《电子技术》课程设计报告题目数字式电阻测试仪学院（部）信息学院专业班级学生姓名学号12 月10日至12 月20日共2 周指导教师（签字）前言随着信息科学和计算机技术的迅速发展，电子技术的理论与应用得到飞跃发展。

信息正是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的技术领域之一，数字技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化，但大规模集成电路中的基本模块结构仍然需要基本单元电源电路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大规模或中规模地方法仍然需要我们掌握。

与模拟技术相比，数字技术具有很多优点，这也是数字技术取代模拟技术被广泛使用的原因。

优点有如下：（1）数字系统容易设计。

数字系统采用开关电路，开关电路中的电压和电流的值不重要，重要的是变化范围。

（2）信息存储方便。

（3）整个系统的准确度及精度容易保持一致。

（4）数字电路的抗干扰能力强。

（5）大多数数字电路能制造在集成电路芯片上。

在数字电子技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，课程设计这门课不仅让我们加深了理论的知识，更让我们认识了如何把学到的知识用于实践。

课程设计中的如何测量电阻并数字显示量程又是各种电子电器线路与装置不可缺少的部分。

电阻的阻值，直接影响到电子电器线路与装置的工作质量和效率。

所以我们选择了这个有意义的课题作为我们课程设计的题目。

本报告介绍了测量电阻的各个组成部分，而每个部分的电路又阐述了电路的工作原理，元器件选择及制作方法等。

本次课程设计中的555构成的单脉冲产生单元和555构成的多频震荡产生单元由***负责；显示单元由***负责；档位自动跳转单元及电路的整体调试由***负责。

设计过程中参考一些著作中的相关资料，在此向这些著作的原作者表示感谢。

由于我们知识水平有限，时间有限，所以在设计过程中难免有许多不足之处，敬请老师谅解并提出宝贵的意见。

目录前言 (2)摘要、关键字、技术要求 (4)第一章系统概述 (5)一、设计思路和方案分析 (5)二、系统框图 (7)三、工作原理 (7)第二章单元电路设计与分析 (8)一、555构成的单脉冲产生单元 (8)二、555构成的多频震荡产生单元 (9)三、显示单元 (10)四、档位自动跳转单元及细节 (11)第三章系统概述 (13)一、总电路图……………………………………………………………………………………13二、遇到的问题及解决方法……………………………………………………………………13三、存在的缺点及可能的改进思路……………………………………………………………14第四章结束语 (15)收获和体会 (15)参考文献 (16)鸣谢 (16)元器件明细表 (16)附表1-1 (17)附图 (18)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。

本次课程设计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，创新点，并提出本系统需要改进的地方及遇到的困难。

关键词：555单稳态触发器555多谐振荡器74LS160N计数器74LS273N锁存器档位自动跳转数码显示J-K触发器压控开关刻度校准技术要求：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。

第一章系统综述该数字式电阻测试仪的基本思路是将待测电阻的阻值通过线性关系转换成我们可以测量的模拟量，然后将该模拟信号转化成数字信号，通过计数、锁存、译码然后用数码管显示输出。

由红色和绿色指示灯分别表示欧姆（Ω）档和千欧（KΩ）档，用ＪＫ触发器来控制档位的自动跳转，用555定时器构成的单稳态触发器产生Tw=ln3RC的脉冲宽度再与555定时器构成的高频(f)多谐振荡器相与得到Tw脉冲等宽的高频方波脉冲，再通过74LS160N计数器计算脉冲个数，通过公式Tw·f=R来计算并设置相应的参数值使计数脉冲个数恰好等于R值，用锁存器和数码管来显示该值。

用单刀双掷开关实现短接较零，用红色指示灯来显示超出量程警告。

一、设计思路和方案分析电阻的测量是电子技术基础中最基本的内容，首先我们想到的是要找到一个可以测量的因变量使其与电阻阻值的变化呈线性关系，通过测量这个因变量利用他们之间的关系式计算出电阻阻值。

以我们目前的知识水平我们找到了三种测量电阻的基本方法：1、利用公式U=RI来测量电阻的伏安法及其多种衍生方法；2、利用惠斯通电桥平衡原理来测量电阻的电桥法；3、利用时间常数τ=RC来测量电阻的时间常数法。

1、伏安法：常用的数字万用表是利用U=RI 这个原理来测量电阻的，测量时通常会输出一个电流，那么在这个电流两端就会有一个压降，再通过AD 转换器采集这个电压，将其转化为数字信号，送单片机于是向设定好的标准进行对比计算，所以数字万用表的电阻档有很多，每个挡的输出电流都不同，通常测量电阻值越大，输出的电流越小，这是为了保证电压既不会太高也不会太低，便于测量。

课程设计过程中我们尝试设计出输出稳定的恒流源，但经过多次尝试之后性能仍达不到要求加之AD 转换也是一个难点出于时间限制的考虑我们放弃了该方案。

图 1-1 设计的简单恒流源电路图2、电桥平衡法：采用惠斯通电桥平衡原理，R1,R2是固定电阻，成为比率臂，比例系数K=R1/R2可通过量程开关进行调节，R 为标准电阻称为标准臂。

