電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告——簡易數(shù)字電容測(cè)量儀得設(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:簡易數(shù)字電容測(cè)量儀班級(jí)學(xué)號(hào):學(xué)生姓名:目錄TOC\o"13"\h\z\u一、預(yù)備知識(shí) 3二、課程設(shè)計(jì)題目:簡易數(shù)字電容測(cè)量儀得設(shè)計(jì) 4三、課程設(shè)計(jì)目得及基本要求 4四、設(shè)計(jì)內(nèi)容提要及說明 44、1設(shè)計(jì)內(nèi)容 44、2設(shè)計(jì)說明 6五、原理圖及原理說明 115、1功能模塊電路原理圖 115、2模塊工作原理說明 13六、調(diào)試、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、14七、設(shè)計(jì)中涉及得實(shí)驗(yàn)儀器與工具 14八、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 15九、參考文獻(xiàn) 16預(yù)備知識(shí)關(guān)于數(shù)字式簡易數(shù)字電容測(cè)試儀得設(shè)計(jì),我們提出了三種設(shè)計(jì)方法與思路。在具體操作中,經(jīng)過對(duì)資料得收集、分析,研究與對(duì)比,最終選擇了簡單易懂,而且精度較高得方法,即門控法。

本方法得基本理論就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路得輸出脈寬wt與電容C成正比,再通過一系列得控制,計(jì)數(shù),鎖存,顯示電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電容得一般測(cè)試與數(shù)字顯示。在本次數(shù)電課程設(shè)計(jì)得同時(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)、最終到電路得模擬與實(shí)際電路得成形有了一定得認(rèn)識(shí),同時(shí)使我們?cè)陔娮釉O(shè)計(jì)方面有了一定得實(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)得基礎(chǔ)。

數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)就是電子計(jì)數(shù)綜合應(yīng)用得實(shí)踐環(huán)節(jié),同時(shí)也就是增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐與動(dòng)手能力,這也就是教學(xué)環(huán)節(jié)得實(shí)踐部分之一。本文設(shè)計(jì)得簡易數(shù)字式電容測(cè)試儀,既融合了電子技術(shù)得基礎(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)需要與科研開發(fā)應(yīng)用得需要,同時(shí),電路簡潔,條理清晰,便于溝通與交流學(xué)習(xí),具有較強(qiáng)得通用性與實(shí)用性。

