電子關鍵技術應用實習報告

在人們越來越注重自身素養的今天，報告的適用範圍越來越廣泛，不同的報告內容同樣也是不同的'。相信許多人會覺得報告很難寫吧，下面是小編為大家整理的電子關鍵技術應用實習報告，僅供參考，大家一起來看看吧。

實習目標、內容和要求

實習目標

此次實習目標在於掌握數字電容測試儀設計、組裝和調試方法。在日常電路工程或是電路試驗中，電容是一個最常見元器件，實際應用中，對電容電容值正確度要求也是很高。不過因為電容本身特徵決定了電容和電阻測量是不一樣，電容測量相對於電阻測量複雜，正確度不高。所以我們意在設計一個能夠測量電容大小電路，而且採取七段數碼管直接在屏幕上顯示電容大小，方便在以後試驗中對電容使用。

實習內容

1.2.1設計説明：

框圖中外接電容是定時電路中一部分。當外接電容容量不一樣時，和定時電路所對應時間也有所不一樣，即C=f(t)，而時間和脈衝數目成正比，脈衝數目能夠經過計數譯碼取得。

定時電路

定時電路

多諧振盪器

計數器

譯碼器

數碼顯示器

微分電路

自動調零

外接電容

圖1 電容測量儀原理框圖

1.2.2設計要求：

基礎部分

(1)被測電容容量在0.01μF至100μF範圍內

(2)設計兩個測量量程

(3)用3為數碼管顯示測量結果，測量誤差小於20%

發揮部分

(1)最少設計兩個以上測量量程，使被測電容容量擴大到100PF至100μF範圍內。

(2)測量誤差小於10%。

1.3實習要求

（1）畫出總體設計框圖，以説明數字式電容測量儀由哪些相對獨立功效模塊組成，標出各個模塊之間相互聯絡，時鐘信號傳輸路徑、方向和頻率改變。並以文字對原理作輔助説明。

（2）設計各個功效模塊電路圖，加上原理説明。

（3）選擇適宜元器件，在仿真軟件上連接驗證、仿真、調試各個功效模塊電路。在連接驗證時設計、選擇適宜輸入信號和輸出方法，在充足電路正確性同時，輸入信號和輸出方法要便於電路仿真、調試和故障排除。

（4）在驗證各個功效模塊基礎上，對整個電路元器件和連接，進行合理佈局，進行整個數字鐘電路連接驗證、仿真、調試。

（5）自行接線驗證、仿真、調試，並能檢驗和發覺問題，依據原理、現象和仿真結果分析問題所在，加以處理。學生要處理問題包含元器件選擇、連接和整體設計引發問題。

設計原理及軟件介紹

設計原理

定時電路

定時電路

多諧振盪器

計數器

譯碼器

數碼顯示器

微分電路

自動調零

外接電容

圖2電容測量儀原理圖圖框圖

多諧振盪器產生矩形脈衝波和定時電報和微分電路產生信號相和後送入計數器，然後經過譯碼器連接數碼顯示器，對電容大小進行顯示。

Multisim軟件介紹

Multisim是美國國家儀器（NI）推出以Windows為基礎仿真工具，適適用於板級模擬/數字電路板設計工作。它包含了電路原理圖圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方法，含有豐富仿真分析能力。

工程師們能夠使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，並對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真複雜內容，這麼工程師無需知道深入SPICE技術就能夠很快地進行捕捉、仿真和分析新設計，這也使其更適合電子學教育。經過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者能夠完成從理論到原理圖捕捉和仿真再到原型設計和測試這麼一個完整綜合設計步驟。

設計步驟和過程

3.1多諧振盪器電路

由555定時器組成多諧振盪器來產生標準脈衝，電路和輸出脈衝圖

圖3多諧振盪器電路圖

圖4 輸出信號波形

在接通電源後，不需要外加觸發信號，便能自動產生矩形脈衝。此電路中用來產生時鐘脈衝信號（圖所表示）。周而復始，形成振盪。其振盪週期和電容充放電時間相關，充電時間為：T1=（R4+R5）Cln2,，放電時間為T2=R5Cln2,則時鐘信號一個週期為T=T1+T2=(R4+2R5)Cln2。

經過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出u=1電容放電時，u=0，電容不停地進行充、放電，輸出端便取得矩形波。多諧振盪器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實質是將直流形式電能變為矩形波形式電能。

3.2單穩態觸發器電路

由555定時器組成單穩態觸發器。2端作為觸發信號輸入端，由U1產生時鐘脈衝信號來提供。

圖5 單穩態觸發器電路圖

圖6 輸出信號波形

單穩態觸發器有穩態和暫穩態兩個不一樣工作狀態。當被測電容Cx接到電路中以後，只要按一下開關S，電源電壓Vcc?經微分電路C1、R1和反向器，送給555定時器低電平觸發端2一個負脈衝信號使單穩態觸發器由穩態變為暫穩態，其輸出端3由低電平變為高電平．該高電平控制和門使時鐘脈衝信號經過，送入計數器計數．暫穩態脈衝寬度為Tx=1.1RCx．然後單穩態電路又回到穩態。輸出脈衝寬度tw等於暫穩態連續時間，而暫穩態連續時間取決於外接電阻R和電容C大小。即：tw=R2xC2xLn2=1.1R2xC2。

