数字逻辑课设报告—电缆的通断检测

1、.沈阳航空航天大学数字逻辑课程设计报告电缆的通断检测一、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指示电路，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、译码电路和状态指示电路及电源电路组成，指示灯亮则表示电缆导通。经实验证明，该电路可检测23根及以下数量电缆，设计方法合理，简单易行，成本低，安全实用，方便可靠。二、方案论证设计一个电缆通断指示电路，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

2、电路和状态指示电路及电源电路组成，原理框图如图1所示。图1 电缆通断指示电路原理框图状态指示电路计数与译码电路插座2时钟产生电路插座1直流电源电路三、电路设计1.直流稳压电源电路直流稳压电源由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，其原理框图及电路图如图3.1和图3.2所示。 220v50hz 变压器稳压电 路整流电 路滤波电 路uo 图3.1 直流稳压电源电路原理框图 图3.2 直流稳压电源电路图四个环节的工作原理如下：（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220v交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路。（2）整流电路：将交流电压ui变换成脉动的直流电压。桥式整流电路由四个二极

3、管组成，因为二极管的单向导通能力，使电流变为单向流通。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：由三端集成稳压器及其他组件组成，使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。该设计要求5v供电，所以选择三端稳压器w7805。2.时钟产生电路时钟产生电路如图3.3所示。 图3.3 时钟产生电路图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、c3构成多谐振荡器，r1，r2

4、和c3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c4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c3充电，以及c2通过r2向放电端放电，使电路产生振荡。3.计数与译码电路计数与译码电路如图3.4所示。图3.4 计数与译码电路图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，两个74ls161组合设计成24进制计数器，可以对电缆实现循环检测。计数电路的输出端接译码电路，由3个74ls138构成，将计数电路

5、输出的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。4.状态指示电路状态指示电路如图3.5所示。图3.5 状态指示电路图状态指示电路由led灯及电阻构成，由直流稳压电源提供5v电压。led灯用来显示电缆的通断，灯亮则表示电缆导通，电阻用来保护指示灯。四、性能的测试1.直流稳压电源的测试直流稳压电源测试电路图如图4.1所示，电路的输出电压测试结果及波形图如图4.2和图4.3所示。图4.1 直流稳压电源测试电路图图4.2 直流稳压电源测试结果图4.3 输出的直流电压波形图直流稳压电源电路中电网供给的交流电压u1（220v，50hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成

6、方向不变、大小随时间变化的脉动电压ui，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的电流电压uo。输出波形如上图所示为一条平稳的直线，稳压电路三端稳压器选择w7805，使输出电压为5v。2.时钟产生电路测试时钟产生测试电路如图4.4所示，电路输出的时钟信号结果及波形图如图4.5和图4.6所示。图4.4 时钟产生测试电路图图4.5 输出的时钟信号结果图4.6 时钟信号波形图由555定时器和外接元件r1、r2、c3构成多谐振荡器。电路不需要外接触发信号，利用电源通过r1、r2向c3充电，以及c3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

7、。电容c3在1/3vcc和2/3vcc之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图4.6所示。输出信号的时间参数是：t=t1+t2=(r1+2r2)cln2=（43+2*50）*103*10*10(-6)*0.691s，所以输出的时钟信号频率为1/t即1hz。3.电路整体性能测试电路整体测试结果如图4.7所示，2位数码管可指示现在检测到哪根电缆。三种情况分别为检测第5根、第14根、第23根的通断。图4.7 电路整体测试图五、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：1. 电路主要由时钟信号产生电路、计数与译码电路和状态指示电

8、路及电源电路组成。2. 直流电源电路为电路供电5v，时钟信号频率为1hz。3. 可快速准确的测试23根电缆的通断情况。4. 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。5. 用2位数码管指示现在检测到哪根电缆。该电路链接简单，芯片价格低廉实用，临时组装方便，安全实用，方便可靠。六、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、计数器、译码器的利用、与非门、或门的合理连接，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

9、化建议体会：在这次的课程设计中，我运用书本上的知识以及自己查阅的资料，将课本理论知识与实际应用联系起来，完成了电缆通断检测电路的设计。本次课程设计主要是针对以前学过的模电、数电等知识，通过这次课程设计使我对以前学过的一些知识重新的复习了一遍，又学到了很多新的相关知识，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。在具体设计的过程中，我遇到了许多的困难。我不断地给自己提出

10、新的问题，然后去论证、推翻，再接着提出新的问题。在这个循环往复的过程中，我这篇稚嫩的设计日臻完善，基本完成题目的要求。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，从元件芯片的了解、电路设计、模拟仿真，每一步的进行，都给我带来受益非浅的感悟，感觉很有成就感，也使我对模电、数电知识有了更加深入地领会和学习，明白了实践的重要性。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，其中包括电子电路基本知识不扎实、对电子设计类软件和集成电子产品不了解等。针对自身的不足，查漏补缺。在以后的学习中要多查阅学习资料，以丰富自己的理论知识，夯实理论基础。本次设计即将结束，设计过程是繁琐

11、的，虽然我的设计作品不是很成熟，仍然还有很多不足之处，但我实实在在地走过了一个完整的设计所应该走的每一个过程，并且享受了每一个过程，更重要的是这个设计中我们加入了自己鲜活的思想，而且我通过自己不懈的努力，学习到了知识，并且能将它付诸于我的设计，可以说结果是可喜的。这次设计也让我决心在今后的学习生活中更加努力，遇到问题努力解决，有想法努力实施，作为当代大学生，仅仅掌握理论知识是远远不够的，还需要大量的实践，加强素质，成为一名合格的大学生。合理化建议：（1）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。（2）希望学校多增加一些模电、数电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。 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 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1v1 交流电源ac_power12t2变压器ts_ideal13d1二极管1b