数字电容测量仪的设计--数电课程设计

电容测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容测试仪的基本原理，掌握其操作方法和使用步骤。

2. 学生能运用电容测试仪进行电容器的测量，并准确读取测量结果。

3. 学生了解电容器的容值范围及其在电子电路中的应用。

技能目标：1. 学生能够独立操作电容测试仪，进行实际电容器的测量，并解决简单测量问题。

2. 学生通过实际操作，培养观察、分析、解决问题的能力。

3. 学生能够运用所学的知识，设计简单的电容测试实验，提高实验操作技能。

情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对物理实验的兴趣和热情，提高学习积极性。

2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通协作，培养团队精神。

3. 学生了解电容测试仪在电子测量领域的作用，认识到科技对生活的影响，增强社会责任感和创新意识。

课程性质分析：本课程为物理实验课，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的实践能力和动手能力。

学生特点分析：初三学生已具备一定的物理知识和实验技能，对新鲜事物充满好奇心，但操作熟练度有待提高。

教学要求：1. 教学内容与课本紧密结合，注重实践操作，提高学生的动手能力。

2. 教师应引导学生主动参与实验，培养学生的学习兴趣和探究精神。

3. 教学过程中，注重培养学生的团队合作意识和沟通能力。

二、教学内容1. 电容测试仪基本原理- 电容器的定义及工作原理- 电容测试仪的工作原理与测量方法2. 电容测试仪的操作方法与使用步骤- 电容测试仪的连接与准备- 电容测试仪的操作流程- 电容器的测量及结果读取3. 实际操作：电容器测量- 选择不同容值的电容器进行测量- 学生分组操作，相互协作，完成测量任务4. 电容测试仪在电子电路中的应用- 电容器在电子电路中的作用- 电容器容值对电路性能的影响5. 教学案例分析- 分析实际测量中可能遇到的问题及解决方法- 讨论测量结果与理论值的偏差原因6. 课堂小结与作业布置- 总结本节课的重点知识- 布置与教学内容相关的作业，巩固所学知识教学内容安排与进度：第一课时：电容测试仪基本原理及操作方法学习第二课时：实际操作：电容器测量第三课时：电容测试仪在电子电路中的应用及案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“电容器”章节相关，涵盖了电容器的原理、测量及应用等方面，有助于学生深入理解电容器相关知识。

数字电子技术课程设计报告项目名称：数字电容测试仪班级：1611电子姓名：李瑞（2016111123）程家豪（2016111104）胡焱（2016111115）胡永凯（2016111116）指导老师：王正强1.1引言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的影响，此次我们的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。

它由测试电路和显示电路两部分组成。

通过使用测试电路中555定时器做多谐振荡器，电容配合电阻充放电产生一系列的方波脉冲，再通过计数器记数算出电容的值，从而实现数码管显示被测电容的容值。

该电容测量仪相对比较直观，且误差较小，将在电容测量方面显示出它读数方便，精确的优越性。

1.2设计任务及要求1.2.1基本要求(1)被测电容的容量在0.01μF至100μF范围内。

(2)设计测量量程。

(3)用3位数码管显示测量结果，测量误差小于20%。

1.2.2发挥部分（选做）(1)另增一个测量量程，使被测电容的容量扩大到100PF至100μF范围内。

(2)测量误差小于10%。

1.2.3设计任务及目标（1）根据原理图分析各单元电路的功能；（2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能；（3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求；（4）写出完整、详细的课程设计报告。

2．1设计原理本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP 脉冲也就是标准频率。

同时把待测电容C 转换成宽度为tw 的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw 与电容C 成正比。

