可以用阻抗法測試。阻抗法相對于電橋法簡單的多，有的數(shù)字式萬用表配備有電容測試功能，其原理大都是以阻抗法實現(xiàn)的。隨著測試技術的不斷進步，特別對相位角測試精度的提高，在阻抗法測量的同時增加相位角的測量可以較準確的得到介質(zhì)損失角，在一定范圍內(nèi)已經(jīng)可以替代電橋法測量。小型電容測試儀還常用積分法或斜率法含雙斜率測試電容，原理是測試 RC

7、 積分時間或以恒流源對被測電容充電，用充電時間或充電終止電壓來計算被測電容的電容量，可以到達比擬高的測試精度，因為測試電源本質(zhì)上為直流，該方法對測試電解電容非常適宜。精品文檔歡迎下載1.1.2 課題研究的目的與意義數(shù)字電子技術在現(xiàn)代社會得到了廣泛的應用，電容是電子技術中不可缺少的局部，它在電子線路中得到廣泛的應用，它的容量大小對電路的性能有著重要的作用。因此，電容量的測量在日常使用中就不可防止。通過對數(shù)顯電容測量儀的設計，使我穩(wěn)固了所學的本專業(yè)根底理論、專業(yè)知識和根本技能，培養(yǎng)了我綜合運用所學知識與技術獨立分析問題解決問題的能力；同時對電容測量儀器的工作原理、元器件選擇及電子儀器的常用設計方法

8、等有比擬深入的了解；進而掌握了應用計算機進行電子線路設計的根本思想和方法；可以幫助改良現(xiàn)有電容測量系統(tǒng)的缺乏，為企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新做出幫助；提高自己的動手實踐能力和對電子設計的興趣，為自己以后從事電子類專業(yè)打下堅實的根底。1.2 設計的主要內(nèi)容1. 方案比擬及論證 查閱相關資料，找到設計電路的根本思路。2. 根本測量原理。3. 工作原理、框圖及單元電路設計。4. 系統(tǒng)實現(xiàn)及元器件選擇。5. 繪電路原理圖，列元件明細表，整理及分析有關數(shù)據(jù)。6. 結論。1.3 設計的技術指標與參數(shù)1. 測量范圍：第一檔 0pF99999pF，第二檔 0.001F99.999F，第三檔0.1F9999.9F2. 測量小電

9、容時有校正電路。3. 顯示方式：七位 LED 數(shù)碼管顯示，五位 LED 顯示電容量，兩位 LED顯示單位。4. AC220V 供電精品文檔歡迎下載第二章 方案比擬與論證2.1 各方案根本原理的 介紹電容測量儀的根本原理是把容量轉換成其它形式的物理量，通過對其它物理量的測量，從而計算出電容的容量?？梢赞D換為電壓值來測量，可以轉換成脈沖寬度，可以用容抗值來測量，測量的方法有多種。1. 方案一 微分法測電容如果三角波輸入給以被測電容器作為微分電容的微分電路，在電路參數(shù)選擇適當?shù)臈l件下，微分電路的輸出幅度與 Cx成正比，再經(jīng)峰值檢測電路或精密整流及濾波電路，可以得到與 Cx成正比的直流電壓 Ux ，然

10、后再進行 A/D 轉換送給數(shù)字顯示器，便可實現(xiàn)所要求的函數(shù)關系。 電路如圖 2-1 所示設三角波函數(shù)式為 UI=K0 1 (1-1) UI=K2 1-2)因為dtdUiCi RiUxO所以 0 1 (1-3)CKRUO 電源線信號線。(3)線間距。相鄰敷銅線之間的間距應該滿足電氣平安要求,同時為了便于生產(chǎn),間距應該越寬越好。最小間距至少能夠承受所加電壓的峰值,一般要求 2000V電位差之間的敷銅線距離應該大于 2mm。在布線密度低的情況下,間距應該盡可能的大。通常線間距最好不要低于 0. 3 mm。(4)屏蔽與接地。敷銅線的公共地線應該盡可能放在電路板的邊緣局部。在電路板上應該盡可能多地保存銅

11、箔做地線,這樣可以使屏蔽能力增強。另外對數(shù)字電路的 PCB 可用寬的地導線組成一個環(huán)路或網(wǎng)格狀,即構成一個地網(wǎng)來使用,而模擬電路的地線那么不能這樣使用。4結論PCB 板圖的設計是一個復雜而又簡單的過程。Protel 提供了一個良好的電路設計開發(fā)環(huán)境,功能強大,方便實用。但是要設計出一塊優(yōu)良的 PCB 板,還需要不斷地去學習和實踐。5. PCB 幅員精品文檔歡迎下載123487651432543211212212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121321321321321

12、321321321321321321123451098761234510987612345109876123451098761234510987612345109876123451098761243124312432112389101112131476543218910111213147654321891011121314765432189101112131476543219101112131415168765432112348765123487659101112131415168765432191011121314151687654321910111213141516876543219101

13、112131415168765432191011121314151687654321910111213141516876543212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121圖 43 PCB 幅員精品文檔歡迎下載結 論本次課題名為數(shù)顯電容測量儀，此設計電容測量儀分為三個檔次：第一檔0pF99999pF，第二檔 0.001F99.999F，第三檔 0.1F9999.9F，測量范圍較寬，適合測量各種容量的電容，使用 MC14017 分頻計數(shù)集成電路，當按鈕 AN 按下不同次數(shù)時，其相應的管腳輸出高電平，實現(xiàn)量程間的不同轉換。在

14、測量小電容時有校正電路，參加了校正電容 ，可以使測量更加準確 。利用 MC14553 的分時控制原理可以使一只譯碼管顯示三位數(shù)字。采用七位數(shù)碼顯示，五只數(shù)碼管顯示容量大小，兩只數(shù)碼管顯示單位，測量時更加直觀方便。 電源采用 220V 交流供電，經(jīng)變壓、整流、濾波得到 12V 直流電源。設計結果根本到達設計要求。由于設計時間相對來說比擬倉促，加上專業(yè)水平有待提高，雖然本次設計到達了任務書中的要求，但還存在一些缺乏之處，需要進一步改良，以便使設計出的電容表更精確。精品文檔歡迎下載精品文檔歡迎下載附 錄元件明細表名稱電路圖數(shù)量規(guī)格來源備注-、1R24R43R25470市售碳膜 1/8W-25R27R

15、31R29R510K市售碳膜 1/8W、28R35R21M市售碳膜 1/8W30R14.7K市售碳膜 1/8W32R1910K市售金屬膜 1/8W，誤差 0.5%33R1910市售碳膜 1/8W誤差 0.5%34R10.91市售金屬膜 1/8W， 電阻器-36R42R710K市售金屬膜 1/8W，誤差 0.5%1C10.001市售高頻瓷片2C151P市售高頻瓷片3C10-51P市售可調(diào)高頻瓷片、4C7C20.01u市售高頻瓷片、5C6C8C30.1u市售高頻瓷片-9C12C40.1u 50v市售鉭電解電容、14C16C20.1u 25v市售鉭電解電容13C14700u 25v市售電解電容電容器15C110u 16v市售電解電容二極管-1D19D19IN4001181市售21ICIC2MC14543市售用集成電路插座3IC4IC2MC14553市售用集成電路插座5IC1MC14060市售用集成電路插座6IC1MC14040市售用集成電路插座7IC8IC1NE555市售用集成電路插座9IC1HMC14017市售用集成電路插座集成電路10IC1MC14081市售用集成電路插座精品文檔歡迎下載11IC1LM