1、一、概述對于電纜生產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十分必要的過程。本題目要求設計一個電纜通斷的檢測電路，可對電纜芯線進行快速檢測并指示其通斷。電路主要由時鐘信號產生電路，計數(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通，指示燈滅，蜂鳴器鳴響則表示電纜斷路。該電路采用計數(shù)器與譯碼器相結合的方式工作通過1個24進制計數(shù)器連接譯碼器與數(shù)碼管，數(shù)碼管用來顯示當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行循環(huán)檢測，檢測速度快，檢測效率高。檢測結果準確。經(jīng)實驗證明，該電

2、路可檢測24根以下數(shù)量電纜，設計方法合理，簡單易行，成本低廉，安全實用，方便可靠。本報告由概述部分，方案論證部分，整體電路設計部分與電路整體性能檢測部分構成，首先論述了該電路的整體設計思想和基本設計方案，整體電路設計部分包括總電路的設計和子電路的設計，詳細介紹了各部分的設計原理，最后對整個電路進行整體測試。二、方案設計本文設計了一個電纜通斷的檢測電路，可對電纜芯線進行快速檢測并指示其通斷，電路主要由時鐘信號產生電路，計數(shù)電路，譯碼電路以及狀態(tài)指示電路組成，時鐘信號產生電路由555定時器和電容電阻等外部元件構成，555定時器性能優(yōu)良，搭配參數(shù)合適的外接電阻和電阻容，適合用來產生頻率可以自由調節(jié)的

3、穩(wěn)定的時鐘信號，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。使得整個電路的成本不會過高，而且方便易用，因為技術指標需要達到同時檢測24根電纜，所以需要設計一個從0-23可以進行循環(huán)計數(shù)的24進制計數(shù)器。故選擇兩片74LS160十進制計數(shù)器來分別控制十位和個位的計數(shù)功能，計數(shù)電路的輸出端連接兩個數(shù)碼管，用來指示當前被檢測的電纜，同時將計數(shù)電路的輸出端與后面的譯碼電路的信號輸入端相連接，因為需要有24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，搭配相應的邏輯門電路，用于同時檢測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

4、用來保護發(fā)光二極管，防止發(fā)光二極管因電流過大而燒壞，因為譯碼器電路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，當電路工作時，若電纜不存在斷路現(xiàn)象時，則該電纜連接的二極管會被點亮，因為該電路可以循環(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，所以選則此套設計方案來完成電纜通斷檢測電路的設計?？蓪﹄娎|芯線進行快速檢測并指示其通斷。設計方法合理，簡單易行，成本低廉，安全實用，方便可靠。原理框圖如圖1所示。狀態(tài)指示電路和報警電路插座2插座1計數(shù)與譯碼電路時鐘信

5、號產生電路圖1 電纜通斷檢測電路的原理框圖三、電路設計1.時鐘信號產生電路555定時器成本低廉，性能可靠，實現(xiàn)多諧振蕩器來產生時鐘信號，用于計時。由555定時器和外接元件R1，R2以及C1構成多諧振蕩器，R1，R2以及C1是外接定時元件，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，使電路產生振蕩。時鐘信號產生電路如圖2所示。輸出信號的時間參數(shù)是：T=t1+t2=(R1+2R2)×C×ln2=(4.8+4.8)×

6、;103×100×10(-6)×0.691s (1)圖2 時鐘信號產生電路圖2.計數(shù)與譯碼電路計數(shù)電路部分實現(xiàn)由555定時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芯片實現(xiàn)計數(shù)功能， CLR和LOAD端口接通高電平，兩片74LS160芯片組合設計成24進制計數(shù)器，可以對電纜實現(xiàn)循環(huán)檢測。計數(shù)電路的輸出端連接譯碼電路，譯碼電路由三片74LS138組成，將計數(shù)電路輸出的二進制代碼譯成對應的高低點電平信號。計數(shù)與譯碼電路如圖3所示。圖3 計數(shù)與譯碼電路圖3.狀態(tài)指示及報警電路狀態(tài)指示及報警電路由LED燈，

7、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，燈亮則表示電纜導通，蜂鳴器鳴響則表示電纜存在斷路，電阻用來保護指示燈，防止因電壓過高而燒壞指示燈和蜂鳴器。圖4 狀態(tài)指示及報警電路四、性能測試1. 時鐘信號產生電路測試時鐘產生測試電路如圖5所示，電路輸出的時鐘信號結果及波形圖如圖6和圖7所示。圖5 時鐘信號產生測試電路圖圖6 時鐘信號結果圖圖7 時鐘信號波形圖555定時器和外接元件R1，R2和C1構成多諧振蕩器，R1，R2以及C1是外接定時元件,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，使電路產生振蕩。555電路要求R1與R2均

8、應不小于1K，但兩者之和應不大于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。輸出信號的時間參數(shù)是：T=t1+t2=(R1+2R2)×C×ln2=1s (1)表1 555定時器的參數(shù)及技術要求 R1 R2 C T f4.8k4.8k100uf約為1s約為1hz2. 電路整體性能測試對電路的整體性能進行測試，2位數(shù)碼管可顯示當前被檢測的電纜序號，顯示00時為第一根電纜，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，檢測結果如圖8，圖9和圖10所示。圖8 電路整體測試圖圖9 電路整體測試圖圖10 電路整體

9、測試圖五、結論經(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計的基本要求，滿足相應的技術指標，實現(xiàn)了如下的設計目的：1電路主要有時鐘信號產生電路，計數(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，產生的時鐘信號的頻率為1Hz，符合題目中的技術指標。3可快速準確的循環(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，芯片價格低廉實用，臨時組裝方便，安全實

10、用，方便可靠。參考文獻1 閻石主編. 數(shù)字電子技術. M北京：高等教育出版社，2006年2 陳振官等編著. 新穎高效聲光報警器. M北京：國防工業(yè)出版社，2005年3 趙淑范、王憲偉主編.電子技術實驗與課程設計. M北京：清華大學出版社，2006年4 孫肖子、鄧建國等主編.電子設計指南. M北京：高等教育出版社，2006年5 華成英. 電子技術. M北京：中央廣播電視大學出版社，2006年6 賈更新.電子技術基礎實驗設計與仿真. M鄭州：鄭州大學出版社，20067 楊旭東等. 實用電子電路精選.M北京：化學工業(yè)出版社，20078 陳大欽電子技術基礎實驗電子電路實驗·設計·仿真.M高等教育出版社，2000年9 彭介華. 電子技術課程設計指導.M北京：高等教育出版社，2006年10 徐學彬. 電子技術實驗指導書.M成都：西華大學出版社，2011年附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序號編號名稱型號數(shù)量1R1,R2,R3,R4.R5 電阻4.8K,51052C1,C2電容100uF,10mF23U3,U8十進制計數(shù)器74LS16024U4,U5數(shù)據(jù)選擇器74LS8525U2,U9,U103線-8線譯碼器74LS13836U6,U7數(shù)碼管DCD_HEX