用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容值。

或者把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数—锁存—译码显示系统就可以得到电容量的数据。

外部旋钮控制量程的选择。

用计数器控制电路控制总量程。

2．2单元电路设计分析2.2.1用555定时器构成的多谐振荡器电路图及其输出波形如图2所示，其工作原理如下：由图2所示，可以求得电容C1上的充电时间T 1和放电时间T 2：T 1=（R 1+R 2）C ㏑2≈0.7（R 1+R 2）CT 2=R 2C ㏑2≈0.7R 2C所以输出波形的周期为T=T 1+T 2=（R 1+2R 2）C ㏑2≈0.7（R 1+2R 2）CR 1=4.7k ，R 2=12k ，T≈2ms振荡频率f=1／T≈1.44／[（R 1+2R 2）C]≈500Hz 占空比q=（R 1+R 2）／（R 1+2R 2）≈58.2％定时电路多谐振荡器计数器译码器数码显示器微分电路自动调零图1原理框图被测电容图2多谐振荡电路及输出波形2.2.2用555定时器构成的单稳态电路用555定时器构成的单稳态触发器及其工作波形如图3所示，其工作原理如下：接通电源瞬间，V c=0，输出V o=1，放电三极管T截止。

数字电子技术课程设计报告书课题名称 数字电容测量仪的设计姓 名 吴亚香 学 号 *******-35 学院通信与电子工程学院 专 业 电子科学与技术指导教师张学军2014年 6月 10 日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※2012级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计数字电容测量仪的设计1设计目的（1）掌握multisim12仿真软件的应用技巧。

（2）掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。

（3）熟悉相应的中大规模集成电路的使用方法，并掌握其工作原理。

2设计思路本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。

同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。

把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数—译码显示系统就可以得到电容量的数据。

外部旋钮控制量程的选择。

用计数器控制电路控制总量程。

3设计过程3.1设计框图图1 数字电容测量仪原理图3.2多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。

在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。

555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和R2对电容C充电，其电压UC由0按指数规律上升。

当UC ≥2/3VCC时，电压比较器C1和C2的输出分别为UC1=0、UC2=1，基本RS触发器被置0，Q=0、Q’=1,输出U0跃到低点平UoL。

与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。

随着电容C放电，Uc下降到Uc≤1/3Vcc时，则电压比较器C1和C2的输出为Uc1=1、Uc2=0，基本RS 触发器被置1，Q=1，Q’=0，输出U0由低点平UoL跃到高电平UoH。

一、摘要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的影响，此次我的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。

数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。

本次课程设计是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电容测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。

大多数电容可以用万用表电阻档测量其充放电情况，以判断其好坏和估测其大小。

但是对于容量较小的电容，其充放电电流很小，万用表表针几乎看不出摆动，所以无法检测。

小容量电容表可以解决这个问题。

电路采用了两个555时基电路，分别构成时钟电路和测量电路，构成级数、锁存、译码、显示电路，显示电容的值。

555构成多谐振荡器和单稳态触发器，由被测电容控制单稳态触发器的高电平时间，进而控制计数时间。

二、设计思路本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。

同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。

用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容值。

或者把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数—锁存—译码显示系统就可以得到电容量的数据。

外部旋钮控制量程的选择，用计数器控制电路控制总量程。

想要实现待测电容的数字式测量，最主要的是将待测电容相关的模拟信号转换为数字信号。

我们利用的是555单稳态触发器来实现这点。

知道555单稳态触发器能实现数模转换后，最关键的就是将待测电阻容值的模拟信号以何种方式输入到555单稳态触发器中。

根据测量原理的不同，其输入方法有很多，如直接法、电桥法和充放电法。

各种办法都有相应的优缺点，例如充放电法及直接法均需求得被测样两端的电压与通过被测样的电流，利用欧姆定律从而得出被测的电容，电桥法那么是利用电桥两端电位的平衡来得出被测样的电容。

北华航天工业学院《电子技术》课程设计报告报告题目：__________ 数字式电容测量仪___________ 作者所在系部：电子工程系__________________ 作者所在专业：______ 电子信息工程_______________ 作者所在班级：_________________________作者姓名：____________________________作者学号：_____________________________________指导教师姓名：_________________________完成时间：2011年6月1日_____________课程设计任务书电容具有隔直流同交流的能力，在电子电路中是十分重要的元件，电容的容值在电路设计中是一重要因素。

