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1、会计学1数字式电容数字式电容(dinrng)测量仪测量仪第一页，共22页。一、方案设计与选择一、方案设计与选择(xunz)1测脉宽法测脉宽法 测测脉脉宽宽法法的的基基本本原原理理如如图图所所示示，利利用用单单稳稳或或电电容容充充放放电电规规律律等等，将将电电容容容容量量变变换换成成与与其其(yq)正正比比的的脉脉冲冲宽度，即宽度，即Tx与与Cx成正比。成正比。第2页/共22页第二页，共22页。2测频法测频法 测频法的基本工作原理是：将上图中的门控测频法的基本工作原理是：将上图中的门控信号作为标准门控信号，将待测电容作为时钟脉信号作为标准门控信号，将待测电容作为时钟脉冲发生器的一部分，在一定条件
2、下，发生器的输冲发生器的一部分，在一定条件下，发生器的输出频率与电容值是线性关系，只要标准门控信号出频率与电容值是线性关系，只要标准门控信号参数参数(cnsh)合适，测出时钟脉冲发生器的频率合适，测出时钟脉冲发生器的频率就可测出电容值。就可测出电容值。第3页/共22页第三页，共22页。3测压法测压法测压法的基本原理是：把电容量通过测压法的基本原理是：把电容量通过(tnggu)电电路转换成电压量，然后把电压量经模数转换器转换路转换成电压量，然后把电压量经模数转换器转换成数字量显示。典型测压法设计方案如图所示。成数字量显示。典型测压法设计方案如图所示。第4页/共22页第四页，共22页。本设计选择了
3、测脉宽法，用闸门信号来控制时钟信号产生(chnshng)的CP脉冲个数，使其来反映被测电容Cx的数值。用测脉宽法得到的数值比较容易通过数码管来显示，可省去数码转换而且误差相对比较小。第5页/共22页第五页，共22页。二、电路二、电路(dinl)的设计与分析的设计与分析1时钟脉冲发生电路时钟脉冲发生电路 首首先先，我我们们(w men)先先来来介介绍绍一一下下555定时器。定时器。第6页/共22页第六页，共22页。1地 GND 2触发(chf)3输出(shch)4复位(f wi)5控制电压 6门限(阈门）7放电 8电源电压Vcc 第7页/共22页第七页，共22页。图为由555定时器构成的多谐振荡
4、器。电源(dinyun)接通后，VCC通过电阻R1、R2向电容充电，当 Vc=2/3VCC时，因为2端与6端相连，则有Vc=V6，使比较器C1输出翻转，输出电压V0=0。同时，放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容电压下降至1/3VCC时，比较器C2工作，输出电压V0变成高电平，C放电终止，VCC通过电阻R1，R2又开始充电；周而复始，形成振荡。其振荡周期与电容充放电时间有关。充电(chng din)时间：放电(fng din)时间：周 期：第8页/共22页第八页，共22页。2闸门信号闸门信号(xnho)产生电路产生电路 图为由555定时器构成的单稳态触发器。2端作为触发信号的输入(shr)
5、端，由U1产生的时钟脉冲信号来提供。它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动返回到稳态。这段时间称为暂稳态时间取决于外界R、C的值。第9页/共22页第九页，共22页。3计数计数(j sh)脉冲的产生脉冲的产生电路电路 调节(tioji)R1、R2、R3的值使其满足：把由U1产生的时钟脉冲信号与U2产生的门控信号相与，就能得到与成正比的计数(j sh)脉冲。第10页/共22页第十页，共22页。4 4计数计数计数计数(j sh)(j sh)电路电路电路电路n n74LS16074LS160是同步四位是同步四位(s wi)(s wi)
6、十进制加法十进制加法计数器，功能表如图所示：计数器，功能表如图所示：n n个位的个位的EPEP和和ETET端都接高电平，十位端都接高电平，十位的的EPEP和和ETET端均接个位的进位端端均接个位的进位端RCORCO。两个计数器的两个计数器的CLKCLK信号均由计数脉冲信号均由计数脉冲提供，提供，MRMR和和LOADLOAD均接闸门信号，均接闸门信号，D3D3、D2D2、D1D1、D0D0均低电平。当闸门均低电平。当闸门信号到来时，计数器开始信号到来时，计数器开始(kish(kish)工工作。每来一个时钟信号个位开始作。每来一个时钟信号个位开始(kish(kish)计数，当到计数，当到9 9是进
7、位信号为是进位信号为1 1，十位开始，十位开始(kish(kish)工作计一次数，工作计一次数，直到闸门信号变为直到闸门信号变为0 0时停止计数。时停止计数。第11页/共22页第十一页，共22页。时钟CP和四个数据输入端P0P3清零/MR使能CEP，CET置数PE数据输出(shch)端Q0Q3以及进位输出(shch)TC 第12页/共22页第十二页，共22页。5锁存器锁存器1复位11锁存控制端10GND20VCCD1-D8输入(shr)Q1-Q8输出74LS273第13页/共22页第十三页，共22页。在电路设计中需要锁存2个4位二进制数,由于 74LS273是八D触发器，能同时锁住8位数,所以
8、选择使用74LS273。它具有异步控制端的(dund)功能。由于74LS273是在上升沿触发,要想在闸门信号从1变为0的时候锁存,就必须把闸门信号通过一个反相器后作为CLK信号。其MR端接高电平。被锁存信号由D0到D7输入，输出结果由QO到Q7引出。第14页/共22页第十四页，共22页。6译码器译码器74LS48P0、P1、P2、P3为计数器输入(shr)端Q0、Q1、Q2、Q3为数据(shj)输出端MR清除(qngch)端CPu加计数端CPD减计数端PL置数端TPU非同步进位输出 端第15页/共22页第十五页，共22页。此电路中译码器选用集成电路74LS48。它是BCD七段字型译码，具有(j
9、yu)灭零输入端的功能。74LS48的引脚图如下图8-a所示。使用时3、5端都接高电平，4端是灭零输入端，当4为高电平时74LS48控制的显示管呈暗状态，不显示数。ABC端接输入信号，abcdefg输出端用来驱动显示器 第16页/共22页第十六页，共22页。7显示器显示器电路中显示器用的是共阴极显示器。器原理图如图所示，公共端接地，当输入(shr)端为高电平的时候，二极管亮，显示相应的数字。第17页/共22页第十七页，共22页。二、总原理图二、总原理图二、总原理图二、总原理图第18页/共22页第十八页，共22页。第19页/共22页第十九页，共22页。第20页/共22页第二十页，共22页。三、课设过程三、课设过程三、课设过程三、课设过程(guchng)(guchng)1、软件仿真：（1）计数器接线错误，导致不出结果，经过检查，解决问题。（2）报警二极管不亮，经检查，计数器进位端接错。2、面包板仿真：（1）无结果，线路接错。（2）二极管常亮，线路接错。3、电路(dinl)焊接：（3）示数不稳定，接滤波电容。第21页/共22页第二十一页，共22页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第22页/共22页第二十二页，共22页。