3.3計數和顯示電路

圖7 計數和顯示模塊電路

計數電路採取74LS160作為計數器。74LS160是集成同時十進制計數器，該計數器含有同時預置、異步清零、計數和保持四種功效有進位信號輸出端，可串接計數使用。

三位顯示控制模塊由三個芯片級聯組成。顯示部分電路中顯示器用是DCD-HEX-BLUE顯示器。

3.4總電路圖

圖8 總電路圖

總電路圖包含多諧振盪器，單穩態觸發器，計數器，譯碼器等模塊，能夠成功仿真電容測量儀功效。

仿真和運行結果

電路調試

電路連接完成後打開仿真開關，首先觀察顯示模塊是否能夠顯示數值，若沒有示數顯示，則使用Multisim 13.0中示波器逐一檢驗各個模塊信號輸出波形，找出出現問題模塊依據設計原理判定是連接故障還是原理故障，並加以排除。

圖9示波器檢測輸出波形

若顯示器上顯示數值，觀察是否符合設計要求，若不符合設計要求，觀察是否是電容測量量程選擇出現錯誤，改變電容測量量程選擇開關重新進行仿真，觀察結果。若量程開關選擇正確，則可合適改變電路中原件參數值，進行不停調試，直抵達成預期設計目標要求。

圖10量程選擇開關

結果及分析

4.2.1小量程仿真結果

圖11小量程測量

電容大小在0.01uF~1uF時單刀雙擲開關置於180KΩ，圖所表示電容大小為0.13uF，結果顯示為0.14uF，誤差<5%，符合設計要求。

4.2.2大量程仿真結果

圖12大量程測量

電容大小在1uF~100 uF時單刀雙擲開關置於1.8KΩ，圖所表示電容大小為73uF，結果顯示為72uF，誤差<5%，符合設計要求

結論.

5.1設計過程中碰到困難及處理措施

在電路調試過程中發覺多諧振盪器沒有產生輸出信號，示波器輸出信號一直顯示低電平。將多諧振盪器電路單獨建立一個設計圖紙，逐一原件去查找出現故障原因，發覺故障是因為有一根導線沒有連接電源所致，立即對電路進行修改，完成調試過程。

把全部模塊全部連接起來以後，運行該數字電容測試儀時，顯示器上一開始一直顯示是111，每次測試時候全部是從111這個數值基礎上開始累加。以後經過我們對電路研究，發覺沒有設計調零電路，所以我們在電路圖上設計了一個自動調零電路，這麼，從111開始計數問題就處理了。

5.2結論

在兩個星期電子技術應用實習以後，我對電子產品設計通常方法和步驟有了深入瞭解，我不僅感到了自己實際動手能力有所提升，更關鍵是經過對設計過程瞭解，深入激發了我對專業知識愛好，併為以後能夠結合實際存在問題在專業領域內進行更深入學習打下了基礎。這次數字電容測試儀設計使我把學到由555定時器組成多諧振盪器和單穩觸發器，74LS160十進制加法器和LED數碼管全部利用到了電路中，從而加深拉了我對這些知識瞭解和利用，使我受益匪淺。經過這次實習，使我認識到了自己要學習還有很多。總而言之，很感謝學校給我們這次實習機會。課程實習不僅鍛鍊了我們動手能力還讓我們對自己所學專業知識有了更深瞭解。在此期間，在老師身上我也學得到很多實用知識，在此表示對我們指導老師感謝。還有我們同組幫助過我同學也表示感謝。

參考文件

[1]. 《模擬電子技術基礎》 童詩白主編高教出版社

[2]. 《數字電子技術基礎》閻石主編高教出版社

[3]. 《電子技術基礎試驗－電子電路試驗.設計.仿真》陳大欽主編華科出版社

[4]. 《電子技術基礎試驗和課程設計》高吉祥主編國防科技大學出版社

[5]. 《電子測試技術》金唯香、謝玉梅主編湖南大學出版社

附錄A數字式電容測量儀電路圖

附錄B數字式電容測量儀元器件清單

名稱

型號

數量

計數器芯片

74LS160

3

顯示器

DCD_HEX_DIG_BLUE

3

555定時器

555_VIRTUAL

2

一般電容

0.01uF

2

一般電容

0.1uF

1

一般電容

1uF

1

一般電阻

1kΩ

1

一般電阻

1.8kΩ

1

一般電阻

5kΩ

1

一般電阻

10kΩ

1

一般電阻

12kΩ

1

一般電阻

180kΩ

1

單刀單擲開關

1

單刀雙擲開關

1

雙輸入和門

74LS08

1

單輸入非門

74LS04

1

穩壓二極管

10BQ015

2