由于在使用一段时间后，电容容值与出厂是所标注的值有所偏差，这就需要设计仪器去测量电容容值。

传统的测量方法都采用交流电桥法和谐振法，通常采用刻度读数，此方法不够直观。

本课题主要介绍了数字电容测量仪的原理和设计思想。

它由测试电路和显示电路两部分组成。

在测试电路中555 定时器做多谐振荡器，它通过电容配合电阻充放电产生一系列的方波脉冲，通过计数器记数算出电容的值，最后通过数码管显示被测电容的容值。

设计的电容测量仪的测量范围是10uF~990Uf ，显示的数值N 是00~99 ，数字显示器所显示的数字N与被测电容量C X的函数关系满足关系N=Cx心0卩F）。

当被测电容值超出990uf 时，数码管呈全暗状态，发光二极管呈两状态，表示超出量程。

该电容测量仪相对比较直观，且误差较小，将在电容测量方面显示出它读数方便，精确的优越性。

关键字：测脉法脉冲数显电容目录、概述,,,J J J J JJ J J J J J J J 1、方案设计与论证,,,,,,,, J J J J J JJ J J J J J 21 ．测脉宽法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 12 ．测频法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 23 ．测压法,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2三、单元电路设计与分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 3 1．时钟脉冲发生电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,3 2．闸门信号产生电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 3 3．计数脉冲fX 产生电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 44．计数电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ■ •y i l ] a i_i 55 ．锁存器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5 6．译码器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6四、总原理图及元器件清单,,,,,,,,,,,,,,,,,,, , 6五、结论,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,—口V LJ J J J J J J J J J J J J J J J J6六、心得体会,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1—* 1 J 1 1 JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ6七、参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6一、概述本方案通过555定时器够成的单稳态触发器使被测电容Cx产生一个CP脉冲(闸门信号)，使闸门信号控制另一个由555定时器构成的多谐振荡器，使其产生与Cx 相对应的一系列CP 脉冲。

电容测试仪 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电容测试仪的基本工作原理和功能用途；2. 学生能掌握电容测试仪的操作步骤和注意事项；3. 学生能了解电容的基本概念，包括单位、性质和分类；4. 学生能运用公式计算电容器的电容量，并理解其物理意义。

技能目标：1. 学生能够正确使用电容测试仪进行电容量的测量；2. 学生能够通过实际操作，分析并解决测量过程中可能出现的问题；3. 学生能够运用所学的知识，对实际电路中的电容器进行检测和评估。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，激发学习热情；2. 学生养成严谨的科学态度，注重实验操作的规范性和准确性；3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力；4. 学生认识到物理实验在现实生活中的应用，增强学以致用的意识。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过电容测试仪的实际操作，使学生掌握电容量的测量方法，培养实验操作能力和问题解决能力。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师在教学过程中能够明确课程预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 电容基本概念：电容的定义、单位、性质及分类；2. 电容器的工作原理：电容器储存电荷的原理，电容器的构造和功能；3. 电容测试仪的原理与操作：电容测试仪的工作原理，操作步骤及注意事项；4. 电容测量实验：运用电容测试仪进行电容量的测量，分析测量误差及解决方法；5. 电容器的应用：介绍电容器在实际电路中的应用，如滤波、振荡等。

教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，进行科学、系统的组织。

具体安排如下：1. 引入电容基本概念，让学生了解电容器的物理本质；2. 讲解电容器的工作原理，为学习电容测试仪的使用奠定基础；3. 详述电容测试仪的原理与操作，指导学生进行实际操作；4. 安排电容测量实验，巩固所学知识，提高实验技能；5. 介绍电容器的应用，使学生了解物理知识在实际生活中的运用。

教学内容紧密联系教材，确保教学大纲的合理性，为课程实施提供明确的方向和依据。

电容测量仪的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电容的基本概念，掌握电容的单位、计算公式及测量方法。

2. 学生能够了解电容测量仪的原理、结构、功能及其使用方法。

3. 学生能够掌握用电容测量仪进行实验操作的基本步骤和注意事项。

技能目标：1. 学生能够正确使用电容测量仪进行电容值的测量，并能够处理实验数据。

2. 学生能够通过实际操作，提高实验操作能力和解决问题的能力。

3. 学生能够运用所学知识，设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在实验过程中，能够积极参与，主动探究，培养对物理实验的兴趣和热情。