在本次課程設(shè)計(jì)過程中得到了各方面得支持與幫助,在此特別向數(shù)子電子技術(shù)老師表示由衷得感謝。由于設(shè)計(jì)時(shí)間與水平得限制,如有不足之處,敬請(qǐng)指正課程設(shè)計(jì)題目:簡易數(shù)字電容測(cè)量儀課程設(shè)計(jì)目得以及基本要求目得:1)利用給定得元器件設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)量并顯示電容容值大小得數(shù)字電容表;(2)用3位數(shù)碼管顯示;(3)測(cè)量范圍100pF—105pF,誤差小于10%。(4)在計(jì)算機(jī)上仿真優(yōu)化。(5)在萬能板(孔孔板)上安裝、調(diào)試?；疽?1、利用給定得元器件設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)量并顯示電容容值大小得數(shù)字電容表;2、用三位數(shù)碼管顯示3、測(cè)量范圍100pf10000pf,誤差小于10%。4、在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件仿真優(yōu)化。5、在萬用板上安裝,調(diào)試。設(shè)計(jì)內(nèi)容提要以及說明設(shè)計(jì)內(nèi)容:(1)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器主要用來對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)并送入顯示電路顯示。4518就是雙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與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就是異步復(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)量得電容范圍就是0到999pF,需要三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行級(jí)聯(lián)。其級(jí)聯(lián)得方法就是將低位得Q3端接高位得EN端,高位計(jì)數(shù)器得CP端接地。其輸出端Q3Q2Q1Q0輸出8421BCD碼,接顯示譯碼器得代碼輸入端。電路圖比較簡單,在這里就不再贅述了。(2)譯碼器電路。譯碼顯示電路得設(shè)計(jì)比較簡單,選用4511,該譯碼器為BCD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端輸出得BCD碼,譯碼器得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)碼管分為共陽極與共陰極兩種,對(duì)于共陽極LED數(shù)碼管,將8只發(fā)光二極管得陽極短接后作為公共陽極,接+5V電源。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反,它就是將發(fā)光二極管得陰極短接后作設(shè)計(jì)說明:總體方案:本設(shè)計(jì)中用555振蕩器產(chǎn)生一定周期得矩形脈沖作為計(jì)數(shù)器得標(biāo)準(zhǔn)脈沖。同時(shí)待測(cè)電容C轉(zhuǎn)換成寬度為tw得矩形脈沖,轉(zhuǎn)換得原理就是單脈沖觸發(fā)器得輸出脈寬tw與電容C成正比。用這個(gè)寬度得矩形脈沖作為閥門信號(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)器得技術(shù)值即為被測(cè)電容得容值?；騽t把此脈沖作控制時(shí)間與標(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)就可以得到電容量得數(shù)據(jù)。共陰數(shù)碼管:共陰數(shù)碼管就是指將所有發(fā)光二極管得陰極接到一起形成公共陰極得數(shù)碼管,共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極接到地線GND上,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管得陽極為高電平時(shí),相應(yīng)字段就點(diǎn)亮,當(dāng)某一字段得陽極為低電平時(shí),相應(yīng)字段就不亮。圖41共陰極數(shù)碼管Cd4518:CD4518就是一個(gè)雙BCD同步加計(jì)數(shù)器,由兩個(gè)相同得同步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。

1Q0～1Q3:計(jì)數(shù)器輸出端。

2Q0～2Q3:計(jì)數(shù)器輸出端。

Vdd:正電源。

Vss:地圖42cd4518引腳圖ne555:NE555(TimerIC)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)就是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化得TimerIC,在往后得30年中非常普遍被使用,且延伸出許多得應(yīng)用電路,后來基于CMOS技術(shù)版本得TimerIC如MOTOROLA得MC1455已被大量得使用,但原規(guī)格得NE555依然正常得在市場(chǎng)上供應(yīng),盡管新版IC在功能上有部份得改善,但其腳位功能并沒變化,所以到目前都可直接得代用。圖43ne555引腳圖圖44ne555外部圖自鎖開關(guān):自鎖開關(guān),就是一種常見得按鈕開關(guān)。在開關(guān)按鈕第一次按時(shí),開關(guān)接通并保持,即自鎖,在開關(guān)按鈕第二次按時(shí),開關(guān)斷開,同時(shí)開關(guān)按鈕彈出來。Cd4511:CD4511就是一片CMOSBCD—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)顯示器得BCD碼—七段碼譯碼器。圖45cd4511引腳圖Cd4093:cd4093就是由四個(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得2輸入與非門。每個(gè)門在信號(hào)得上升與下降沿得不同點(diǎn)開,關(guān),上升電壓t與下降電壓只差定義為滯后電壓。圖46CD4093引腳圖以上都就是構(gòu)成簡單電容測(cè)量儀得主要元器件,還有電阻,電容等原理圖以及原理5、1功能模塊原理圖圖51簡易電容測(cè)量儀原理圖圖52簡易電容測(cè)量儀5、2模塊工作原理說明標(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=0、693(R2+R3)c1得基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生電平,該數(shù)字電路電容表中間們信號(hào)得寬度等于控制脈沖得高電平時(shí)間,設(shè)置T=NT,那么閘門信號(hào)閘門內(nèi)有多少個(gè)基準(zhǔn)脈沖,電容值就多少,該標(biāo)準(zhǔn)脈沖周期為10uS。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)過一個(gè)微分電路當(dāng)作清零信號(hào),再用兩個(gè)反相器與一個(gè)微分電路產(chǎn)生鎖存信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)清零與鎖存信號(hào)得產(chǎn)生與分離。實(shí)驗(yàn)中涉及得實(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)工具有電烙鐵烙鐵架錫絲松香斜口鉗鑷子實(shí)驗(yàn)中得心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì),加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考與解決問題得能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,我們通過這個(gè)方案包括設(shè)計(jì)了一套電路原理與pcb連接圖,與芯片上得選擇。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)過程中,經(jīng)常會(huì)遇到這樣那樣得情況,就就是心里想老著這樣得接法可以行得通,但實(shí)際接上電路,總就是實(shí)現(xiàn)不了,因此耗費(fèi)在這上面得時(shí)間用去很多。我沉得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也就是對(duì)課本知識(shí)得鞏固與加強(qiáng),由于課本上得知識(shí)太多,平時(shí)課間得學(xué)習(xí)并不能很好得理解與運(yùn)用各個(gè)元件得功能,而且考試內(nèi)容有限,所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中,我們了解了很多元件得功能,并且對(duì)于其在電路中得使用有了更多得認(rèn)識(shí)。

