电缆通断检测电路的设计
沈阳航空航天大学课程设计（说明书）电缆通断检测电路的设计班级/学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课 程设计任务书课程名称电子技术综合课程设计院（系）专业班级_学号姓名课程设计题目 电缆通断检测电路的设计课程设计时间：2010 年12月 20 日至 2011年1月 2 日课程设计的内容及要求：一、设计说明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。本题目要求设计一个电缆通断检测电路，可对多条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、计数电路和状态指示电路及电源电 路组成，其原理框图如图1所示。图1电缆通断检测电路原理框图二、技术指标及要求1 .时钟信号频率为1Hz。2. 可同时检测至少10根电缆。3. 状态指示采用光指示，通过点亮发光二极管指示电缆不存在断路。4. 设计直流稳压电源电路为系统供电。三、设计要求1. 在选择器件时，应考虑成本。2. 根据技术指标通过分析计算确定电路和元器件参数。3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。四、实验要求1. 根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。2. 进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1. 阎石主编.数字电子技术基础.M北京：高等教育出版社，1998年2. 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3. 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4. 李银华主编.电子线路设计指导M 北京：北京航空航天大学出版社，2005 年5. 童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础.M北京：高等教育出版社，2006 年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字：日期：成绩电缆通断检测电路的设计一、概述对于电缆厂商及电缆安装人员来说，检测电缆的通断是一个至关重要的环 节。本课设所设计的装置即为一款可以判断电缆通断的装置。该电路链接简单， 芯片价格低廉实用，临时组装方便，易于批量生产。对于检测10根或10根以下 电缆非常可靠、方便。本文介绍该装置的原理、使用器件及组装方法。可供使用该方法的人员参考。二、方案论证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。本题目要求设计一个电缆通断检测电路，可对多条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、计数电路和状态指示电路及电源电 路组成，其原理框图如图1所示。图1电缆通断检测电路原理框图三、电路设计1、直流稳压电源电路直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，原理框图如图1所示：（1）变压器和整流电路部分220v交流电源借一个保护电阻然后与变压器相连接，完成降压。整流部分 由桥式整流电路组成，完成整流作用。这部分的组成电路如图2所示。V2 1:I . . . . . . . . L220 Vrms52 VAAWJ T 50 Hz251图2变压器和整流电路部分电路桥式整流电路由四个二极管组成，因为二极管的单向导通能力，使电流变为 单向流通，输出的电流如图3所示。:塞!反向T1 SS12 S时间 0.000 s 0.000 s通道一A-0.000 V-0.000 V通道_BT2ri0.000 s0.000 V保存时间轴通道A通道日比例 5 V/Div触发-边沿国匡| cam外部电平 0V类型 匡卸标准匡函成比例 10 msiv比例 20 V/DivJ（位置 0网¥1网丽Y位置 0 叵|可回Y位置 0回叵|回-Ext. Trigger图3整流后输出的电流输出的电压U +屈 是指整流后输出的电压有效值，U2是指降压后的电压有效值（2）滤波和稳压电路部分这部分滤波电路由电容滤波电路组成，稳压部分由三端集成稳压器及其他组 件组成，作用是将整流输出的波形变成稳定的直流输出。组成电路如图4所示。：U3V6TAGELM7S05CTLINE- - VREG4+%*!<图4滤波和稳压电路部分经过电容滤波电路处理后，输出的电压为U ( ) 1.2 U，稳压电路作用就 是稳定前面输出的电压，使输出的直流电压不受输入电压波动的影响。输出的直 流电压如图5如图5输出的直流电压图3-1直流稳压电源电路图2.