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
Cx。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围。因为单稳态触发器的输出脉宽是根据电容
Cx值的不同而不同的，所以脉宽即是对应的电容值，其精
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的信号滤波，使最终输出电压测量的电容值呈线性关系。最后是输出电压的数字化，将中翻译成BCD码，输入到LED数码管中显示出来
关键词：电容，555定时器，滤波器，线性，译码器，LED数码管
vovo与被
输入到7448译码器
目录
一、测量系统的方案设计··············································3
1.1、测量部分的系统方案设计·····································3
1.1.1、恒亚充电法测量···················································3 1.1.2、恒流充电法测量···················································3 1.1.3、脉冲计数法测量···················································3
1.2、测量信号数字化系统方案选择································3
1.2.1、利用单片机进行编程翻译··········································4 1.2.2、利用译码器进行翻译··············································4
二、单元电路的设计及原理·············································4
2.1、 电容值测量电路及原理·······································4
2.1.1、多谐振荡器电路图及工作原理·······································6 2.1.2、单稳态触发器电路图及工作原理·····································7 2.1.3、滤波器工作电路图及原理··········································8
2.2、模拟信号的处理以及数字化显示·····························9
三、系统参数设定······················································10 四、结论及词························································11
4.1、结论·····························································11 4.2、词····························································11 参考文献··································································12附表：元器件明细表······················································13
一 系统方案设计
1.1 测量部分的系统方案设计
1.1.1:恒压充电法测量。
用一个电阻和电容串联，用恒压源对电容进行充电，然后根据电容充电的曲线超过某个固定电压所需要的时间，利用曲线拟合的方法测量。测量所使用的原始公式是：C?i?dt。可见电容的值和电压以及时间呈微分关系。用这种方法测du量，时间和容值是非线性的。因此测量难度高，精度低，并且难以实现数字化。 1.1.2：恒流充电法测量。
用恒流源对电容充电，此时电容的容量和充电时间是成正比的，所以可以利用AD或者比较功能同某个固定电压比较，来实现电容测量。测量所用的原始公式是： C?qi?t.q?i?t.所以U?。恒流源的电流大小是已知的，时间和电uc压也可以测量出来。由上面的公式即可求得电容的大小。使用这种方法来测量，精度较上一种方法有所提高，且便于操作和实现。但要使用恒流源，恒流源的的设计要求很高，且达不到测量所需要的精度要求，因此这种方法也不适用。 1.1.3：用脉冲计数法测量电容。
由555定时器两个电阻以及一个电容，构成的多谐振荡电路，产生较为稳定的振荡频率计算的公式为：f≈1.43，这个频率可以自己选择电阻和电
(R1?2R2)C容的值确定。再由一个555定时器和一个电阻以及一个电容Cx构成单稳态触发器,并将以上述多谐振荡电路产生的振荡信号vo1作为单稳态触发器的触发信号。根据电容Cx的大小来调节占空比Tw?1.1RCx。LM741与两个电容以及一个电阻构成阻容有源滤波器。将单稳态触发器所产生的输出信号vo2滤波成为稳定的输出电压vo。此方法测量比较精确，并且容易调节所测量电容值的围（只需调节构成单稳态触发器的电阻的大小即可）。
综合上述的三种方法，我所选择的是第三种方法
1.2 测量信号数字化系统方案选择
1.2.1：利用单片机进行编程翻译。
将测量得出的电压信号值，输入事先编好程序的单片机当中，应用单片机将电压信号翻译出来送入LED数码显示管中，显示出对应的数据。选用的单片机可以为凌阳单片机。该方法显示出的数据精确。而且设计，操作都很简单且功能易于扩展，但要用到单片机，因此设计成本将大大提高很不经济，且测量环境要
求较高。
1.2.2：利用译码器进行翻译。
将测量出的结果输入译码器当中，利用译码器将电信号翻译，然后输入到LED数码显示管中，最后显示出对应的数据。选择的译码器可以为7448译码器。该方法所用到的器材较为便宜，且做成的成品便携。但显示不是非常精确，并且功能会很单一。
这里测量精确要求不是很高，故选择第二种方案。
二 单元电路的设计及原理
此方案主要分为两个方面：1.电容量的测量，最后得出来的结果是最后输出电压信号。2.将输出来的电压信号经翻译成为数字信号，由数码管显示出来。
2.1 电容值测量电路及原理
2.1.1 多谐振荡器电路图及工作原理
555定时器构成一个多谐振荡器，其电路图如图2-1-1所示：
毕业设计论文：数字式电容测量仪设计 - 图文
