1、缆通断的检测电路讲解一、概述对于电缆生产厂家及电缆安装人员,常常需要检测电缆芯线是否存在断路故障。电缆的通断对销售及安装都有一定的影响,因此电缆的通断的检测成为一个十分必要的过程。本题目要求设计一个电缆通断的检测电路,可对电缆芯线进行快速检测并指示其通断。电路主要由时钟信号产生电路,计数电路,译码电路以及状态指示电路组成,指示灯亮则表明电缆导通,指示灯灭,蜂鸣器鸣响则表示电缆断路。该电路采用计数器与译码器相结合的方式工作通过1个24进制计数器连接译码器与数码管,数码管用来显示当前被检测的电缆序号,译码器连接状态指示电路,对连接到电路中的被检测电缆进行循环检测,检测速度快,检测效率高。检测结果准
2、确。经实验证明,该电路可检测24根以下数量电缆,设计方法合理,简单易行,成本低廉,安全实用,方便可靠。本报告由概述部分,方案论证部分,整体电路设计部分与电路整体性能检测部分构成,首先论述了该电路的整体设计思想和基本设计方案,整体电路设计部分包括总电路的设计和子电路的设计,详细介绍了各部分的设计原理,最后对整个电路进行整体测试。二、方案设计本文设计了一个电缆通断的检测电路,可对电缆芯线进行快速检测并指示其通断,电路主要由时钟信号产生电路,计数电路,译码电路以及状态指示电路组成,时钟信号产生电路由555定时器和电容电阻等外部元件构成,555定时器性能优良,搭配参数合适的外接电阻和电阻容,适合用来产
3、生频率可以自由调节的稳定的时钟信号,另外555芯片以及外接电阻和电容等原件成本低廉,容易购买。使得整个电路的成本不会过高,而且方便易用,因为技术指标需要达到同时检测24根电缆,所以需要设计一个从0-23可以进行循环计数的24进制计数器。故选择两片74LS160十进制计数器来分别控制十位和个位的计数功能,计数电路的输出端连接两个数码管,用来指示当前被检测的电缆,同时将计数电路的输出端与后面的译码电路的信号输入端相连接,因为需要有24路输出,故选择三片3线-8线译码器74LS138组成24路输出的译码电路,搭配相应的逻辑门电路,用于同时检测24根电缆的通断。状态指示电路由插座,电阻,发光二极管和直
4、流稳压电源组成,电阻用来保护发光二极管,防止发光二极管因电流过大而烧坏,因为译码器电路74LS138芯片的输出是低电平有效,所以二极管的阳极与直流稳压电源相连,阴极与74LS138芯片的输出端相连,当电路工作时,若电缆不存在断路现象时,则该电缆连接的二极管会被点亮,因为该电路可以循环检测,原理简单,操作简便,检测效率高,由于电路中所涉及到的芯片以及门电路都是当前市场的主流元件,容易购买,而且成本低廉,所以选则此套设计方案来完成电缆通断检测电路的设计。可对电缆芯线进行快速检测并指示其通断。设计方法合理,简单易行,成本低廉,安全实用,方便可靠。原理框图如图1所示。图1 电缆通断检测电路的原理框图三
5、、电路设计1.时钟信号产生电路555定时器成本低廉,性能可靠,实现多谐振荡器来产生时钟信号,用于计时。由555定时器和外接元件R1,R2以及C1构成多谐振荡器,R1,R2以及C1是外接定时元件,将高电平触发端(6脚)和低电平触发端(2脚)并接后接到R2和C2的连接处,将放电端(7脚)接到R1和R2的连接处,电路不需要外界触发信号,利用电源通过R1和R2向C1充电,以及C2通过R2向放电端放电,使电路产生振荡。时钟信号产生电路如图2所示。输出信号的时间参数是:T=t1+t2=(R1+2R2)Cln2=(4.8+4.8)10310010(-6)0.691s (1)图2 时钟信号产生电路图2.计数与
6、译码电路计数电路部分实现由555定时器组成的多谐振荡电路输入至两片74LS160芯片的CLK端口,ENT及ENP端口接通高电平,使74LS160芯片实现计数功能, CLR和LOAD端口接通高电平,两片74LS160芯片组合设计成24进制计数器,可以对电缆实现循环检测。计数电路的输出端连接译码电路,译码电路由三片74LS138组成,将计数电路输出的二进制代码译成对应的高低点电平信号。计数与译码电路如图3所示。图3 计数与译码电路图3.状态指示及报警电路状态指示及报警电路由LED灯,电阻组成,由直流稳压电源提供5V电压。LED灯来显示被检测电缆的通断,灯亮则表示电缆导通,蜂鸣器鸣响则表示电缆存在断