2. 学生能够关注实验过程中的安全问题，养成良好的实验习惯。

3. 学生通过实验，体会物理学在生活中的应用，增强科学素养和科技强国意识。

课程性质分析：本课程为物理实验课程，旨在通过实际操作，让学生掌握电容测量仪的使用，提高实验操作能力和解决问题的能力。

学生特点分析：学生为八年级学生，具备一定的物理知识基础，但对实验操作相对陌生，需要教师在教学过程中给予指导。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，突出实验操作技能的培养，关注学生的个体差异，因材施教。

通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续物理学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识：- 电容的定义、单位、符号及计算公式。

- 电容测量仪的工作原理、结构组成、功能特点。

- 电容测量仪的操作步骤、注意事项及维护保养。

2. 实践操作：- 使用电容测量仪进行电容值测量。

- 电容测量实验数据记录、处理和分析。

- 设计简单的电容测量实验，培养创新意识和实践能力。

3. 教学大纲：- 第一课时：导入电容概念，介绍电容的单位、计算公式，让学生了解电容测量仪的工作原理和结构。

- 第二课时：详细讲解电容测量仪的使用方法，进行实际操作演示，指导学生正确使用测量仪。

- 第三课时：组织学生进行电容测量实验，关注操作步骤和注意事项，培养学生实验操作技能。

数字式电容测试仪的设计目录摘要 ................................................................................... 综述 .................................................. 错误!未定义书签。

1 方案设计与分析 (2)1.1恒压充电法测量 (2)1.2恒流充电法测量 (2)1.3脉冲计数法测量 (2)2 电路设计框图及功能描述 (3)2.1 电路设计框图 (3)2.2 电路设计功能描述 (3)3 电路原理设计及参数计算 (4)3.1电路原理设计 (4)3.2单元电路设计与参数计算 (4)3.2.1控制器电路 (4)3.2.2时钟脉冲发生器 (5)3.2.3计数和显示电路 (6)4 单元电路仿真波形及调试 (8)4.1多谐振荡器 (8)4.2单稳态触发器 (9)4.2.1稳定状态 (9)4.2.2暂稳态状态 (9)4.2.3 自动回复状态 (9)4.3电路原理图与仿真结果显示 (10)4.3.1电路原理图 (10)4.3.2仿真结果显示 (11)5课程设计体会 (14)参考文献 (15)综述本设计主要运用数字电子技术基础，在通过对设计要求的分析后选择设计方案，此设计题目为了复习和巩固已学过的数电与模电理论知识和操作技能，掌握数电各种芯片的特性与作用，学会用仿真软件进行程序设计和电路分析。

学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能。

根据本次课程任务相关要求，本设计分为三部分，第一脉冲信号的产生，第二由测量电容构成单稳态触发器产生的脉宽，第三计数译码器与数码管的配合使用。

在日常的电路工程或者是电路实验中，电容是一种最常见的云器件，实际应用中，对电容的电容值的精确度要求也很高。

在实际操作中，对电容的测量存在许多麻烦，数值的表现也不够直观。

为此，我们查阅资料，根据所学的知识，设计一个数字电容测试仪，只要接入被测电容，就能直接在屏幕中显示电容的容值，方便在以后实验中对电容的使用。

摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。

单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容C。

其脉冲输入信号是555定时器构x成的多谐振荡器所产生。

信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。

这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。

因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容C值的x不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精确度可以达到0.1%。

然后在电路中加入一个由LM741以及一个电容和一个电阻构成的阻容平滑滤波器，将单稳态触发器输出v与被测量的电容值呈线性关系。

最后是输出电压的数字的信号滤波，使最终输出电压ov输入到7448译码器中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来。

