测控电路课程设计报告

1、测控电路课程设计报告测控电路课程设计报告 测控电路课程设计数字电容测量仪 一.1设计思路 题目要求设计一个数字电容测量 仪。设计中采用两个555定时器分别构 建多谐振荡器和单稳态触发器用于产生 计数脉波和控制计数脉波，其中待测电 容为单稳态电路中的外接电容，当单稳 态产生的波形为高电平时计多谐产生的 脉波个数即为电容数值。计数部分由 74LS160构建的三个十进制计数器构成， 7448驱动共阴数码管显示计数值（即所 测电容的值）。2设计方案2.1测量部分的系统方案设计由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1的振荡频率计算的公式为：1.43(R1?2R2)C，这

2、个频率可以自己选择电阻和电 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vol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。此方法测量比较精确，并且容易 调节所测量电容值的范围（只需调 节构成单稳态触发器的电阻的大小即 可）。2.2测量信号数字化系统方案选择 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。3设计原理框图

3、（如图一） 图一设计框图根据上图可知每个框图在设计中都 是必不可少的，在电路中有着非常重要 的作用：由555定时器构成的多谐振荡器可以产生一定周期的脉波，此脉波既作为 单稳态触发器电路的输入脉波，也作为 计数器的计数脉波。由555定时器构成的单稳态触发器 可以产生占空比一定的脉波，此脉波用 来控制74LS160在高电平期间计数。由74LS160构成的十进制计数器在 控制信号作用下完成计数功能。由7448 构成的驱动器用来驱动数码管，将数值 在数码管上显示出来。2二.单元电路的设计及原理1.1电容值测量电路及原理1.1.1多谐振荡器电路图及工作原555定 时 器 构 成个多多振谐 谐其电路图如图

4、二所示:图二定时器构成多谐振荡器 多谐振荡器波形图其电路工作原理是：接通电源后， 电容C被充电，当VC上升到2VCC3时，使vo为低电平，同时放电三极管T导通, 此时电容C通过R2和T放电，vc下降。 当3VCC3vc下降到时，vo翻转为高电平。电容器充放电所需 时间为:tpL?R2Cln2?0.7R2CVCC3当放电结束时，T截止，VCC将通过 R1、R2向电容器C充电，vc由到2VCC3上升所需的时间为：tpH2VCC3 ?（R1?R2）Cln2?0.7（R1?R2）C当上升到时，电路又翻转为低电平。 如此周而复始，于是，在电路的f?1tpL?tpH?1.43（R1?2R2）C输出端就得到

5、一个周期性的矩形 波。其振荡频率为：1.1.2单稳态触发器电路图及工作原555定时器构成一个单稳态触发器， 其电路图如图三（a）所示。其简化电路 如图三（b）所示：图三（a）555定时器构成单稳态触 发器电路4图三（b）555定时器构成单稳态触 发器的简化电路其工作原理是：没有触发信号时 v1 处于高电平（v1>VCC3),如果接通电源后Q=0vo=0, T导通，电容通过放电三极管放 电，使vc=0, vo保持低电平不变。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R向电容Cx充 电，当vc上升到2VCC3时，由于R=0,S=1锁存器置0, vo 为低电平。此时放电三极管T

6、导通，电容Cx放电，vo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 vo=0。若触发输入端施加触发信号(vlvVCC3),电路的输出状态由低电平跳变为高电平，电路进入暂稳态，放电 三极管T截止。此后电容Cx充电，当Cx充电至vc=2VCC3时，电路的输出端电压vo由高电平 翻转为低电平，同时T导通，于是电容Cx放电，电路返回到稳定 状态。5篇二：测控电路课程设计报告-信号 采集调理电路的设计测控电路课程设计报告 题目信号采集调理电路的设计 学院机电工程学院 专业测控技术与仪器 班级 学号 学生姓名 指导教师 起止日期 设计任务书一、设计题目：信号采集调理电路 的

7、设计二、设计的具体任务及要求设计一个可以采集信号，并对信号 进行放大，调制解调和滤波处理的电路。 利用Multisim软件进行仿真分析。三、设计时间及进度安排学院：机电工程学院专业：测控技术与仪器年级：09目录设计任务书I第1章设计的软件平台 1第2章 信号采集调理电路的整体 设计方案12.1信号采集调理电路整体设计方 案 12.2信号采集调理电路整体设计框图2第3章信号采集调理电路的模块 设计.23.1信号采集电路的设计23.2信号放大电路的设计33.3信号调制电路设计3.4信号解调电路的设计5 3.5总设计图7第4章信号采集调理电路设计的 仿真分析 7 4.1 Multisim软件仿真结果