7、路,电阻用来保护指示灯,防止因电压过高而烧坏指示灯和蜂鸣器。图4 状态指示及报警电路四、性能测试1. 时钟信号产生电路测试时钟产生测试电路如图5所示,电路输出的时钟信号结果及波形图如图6和图7所示。图5 时钟信号产生测试电路图图6 时钟信号结果图图7 时钟信号波形图555定时器和外接元件R1,R2和C1构成多谐振荡器,R1,R2以及C1是外接定时元件,电路不需要外界触发信号,利用电源通过R1和R2向C1充电,以及C2通过R2向放电端放电,使电路产生振荡。555电路要求R1与R2均应不小于1K,但两者之和应不大于3.3M,电容C1在1/3Vcc和2/3Vcc之间充电和放电,从而在输出端得到一系列
8、的矩形波。输出信号的时间参数是:T=t1+t2=(R1+2R2)Cln2=1s (1)表1 555定时器的参数及技术要求 R1 R2 C T f4.8k4.8k100uf约为1s约为1hz2. 电路整体性能测试对电路的整体性能进行测试,2位数码管可显示当前被检测的电缆序号,显示00时为第一根电缆,以此类推,下面的三种情况分别为检测第1根,第14根和第23根电缆的通断,检测结果如图8,图9和图10所示。图8 电路整体测试图图9 电路整体测试图图10 电路整体测试图五、结论经过测试,我们能够看到电路可以正常工作,该电路完成了课程设计的基本要求,满足相应的技术指标,实现了如下的设计目的:1电路主要有
9、时钟信号产生电路,计数与译码电路和状态指示电路以及直流稳压稳流电源构成。2用555芯片搭配电阻和电容等外接原件组成多谐振荡器,产生的时钟信号的频率为1Hz,符合题目中的技术指标。3可快速准确的循环检测24根及以下数目的电缆的通断情况,检测速度快,检测效率高。4状态指示采用发光二极管进行指示,通过电量发光二极管确定电缆不存在断路现象。5两位数码管可以显示当前被检测电缆的序号,使使用者一目了然,方便快捷。6该电路连接简单,芯片价格低廉实用,临时组装方便,安全实用,方便可靠。参考文献1 阎石主编. 数字电子技术. M北京:高等教育出版社,2006年2 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. M北京:国
10、防工业出版社,2005年3 赵淑范、王宪伟主编.电子技术实验与课程设计. M北京:清华大学出版社,2006年4 孙肖子、邓建国等主编.电子设计指南. M北京:高等教育出版社,2006年5 华成英. 电子技术. M北京:中央广播电视大学出版社,2006年6 贾更新.电子技术基础实验设计与仿真. M郑州:郑州大学出版社,20067 杨旭东等. 实用电子电路精选.M北京:化学工业出版社,20078 陈大钦电子技术基础实验电子电路实验设计仿真.M高等教育出版社,2000年9 彭介华. 电子技术课程设计指导.M北京:高等教育出版社,2006年10 徐学彬. 电子技术实验指导书.M成都:西华大学出版社,2
11、011年附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1R1,R2,R3,R4.R5 电阻4.8K,51052C1,C2电容100uF,10mF23U3,U8十进制计数器74LS16024U4,U5数据选择器74LS8525U2,U9,U103线-8线译码器74LS13836U6,U7数码管DCD_HEX_GREEN27U12B,U15B二输入或非门74LS0228U11A 三输入与非门74LS1019U13三输入或门OR3110U16,U19B非门74LS04211U14A,U18B,U18C二输入或门74LS32312U17A二输入异或门74LS136113VCC直流稳压电源5V514LED1,LED2,LED3发光二极管5mA3
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