化，将o关键词：:电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管目录引言 (3)第1章毕业设计指标 (4)第2章毕业设计原理 (4)2.1设计原理框图 (4)2.2 方案设计 (4)2.3 模块介绍 (5)2.3.1 控制器电路 (5)2.3.2 时钟脉冲发生器 (6)2.3.3 计数和显示电路 (7)第3章单元电路的设计 (9)3.1 直流稳压电源设计 (9)3.1.1整流电路采用直流稳压电源设计思路 (9)3.1.2直流稳压电源的原理框图分析 (9)3.1.3直流稳压电源特点 (10)3.2 产生波形设计方案 (11)3.2.1 由555定时器搭建多谐振荡器 (11)3.2.2由555定时器搭建单稳态触发器 (12)第4章设计的步骤和过程 (14)4.1 设计制作的过程 (14)4.2 时钟及控制信号的关系等 (14)第5章设计的仿真与运行结果 (15)5.1 电路的调试 (15)5.2 仿真测量 (15)5.2.1 仿真测量实验一 (15)5.2.2 仿真测量实验二 (16)5.3 结果分析 (16)第6章芯片介绍 (17)6.1 555芯片功能介绍 (17)6.2 74LS160芯片介绍 (19)第7章结论 (20)7.1 设计过程中遇到的困难及解决办法 (20)7.2 毕业设计心得体会 (20)第8章参考文献 (21)附录 (22)附录A (22)附录B (23)引言随着电子技术的发展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向发展。

电容测量仪课程设计电容测量仪是一种用于测量电容值的仪器，广泛应用于电子学、电工学、通信工程等领域。

本文将介绍电容测量仪的原理、结构和使用方法，并设计一个电容测量仪的课程实践项目。

一、电容测量仪的原理电容测量仪通过测量电容器两极板上的电荷量来计算电容值。

电容器两极板上的电荷量与所加电压成正比，而电容值与电荷量成反比。

因此，只需测量电容器上的电荷量和所加电压，就能准确计算出电容值。

二、电容测量仪的结构电容测量仪通常由以下几个部分组成：1. 电源：提供所需的电压，用于给电容器充电。

2. 电荷量测量模块：用于测量电容器两极板上的电荷量。

3. 电压测量模块：用于测量所加电压。

4. 显示屏：用于显示电容值。

三、电容测量仪的使用方法1. 连接电源：将电容测量仪与电源连接，并确保电源输出的电压符合要求。

2. 连接电容器：将待测电容器的两极板分别连接到电容测量仪的电荷量测量模块和电压测量模块。

3. 充电：打开电源，使电容器充电，直到电容器两极板上的电荷量达到稳定状态。

4. 测量电荷量：使用电荷量测量模块测量电容器两极板上的电荷量，并记录下来。

5. 测量电压：使用电压测量模块测量所加电压，并记录下来。

6. 计算电容值：根据测得的电荷量和电压值，使用适当的公式计算电容值。

7. 显示结果：将计算得到的电容值显示在显示屏上。

为了帮助学生更好地理解和掌握电容测量仪的原理和使用方法，我们设计了一个电容测量仪的课程实践项目。

该项目基于实际电路，要求学生完成以下任务：1. 搭建电容测量电路：学生需要根据给定的电路图和器件，搭建一个电容测量电路。

2. 测量电容值：学生需要使用电容测量仪对给定的电容器进行测量，并记录下测得的电荷量和电压值。

3. 计算电容值：学生需要根据测得的电荷量和电压值，计算出电容值，并与理论值进行比较。

4. 分析误差：学生需要分析测量误差的来源，如电容器本身的误差、仪器的精度等，并讨论如何减小误差。

5. 提出改进措施：学生需要根据误差分析的结果，提出改进电容测量仪的措施，如改进测量电路、提高仪器精度等。

数字电容表的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字电容表的基本原理和功能，掌握其操作方法和使用注意事项。

2. 学生能够运用数字电容表测量不同电容器的电容值，并能够正确读取数据。

3. 学生了解电容的基本单位及其换算关系，能够进行简单的电容单位换算。

技能目标：1. 学生能够熟练使用数字电容表进行电容测量，掌握实验操作技巧。

2. 学生能够分析测量数据，处理实验结果，解决实际问题。

3. 学生能够运用所学知识，进行简单的电路设计和分析。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对物理实验的兴趣，增强科学探究精神。

