【数字电路】网线检测器设计 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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专业版 【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

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2022-09-01 09:25:29
更新时间: 2024-01-02 10:06:22
描述

1 项目简介

  这是一个基于NE555CD4017设计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。 

2-1 简易网线检测器系统框图

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。

图3-1 电源输入电路

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R1R2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26脚电压升高。当26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26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。

3-2 NE555+CD4017多谐振荡器驱动电路

3.3 网线检测显示电路

  检测显示电路由2RJ45网口和16LED所组成,网口RJ1相连的8LED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8LED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。

3-3 RJ45+LED网线检测显示电路

原理图设计

4.1 新建工程

  打开立创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。

4-1 SCH_网线检测器设计

4.2 器件选型

  在本项目的元器件选型中,所有器件可直接在立创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)。

4-2 元器件搜索示意图

 

4-3 通过商品编号搜索示意图

4.3 物料清单

简易网线检测器项目物料清单

序号

名称

参数

器件位号

数量

封装

商品编号

 

1

 

电阻

2.2

R1

1

RES-TH_BD2.2-L6.5-P10.50-D0.6

C61295

10

R2

1

RES-TH_BD2.5-L6.5-P10.50-D0.6

C57436

2

电位器

200kΩ

RP1

1

RES-ADJ-TH_3362P

C111655

3

电容

1uF

C1,C2

2

CAP-TH_BD4.0-P1.50-D0.8-FD

C1222408

4

LED

D=3mm

LED0~LED15

16

LED-TH_BD3.0-P2.54-FD

C99761

5

拨动开关

SK12D07VG3

SW1

1

SW-TH_SK12D07VG3

C431547

6

定时器

NE555

U1

1

DIP-8_L9.8-W6.6-P2.54-LS7.6-BL

C398063

7

计数

CD4017

U2

1

DIP-16_L20.2-W6.6-P2.54-LS7.6-BL

C34519

 

8

 

IC插座

2.54*8

U1

1

DIP-8

C146580

2.54*16

U2

1

DIP-16

C398063

9

网口

RJ45

RJ1RJ2

2

RJ45-TH_RC0113

C708616

10

USB

TYPE-C

USB1

1

USB-SMD_KH-TYPE-C-2P

C2919656

11

铜柱

M3x10+6

H1~H4

4

TH_BD4.7-D3.0

C551322

 

PCB设计

  完成原理图设计,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),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,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70mm55mm、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,LEDRJ45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。

5-1 PCB布局参考图

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

5-2 PCB走线参考图

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

5-3 PCB顶层覆铜与丝印参考

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。

6-1 未焊接PCB

  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 PCBA实物图

6-3 3D渲染图

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。

6-4 简易网线检测器工作图

设计图
原理图
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PCB
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