数电课程设计报告 数字式电阻测试仪.docVIP

《电子技术》课程设计报告 题 目 数字式电阻测试仪 学院（部） 专 业 班 级 学生姓名 学 号 12 月 19 日至 12 月 30 日 共 2 周 指导教师（签字） 数字式电阻测试仪 摘要 数字化测量仪器较模拟仪器具有使用方便，测量精确等优点。本次课程设是针对数字式电阻测试仪的设计，介绍了数字式电阻测试仪的设计方案及其基本原理，并着重介绍了数字式电阻测试仪各单元电路的设计思路，原理及整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。设计共有三大组成部分：一是系统概述，本部分概括讲解了电路的设计思想和各部分功能；二是各单元所用器件、其性能和在电路中的功能。三是设计小结，这部分包括设计的完成情况，并提出本系统需要改进的地方及遇到的困难。 关键词 555 多谐振荡器 单稳态触发器 74LS160N 74175N 技术要求 1. 被测电阻值范围100Ω～100kΩ； 2. 四位数码管显示被测电阻值； 3. 分别用红、绿色发光二极管表示单位； 4. 具有测量刻度校准功能。 第一部分 系统综述 设计思路 数字式电阻测试仪的基本工作原理是将待测的数字信号转化为模拟信号，在通过计数、译码，由数码管直接将阻值显示出来。本设计是通过555芯片与74LS160芯片共同协作来完成的。接通电源后多谐振荡器开始工作，此时给555单稳态触发器一个负脉冲，使其工作，产生的脉冲宽度为Tw，两输出端相与后接74LS160计数器，记录的就是Tw宽度内多谐产生的高电平个数。因待测电阻R与单稳态的脉冲宽度Tw呈线性关系，给定参数后，高电平数即为待测电阻值。最后通过译码显示，显示出最终的结果。 二、方案论证与选择 为了用数字的办法测量电阻，首先需要将被测电阻值以某种方式输入AD转换器。根据测量原理的不同，其输入方法有很多，如直接法、 电桥法和充放电法。各种办法都有相应的优缺点，例如充放电法及直接法均需求得被测样两端的电压与通过被测样的电流，利用欧姆定律从而得出被测样的电阻， 电桥法则是利用电桥两端电位的平衡来得出被测样的电阻。其中利用直接法测得的电阻( 如“ 摇表” ) 存在读数不精确等明显的人为因素干忧，在读数较大的情况下尤其如此；利用充放电法测得的电阻阻值偏大；而利用电桥法测量，则存在电桥调节费时费力等不利因素。 下面列出几中具体方案进行分析比较，最终选择得出方案： 方案一 利用桥式电路和A\D转换实现。 待测电阻Rx和R=1000,R1,R2,P1组成一个电阻电桥，其中P1是用来完成校准过程的。运算放大器的输出电压与（R-Rx）/（R+Rx）成正比，待测电阻大小可通过电压表或电流表指示出来。R和Rx可通过驱动指示灯LED1和LED2显示，当R大于1000时，运算放大器输出低电平，LED1亮，否则LED2亮。也可以通过电表的正负指示电阻的大小。将测量出的电阻值通过A\D转换电路实现数制的转换，并将其连接至数码显示管，最终的测量结果将在数码管上显示出来。其原理图如下图所示： 图1.1 方案一原理图 方案二 用场效应管运算放大器和A\D转换实现。 使用场效应管运算放大器组成线性欧姆表电路。运算放大器的同向端接稳压二极管，输出经待测电阻Rx反馈到反向输入端，反向输入端经一电阻R接地。由于电流表的一端接在运算放大器的同向端，因此运算放大器输出与待测电阻Rx成正比。如果电流表满量程则代表Rx=R。这样待测电阻的阻值可以很容易的根据R来确定，只需改变R值即可轻易获得待测电阻值。将获得的电阻值经A\D转换后与数码管连接，则数码管显示电阻值。 其电路基本原理图如下图所示： 图1.2 方案二原理图 方案三 利用施密特反相器构成方波发生电路，其输出脉冲宽度与被测电阻成正比，只要把此脉冲和频率固定不变的方波（以下称为时钟脉冲）相与，便可以得到计数脉冲，将它送给数字显示器。如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现测量电阻。这种设想如图 所示，图中计数控制电路输出的脉冲宽度Tx应与Rx成正比。。： 图1.3 方案三原理图 方案四 用555多谐振荡器和单稳态触发器以及74LS160计数器共同实现。 555单稳态触发器的脉冲宽度与电阻呈正相关，故阻值大小可通过脉冲宽度体现。给定多谐振荡器的振荡频率。将多谐振荡器的振荡周期与单稳态触发器的脉冲宽度相与，结果作为计数脉冲，经由74LS160