2. 学生培养团队协作意识，提高实验操作的积极性和主动性。

3. 学生认识到物理知识与实际生活的紧密联系，提高学以致用的意识。

课程性质：本课程为高二年级物理实验课程，旨在通过实践操作，帮助学生掌握电容测量方法，提高实验操作技能。

学生特点：高二年级学生对物理实验有一定的基础，具备基本的实验操作能力，但部分学生对实验原理的理解和实验数据分析处理能力较弱。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强化实验操作训练，培养学生实验数据分析处理能力，提高学生的科学素养。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 数字电容表原理与操作- 介绍数字电容表的工作原理、结构组成及其功能。

- 学习数字电容表的操作方法、使用注意事项及维护保养。

教学内容关联教材章节：第二章第四节《电容测量》2. 电容测量实验- 实践操作：使用数字电容表测量不同电容器的电容值。

- 数据处理：学习如何读取、记录和处理实验数据。

教学内容关联教材章节：第二章第四节《电容测量》实验部分3. 电容单位换算与电路分析- 学习电容的基本单位及其换算关系，进行简单的电容单位换算。

- 应用电容知识，进行简单的电路设计和分析。

教学内容关联教材章节：第二章第五节《电容的应用》教学进度安排：第一课时：数字电容表原理与操作第二课时：电容测量实验第三课时：电容单位换算与电路分析三、教学方法针对本课程的教学内容和学生特点，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解数字电容表的工作原理、操作方法及注意事项。

探探探探探探探2012级电子科学与技术专业数字电子技术课程设计探※※※※※※※※数字电子技术课程设计报告书课题名称数字电容测量仪的设计姓名吴亚香学号1212501 -35专业电子科学与技术指导教师张学军2014 年 6 月10 日指导教师签名：__________________2014年月日二、成绩验收盖章2014年月日数字电容测量仪的设计1设计目的(1)掌握multisim12仿真软件的应用技巧。

(2)掌握电容数字测量仪的设计组装与调试方法。

(3)熟悉相应的中大规模集成电路的使用方法，并掌握其工作原理。

2设计思路本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。

同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。

把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数一译码显示系统就可以得到电容量的数据。

外部旋钮控制量程的选择。

用计数器控制电路控制总量程。

3设计过程3.1设计框图外接电容图1数字电容测量仪原理图3.2多谐振荡器电路的设计振荡器是数字电容测量仪的核心，振荡器的稳定度以及其所产生的基准频率的稳定度决定了数字电容测量仪的准确度，通常选用石英晶振构成振荡电路。

在要求不高的情况下可以选用555构成的多谐振荡器如果图2所示。

555组成多谐振荡器的工作原理如下：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R i和R2对电容C充电，其电压U C由0按指数规律上升。

当U C >2/3V CC时，电压比较器C i和C2的输出分别为U ci=0、U C2=1，基本RS触发器被置0, Q=0、Q' =1,输出U o跃到低点平U OL。

与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。

随着电容C 放电，Uc下降到Uc< 1/3Vcc时，则电压比较器C i和C2的输出为U ci=1、U c2=0，基本RS触发器被置1, Q=1，Q' =0,输出U0由低点平U OL跃到高电平U O H。

数字电容测试器课程设计一、教学目标本课程旨在通过数字电容测试器的学习，让学生掌握电容器的基本性质和测量方法，培养学生的实验技能和科学探究能力。

1.了解电容器的基本概念和分类。

2.掌握电容器的参数和测量方法。

3.理解数字电容测试器的工作原理。

4.能够使用数字电容测试器进行电容器的测量。

5.能够分析测量数据，判断电容器的好坏。

6.能够进行简单的电容器故障排除。

情感态度价值观目标：1.培养学生的实验操作规范性和实验安全意识。

2.培养学生对科学探究的兴趣和主动性。

3.培养学生团队协作和交流分享的习惯。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括电容器的基本概念和分类，数字电容测试器的工作原理和使用方法，以及电容器的测量和数据分析。

