外观
【数字电路】网线检测器设计
简介:基于NE555+CD4017设计的简易网线检测器
1 项目简介
这是一个基于NE555和CD4017设计的简易网线检测器,可以直观准确地判断出网线两头所接的水晶头是否畅通,网线是否完好可用。此电路简单,方便实用。
2 总体方案
简易网线检测器总体方案系统框图如图2-1所示,电源给多谐振荡器电路供电,进而驱动显示检测网线的LED,实现检测网线的功能效果。
3 电路原理
简易网线检测器设计主要由电源输入电路、NE555定时器及CD4017计数分频器构成的多谐振荡器驱动电路、RJ45网口及LED检测显示电路所组成。
3.1 电源输入电路
电源部分是由2Pin直插的Type C母座作为电源输入口,SW1是拨动开关,C1作为电源滤波电容。
3.2 多谐振荡器驱动电路
NE555时基电路组成多谐振荡电路,电源VCC通过电阻R1、R2及电位器RP1后向电容C2进行充电,当电容C2充到一定程度后,NE555定时器的2、6脚电压升高。当2、6脚电压升高到2/3VCC后,3脚输出为低电平,7脚呈现低阻态,电容C1通过电位器RP1和电阻R2到定时器7脚内部对地放电。当放电至2、6脚电压低于1/3VCC时,3脚输出为高电平,7脚呈现高阻态。往复循环充放电。
通过调整电位器RP1的阻值,可改变NE555产生的脉冲频率和占空比,3脚输出振荡脉冲作为CD4017计数分频器工作的时钟脉冲。CD4017计数器工作时,输出端依次输出高电平,不断循环,从而改变后级网线检测显示电路的LED流水闪烁速率。
3.3 网线检测显示电路
检测显示电路由2个RJ45网口和16个LED所组成,网口RJ1相连的8个LED的阳极与多谐振荡器驱动电路的CD4017输出相连接,网口RJ2相连的8个LED的阴极与地相连。当网线两头插入RJ45网口时,CD4017输出对地电路导通,LED相对应显示流水灯效果,从而达到检测网线是否接通完好效果。
4 原理图设计
4.1 新建工程
打开嘉立创EDA,创建工程并命名为【数字电路】网线检测器设计,将原理图文件命名为:SCH_网线检测器。根据以下电路进行绘制电路原理图。
4.2 器件选型
在本项目的元器件选型中,所有元器件均可直接在嘉立创EDA的元件库中进行搜索。如果对元器件不熟悉,也可以通过复制物料中的商品编号进行搜索(每一个元器件在立创商城都有唯一的商品编号)。
4.3 物料清单
5 PCB设计
完成原理图设计,且经过DRC检查电路与网络连接正确后,点击顶部菜单栏的 “设计” → “原理图转PCB”(快捷键为Alt+I),将PCB文件保存至同一工程下并命名为:PCB_简易网线检测器。
5.1 边框设计
在绘制PCB前需根据个人意愿以及元器件数量所占空间确定PCB的形状及边框大小,若无特殊外壳要求,一般设计成矩形、圆形以及正方形。在设计该项目时,应秉承着大小合适,美观大方的原则。
我们在顶部工具菜单栏下的放置矩形板框宽70mm、高55mm、圆角半径10%。实际板框大小会随着布局布线中进行调整,如果太小可适当放大,太大也可相应缩小边框。尽量控制在10cm*10cm之内,这样就可以到嘉立创免费打样啦~
5.2 PCB布局
在布局的过程中需要注意接口靠板边进行摆放, TYPE C接口放置在右侧板边,RJ45网口摆放至左侧板边,拨动开关摆放在TYPE C下方,LED与RJ45网口水平居中,两组LED等间距排列进行摆放,电位器摆放在TYPE C左侧,其他器件摆放在PCB下方。布局参考如图5-1所示。
5.3 PCB走线
PCB走线,全称为印刷电路板布线(PCB LAYOUT)。由于电路板有顶面与底面两个面,在PCB走线也就可以分为顶层和底层走线,其中顶层走线默认是红色线,底层为蓝色线,也可按照个人喜好设置其他颜色,走线也就是在电路板中按照飞线连接导线,将相同的网络连接起来即可。
首先选择需要走线的层(切换顶/底层快捷键:T/W),然后点击顶部工具栏中的单路布线进行连线(快捷键为W)。看似简单的连连看,其中需要我们耐心的进行调整,元器件的摆放布局也会影响走线的难度,所以还需要在走线过程中进一步调整布局,进一步优化。前面所介绍的PCB布局相当于是在给走线做铺垫,布局好了,走线也就自然顺畅了。在该项目的走线中提供以下几点参考建议:
(1)电源线设置为25mil,信号线设置为10mil宽度;
(2)走线以顶层走线为主,走不通的可以切换到底层进行连接;
(3)走线过程中优先走直线,需要拐弯的地方以钝角或圆弧拐弯为主;
(4)最后加上泪滴,添加丝印标记该PCB板的尺寸以及接口功能。
布线参考如图5-2所示,初次设计可参考下图进行走线。
5.4 覆铜和丝印
PCB走线画完后进行覆铜,就可以连接好GND网络。丝印字符遵循从左到右,从上往下的原则。标注工程名称与logo。
6 电路调试
6.1 器件焊接
首先焊接Type-C连接器/拨动开关;其次焊接电阻/电容/LED;再焊接IC插座,切勿直接焊接IC;最后焊接RJ45网口,安装上M3铜柱。
注意焊接过程中用电安全手不要接触到烙铁头,避免烫伤。焊接时元器件对准位置,检查型号是否正确。焊接过程注意锡线是否虚焊漏焊,避免影响电路性能,导致电路不能正常工作。
6.2 硬件调试
焊接完成后需要使用万用表检查电源与地是否短路,焊接过程中有没有出现短路以及断路的情况,检查无误后方能进行上电测试。
TYPE-C接通后,打开拨动开关,板子开始工作,网线两端水晶头接入网口后,LED对应点亮,调节电位器RP1的阻值,可改变LED闪烁的速率。进而达成检测网线通断效果。
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