2022年数字式电缆对接器_课程设计报告.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目录 摘要 -3一,课题技术指标整体功能要求 -3 系统结构要求 -3 电气指标 -4 扩展指标 -4 设计条件 -4二, 整体方案设计算法设计 -6 整体方案 -7整体方框图及原理-8 三, 单元电路设计 掌握电路 -12 远端编号电路 -13 告警电路 -14OLOCK 电路 -14 显示电路 -15 自动掌握电路 -15四,整体电路图- 16五, 测试与调整 -16 六 ,整体元件清单 -17 七 , 课题完成情形 -17 八 , 参考文献 -18 九 , 设计小结 -18 十,附录 -19名师归纳总结 - - - - - - -第 1

2、页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课 程 设 计 报 告 设计题目：数字式电缆对线器 摘要：数字式电缆对线器在远端预设芯线编号,近端测量出对应地芯线并且以数字显示 出电缆芯线编号 .可以检测到电缆芯线地短路或开路故障 .可由人工单线接入测试,亦可自 动测试 .整个电路可划分成七个部分,分别为：远端编号器,近端接收电压,A/D 转换 器,显示器,译码电路,掌握电路及自动搜寻电路,报警电路 .Digital cable remote on-line device in the default wire number, proximal measure corresp

3、onding to the core wire and cable wire digital display numbers. Cable core can be detected a short circuit or open circuit failure. By artificial single access testing of the Automatic testing. The entire circuit can be divided into seven parts, namely: remote number control, proximal to receive vol

4、tage, A / D converter, display, decoding circuit, control circuit and automatically search circuit, the alarm circuit.关键字： A/D 转换器 对线器 显示器 译码电路 一 课题技术指标11 整体功能要求 数字式电缆对线器地主要功能有：名师归纳总结 1）可在远端预设芯线编号,近端测量出对应地芯线并且以数字显示出电缆芯线编号.第 2 页,共 22 页2）可以检测到电缆芯线地短路或开路故障.3）可由人工单线接入测试,亦可自动测试.12系统结构要求- - - - - - -精选学习资

5、料 - - - - - - - - - 数字式电缆对线器地系统结构框图如图1 所示 .其中远端编号器用于给被测电缆处于远端地芯线编号,电缆对线器在电缆近端测出各芯线与远端地对应关系并以数字显示出近端各芯线地编号数码. 电缆对线器数字显示远端编号器 远端 近端数字式电缆对线器地系统结构框图 113 电气指标131 对线器一次可接入地芯线数量：30 根.因试验器件限制,选取其中8 路显示 .分别为： 0,3,5,10,15,20,25,31.132 芯线编号显示方法：2 位数码,编号为 18.133 显示及刷新时间：2s刷新 1 次,显示数码时间不少于 1s.134 测试方法：远端编号器并接好芯线

6、后不再操作,近端用人工方式逐一挑选被测芯线 .135 电缆故障报警：当发觉某条芯线有短路或开路故障时,发出告警信号 发光二极管亮 .14 扩展指标芯线测试为 8 路自动测试 .15 设计条件 151 电源条件：直流稳压电源供应 5V 电压 . 1 5 2 被测电缆长度为 1000m,芯线直径 0.4mm,直流电阻 148 /km 绝缘电阻2000M /km.测试前有一根芯线远 .近端均已明确,用其作为测试地线 . 153 可供挑选地元器件范畴如下表所示：型号名称与功能数量 ADC0809 8 位 8 通道 A/D 转换器 1 片 7485 4 位比较器 2 片 74283 4 位二进制全加器

7、2 片 7427 三输 3 或非门 1 片7430 8 输入与非门 1 片7400 四 2 二输入与非门 1 片7474 双 D 触发器 1 片4511 七段显示译码器 2 片F555 定时器 1 片名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电阻： 51k 排阻 6.8k, 10k, 24k, 47k, 91k, 200k, 5.6k, 100k电容： 0.01 F 电容 1 个 0.1F 电容 2 个 22.6F 电容 1 个发光二极管： 2 个导线：如干剪刀： 1 把镊子： 1 只面板： 1 块二 整体方案设计a算法设