Rx 为被测电阻，G 为检流计，接通电源通通过调节K 和R 使得电桥平衡即检流计指示为零，读出K 和R 的值，即可求得RxKR R R R R X ==21 .图 1-2 电桥法测电阻原理3、时间常数法：利用时间常数τ=RC 与R 的线性关系。

利用555构成的单稳态触发器产生一个宽度为Tw=ln3RC 的单脉冲，用555构成的多谐振荡器产生高频振荡，将这两个信号相与可以得到与单脉冲等宽的高频振荡信号，设置相关参数并计数出该宽度高频脉冲的个数即可得到单脉冲宽度进而得到阻值。

图 1-3 时间常数法测电阻原理最开始我们尝试用伏安法来测电阻，但是自己动手做出来的恒流源的稳定性不够达不到设计要求且该方法涉及的A/D 转换是一大难点，出于时间的考虑我们放弃了该方案。

电桥法虽然测量精度高，但是电路复杂而且也需要经过A/D 转换过程，电桥这一部分知识我们只是粗略的了解。

时间常数法对测量的电阻值的范围宽，不受到电流电压的限制且不需要复杂的模数转换过程，而且应用的只是都是课本上学习过的，相对较熟悉，因此我们最终选择了时间常数法来作为本次课程设计的基本原理。

二、系统框图图1-4 系统框图三、工作原理利用555构成的单稳态触发器产生一个宽度为Tw=ln3RC 的单脉冲，用555构成的多谐振荡器产生高频振荡，将这两个信号相与可以得到与单脉冲等宽的高频振荡信号，用74LS160计数器计数后经锁存器锁存然后译码、驱动后用数码管显示。

基本原理是将电阻555多频振荡器电路 Ω档单脉冲产生电路 与门 四个74LS 160N 构成的计数电路 两个74LS 272构成的锁存电路 K Ω档单脉冲产生电路或门数码管显示电路自动判断换挡电路阻值转化为频率，然后测量出转化后的频率，通过设置相关参数使得数码管显示的频率值等于电阻阻值。

第二章 单元电路设计一、555构成的单脉冲产生单元如图2-1是由555及外接元件RC 构成的单稳态触发器。

其工作原理如下：接通电源瞬间，,输出，放电三极管T 截止。

通过R 给C 充电。

当上升到时，比较器输出变成低电平，此时基本RS 触发器置0，输出。

同时，放电三极管T 导通，电容C 放电，电容C 放电，电路牌稳态，稳态时。

当开关闭合又断开形成了一个负脉冲，触发器发生翻转，使01u =，电路进入暂稳态。

由于01u =，三极管T 截止，电源c c U 可通过R 给C 充电。

当电容C 充至2/3c c c u U =时，电路又发生翻转，输出00u =，T 导通，电容C 放电，电路自动恢复至稳态。

可见，暂稳态时间由RC 电路参数决定。

若忽略T 的饱和压降，由电容C 上电压从0上升到2/3cc U 的时间，即输出脉冲宽度w 为：l n 31.1w t R C R C =≈这种单稳态电路工作波形如图2-2所示图2-1 555构成的单稳态触发器图2-2 图3.1的工作波形二、555构成的多频震荡产生单元555定时器构成的多谐振荡器如图2-3所示，图2-4为相与之后的波形。

当接通电源c c U 后，电容C 上的初始电压为0V ，比较器C1、C2输出为1和0，使01u =，放电管T 截止，电源通过1R 、2R 向C 充电。

u 上升至2/3CC U 时，RS 触发器被复位，使00u =，T 导通，电容C 通过2R 到地放电，u 开始下降，当u 降到/3C C U 时，输出0u 又翻回到1状态，放电管T 截止，电容C 又开始充电。

如此周而复始，就可在输出端输出矩形波信号。

振荡频率1211.44(2)f T R R C =≈+图2-3 555多谐振荡器电路图图2-4 单脉冲和高频波相与之后的波形 三、显示单元1、原理：脉冲进入74160N 的CLK 输入端。

当上升沿到来时，74160N 从0开始计数，此时LOAD 、CLR 、ENP 、ENT 端均接5V 的高电平使其正常工作，所以每到一个上升沿，74160N 累加。

其输出端对应接到74LS273N 输入端，74LS273NVCC 端、CLR 端均接5V 高电平，GND 端接地使其正常工作。

在此74LS273N 的CLK 端脉冲输入是由555构成的单稳态触发器输出方波的下降沿控制，当下降沿到来时经过一个反相器变成上升沿接入74LS273N 的CLK 输入端从而触发芯片，使其立即锁存8个输入端的电平状态，并且立即显示在输出端。

DOD-HEX 是一个带译码功能的译码管，所以74LS273N 的输出端直接接入译码管输入端即可显示对应数值。

图2-5 显示模块2、74160N功能阐述：74160N是十进制加计数器，它有异步清零、同步预置数等功能。

图3.1是它的引脚图。

CLK脉冲下降沿控制电路计数工作，CLR端为异步清零端，LOAD端为预置数控制端，A、B、C、D是预置数输入端，ENP和ENT是计数使能（控制）端，RCO是进位输出端。

图2-6 74160N引脚图3、74LS273N功能阐述：74LS273N是8位数据/地址锁存器，它是一种带清除功能的8D触发器。