纜通斷的檢測電路

一、概述對于電纜生產(chǎn)廠家及電纜安裝人員，常常需要檢測電纜芯線是否存在斷路故障。電纜的通斷對銷售及安裝都有一定的影響，因此電纜的通斷的檢測成為一個(gè)十分必要的過程。本題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)電纜通斷的檢測電路，可對電纜芯線進(jìn)行快速檢測并指示其通斷。電路主要由時(shí)鐘信號產(chǎn)生電路，計(jì)數(shù)電路，譯碼電路以及狀態(tài)指示電路組成，指示燈亮則表明電纜導(dǎo)通，指示燈滅，蜂鳴器鳴響則表示電纜斷路。該電路采用計(jì)數(shù)器與譯碼器相結(jié)合的方式工作通過1個(gè)24進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接譯碼器與數(shù)碼管，數(shù)碼管用來顯示當(dāng)前被檢測的電纜序號，譯碼器連接狀態(tài)指示電路，對連接到電路中的被檢測電纜進(jìn)行循環(huán)檢測，檢測速度快，檢測效率高。檢測結(jié)果準(zhǔn)確。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該電路可檢測24根以下數(shù)量電纜，設(shè)計(jì)方法合理，簡單易行，成本低廉，安全實(shí)用，方便可靠。本報(bào)告由概述部分，方案論證部分，整體電路設(shè)計(jì)部分與電路整體性能檢測部分構(gòu)成，首先論述了該電路的整體設(shè)計(jì)思想和基本設(shè)計(jì)方案，整體電路設(shè)計(jì)部分包括總電路的設(shè)計(jì)和子電路的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各部分的設(shè)計(jì)原理，最后對整個(gè)電路進(jìn)行整體測試。二、方案設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)了一個(gè)電纜通斷的檢測電路，可對電纜芯線進(jìn)行快速檢測并指示其通斷，電路主要由時(shí)鐘信號產(chǎn)生電路，計(jì)數(shù)電路，譯碼電路以及狀態(tài)指示電路組成，時(shí)鐘信號產(chǎn)生電路由555定時(shí)器和電容電阻等外部元件構(gòu)成，555定時(shí)器性能優(yōu)良，搭配參數(shù)合適的外接電阻和電阻容，適合用來產(chǎn)生頻率可以自由調(diào)節(jié)的穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，另外555芯片以及外接電阻和電容等原件成本低廉，容易購買。使得整個(gè)電路的成本不會過高，而且方便易用，因?yàn)榧夹g(shù)指標(biāo)需要達(dá)到同時(shí)檢測24根電纜，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)從0-23可以進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)的24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。故選擇兩片74LS160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器來分別控制十位和個(gè)位的計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)電路的輸出端連接兩個(gè)數(shù)碼管，用來指示當(dāng)前被檢測的電纜，同時(shí)將計(jì)數(shù)電路的輸出端與后面的譯碼電路的信號輸入端相連接，因?yàn)樾枰?4路輸出，故選擇三片3線-8線譯碼器74LS138組成24路輸出的譯碼電路，搭配相應(yīng)的邏輯門電路，用于同時(shí)檢測24根電纜的通斷。狀態(tài)指示電路由插座，電阻，發(fā)光二極管和直流穩(wěn)壓電源組成，電阻用來保護(hù)發(fā)光二極管，防止發(fā)光二極管因電流過大而燒壞，因?yàn)樽g碼器電路74LS138芯片的輸出是低電平有效，所以二極管的陽極與直流穩(wěn)

