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。 

图2-1 简易网线检测器系统框图

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。

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。

图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。

图3-3 RJ45+LED网线检测显示电路

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。

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）。

图4-2 元器件搜索示意图

 

图4-3 通过商品编号搜索示意图

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。

图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。

图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。

图5-3 PCB顶层覆铜与丝印参考

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。

图6-1 未焊接PCB板

  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。

图6-2 PCBA实物图

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。

图6-4 简易网线检测器工作图