電纜通斷檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

1、一、概述對(duì)于電纜生產(chǎn)廠家及電纜安裝人員，常常需要檢測(cè)電纜芯線是否存在斷路故障。電纜的通斷對(duì)銷(xiāo)售及安裝都有一定的影響，因此電纜的通斷的檢測(cè)成為一個(gè)十分必要的過(guò)程。本題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)電纜通斷的檢測(cè)電路，可對(duì)電纜芯線進(jìn)行快速檢測(cè)并指示其通斷。電路主要由時(shí)鐘信號(hào)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。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該電路可檢測(cè)24根以下數(shù)量電纜，設(shè)計(jì)方法合理，簡(jiǎn)單易行，成本低廉，安全實(shí)用，方便可靠。二、方案論證設(shè)計(jì)一個(gè)電纜通斷的指示電路，可對(duì)電纜芯線進(jìn)行快速檢測(cè)并指示其通斷，電路主要由時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路，計(jì)數(shù)電路，譯碼電路以及狀態(tài)指示電

2、路組成，時(shí)鐘信號(hào)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(lái)產(chǎn)生頻率可以自由調(diào)節(jié)的穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，另外555芯片以及外接電阻和電容等原件成本低廉，容易購(gòu)買(mǎi)。使得整個(gè)電路的成本不會(huì)過(guò)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(cè)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(lái)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(lái)指示當(dāng)前被檢測(cè)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(hào)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74

3、LS138組成24路輸出的譯碼電路，搭配相應(yīng)的邏輯門(mén)電路，用于同時(shí)檢測(cè)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(lái)保護(hù)發(fā)光二極管，防止發(fā)光二極管因電流過(guò)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(yáng)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(huì)被點(diǎn)亮，因?yàn)樵撾娐房梢匝h(huán)檢測(cè)，原理簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，檢測(cè)效率高，由于電路中所涉及到的芯片以及門(mén)電路都是當(dāng)前市場(chǎng)的主流元件，容易購(gòu)買(mǎi)，而且成本低廉，所以選則此套設(shè)計(jì)方案來(lái)完成電纜通斷檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)?？蓪?duì)電纜芯線進(jìn)行快

4、速檢測(cè)并指示其通斷。設(shè)計(jì)方法合理，簡(jiǎn)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。狀態(tài)指示電路和報(bào)警電路插座1插座2計(jì)數(shù)與譯碼電路時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路直流電源2圖1 電纜通斷檢測(cè)電路的原理框圖三、電路設(shè)計(jì)1.時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。555定時(shí)器成本低廉，性能可靠，實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，用于計(jì)時(shí)。由555定時(shí)器和外接元件R1，R2以及C1構(gòu)成多諧振蕩器，R1，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(hào)，利用電源

5、通過(guò)R1和R2向C1充電，以及C2通過(guò)R2向放電端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路如圖2所示。 圖2 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路圖2.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，其中上側(cè)的74LS160芯片顯示十位數(shù)字，下側(cè)的74LS160芯片顯示個(gè)位數(shù)字，同時(shí)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(duì)電纜實(shí)現(xiàn)循環(huán)檢測(cè)。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(duì)應(yīng)的高低點(diǎn)電平信號(hào)

6、。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3.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，電阻和蜂鳴器組成，由直流穩(wěn)壓電源提供5V電壓。LED燈來(lái)顯示被檢測(cè)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，電纜用來(lái)保護(hù)指示燈，防止因電壓過(guò)高而燒壞指示燈和蜂鳴器。圖4 狀態(tài)指示及報(bào)警電路四、性能測(cè)試1. 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路測(cè)試時(shí)鐘產(chǎn)生測(cè)試電路如圖5所示，電路輸出的時(shí)鐘信號(hào)結(jié)果及波形圖如圖6和圖7所示。圖5 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生測(cè)試電路圖圖6 時(shí)鐘信號(hào)結(jié)果圖圖7 時(shí)鐘信號(hào)波形圖555定時(shí)器和外接元件R1，R2和C1構(gòu)成多諧振蕩器，R1，R2以及C1是外接定時(shí)元件。555電路要求R1與

7、R2均應(yīng)不小于1K，但兩者之和應(yīng)不大于3.3M，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(hào)的時(shí)間參數(shù)是：T=t1+t2=(R1+2R2)×C×ln2 (1)表1 555定時(shí)器的參數(shù)及技術(shù)要求 R1 R2 C T f43k50k1000uf約為1s約為1hz2. 電路整體性能測(cè)試對(duì)電路的整體性能進(jìn)行測(cè)試，2位數(shù)碼管可顯示當(dāng)前被檢測(cè)的電纜序號(hào)，顯示00時(shí)為第一根電纜，以此類(lèi)推，下面的三種情況分別為檢測(cè)第2根，第13根和第20根電纜的通斷，檢測(cè)結(jié)果如圖8，圖9和圖10所示。圖8 電路整體測(cè)試圖圖9 電路整體測(cè)試圖圖10 電路整體測(cè)

8、試圖五、結(jié)論經(jīng)過(guò)測(cè)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(hào)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直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源為整個(gè)電路提供5V的電壓，時(shí)鐘信號(hào)的頻率為1Hz。3可快速準(zhǔn)確的循環(huán)檢測(cè)24根及以下數(shù)目的電纜的通斷情況，檢測(cè)速度快，檢測(cè)效率高。4狀態(tài)指示采用發(fā)光二極管進(jìn)行指示，通過(guò)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(cè)電纜的序號(hào)，使使用者一目了然，方便快捷。6該電路連接簡(jiǎn)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)1 閻石主編. 數(shù)字電子技術(shù). M北京：高等教育出版社，2006年2 陳振官等編著. 新穎高效聲光報(bào)警器. M北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005年3 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(guó)等主編.電子設(shè)計(jì)指南. M北京：高等教育出版社，2006年附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序號(hào)編號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1R 電阻RISISTOR52C電容CAPACITOR23U8計(jì)數(shù)器74LS16024U4數(shù)據(jù)選擇器74LS8525U2譯碼