壓電源相連，陰極與74LS138芯片的輸出端相連，當(dāng)電路工作時(shí)，若電纜不存在斷路現(xiàn)象時(shí)，則該電纜連接的二極管會被點(diǎn)亮，因?yàn)樵撾娐房梢匝h(huán)檢測，原理簡單，操作簡便，檢測效率高，由于電路中所涉及到的芯片以及門電路都是當(dāng)前市場的主流元件，容易購買，而且成本低廉，所以選則此套設(shè)計(jì)方案來完成電纜通斷檢測電路的設(shè)計(jì)?？蓪﹄娎|芯線進(jìn)行快速檢測并指示其通斷。設(shè)計(jì)方法合理，簡單易行，成本低廉，安全實(shí)用，方便可靠。原理框圖如圖1所示。圖1圖1電纜通斷檢測電路的原理框圖三、電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘信號產(chǎn)生電路555定時(shí)器成本低廉，性能可靠，實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器來產(chǎn)生時(shí)鐘信號，用于計(jì)時(shí)。由555定時(shí)器和外接元件Rl,R2以及C1構(gòu)成多諧振蕩器，Rl,R2以及C1是外接定時(shí)元件，將高電平觸發(fā)端(6腳)和低電平觸發(fā)端(2腳)并接后接到R2和C2的連接處，將放電端(7腳)接到R1和R2的連接處，電路不需要外界觸發(fā)信號，利用電源通過R1和R2向C1充電，以及C2通過R2向放電端放電,使電路產(chǎn)生振蕩。時(shí)鐘信號產(chǎn)生電路如圖2所示。輸出信號的時(shí)間參數(shù)是：T=tl+t2=(Rl+2R2)XCXln2=(4.8+4.8)X10A3X100X10人(-6)X0.69~ls(l)..,vcc...mt..,vcc...mt.,OTT.DIS「TKB「Tai「COff；計(jì)數(shù)與譯碼電路計(jì)數(shù)電路部分實(shí)現(xiàn)由555定時(shí)器組成的多諧振蕩電路輸入至兩片74LS160芯片的CLK端口，ENT及ENP端口接通高電平，使74LS160芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，CLR和LOAD端口接通高電平，兩片74LS160芯片組合設(shè)計(jì)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以對電纜實(shí)現(xiàn)循環(huán)檢測。計(jì)數(shù)電路的輸出端連接譯碼電路，譯碼電路由三片74LS138組成，將計(jì)數(shù)電路輸出的二進(jìn)制代碼譯成對應(yīng)的高低點(diǎn)電平信號。計(jì)數(shù)與譯碼電路如圖3所示。圖3計(jì)數(shù)與譯碼電路圖

狀態(tài)指示及報(bào)警電路狀態(tài)指示及報(bào)警電路由LED燈，電阻組成，由直流穩(wěn)壓電源提供5V電壓。LED燈來顯示被檢測電纜的通斷，燈亮則表示電纜導(dǎo)通，蜂鳴器鳴響則表示電纜存在斷路，電阻用來保護(hù)指示燈，防止因電壓過高而燒壞指示燈和蜂鳴器。四、性能測試?1匸FM TH圖：4^狀■狀態(tài)指示及報(bào)警電路1j—'VV'v一-Wv1.時(shí)鐘信號產(chǎn)生電翳試四、性能測試?1匸FM TH圖：4^狀■狀態(tài)指示及報(bào)警電路1j—'VV'v一-Wv1.時(shí)鐘信號產(chǎn)生電翳試時(shí)鐘產(chǎn)生測試電路如圖5所示，電路輸出的時(shí)鐘信號結(jié)果及波形圖如圖6和圖7所示。?>L2ss123甲::XFC1:Wv圖6時(shí)鐘信號結(jié)果圖500ms/t)ivl/J|_AjBExtX軸位移骼）：0丫軸位移（格）：0[W|圖6時(shí)鐘信號結(jié)果圖500ms/t)ivl/J|_AjBExtX軸位移骼）：0丫軸位移（格）：0[W|濤協(xié)B/A~||I交猛0[g逮單次正常自動無圖7時(shí)鐘信號波形圖5.000V5.000V0.000V17.109317.109s0.000s邊沿:水:平：時(shí)基標(biāo)度:通道A刻度：II555定時(shí)器和外接元件Rl,R2和C1構(gòu)成多諧振蕩器，Rl,R2以及C1是外接定時(shí)元件，電路不需要外界觸發(fā)信號，利用電源通過R1和R2向C1充電，以及C2通過R2向放電端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。555電路要求R1與R2均應(yīng)不小于1KQ，但兩者之和應(yīng)不大于3.3MQ，電容C1在1/3Vcc和2/3Vcc之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波。輸出信號的時(shí)間參數(shù)是：T=tl+t2=（Rl+2R2）XCXln2=ls ⑴