1.电容器的基本概念和分类。

2.数字电容测试器的工作原理和使用方法。

3.电容器的测量方法和数据分析。

4.电容器故障排除和维护。

5.《电子技术基础》第五版，王忠诚编著。

6.《数字电容测试器使用说明书》。

三、教学方法本课程采用讲授法、实验法和讨论法进行教学。

讲授法用于讲解电容器的基本概念和分类，数字电容测试器的工作原理和使用方法。

实验法用于培养学生的实验技能，让学生通过实际操作数字电容测试器进行电容器的测量，并进行数据分析。

讨论法用于引导学生进行思考和交流，通过小组讨论和全班讨论，培养学生的团队协作和交流分享的习惯。

四、教学资源教学资源包括教材、实验设备和多媒体资料。

教材：《电子技术基础》第五版，王忠诚编著。

《数字电容测试器使用说明书》。

实验设备：数字电容测试器，电容器。

多媒体资料：相关教学视频、动画和图片等。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

平时表现评估：1.课堂参与度、提问回答。

2.实验操作规范性、实验报告。

3.课后练习完成情况。

4.作业质量、创新性。

5.期中考试：电容器基本概念、分类、测量方法等。

6.期末考试：数字电容测试器原理、实验操作、数据分析等。

电容测量仪课课程设计一、教学目标本课程旨在通过电容测量仪的相关知识，让学生掌握电容测量仪的基本原理、使用方法以及相关的应用场景。

在知识目标方面，要求学生了解电容测量仪的基本结构，掌握其工作原理，并能够运用电容测量仪进行基本的电容值测量。

在技能目标方面，要求学生能够熟练操作电容测量仪，掌握数据处理的基本方法，并能够对测量结果进行分析和解释。

在情感态度价值观目标方面，通过实验操作，培养学生的动手能力，提高其对物理实验的兴趣，使其能够主动探索科学知识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括电容测量仪的基本原理、使用方法以及相关的应用场景。

首先，介绍电容测量仪的基本结构，包括各个部分的功能和相互关系。

然后，讲解电容测量仪的工作原理，包括电容的定义、测量方法以及测量仪器的工作流程。

最后，通过实际操作，让学生熟悉电容测量仪的使用方法，掌握数据处理的基本方法，并对测量结果进行分析和解释。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法。

首先，通过讲授法，向学生传授电容测量仪的基本原理和相关知识。

其次，通过讨论法，让学生参与到课堂讨论中，加深对知识的理解和记忆。

然后，通过案例分析法，让学生分析实际案例，提高其应用知识解决问题的能力。

最后，通过实验法，让学生亲自动手操作，培养其动手能力和实验技能。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备适当的教学资源。

教材方面，我们将使用《电容测量仪》教材，为学生提供基础知识。

参考书方面，我们将推荐《电容器原理与应用》等书籍，供学生深入研究。

多媒体资料方面，我们将准备相关的实验视频和操作演示，帮助学生更好地理解知识。

实验设备方面，我们将准备电容测量仪和相关实验器材，让学生能够进行实际操作。

五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，我们将采用多种评估方式。

平时表现方面，将通过观察学生的课堂表现、参与度等来评估其学习态度和理解程度。

数电课程设计电容测试仪报告书一、摘要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的影响，此次我的课程设计就是用数字显示方式对电容进行测量。

数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。

本次课程设计是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电容测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。