8、计.A/D 转将整个电缆对线器电路分为七部分来实现,分别为远端编号器,近端接收电压,换器,译码电路,显示器,掌握电路,及扩展后地自动搜寻电路及报警电路A/D 转远端编号器中输出地不同数值电压经过电缆传输,在近端接受,将这些电压通过换器进行量化,成为一组数量化地数字值,将这一系列数值通过译码器译码然后通过显示电路显示数值 .译码前仍需要经过校验电路将 5 位量化值地二进制码转换成 8421BCD 码,以便使用显示译码器和数码管完成数字显示 .同时用掌握电路对测量结果进行刷新 .在短路与开路时通过规律电路和发光二极管实现告警功能值加上自动搜寻电路 .b 整体方案221 方案一手动逐一挑选被测芯线电

9、路 .扩展后地电路可以给近端接收地一组数字远端编号器：用以算好阻值地电阻分 8 路接入,包括断路与短路两种告警情形 .接在排阻R 上共同模拟电缆接入时地电阻及各支路地电压情形 . A/D 转换器：用 ADC0809 实现 ,将 8 路模拟电压信号接入 ADC0809 地模拟接入端 ,选取输出数据中地 2-12-5 五个通路接入译码器 . 显示器： 4511 地译码结果接入 C239 数码管,通电源后显示所挑选电路编号 .掌握器：用 1 片 F555 加适当电阻电容构成延时电路,触发信号直接由 A/D 转换器地转换终止信号 EOC+START 供应 .告警电路： 1 片 7427,1 片 740

10、0 及 1 个发光二极管实现,通过规律门电路实现短路时,断路时二极管发光 .222 方案二名师归纳总结 8 路自动测试电路.第 4 页,共 22 页其余电路组成同上,加入自动搜寻电路.远端编号器：用以算好阻值地电阻分8 路接入,包括断路与短路两种告警情形.接在排阻R 上共同模拟电缆接入时地电阻及各支路地电压情形. A/D 转换器：用 ADC0809 实现 ,将 8 路模拟电压信号接入ADC0809 地模拟接入端 ,选取输出数据中地2-12-5 五个通路接入译码器. 显示器： 4511 地译码结果接入C239 数码管,通电源后显示所挑选电路编号.- - - - - - -精选学习资料 - - -

11、 - - - - - - 掌握器：用 1 片 F555 加适当电阻电容构成延时电路,触发信号直接由A/D 转换器地转换终止信号 EOC+START 供应 .告警电路： 1 片 7427,1 片 7400 及 1 个发光二极管实现,通过规律门电路实现短路时,修正电路：断路时二极管发光.2-12-5 通过修正电路将二进由 2 片 7485,2 片 74283 实现 .选取输出数据中地制码转换成 8421BCD 码.自动搜寻电路：由一片 74161 计数器实现 .将 74161 电容有机连结构成 3 位二进制同步计数器（异步清零,模入）再接入电路中即可进行 8 路自动测试 .23 整体方框图及原理图

12、 2电缆对线器地原理框图2.3.1 在图 2 中,先在远端把被测电缆芯线分别与远端编号器中地 R1Rm 连接,并商定与 R 连接地为 1 号线 .依次类推,远端为 m 根芯线编号 .如定义远端编号器中某一电阻为V ,为：V xR 0R xR xV sR ,在忽视电缆导线电阻地情形下,在近端可测得由于 R1Rm 均为事先选定地,所以,当近端地开关 k 位于不同位置时,都可事先算出 m 个 V 值,这项 V 值经 A/D 转换成为一组数量化地数字值 .可事先将这 m 个数字值建立一张译码表,表中 m 个量化后地数字值对应着 m 个导线号码 .当近端开关 K 位于其中某个通道,即得一个 V 值经 x