表1555定時(shí)器的參數(shù)及技術(shù)要求R1R2CTf4.8k4.8k100uf約約QQ為為1s1hz2.電路整體性能測試對電路的整體性能進(jìn)行測試，2位數(shù)碼管可顯示當(dāng)前被檢測的電纜序號，顯示00時(shí)為第一根電纜，以此類推，下面的三種情況分別為檢測第1根，第14根和第23根電纜的通斷，檢測結(jié)果如圖8，圖9和圖10所示。<inFPH—-評:軸taiTlLSflOO?JiWii『圖8電路整體測試圖U2JJ^.D.2.1'=...fKD_KX_OnEI：H"J!I.'-|util:iH5-F孔?<inFPH—-評:軸taiTlLSflOO?JiWii『圖8電路整體測試圖U2JJ^.D.2.1'=...fKD_KX_OnEI：H"J!I.'-|util:iH5-F孔?□....VF7....=r>^u-rU7JL5HDLED'LEDS?4i_uMn..H悴…Hi圖9電路整體測試圖二□a卩：； —三ni-53ati-^1TIL&MDP4甌卻anMl?Ih二□a卩：； —三ni-53ati-^1TIL&MDP4甌卻anMl?Ih；U?5.'ILS'3IHrjL5'31Hl-ICli屮LWIMCMJ-LIMP圖10電路整體測試圖五、結(jié)論經(jīng)過測試，我們能夠看到電路可以正常工作，該電路完成了課程設(shè)計(jì)的基本要求，滿足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了如下的設(shè)計(jì)目的：1．電路主要有時(shí)鐘信號產(chǎn)生電路，計(jì)數(shù)與譯碼電路和狀態(tài)指示電路以及直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源構(gòu)成。2．用555芯片搭配電阻和電容等外接原件組成多諧振蕩器，產(chǎn)生的時(shí)鐘信號的頻率為1Hz，符合題目中的技術(shù)指標(biāo)。3．可快速準(zhǔn)確的循環(huán)檢測24根及以下數(shù)目的電纜的通斷情況，檢測速度快，檢測效率高。4．狀態(tài)指示采用發(fā)光二極管進(jìn)行指示，通過電量發(fā)光二極管確定電纜不存在斷路現(xiàn)象。5．兩位數(shù)碼管可以顯示當(dāng)前被檢測電纜的序號，使使用者一目了然，方便快捷。6．該電路連接簡單，芯片價(jià)格低廉實(shí)用，臨時(shí)組裝方便，安全實(shí)用，方便可靠。參考文獻(xiàn)⑴閻石主編.數(shù)字電子技術(shù).[M]北京：高等教育出版社，2006年⑵陳振官等編著.新穎高效聲光報(bào)警器.[M]北京：國防工業(yè)出版社，2005年⑶趙淑范、王憲偉主編.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).[M]北京：清華大學(xué)出版社,2006年[4]孫肖子、鄧建國等主編?電子設(shè)計(jì)指南.[M]北京：高等教育出版社，2006年⑸華成英?電子技術(shù).[M]北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2006年⑹賈更新?電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真.[M]鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2006[7]楊旭東等.實(shí)用電子電路精選.[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007⑻陳大欽?電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)——電子電路實(shí)驗(yàn)?設(shè)計(jì)?仿真.[M]高等教育出版社，2000年彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).[M]北京：高等教育出版社，2006年徐學(xué)彬.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.[M]成都：西華大學(xué)出版社，2011年附錄I總電路圖昱Lswl1 -|昱Lswl1 -|附錄II元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1R1,R2,R3,R4.R5電阻4.8KQ,510052C1,C2電容100uF,10mF23U3,U8十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS16024U4,U5數(shù)據(jù)選擇器74LS8525U2,