时钟产生电路555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555定时器 成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以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、C2构成多谐振荡器， R1，R2和C2是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端 （2脚）并接后接到R2和C3的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C2充电，以及C2通过R2 向放电端放电，使电路产生振荡.如图3-2为时钟长生电路VCCRST . . OUTR14.85KQ时钟信号输出端:DISinaT&IR2conGND555 VIRTUALG2=ZtO3pFC3=:iaopF图3-2时钟产生电路图3. 计数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CLK端口， EP、ET接通高电平，使74LS161实现计数功能，同时CLR、LD接高电平，计 数电路的输出端则控制LED灯，使CLK循环输入时，可以对电缆实现循环检测。 计数器电路部分如图3-3所示。vcc遵至3计数电路LDADA .B .C .BNP acoENTU4:甘数信号输:出端"74LS161N四、性能的测试1.直流稳压电源的测试图4-12.时钟产生电路测试IP图4-23.总体电路的测试图4-3五、结论经过测试，可以看到电路能够正常工作，该电路完成了课程设计的基本要求。实现了如下的设计目的： 可同时检测14根电缆的通断情况。 可快速准确的测试电缆的通断情况。 电路主要由时钟信号产生电路、计数电路和状态指示电路及电源电路组成六、性价比性价比：整个电路用的芯片和电阻电容都是用了一些在平时做实验中用过 的，555定时器设计多谐振荡器、译码器的利用、与非门、非门、或非门的合理 连接，完成了基本电路的连接。电路所用器件价格都比较便宜，市面上比较容易 买的到，性能基本符合技术要求，性价比较高。可以验证，我们的设计还是有一 定的合理性。七、课设体会及合理化建议体会：本次课程设计主要是针对以前学过的模电、数电、高频等知识。通 过这次课程设计使我对以前学过的一些知识又重新的复习了一遍，从新复习了 很多相关知识，并且对Multisim软件有了比较深入的学习和了解，掌握了计数 器74LS160、555定时器及一些门电路的内部结构及工作原理，对于我们以后的 学习和实践有很大的指导意义。刚开始做这个课程设计的时候我对这个题目的了解不是很详细，通过查阅 书籍收集了一些资料，确定了最初的设计方案，在实际设计过程中，也遇到了 许多的问题，但是通过查阅资料后一一解决，有的是自己从中悟出来的经验， 最终的结果基本上可以完成题目的要求。这次课程设计使我真的了解并学到了 许多自己在理论课上学不到的东西，将我在课堂上学到的东西应用到实际当中， 感觉自己很有成就感，很高兴。使我对模电、数电、高频知识有了更加深入地 领会和学习。使自己对相关的知识学习的更加透彻，也从中明白了实践的重要 性，明白光学习理论知识是不够的，我们还要与实际联系起来才能对知识有更 好的了解。在实际设计过程中，我还意识到了还有一些地方掌握得不是很好， 还需在以后的学习和实验中多加练习。作为电子信息类专业的大学生，学习并 掌握模电、数电、高频的知识是很必要的，对以后的学习和工作也有很大帮助。合理化建议：（1）希望学校多增加一些模电、数电、高频的实际应用知识和软件应用方面 的书籍，多给与我们学习的机会。（2）希望实验室能多给我们实际动手的机会，多锻炼自己连接电路的能力， 让我们多多提高实际的操作能力。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：国防工业出版社，2005年附录I总电路图、Z、Z'Z rWYW'b b.3U.93>附录II元器件清单参考标识系列参数封装A1MIXED_VIRTUAL555_VIRTUALC1CAPACITOR450呻C2CAPACITOR100pFC3CAPACITOR100pFC4CAP_ELECTROLIT10呻D1FWB1B4B4212-7A2AGroundPOWER_SOURCESGroundPOWER_SOURCESLED1LEDLED9R2_5VgLED2LEDLED9R2_5VgLED4LEDLED9R2_5VgLED5LEDLED9R2_5VgLED6LEDLED9R2_5VgLED7LEDLED9R2_5VgLED8LEDLED9R2_5VgLED9LEDLED9R2_5VgLED10LEDLED9R2_5VgLED11LEDLED9R2_5VgLED12LEDLED9R2_5VgLED13LEDLED9R2_5VgLED14LEDLED9R2_5VgLED15LEDLED9R2_5VgR1RESISTOR5.00kQR2RESISTOR5.00kQT1TRANSFORMERU174LS74LS138NNO16U274LS74LS138NNO16VOLTAGE REGULATU3ORLM7805CTTO-220U474LS74LS161NNO16220 Vrms 50 HzV1POWER_SOURCESf o
