2电缆--任务书2015.doc

一、概述二、方案论证 图 1 电缆通断检测电路原理框图 三、电路设计 220v Uo 50hz 图2 直流稳压电源电路原理框图 图3 各电路输出电压波形图 图3中的电压输出波形图依次是变压器输出电压波形图，整流电路输出电压波形图，滤波电路输出电压波形图，稳压电路输出电压波形图。其中，变压器是将正弦工频交流电源电压变换为符合用电设备所需要的正弦工频交流电压。整流电路是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变换成单方向的脉动直流电压，这里利用的是将四只二极管制作在一起，封成一个器件称为整流桥。滤波电路是尽可能地将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压称谓比较平滑的直流电压，这里采用的是电容滤波电路。稳压电路是采用了某些措施，使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。各部分电路的原理图将在图4中给出。对于本次课程设计中的电源电路设计过于复杂，在实际检测的过程中，我们可以采用5V直流电源代替直流稳压电源电路进行检测，这样可以更加方便我们进行检测。直流稳压电源电路的设计可以结合模拟电子技术的知识，在数子电子技术基础课程设计的同时，我们也巩固了模拟电子技术，可以说是一举两得。  图4 直流稳压电源电路原理图 2.时钟产生电路 时钟产生电路如图5所示 。 图5 时钟产生电路 该时钟电路是由555多谐振荡器产生周期为1s的信号，利用公式T=0.7×（R2+2×R3）×C3，由于T=1s，先选定C3=10uf，经过计算得R2=50KΩ，R3=47KΩ。 3.计数和译码电路 计数译码电路如图6所示。电路开始用555多谐振荡器产生周期为1s的标准信号，传递给计数电路，计算电路由两片74LS161构成的24进制计数器，该计数器输出端接到3各74LS138译码器上，译码器输出端接24个LED灯代表电缆，LED灯亮，则显示电缆导通，同时可以循环检测。 图6 计数电路和译码电路 4.状态指示电路 状态指示电路如图7所示。状态指示电路采用的是光指示，通过点亮发光二极管指示电路不存在断路。其中，24个LED灯代表的是24条电缆，每个LED灯亮的同时，对应数码管上的一个数，如此，LED灯循环亮，数码管的示数也循环变化，这里的设计采用的方法比较简单，我们可以联想到学习中采用的类比推理法，状态指示电路左侧接的3个470Ω的电阻用于保护电路，减小电流，防止LED灯被烧坏，状态指示电路右侧接的是VCC,为LED灯提供电压，使LED灯能正常发光。同时VCC的选择也需要考虑一些原因，LED灯最怕高温、高压和大电流，本次课程设计选取的是蓝LED灯，电压一般是1.8V到4.2V之间，因此VCC选择5V电压。LED最左端接3个74LS138译码器的输出端，这里在上一个电路中已经给出说明。 图7 状态指示电路 四、性能的测试 图9 直流稳压电源测试结果 图10 输出的直流电压波形仿真图 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 时钟产生电路如图11，输出信号结果如图12，示波器仿真图如图13。 图11 时钟产生电路 图12 输出的时钟信号测试结果 图13 时钟信号波形仿真图 输出信号的时间参数是： T=t1+t2=(R2+2R3)Cln2=(50+2×47)×10^3×10×10^(-6)×0.7≈1S ，所以输出的时钟信号频率为1HZ。 3.电路整体性能测试 电路整体的测试如图12所示，2位数码管可指示现在检测到哪个电缆，3种情况分别为检测第1根、第9根、第24根的通断。 可以观察到数码管能正确的显示被检测的电缆的序号，方便我们正确的检测出电缆的通断。 图14 电路整体性能的测试 五、结论参考文献 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 1 R 电阻 500Ω 1 2 C1 电容 480uF 1 3 D1 二极管 1B4B42 4 4 A1 555定时器 555_VIRTUAL 1 5 U3 数码管 DCD_HEX 2 6 U4 计数器 74LS161D 2 7 U9 译码器 74LS138D 3 8 U7D 与非门 74LS00D 1 9 U8D 或门 74LS32D 1 10 C2 电容 10uF 1 11 R2 电阻 50KΩ 1 12 LED 发光二极管 LED_blue 24 13 C3 电容 10uF 1 14 C4 电容 10nF 1 15 R3 电阻 47KΩ 1