8、7结论 10参考文献 10第1章设计的软件平台本设计基于信号采集调理电路的设 计。采用美国国家仪器NI有限公司推出 的以Windows为基础的仿真工具 Multisjm进行仿真，其适用于板级的模 拟/数字电路板的设计工作。它包含了电 路原理图的图形输入、电路硬件描述语 言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 在本次设计中，使用 Multisim进行电路 设计和仿真，验证电路设计的可靠性， 观察电路的运行结果。工程师们可以使用Multisim交互式 地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。 Multisim提炼了 SPICE仿真的复杂内容， 这样工程师无需懂得深入的 SPICER术 就可以很快地进行捕

9、获、仿真和分析新 的设计，这也使其更适合电子学教育。 通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设 计工程师和电子学教育工作者可以完成 从理论到原理图捕获与仿真再到原型设 计和测试这样一个完整的综合设计流 程。NI Multisim软件结合了直观的捕捉 和功能强大的仿真，能够快速、轻松、 高效地对电路进行设计和验证。凭借NIMultisim，您可以立即创建具有完整组件 库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟 器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE 分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提 早对电路设计进行的迅速验证，从而缩 短建模循环。与NI LabVIEW和 SignalExpres软件的集成

10、，完善了具有强 大技术的设计流程，从而能够比较具有 模拟数据的实现建模测量。第2章 信号采集调理电路的整体 设计方案2.1信号采集调理电路整体设计方 案信号米集调理电路，就是把模拟信 号转换为用于数据采集、控制过程、执 行计算显示读出或其他目的的数字信 号。模拟传感器可测量很多物理量，如 温度、压力、光强等但由于传感器信号 不能直接转换为数字数据，这是因为传 感器输出是相当小的电压、电流或电阻 变化，因此，在变换为数字信号之前必 须进行调理。调理就是放大，缓冲或定 标模拟信号等，使其适合于模/数转换器(ADC的输入，以便用于系统的数据处 理。信号调理简单的说就是将待测信号 通过放大、滤波等操作

11、转换成采集设备 能够识别的标准信号。在这过程中还可 以对采集到得信号调制解调，踢出噪声 信号，输出自己想得到的信号波形。所 以，整体的电路设计包括信号采集电路， 信号放大电路，开关式相乘调制电路， 和包括精密全波整流电路的在内的解调 电路。篇三：测控电路课程设计报告 测控电路课程设计实验报告 微小电流测量电路设计 学院精仪学院年级2011姓名马凌岑静航 学号 30112021093011202096专业测控技术与仪器2014年9月微小电流测量电路设计前沿对于脉动的电流，如石英电子钟整 机功耗的微安级电流，不能简单地将电 流表串联进电路中去测量。微笑电流测 量电路可以将较小的电流以数字的方式 只

12、管、准确地表达出来。一、电路目的及原理未测信号是石英钟平均功耗电流， 微小而不规则。由取样电路，不失真地 将电流信号放大并转换成电压信号。电 子模拟开关起控制作用，在一定时间内 将信号取样进来送至积分电路。积分电 路取其电压的平均值，经3又1/2位ADC 电路后由数显电路显示测量数据。原理框图如下：图1二、取样电路 图2取样电路图2的取样电路将微小电流放大并 转换成电压。电流转电压电路有同相输 入和反相输入两种，此处使用“虚地” 的反相输入电路可以减小失真。输入信号即微小电流经过电阻 R1后 在运放输出端被转换成电压，大小为U0=ISR1。由于预估输入电流为微安级， 而后续积分和ADC所需电压

13、为12V,故 首先采用R仁10K 放大10000倍。然而 放大后的信号达到了 10V并且有明显失 真，故逐渐减小R1阻止，最终确定 R1=380V,得到取样信号如图 3所示。图3取样信号波形三、时序信号发生电路 时序发生电路要求产生T=4S, f=0.25Hz占空比1:1的方波信号。该单 元电路采用4.19MHz的石英晶体构成石 英晶体振荡器多谐电路，经 CD4060和 CD4040芯片分别进行8分频和16分频 后形成0.25Hz的1:1方波信号。电路如 图4所示。图4时序信号发生电路由图5可以看出，该电路与输出信 号为一 T=4S的占空比1:1的方波信号。 OC 74LS03将一个周期划分为两个 2S,前半个周期内，OC门控制电子开关 打开，取样电路和积分电路分别对信号 进行取样和积分；后半个周期内OC门控 制电子开关关闭，ADC对积分电路输出 信号转换并显示。图5时序信号发生电路输出信号CD4O60是由一振荡器和14级二进 制串行计数器位组成，CD4040是12位 二进制串行计数器，均可以对输入信号 进行分频。图6 CD4060引脚图 图7 CD4040引脚图四、延时电路及继