13、 A/D 转换后地量化值,将这一量化值译码为数字,该数字显示成为芯线编号 .名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 关于 A/D 转换器输出位数及转换阶梯地确定 .V refADC0809A/D转 换 器 得分 解 度 为 8 位 , 参考电 压V refV s5V, 转 换 阶 梯 可达0.0195（V）.为提高器牢靠性和抗干扰性才能,可只使用高n 位输出,这样就可28加大转换阶梯 .按本设计要求,一次接入30 根运算,并考虑到芯线短路和断路两种情形,有 32 个输出状态即可,因此输出位数n 和相应地变换阶梯.Vc 可

14、由下试求得： 2n=m+2 =30+2=32 （n5）变换阶梯为： . Vs=0.156（V）Vx 与 A/D由此可见,转换阶梯电压.Vs 由 0.0195V 提高到 0.156V ,这时输入模拟量输出二进制量化值之间地关系如表所示0V 0V 1输入模拟量V 与输出数码地关系21A/D 输出量化值241 输入模拟量（ V）x V xV （x+1）V s2223V s0V 10.3125000V S2V S0.3125V 20.6250010 2V SV 23V S0.625V 30.93750011 3V SV 34V S0.9375V 41.254V SV 45V S1.25V 51.562

15、50100 5V SV 56V S1.5625V 61.8750101 6V SV 67V S1.875V 72.18750110 7V SV 78V S2.1875V 82.50111 1000 2.3.2 码制转换示.将五位量化值二进制码转换成 8421BCD 码,以便用显示译码器和数码管完成数字显二进制码转换成 8421BCD 码,为简洁起见,先以 4 位二进制码转换为例十进制数 二进制码 8421BCD 码B3B2B1B0 十位 D10 个位 D8D4D2D1 0 0000 0 0000 1 0001 0 0001 2 0010 0 0010 3 0011 0 0011 4 0100

16、0 0100 5 0101 0 0101 6 0110 0 0110 7 0111 0 0111 8 1000 0 1000名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 9 1001 0 1001 10 1010 1 0000 11 1011 1 0000 12 1100 1 0010 13 1101 1 0011 14 1110 1 0100 15 1111 1 0101 三 单元电路设计31 掌握电路311 掌握原理掌握电路地作用是对测量结果刷新.用 F555 时基电路构成地单稳态触发器,触发信号由START+EOC 供应

17、 .A/D 转换器波形图如下列图3.1.2 掌握电路图名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2=R C 5520=1.1R C T*53C T22.6 uFR T100 k3.2 远端编号电路 3.2.1 远端编号原理由 A/D 转换关系可知,第x 级地取样电压Vx 必需是 Vx 大于等于 X.Vs ,即VXR 0R XR XVSx V S这里 Vx 取其下限值,为提高转换地抗干扰才能,在转换误差答应地条件下,可将其下限值提高,即VXV S1V SR 0R XVSm=30,因 x=0,x=31 是留下作故2R X将V

18、SV S带入上式,即n 2R x222x11R 0K R 0nx当 R0 确定后,令X=1m, 即可算出 R1Rm 地阻值,这里障判定用地 .名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - R 接地,R 接高即可 .详见整体图 .3.3 告警电路 3.3.1 告警电路原理 ABCD= ABCDE 用 7430 和 7404 即可实现 .ABCDEABC*D用 7427. 和 7400 即可实现 . 3.3.2 告警电路图3.4 CLOCK 电路 3.4.1 CLOCK 地原理 用 F555 构成自激多谐振荡器 3.4.2 CP

19、发生电路名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.5 显示电路 3.5.1 显示电路原理 用一片 4511 来使信号转换,完成数字显示 . 3.5.3 显示电路3.6 自动掌握电路用 74161 实现自动掌握功能名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四,整体电路图详见整体电路图 .五,测试与调整检测结果显 示 电 缆Rx显示数字 Vx（ 理 论 Vx（ 测 试号（K ）0 值）值）0 0 0 0 3 6.8 3 0.468 0.48 5 10

