课程设计报告

发布 2022-10-01 04:24:28 阅读 3481

数字电路课程设计报告。

数字电容测试仪。

班级:姓名:

学号:一、设计任务。

设计一个数字电容测试仪。

二、设计要求。

1.基本要求:

1)设计一个能测量电容范围在1uf到100uf之间的电容测试仪;

2)用3个数码管显示。

3)测量精度要求+-10%(准确值以万用表的测量值为准)。

2.扩展要求:

通过选择量程的方法扩展电容的测量范围,最大要求0.01uf到1000uf。

三、可选器材。

脉冲形成和时基电路:用ne555

计数器:74ls90或74ls161

译码器:74ls47或74ls48

显示:led数码管。

控制电路:74ls系列与非门。

电阻电容若干。

四、总体思路。

方案:设法将电容的大小转换成与之相应的脉冲数,测量脉冲数目并进行译码,用数码管显示结果。利用单稳态触发器可以把被测电容的大小转换成输出脉冲的宽度,即控制脉冲宽度tx与cx成正比。

只要将此脉冲作为计数器的控制信号,即可得到计数脉冲,把计数脉冲送给计数器计数,然后再经过译码器送至数码管显示。时钟脉冲可由555构成的多谐振荡提供。如果时钟脉冲的频率等参数合适,数码管显示的数字便是cx的大小。

此次课程设计按此思路设计。

五、设计实现。

实验设计框图如下:

实验各模块电路具体原理图设计:

1) 脉冲形成电路:此电路由555时基电路芯片与分立元件构成。

此模块要求将被测电容cx的大小转换成脉冲信号。

具体电路如下:

被测电容cx的充放电时间分别为:

t1=(r1+r2+rp)cxln2

t2=r2cxln2

可以通过调节电位器来调节输出脉冲的低电平时间,而高电平持续时间则是由被测电容决定。通过此方法就把被测电容转换成了脉冲信号。

2) 时基电路与控制电路产生10hz的脉冲计数信号。

先由555时基电路产生1khz的脉冲信号,再由74ls90芯片对其进行100分频(100分频可由两片74ls90组合而成),则可得到10hz的计数信号。

具体电路如下:

3)计数器模块。

先将电容转换成的脉冲信号送至74ls123芯片通过其12端口输出的脉冲信号去控制计数器的清零。并将其13端口的脉冲信号送至译码器模块作为译码器的时钟信号。

再把前面产生的10hz计数信号与电容转换成的脉冲信号通过与非门后送计数器作为计数信号。

在计数器的清零端口可以接一个开关电路,来控制计数器的清零与计数。

4)通过计数器将计数信号送至74ls273寄存器然后送至数码管进行显示输出。

实验总原理图如下:

六、故障分析与调试。

在按照实验原理图连接好电路后,发现并不能得到实验结果。

进行电路部分测试发现主要故障有以下几点:

1、在单独连接各个模块电路时,所有模块功能都基本能够正常工作,而电路整体组合后,在芯片74ls123的12号端口测试时却发现没有测试到任何信号,没有出现需要的脉冲电平。

分析与调试:在测试此芯片其它各个管脚都正常后,怀疑芯片可能有问题,故换了另一块芯片,测试还是没有信号,暂时排除芯片损坏的可能。猜测可能是受后面电路的影响,吧它与后续电路断开连接,测试还是没有信号,而在最开始连接此电路时有正常信号!

因此分析猜测可能是电路受到自身干扰信号的影响,因此在芯片的电源管脚增加了一个0.01微安的电容接地,以此来减少干扰信号的影响。经测试发现所有管脚能够正常工作并得到所需要的脉冲信号。

)2、从时基电路经过控制电路按照原理该输出的10hz脉冲连接到发光二极管测试,发现发光二极管闪烁过快,其频率远大于10hz。

分析与调试:由于时基电路输出的1khz频率过大,用发光二极管不能测试出,所以首先怀疑其可能没有正常工作。检查555芯片线路连接没有错误,并测试各管脚正常后,暂时排除其未正常工作。

再测试控制电路,从第一块74ls90的14端口输入一个低频率的连续脉冲,发现第二块74ls90芯片的11端口连接到发光二极管上能够正常闪烁,则排除控制电路有问题,那只可能是555时基电路部分的原因。前面已经测试555电路没有问题,而发现在连接电路时并没有连接原理图上的电位器,则猜测可能是由于这里的参数问题。再把2.

2k的电阻改成5.6k后 ,再测试输出脉冲,发现已经基本达到10hz的要求。)

3、数码管未能正常显示数字,显示的不是0-9中的任何数字,特别是ab两笔总是同时发光。

分析与调试:首先再次测试数码管的好坏,断开数码管与前面电路的连接,测试发现有几笔不能正常发光,而数码管又是新的,则怀疑可能是面包板里面的铜片没有连接上,用力把面包板压平,把后面的铜片压进去后测试发现都能正常发光了。再重新连好电路,发现其它都正常,而ab两笔还是同时发光,测试输入,发现无论从其中一片74ls47的12或十三端口测试,ab都会发光,初步断定问题出在这里,怀疑面包板此两处可能短路了,在把芯片拔出后测试,结果一样,确定面包板短路。

因此,把次芯片换地方,放到另一面包板上,连接好线路,发现数码管能够正常显示数字了。)

七、实验数据。

实验分组测量数据如下:

八、实验总结。

通过这次两天的课程设计,我体会到了我们在课堂所学的远远还不够,不能很好的把课堂上的理论只是用来解决实验中碰到的问题,理论到实际的转化能力不够。

这次课程设计不进考验了我们对所学知识的转化吸收能力,也考验了我实际操作中的细心与耐心,尤其是在我连接电路与调试过程对参数的合适选择上。

这次课程设计让我了解到了数码管分为共阴极和共阳极两种不同的使用方法,并学会了如何认识常用的色环电阻,对于一些数电芯片使用中什么现象对应的是什么问题有了一定的了解,这让我能够在以后的实验中更容易清晰的分析出实验的错误所在。

由于时间和能力所限制,我们没有完成这次设计的扩展要求,但这次的基本要求已经让我受益匪浅了。

完成这次课程设计我觉得收获很多,通过实验我对实验中所用过的各个芯片的整体功能与各管脚的作用有了更深刻的了解,这次实验进一步提高了我的动手能力,相信这次课程设计的经历会在我以后的学习中起到很大的帮助。

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