毕业设计(论文)-电容计的设计.doc
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1、16福建电力职业技术学院FUJIAN ELECTRIC VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE设计题目:电容计的设计 院系名称:信息管理工程系专 业:电子信息工程技术指导老师: 学 生:学 号:日 期: 2011.05.302009.1.15 电容计的设计 摘 要:本次设计采用NE555集成定时器构成多谐振荡器,单稳态触发器等电路来实现。由NE555构成的单稳态触发器的输出高电压时间。这种电路产生的脉冲宽度可以从几个微秒到几分钟,精度可达0.1。当固定时,改变的大小,可以改变的脉宽,这样通过计数器40110在时间内对脉冲的计数就可以调为电容的大小,测得电容值。再由LE
2、D显示器显示电容大小。 关键词:NE555触发器 CD40110计数器 LED显示目 录引言4第一章 电路设计要求5第二章 设计思路6第三章 电容计系统方框图6第四章 设计原理图7第五章 电路工作原理8第六章 各电路的分析.9第七章 电路制作与元件介绍 11第八章 安装电路过程 12第九章 调试电路 12第十章 电容计的PCB装配图 13致谢 14参考文献 15附录 15引 言引言:电容器(capacitor)简称电容,也是组成电子电路的主要元件。它可以储存电能,具有充电、放电及通交流、隔直流的特性。从某种意义上说,电容器有点像电池。尽管两者的工作方式截然不同,但它们都能存储电能。电池有两个电
3、极,在电池内部,化学反应使一个电极产生电子,另一个电极吸收电子。而电容器则要简单得多,它不能产生电子它只是存储电子。它是各类电子设备大量使用的不可缺少的基本元件之一。各种电容器在电路中能起不同的作用,如耦合和隔直流、旁路、整流滤波、高频滤波、调谐、储能和分频等。电容器应根据电路中电压、频率、信号波形、交直流成分和温湿度条件来加以选用。 电容的主要作用有; 1隔直流:阻止直流通过而让交流通过。 2旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供阻抗通路。 3耦合:作用两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路。 4滤波:这个对DIY而言很重要,点卡上的电容基本就是这个作用。 5整流:在约
4、定的时间开或关导体开关元件。 6储能:储存电能,用于必须要的时候释放,例如照相机的闪光灯还有手机,一个电容储存的电能可以让手机用一天。 电容器在电子线路中得到广泛的应用,它的容量大小对电路的性能有重要影响。本课题就是用数字显示的方式对电容进行测量。电容测量的基本原理是:把电容通过电路转换成电压量,然后把电压量经过模数转换成为数字量进行显示。第一章 电路设计要求一.设计任务及要求1基本要求:1)测量范围:电容容量0.110uF,误差不大于10。2)采用数字显示被测电容容量。3)超量程时声光提示。2发挥部分:1)误差不大于1。2)扩大测量范围。3)量程自动转换。二. 设计方案 2. 方案: 利用5
5、55构成的单稳态触发电路中不同的RC参数,产生不同的正脉冲宽度这一基本原理。我们用该正脉冲来控制多谐振荡电路的工作时间,不同的工作时间产生的脉冲个数自然不同,再将其输出脉冲信号送计数、显示电路,这样就可以测出对应的电容值C。并采用继电器来实现量程的自动转换。电路器件都较为常见,电路结构较为简单,价格比较便宜。系统方框图如图3:此方案采用较为简单的电路组合实现的,符合性价比这一规律的要求。元器件比较便宜,而且测得比较准确。另外还有其他的方法:电桥法、阻抗相位法。用电桥法,硬件电路复杂,不易实现自动测量;采用的阻抗相角法,需要测量的物理量较多,测量范围窄,精度低,而且需要用到价格较贵单片机;也需要
6、用到单片机。第二章 设计思路 采用NE555集成定时器构成多谐振荡器,单稳态触发器等电路来实现。由NE555构成的单稳态触发器的输出高电压的时间为:tw=RCln21.1RC。这种电路产生的脉冲宽度可以从几个微秒到几分钟,精度可达0.1。当固定时,改变的大小,可以改变tw的脉宽,这样通过计数器40110在tw时间内对脉冲的计数就可以调为电容的大小,测得电容值。再由LED显示器显示电容大小。第三章 电容计设计方框图第四章 设计原理图原件清单:3个NE555集成块、3个CD40110集成块、3个LED数码管。3个 0.1uf电容、1个100uf电容、1个10uf电容。3个330欧、120欧、2个1
7、0K、4.7K、430K、43K、4.3K、3K、33欧、电阻可调电阻500K、100K、2个10K、1K。2个二极管(DIODE)。1个发光二极管、1个蜂鸣器、1个2个按键开关。1个单刀四掷开关。第五章 电路工作原理基本原理:电容的测量和数字显示有多种设计的方法,可由NE555集成定时器构成多谐振荡器,单稳态触发器等电路来实现。由NE555构成的单稳态触发器的输出高电压的时间为:tw=RCln21.1RC。这种电路产生的脉冲宽度可以从几个微秒到几分钟,精度可达0.1。当固定时,改变的大小,可以改变tw的脉宽,这样通过计数器40110在tw时间内对脉冲的计数就可以调为电容的大小,测得电容值。再
8、由LED显示器显示电容大小。各部分具体工作:1).单稳态触发器(555)单稳态触发器在由输入端电平转换时,会产生一稳态的脉冲,电路输出电压的脉宽与电容成正比,将此脉冲作为闸门时间脉冲。2).标准频率时钟电路电路产生标准频率时钟脉冲,与单稳态脉冲相与构成计数脉冲,该电路输出的频率必须稳定,才能使系统更稳定,测量更精确。3).脉冲合成电路其功能是将标准频率时钟脉冲和闸门时间脉冲相与合成。4).计数,锁存,译码电路在闸门时间内对标准脉冲计数,锁存,得到相应的电容数据。5).显示器将电容量的数据数字化显示。6).报警部分完成对系统测量电容时,电容超过量程产生声光报警。7).量程转换可以对不同电容值进行
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