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多路数据巡回检测电路的装接与调试
一、实训目的
1．学习用集成模拟开关作数据选择器，进行巡回检测的方法。
2．熟悉用CMOS电路构成的集成模拟开关CC4051的引脚功能和使用方法。
3．学习一种用CL102的BCD码输出端作集成模拟开关控制信号的方法。
二、内容与说明
在工业生产中有时需要对多个通道的工作状态（如温度、压力）是否正常进行巡回检测，当某一通道出现故障（如超温、超压）时，由巡回检测电路发出报警并显示故障的通道号，便于及时排除故障。图1提供一种8路巡回检测电路原理图，经改装后可对各种多路自动化生产过程进行巡回检测。
图1所示的是8路数据巡回检测电路的原理图，选用了单8路模拟开关CC4051作数据选择器选择通道，采用一片CL102作通道显示。如果各路工作都正常（高电平），则每一路都输入高电平，故障指示灯不亮。数码管循环计数。如果有某一路发生故障，则故障指示灯LED亮，发出报警声，数码管显示发生故障的通道序号。电路图中以通道6接低电平模拟故障，这时数码管应显示其通道序号“6”。
图3是 CC4051对引出端功能图。该芯片有8个输入/输出端（管脚1、2、4、5、12、13、14、15），一个输出/输入端（管脚3）。当地址输入端为某一3位二进制BCD码时，其相应的通道就与管脚3接通；当地址输入从000至111循环变化时，通道0～7便与管脚3循环接通。管脚6为禁止端（），当它接高电平时, 多路模拟开关均不接通,输出端呈高阻态。

10

图1 8路巡回检测电路原理图
通道0
13
14
15
12
1
5
2
4
11
6
10
9
A
B
C

16
VDD
3
LED
8
VSS
7
CC4051
R8
200Ω
通道7
通道6故障
R0
1KΩ
R7
1KΩ
EN
CL
A
B
VDD

16
15
14
12
11
C
10
D
9
8
VSS
7
6
5
4
3
2
LE
1
R
CL102
8 4
1 5
3
7
6
+
2
C4
C7
0.01μ
· R5V6
10K
R10
R9
R11
10K
NE555
1
100K
10μ
8 4
1 5
3
7
6
+
2
C5
C7
0.01μ
· R5V6
R13
R12
10K
NE555
0.01μ
100K
+
C6
10μ
8 4
1 5
3
7
6
+
2
C7
· R5V6
10K
R15
R14
NE555
100K
10μ
FU
VD3
VD1
VD2
VD4
L7805
C1
+
220μ
C2
①
0.1μ
②
③
C3
+
470μ
4×1N4007
T
7.5V
～220V
IC1
IC2
IC3
IC4
IC5
IC6
EL
0.01μ
通道1

本课题中，把多谐振荡器产生的信号作计数器脉冲送至CL102的计数输入端14脚，第9、10、11、12脚的D、C、B、A端同时送出相应的BCD代码，由于只有8个通道，计数从000~111循环，故将A、B、C端分别接至CC4051的地址输入端11、10、9脚，而将最高位的D（即管脚9）接至复位端（管脚1），每当D为1时，数码管清零，开始下一个计数周期。
CL102的第15脚为使能端EN，它受CC4051的输出电平控制。当EN=1时，计数器计数，当EN=0时保持原有的数。因此，当各通道工作正常时，CC4051的3脚输出高电平，EN=1，数码管循环显示被检测通道序号；当一个通道有故障时，3脚便输出低电平，EN=0，数码管显示该通道序号并且保持不变。当多个通道同时出现故障时，数码管显示最先受检测的故障通道的序号，待该通道故障排除后，再显示另一个受检测的故障通道序号。当所有故障全部排除后，数码管恢复循环计数显示。
本课题的电路可对温度、压力、亮度等多路同类信号或多路不同信号进行巡回检测。只要用传感器把被检测信号变为电压信号，用模拟比较器把被测信号和基准信号加以比较，就能得到判断是否有故障的高（低）电平。例如，要监视某一大型设备的各部分在运行中是否出现了超温现象。可以在该设备的各部分放置测温元件，将温度信号变成电压信号，采用电阻桥的形式把被测信号和基准信号输入到比较器，比较结果为高（低）电平，送入图1电路便可进行巡回检测。
三、组装与调试
1．按电路图组装CC4051，C、B、A端接高、低电平，模拟不同的地址输入，观察发光二极管的亮暗，核对管脚3的电平是否与地址码相对应的通道输入电平相同。如出现差错应检查电路并更正。
2．按课前的设计，组装多谐振荡器，用示波器观察检测振荡波形与频率。
3．关于CL102的使用方法组装CL102，将多谐振荡器输出作时钟脉冲，按以下步骤操作：
（1） 先将BCD码输出端A、B、C、D悬空，使EN=1，观察数码管是否从0~9循环计数。
（2） 然后把D端（最高位）接至复位端（管脚1），观察数码管是否从0~9循环计数。
（3） 把C、B、A作为CC4051的地址输入端，把CC4051的输出作CL102的EN控制电平，将CC4051的所有通道输入端接高电平，观察数码管是否从0~7循环计数。
（4） 将CC4051的某一通道接地，观察数码管是否显示相应的通道号。
（5） 将CC4051的多个通道接地，观察并记录数码管显示通道序号，依次排除故障，使数码管恢复循环计数。