20、 5 0.78 0.83 10 24 10 1.56 1.64 15 47 15 2.34 2.53 20 91 20 312 3.24 25 200 25 3.9 4.02 31 X 31 4.93 4.88 ADC0809EOC 波形如下列图名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - F555 信号波形如下列图六, 整体元件清单见前面所示七 , 课题完成情形名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 八 参考文献张豫滇,苏起虎,林彦杰,电子电路课程

21、设计,南京河海高校出版社,2022张顺兴,黄丽亚,杨恒新,数字电路与系统设计,南京东南高校,2004电子爱好者网站 九 设计小结通过这段时间地学习,增强了我地动手才能,也加强了对数字式对线器地理论有了进一步地明白 . 我明白到了元件排布与接线技巧,不仅要考虑到整体布局,仍要考虑到美观 . 也就让我知道了众人拾材火焰高地道理,在大家地不断地实践和争论中,我们一步步接近最终地结果. 在老师地指导下,明白了一些规律电路地基本规律,这些学问不仅在课堂上有效,对以后地各科地学习有很大地指导意义,在日常生活中更是有着现实意义；也对自己地动手才能是个很大地锤炼 .实践出真知 . 也让我体会到了做事情不行能一

22、帆风顺,失败乃胜利之母！只有在不断地探究过程中我们才能把握更多地学问 .十 附录：A/D 转换器芯片ADC0809 简介 8 路模拟信号地分时采集,片内有 锁存用译码电路,其转换时间为 100 s左右 .8 路模拟选通开关,以及相应地通道抵制名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1. ADC0809 地内部结构ADC0809 地内部规律结构图如下列图.8 路模拟量分时输入,共用一个A/D 转换器进行图中多路开关可选通8 个模拟通道,答应转换,这是一种经济地多路数据采集方法.地址锁存与译码电路完成对A 、B、C 3 个

23、地址位进行锁存和译码,其译码输出用于通道挑选,其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出,因此可以直接与系统数据总线相连,下表为通道挑选表 . 通道挑选表名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2信号引脚ADC0809 芯片为 28 引脚为双列直插式封装,其引脚排列见图 9.8.对 ADC0809 主要信号引脚地功能说明如下：IN7 IN0 模拟量输入通道ALE 地址锁存答应信号.对应 ALE 上跳沿, A、B、C 地址状态送入地址锁存器中.START 转换启动信号 .START 上升沿时,复位ADC0809 ；START

24、 下降沿时启动芯片,开头进行 A/D 转换；在 A/D 转换期间, START 应保持 低电平 .本信号有时简写为 ST.A、B、C 地址线 . 通道端口挑选线,A 为低地址, C 为高地址,引脚图中为 ADDA ,ADDB 和 ADDC. 其地址状态与通道对应关系见表 9-1.CLK 时钟信号 .ADC0809 地内部没有时钟电路,所需时钟信号由外界供应,因此有时钟信号引脚 .通常使用频率为 500KHz 地时钟信号EOC 转换终止信号 .EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换终止 .使用中该状态信号即可作为查询地状态标志,又可作为中断恳求信号使用 .D7D0 数据输出线 .为三态缓冲输

25、出形式,可以和单片机地数据线直接相连 .D0 为最低位, D7 为最高名师归纳总结 OE 输出答应信号 .用于掌握三态输出锁存器向单片机输出转换得到地数据.OE=0,输出第 15 页,共 22 页数据线呈高阻；OE=1,输出转换得到地数据.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Vcc +5V 电源 . Vref 参考电源参考电压用来与输入地模拟信号进行比较,作为逐次靠近地基准 .其典型值为 +5VVref+=+5V , Vref-=-5V.CD4511引脚图及功能CD4511 是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器地 BCD 码 七 段码译码器,特

26、点如下：具有 BCD转换、消隐和锁存掌握、七段译码及驱动功能地 地拉电流 . 可直接驱动 LED显示器 .其功能介绍如下：CMOS电路能供应较大 BI ：4 脚是消隐输入掌握端,当 BI=0 时,不管其它输入端状态如何,七段数码管均处于熄灭（消隐）状态,不显示数字 . LT ：3 脚是测试输入端,当 BI=1 ,LT=0 时,译码输出全为 1,不管输入 DCBA 状态如何,七段均发亮,显示“ 8” . 它主要用来检测数码管是否损坏 . LE ：锁定掌握端,当 LE=0 时,答应译码输出 . LE=1 时译码器是锁定保持状态,译码器输出被保持在 LE=0 时地数值 . A1、A2 、A3、A4

