数字显示电阻测量仪.doc

数字显示电阻测量仪 摘要：由模/数转换电路部分，分频电路与计数器电路结构，集成555单稳态触发器以及多谐振荡器电路结构，锁存器锁存电路和译码显示电路构成了数字电阻测量仪。其中模/数转换是将电阻信号转换为方波信号。555单稳态触发器和多谐振荡器是与74LS160计数器一起实现译码、驱动、显示电路。分频电路则是由多谐振荡器与74LS160计数器组成的。设计中的锁存功能是通过74LS74来实现的。 关键词：555：多谐振荡器：单稳态触发器 ：74LS160： 数码显示 一、系统概述 1、设计思路 把待测的数字信号转变成为模拟信号，在历经计数和译码之后，最终由数码管表示出电阻大小，这就是数字式电阻测量仪工作的基本规律。由555与74LS160芯片共同实现此次的设计。在电源被连接之后，电路中的多谐振荡器便会工作，与此同时我们将会给一个负脉冲在555单稳态触发器一端，如此一来将会让其出现是Tw的脉冲宽度，并且在两个输出的一侧接入74LS160计数器，它所记下的就是上文中所提及的在Rw宽度中多谐出现的高电平数。由于待测电阻R和Tw的关系在图像上表现为直线，在参数确定之后，高电平数值就是R的大小。下文中我将会依照构成此电路的版块一一为大家说明。 2、设计方案的分析 对于此次的电路设计有如下几点要求，其一就是展开对电阻大小的测量而且要在数码管上显现出来，期间要通过单位择选，说到底就是对数字式欧姆表展开设计。如何将模拟信号转换为数字信号成为本次设计的一个难点。考虑到555单稳态触发器可以实现模数的转换，因此决定采用555电路来完成。 方案：使用555多谐振荡器和单稳态触发器，74LS160计数器共同实现。 由于在555单稳态触发器当中的脉冲宽度与R为正比例关系，所以R值能够用脉冲宽度来表示。在多谐振荡器的振荡频率确定的情况下，其周期与单稳态触发器的脉冲宽度相与，那么就将此结果当成计数脉冲，再经过最后一个步骤，也就是74LS160之后，数码管上将会显现出被测量的电阻的阻值。 其原理图如下所示： 方案采用555单稳态触发器和多谐振荡器，741LS60共同实现的，将电阻信号转化为方波信号。即全是由0和1组成的数字信号。这样就能解决A\D转换带来的困难。 二、单元电路设计 1、555单稳态脉冲的产生 555单稳态触发器的工作基本原理为：在接通电源的时候，Uc=0V,输出端Uo=1,放电三极管T截止。Ucc是由电阻来给电容充电来实现的。当前者为后者的2/3倍的时候，比较器C1输出一侧就成了低电平，此时设定RS触发器为零，输出一侧的Uo也等于零。放电三极管T已经导通，电容放电，电路这时处于稳态状况，稳态Ui=1。 当负脉冲进入电路以后，触发器将会发生改变，使电路Uo=1，如此一来其就成了暂稳态。因为Uo=1，三极管T截止，那么Ucc就能够由R给C充电。当其充到电源的2/3倍的时候，电路将又会出现反转这种现象，输出一侧为零，T导通，C放电的时候，电路将慢慢主动恢复到稳态。暂稳态时间由相移电路参数决定，输出脉冲宽度为Tw=1.1RC。 其电路图如下所示： 其中，5V的非交流电压源作为Vcc。R是待测电阻，能够用滑动变阻器来调整电阻的大小。R2为1k的定值电阻。其中C3、C4、C5、C6、C7电容的电容值都不相同，C3、C4一组，C5、C6一组。在确定所测阻值单位上，使用J1单刀双掷开关来掌控，和C3、C6相连的时候其单位是欧姆，X1就会亮起；和C2、C7相连的时候其单位是千欧姆。J2为单刀单掷开关，是用来给触发器增加负脉冲。 电路所产生的波形下图所示： 2、555多谐振荡器波形的产生： 当连接好电源Ucc之后，电容C刚开始的电压为零，比较器C1、C2分别输出为一和零，让Uo等于一，放电管T截止的时候，Ucc由R1、R2向电容充电。Uc上升到2Ucc/3时，基本RS触发器被复位，使得Uo=0，T导通，电容通过R2到地放电，Uc就开始下降，当其降低到电源的1/3的时候，输出一侧的Uo就又到了1时的情况，开始上述的步骤。重复循环运作，就可以在3脚输出矩形波信号。 电容上的充电时间T1和放电时间T2分别为： T1=0.7(R1+R2)C T2=0.7R2C 输出矩形波的周期为：T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C 振荡频率：f=1/T=1.44/[(R1+2R2)C] 占空比：q=(R1+R2)/(R1+2R2) 如果R1R2，则q=1,Uc近似为锯齿波。 其电路图如下所示： 显示的波形如下所示： 3、多谐振荡器与74LS160组成的分频电路 将多谐振荡器的输出看成74LS160的触发脉冲端，因74LS160为十进制计数，每输入一个触发脉冲，计数器跳转一次。把四个71LS160进行级联，每当低位片计数为10的时候，那么十位片计数一次。这样就