设计开发
简易数字电容测试仪的设计
吴乃刚
(泰安市农业机械科学研完所山东泰安271000)
数事线与应用
摘要本文介绍了一科简易的数字式显示电容测试仅的设计思路及硬件结构，研究了数字电容测试仪的基本原理，盈出整机框图,提出系统的性能指标,计算确定电路形式和元器件参数,将电容值通过译码器翻译成BCD码,通过LED数码管准确的显示出来。
关键调：电容数字式555定时器译码器LED显示
中图分类号：TM934.2 1引言
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2013)06-0188-01
平不变。如果电源接通后Q=1.放电三极管T就会截止，电源通过电阻
2时，由于R=0,S-1锁存器置0,
随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电容因其独特的功能，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谱回路、能量转换、控制电路等方面，是电子设备中大量使用的电子元件之一。面选择一个合适的电容就成为设计人员必须注意的问题，数字电容测试仪的应
用也就逐渐广泛起来， 2系统概述
2.1测量系统构成
该系统主要由标准脉冲发生器、单稳态触发器、测量控制电路、计数器、译码器和显示器等部分组成。其原理图如(图1)所示。
2.2系统的总体方案设计
利用NE555电路的多谱振荡器或单稳态电路来测量。本方案采
用单稳态触发器或
款品于器电容器充放电规律
多营指品器定时电器并的业究
二计款器
通码器
血动通微分电器
图1数字电容测试仪的原理框图
图2555定时器构成第三稳态舶发器电路
等，可以把被测电容的大小转换成脉冲的宽窄，即控制脉冲宽度TX严格 CX成正比。只要把此脉冲与频率固定不变的方波即时钟脉冲相与，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再送给显示器显示，如果时钟脉冲的题率等参数合适，数字显示器显示的数字N 便是CX的大小
简易数字式电容测试仪主要分为六大板块：由555定时器构成的多谐振落器，555构成的单稳态触发器、计数
器、CC4511构成的数码显示译码与锁存器，共阴极数码管、电阻电
容构成的微分电路。 3各部分电路设计
3.1单稳态触发器
电路如图2.它的主要作用是将被测电容CX容量的大小转化成与之成正比的脉冲宽度。单稳态触发器由定时器555和RC定时元件组成。
Vc).如果
其工作原理是：没有触发信号时"处于高电平(>
3
接通电源后Q=0
V。=0,T导通，电客通过放电三极管放电，使V,=0，v。保持低电
R向电容C,充电，当v上升到三
为低电平。此时放电三极管T导通，电容C.放电，V保持低电平不变，因此，电路通电后在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态>。=0。
），电路的输出状态由低
若触发输人端施加触发信号("<
电平跳变为高电平，电路进人暂稳态，放电三极管T截止。此后电容
2V.
C充电，当C.充电至vV,=-
时，电路的输出端电压V。由高电平翻
转为低电平，同时导通，于是电容C放电，电路返回到稳定状态。
2
的时间，即
如果忽略T的饱和压降，则V从零电平上升到二
为输出电压v。的脉宽t。
Tw=RCxln3 1.1RCx
3
3.2计数、译码和显示电路
(1)计数器。计数器主要用来对时钟进行计数并送人显示电路显示。4518是双BCD码同步十进制计数器，每个计数器包含两个时钟输人幅：CP和EN。CP用于上升沿触发，要求EN=1,EN用于下降沿触发，要求CP=0。CR是异步复位端，高电平有效，正常计数时 CR=0.这里，我们要测量的电容范围是0到999pF，需要三位十进制计数器进行级联。其级联的方法是将低位的Q3端接高位的EN端，高位计数器的CP端接地。其输出端Q3Q2Q1Q0输出8421BCD码，接显示译码器的代码输人端。电路图比较简单，在这里就不再赞述了。(2)译码器电路。译码显示电路的设计比较简单，选用4511，该译码器为BCD一七段锁存/译码/驱动器，其数据输人端接计数器 Q3Q2Q1Q0端输出的BCD码，译码器的输出端接共阴极七段半率导体数码显示器
3.3LED数码显示
LED数码管分为共阳极与共阴极两种，对于共阳极LED数码管，将8只发光二极管的阳极短接后作为公共阳极，接+5V电源。共阴极LED数码管则与之相反，它是将发光二极管的阴极短接后作为
公共阴极，接地。 4结语
简易电容测试仪的构造比较简单，所使用的元器件相对用以找到，结构也不复杂，但是非常的方便实用，是一种非常有效的测量工具。
参考文献
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M.第2版,北京：高等教育出版社,1986][2]杨兴琼，张益清.杨震络.新编实用电子电路500例[M].北京：化学工业出版社,2006.
[3]落文平.数字逻辑电路与系统设计[M.北京：电子工业出版社,2009[4]刘修文主编.新编电子控制电路300例.北京：机械工业出版社， 2006出版，
[5]陈有卿，叶桂娟.555时基电路原理设计与应用[M].北京：电子工业出版社2007
[6]谢自美.电子线路设计.实验·测试.华中科技大学出版社,2000.
作者简介：吴乃剧(1984－3)，男，汉族，山东泰安人,研究方向：农业机械电气信息与自动化 188