27、、为 8421BCD 码输入端 . a、b、c、d、 e、f 、g：为译码输出端,输出为高电平 1 有效 . CD4511 地内部有上拉电阻,在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作 .1. CD4511 地引脚CD4511 具有锁存、译码、消隐功能,通常以反相器作输出级,通常用以驱动 LED. 其引脚图如 3-2 所示 . 各引脚地名称：其中 7、 1、2、6 分别表示 A 、B、 C、 D； 5、4、3 分别表示 LE、BI 、LT；13、12、11、 10、9、 15、14 分别表示 a、b、c、d、e、f、 g.左边地引脚表示输入,右边表示输出,仍有两个引脚8、16 分别表示地是VD

28、D 、VSS. 2. CD4511 地工作原理1. CD4511 地工作真值表如表 3-2 2.锁存功能名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 译码器地锁存电路由传输门和反相器组成,传输门地导通或截止由掌握端LE 地电平状态 . 当 LE 为“ 0”电平导通, TG2 截止；当 LE 为“ 1”电平常, TG1 截止, TG2 导通,此时有锁存 作用 .如图 3-3 （3）译码 CD4511 译码用两级或非门担任,为了简化线路,先用二输入端与非门对输入数据 B、C 进行组合,得出、四项,然后将输入地数据A、 D 一起用

29、或非门译码 . （4）消隐BI 为消隐功能端,该端施加某一电平后,迫使B 端输出为低电平,字形消隐.消隐掌握电路如图 3-4 所示 . 消隐输出 J 地电平为J= =（C+B ）D+BI 如不考虑消隐 BI 项,便得 J=（B+C ）D 据上式,当输入 BCD 代码从 1010-1111 时, J 端都为 “ 1”电平,从而使显示器中地字形消 隐.LEBILI输D入CBAabc锁输e出fg显示dXX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隐0110000111111000110001011000010110010110110120110011111100130110100011

30、0011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐0111111000000消隐111XXXX存锁存表 CD 4511 地真值表 7485名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 概述：是一个能产生稳固而精确地时间推迟和频率地掌握器.有触发和复位功能.外接

31、电阻、电容各一个就能精确掌握时间推迟.作为振荡工作时,振荡频率和占空因子由二个外接电阻和一个外接电容精确掌握 .用脉冲下降沿来“ 触发 ” 和“复位 ” .输出端具有吸取或流出电流地才能,能直接驱动电路 .特点：输出源电流或陷电流达占空经可调整输出级和电源电压与兼容名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 740000 为四组 2 输入端与非门（正规律）,共有54/7400、54/74H00 、54/74S00、54/74LS00四种线路结构形式,其主要电特性地典型值如下：型 号 tPLH tPHL PD5400/740

32、0 11ns 7ns 40mW 54H00/74H00 5.9ns 6.2ns 90mW 54S00/74S00 3ns 3ns 75mW 54LS00/74LS00 9ns 10ns 9mW 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 引出端符号1A 4A,1B4B 输入端 1Y 4Y 输出端极限值电源电压 .7V 输入电压54/7400、54/74H00 、54/74S00 .5.5V 54/74LS00 7V AB 间电压 除 54/74LS00 外 5.5V 7416174307430 8 输入与非门30 为 8 输入端与非门（正规律）,共有 54/7430、54/74H30 、54/74S30、 54/74LS30四种线路结构形式,其主要电特性地典型值如下：型 号 tPLH tPHL PD5430/7430 13ns 8ns 10mW 54H30/74H30 6.8ns 8.9ns 23mW 54S30/74S30 4ns 4.5ns 21mW 54LS30/74LS30 8ns 13ns 2.4mW 名师归纳总结 - - - - -