平時(shí)瞧課本時(shí),有時(shí)問題老就是弄不懂,做完課程設(shè)計(jì),那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片得功能,平時(shí)瞧課本,這次瞧了,下次就忘了,通過動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件映象深刻。認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐,實(shí)踐就是認(rèn)識(shí)得動(dòng)力與最終目得,實(shí)踐就是檢驗(yàn)真理得唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以這個(gè)期末測(cè)試之后得課程設(shè)計(jì)對(duì)我們得作用就是非常大得。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,首先就是線得布局上既要美觀又要實(shí)用與走線簡單,兼顧到方方面面去考慮就是很需要得,否則只就是一紙空話。在畫好原理圖后得做pcb版時(shí),由于項(xiàng)目組成員對(duì)單面板得不熟悉,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)生很多不曾注意得問題,今后要牢記這個(gè)教訓(xùn),使以后布線更加順利。經(jīng)過兩個(gè)星期得實(shí)習(xí),過程曲折可謂一語難盡。在此期間我們也失落過,也曾一度熱情高漲。從開始時(shí)滿富盛激情到最后汗水背后得復(fù)雜心情,點(diǎn)點(diǎn)滴滴無不令我回味無長。

生活就就是這樣,汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)就是人類生存生活永恒不變得話題。通過實(shí)習(xí),我才真正領(lǐng)略到“艱苦奮斗”這一詞得真正含義,我才意識(shí)到老一輩電子設(shè)計(jì)為我們得社會(huì)付出。我想說,設(shè)計(jì)確實(shí)有些辛苦,但苦中也有樂,在如今單一得理論學(xué)習(xí)中,很少有機(jī)會(huì)能有實(shí)踐得機(jī)會(huì),但我們可以,而且設(shè)計(jì)也就是一個(gè)團(tuán)隊(duì)得任務(wù),一起得工作可以讓我們有說有笑,相互幫助,配合默契,多少人間歡樂在這里灑下,大學(xué)里一年得相處還趕不上這十來天得合作,我感覺我與同學(xué)們之間得距離更加近了;我想說,確實(shí)很累,但當(dāng)我們瞧到自己所做得成果時(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)該做得一切,這有什么不好?我們不斷得反問自己。也許有人不喜歡這類得工作,也許有人認(rèn)為設(shè)計(jì)得工作有些枯燥,但我們認(rèn)為無論干什么,只要人生活得有意義就可。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?于就是我們決定沿著自己得路,執(zhí)著得走下去。

同時(shí)我認(rèn)為我們得工作就是一個(gè)團(tuán)隊(duì)得工作,團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人,個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì),必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作得精神。某個(gè)人得離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作得失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理就是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠得,必須讓每個(gè)人都知道,否則一個(gè)人得錯(cuò)誤,就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