四、芯片功能图或管脚排列图
1. 8通道模拟集成开关功能图
0
13
1
14
2
15
3
12
4
1
5
5
6
2
7
4
11
6
10
9
A
B
C

16
VDD
3
OUT／IN
8
VSS
7
VEE
CC4051
图3 CC4051引出端功能图

2. 六非门 CD4069管脚排列图
1 14
2 13
3 12
4 11
5 10
6 9
7 8
CD
4069
1A
1Y
2A
2Y
3A
3Y
VSS
VDD
6A
6Y
5A
3Y
4A
4Y
六非门

3.555管脚排列图

4.CL102型CMOS-LED数码显示器电路图
CMOS-LED数码显示器的，亦叫十进制技术、译码驱动显示器，是一种功能齐全，使用方便的电子器件，它把十进制技术—寄存—译码—驱动—LED数码显示等组合成一体。典型的产品有苏州半导体器件总厂生产的CL102型，其外形、引脚和结构原理如图1-54所示。在这里，管脚排列的顺序是：面对数码管正面，右下角为①脚，左上角为⑨脚，左下角为16脚。VDD、VSS分别接电源的正、负极。CL102的电源电压范围较宽，为使显示亮度适宜，不必外加限流电阻，通常选5V直流电源。笔划工作电流为30~80mA。最高时钟频率fm≥200KkHZ（占空比50%）。从发光颜色上讲，分有红色、橙色、黄色、绿色数个品种。A、B、C、D为BCD码输出端，CP为计数脉冲输入端，CO是十进位输出端，R是置零端，接高电平时复零。

五．LED好坏的测试
在实验台上调出2.5V直流电源，将发光二极管串联一个100Ω电阻，正偏时发光二极管导通发亮，反偏时截止不亮。
六、三端稳压器的检测
如下图所示，将万用表置于R×1K挡，红表笔接7806的散热板（带小圆孔的金属片），黑表笔分别接另外三个引脚，测得的电阻值分别为40K，0，8K。
1 2 3

L7805

红
黑

图 7800系列的检测示意图

由此判断出：1脚阻值为（28～40）KΩ（阻值最大的）为输入端。2脚阻值0Ω（接机壳）为公共端，3脚阻值8KΩ为输出端。

七．实训内容：
1、元件检测
用万用表分别测试各电阻、电容、二极管、LED发光二极管、变压器、熔断器的好坏。
2.现在自己的电路板上摆放接插件、保险管。桥式整流，经老师检查后方可焊接。
3.焊接联系
在废板子上用多股铜线焊接联系。老师检查焊接姿势与焊点情况。
3、焊接组装
介绍电烙铁的结构、使用方法，手工焊接的五步法、三步法及焊接技巧。
4、直流电源
分别测试桥式整流、滤波的直流电压值。
5、动态调试
用示波器观测整流、滤波的波形，测试滤波波峰、波谷的值。用万用表测量滤波后的直流电压平均值。
计算555振荡频率，并用万用表DCV直流10V档看指针能否摆动，摆动起来证明起振。并用手机搭载秒表上，观测摆动的频率与计算的频率是否一致。
6、波形记录（用手机3连拍或5连拍）。拍照作品的正面、反面。
7、用手机摄像功能记录正常巡回检测效果和故障状态下报警的效果，并配音讲解。
八．考核标准：
1. 接插件、保险管安装正确5分。
2. 整流、滤波正常10分。
3. 三端稳压输出正常值5V得10分。
4. 正常巡回检测，显示0—7得20分。
5. 一路故障显示正常得10分。
6. 两路以上故障显示，排除故障得10分。
7. 报警时扬声器间歇声响20分。发光二极管亮5分。
8. 工艺整齐、美观得10分。
九、实训报告要求
1. 实训课题名称
2. 实训目的
3. 电路原理图
4. 电路工作原理
5. 装接
6. 单级调试
7. 联调
8. 实训体会
包括实训过程中历经的磨难、经验、体会、成就感等。