大多数电容可以用万用表电阻档测量其充放电情况，以判断其好坏和估测其大小。

但是对于容量较小的电容，其充放电电流很小，万用表表针几乎看不出摆动，所以无法检测。

小容量电容表可以解决这个问题。

电路采用了两个555时基电路，分别构成时钟电路和测量电路，构成级数、锁存、译码、显示电路，显示电容的值。

555构成多谐振荡器和单稳态触发器，由被测电容控制单稳态触发器的高电平时间，进而控制计数时间。

二、设计思路本设计中用555振荡器产生一定周期的矩形脉冲作为计数器的CP脉冲也就是标准频率。

同时把待测电容C转换成宽度为tw的矩形脉冲，转换的原理是单稳态触发器的输出脉宽tw与电容C成正比。

用这个宽度的矩形脉冲作为闸门信号控制计数器计数，合理处理计数系统电路，可以使计数器的计数值即为被测电容值。

或者把此脉冲作为闸门时间和标准频率脉冲相“与”，得到计数脉冲，该计数脉冲送计数—锁存—译码显示系统就可以得到电容量的数据。

外部旋钮控制量程的选择，用计数器控制电路控制总量程。

想要实现待测电容的数字式测量，最主要的是将待测电容相关的模拟信号转换为数字信号。

我们利用的是555单稳态触发器来实现这点。

知道555单稳态触发器能实现数模转换后，最关键的就是将待测电阻容值的模拟信号以何种方式输入到555单稳态触发器中。

根据测量原理的不同，其输入方法有很多，如直接法、电桥法和充放电法。

各种办法都有相应的优缺点，例如充放电法及直接法均需求得被测样两端的电压与通过被测样的电流，利用欧姆定律从而得出被测的电容，电桥法则是利用电桥两端电位的平衡来得出被测样的电容。

目录摘要 (1)1.绪论 (2)1.1设计的目的和意义 (2)2. 设计方案及论证 (3)2.1设计方案 (3)2.2方案论证 (5)3. 单元电路设计、参数计算 (5)3.2矩形脉冲产生模块 (6)3.3计数器模块 (7)3.4锁存—译码—显示模块 (8)4. 系统原理综述 (10)5. 芯片介绍 (11)5.1 555定时器 (11)5.2 74ls390计数器 (11)5.3 74ls273锁存器 (12)5.4 CD4511译码器 (13)6. 实物展示 (14)7.心得与体会 (16)参考文献 (17)附录一 (18)附录二 (19)摘要设计共有三大组成部分：一是方案比较，概括讲解了不同测量电路的设计思想和优缺点；二是所采取方案各单元所用器件的性能和在电路中的功能，以及仿真结果。

使用了两个555，一个用来产生单脉冲，一个是多谐振荡，能产生多谐振荡的555电路，输入到74LS160计数器，74LS160计数后，计数结果送至74LS73进行锁存，经CD4511译码后最后通过数码显示管显示出来，数码管显示的数字即为电容值。

由于单稳态触发器的输出脉宽tW与电容C成正比，把电容C转换成宽度为tW的矩形脉冲，然后将其作为闸门信号控制计数器计标准频率脉冲的个数，并送锁存--译码--显示系统就可以得到电容量的数据。

在报告中给出了原理图的仿真和实物的焊接图，实际调试的测量图也给与展示。

关键词：闸门信号标准频率脉冲1.绪论数电课程设计是作为数字电子技术基础的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握数字电子线路设计和调试的方法，增加模拟电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。

按照本学科教学培养计划要求，在学完专业基础课电路与电子技术后，应安排课程设计教学实践项目，其目的是使学生更好地巩固和加深对专业基础知识的理解，学会设计中、小型电子线路的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。

目录摘要................................................................................................................................... 综述...................................................................................................................................1 方案设计与分析 (2)1.1恒压充电法测量 (2)1.2恒流充电法测量 (2)1.3脉冲计数法测量 (2)2 电路设计框图及功能描述 (3)2.1 电路设计框图 (3)2.2 电路设计功能描述 (3)3 电路原理设计及参数计算 (4)3.1电路原理设计 (4)3.2单元电路设计与参数计算 (4) (4) (5) (6)4 单元电路仿真波形及调试 (8)4.1多谐振荡器 (8)4.2单稳态触发器 (9) (9) (9)4.2.3 自动回复状态 (9)4.3电路原理图与仿真结果显示 (10) (10) (11)5 课程设计体会 ......................................................................................................... 14 参考文献 . (15)摘要本设计是基于555定时器，连接构成多谐振荡器以及单稳态触发器而测量电容的。

单稳态触发器中所涉及的电容，即是被测量的电容x C 。

其脉冲输入信号是555定时器构成的多谐振荡器所产生。

信号的频率可以根据所选的电阻，电容的参数而调节。

这样便可以定量的确定被测电容的容值范围。

因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容x C 值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精确度可以达到0.1%。