網(wǎng)線測試儀設(shè)計報告

電子技術(shù)課程設(shè)計報告設(shè)計題目：網(wǎng)線測試儀網(wǎng)線測試儀課程設(shè)計目的本次課程設(shè)計重要是配合《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》理論課程而設(shè)立的一門實踐性課程，起到鞏固所學知識，加強綜合能力，培養(yǎng)電路設(shè)計能力，提高實驗技術(shù)，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。設(shè)計任務(wù)闡明現(xiàn)在最慣用的網(wǎng)線是5類線的雙絞線，由4對線構(gòu)成，每對線絞繞在一起，每條線2端由水晶頭連接。網(wǎng)線測試儀就是測試網(wǎng)線的連接狀況。將網(wǎng)線兩端的水晶頭分別插入主測試儀和遠程測試端的RJ45端口，將開關(guān)撥到“ON”，如果這時主測試儀和遠程測試端的批示頭逐個閃亮，則表達網(wǎng)線連通。設(shè)計規(guī)定測線儀由可分離主從2部分構(gòu)成，之間沒有線路連接，由于要測試的網(wǎng)線可能被固定埋在墻中。主從2部分各有8個批示燈，用于顯示測試狀況。測試時每隔0.5秒測1根線，如主端的1號燈亮，同時從端的1號燈亮，這表達主端的水晶頭的1號腳和從端的水晶頭的1號腳是相連。其它以這類推。主端用電池供電，從端不用獨立供電，靠主端通過網(wǎng)線供電。在基本規(guī)定的基礎(chǔ)上，主測端再增加一組8個批示燈用于同時顯示從端的內(nèi)容，這樣在主測端就能直觀的看出網(wǎng)線兩端接線關(guān)系。設(shè)計方案比較方案一：主機部分副機部分555計時器CD4017一片發(fā)光二極管發(fā)光二極管設(shè)計規(guī)定0.5秒計一次數(shù)，因此可使用555計時器計時，調(diào)節(jié)計時周期為0.5秒，同時給計數(shù)器提供高低電平。又由于要對八根網(wǎng)線依次進行測試，因此能夠用一種十進制計數(shù)器。我們選用CD4017，計數(shù)時放空兩個輸出管腳即可計數(shù)八次。最后還要用批示燈顯示網(wǎng)線通斷，可在網(wǎng)線兩端分別接上八個發(fā)光二極管LED。當網(wǎng)線接通時，網(wǎng)線兩端的LED同時亮燈。方案二：副機部分發(fā)光二極管主機部分555計時器計數(shù)器74160譯碼器74138發(fā)光二極管由于網(wǎng)線只有八根，只需要計數(shù)八次，十進制計數(shù)器浪費了兩個管腳，因此也能夠通過計數(shù)器和譯碼器的配合實現(xiàn)八次計數(shù)。我們選用四位二進制計數(shù)器74160和三線——八線譯碼器74138。將74160置為三位輸出，再將輸出接到74138的輸入端，74138的八根線依次輸出即可實現(xiàn)八進制計數(shù)功效。方案比較：通過比較，方案一能夠最佳的實現(xiàn)設(shè)計規(guī)定的功效，且電路也相對較簡樸，易實現(xiàn)；元器件易于尋找，方便做成實物電路板；理論原理與實際仿真成果幾乎一致，是個較好的設(shè)計方案。計時部分，555計時器是一種用途相稱普遍的計時IC，只需少數(shù)電阻和電容便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的多個不同頻率的脈沖信號，調(diào)節(jié)周期也很方便。而計數(shù)部分，74160和74138配合即使能夠較好的實現(xiàn)八進制計數(shù)，但電路相對麻煩，4017即使浪費了兩個管腳，電路簡樸，也能夠較好的實現(xiàn)設(shè)計規(guī)定的功效。電路構(gòu)成及原理網(wǎng)線測試儀由主機和副機兩部分構(gòu)成，因此電路分為IC1和IC2兩個部分。時基電路NE555及其外圍元件構(gòu)成延時電路，以擬定對每根線的測試時間。同時，選用八進制計數(shù)/時序分派器CD4017來實現(xiàn)有序、循環(huán)的選線功效，以擬定是測試哪一根線。由發(fā)光二極管的亮熄狀況來表達不同的測試成果。555定時器555定時器（又稱時基電路）是一種模擬與數(shù)字混合型的集成電路。按其工藝分雙極型和CMOS型兩類，其應(yīng)用非常廣泛。555定時器內(nèi)部構(gòu)成框圖以下圖所示。它重要由兩個高精度電壓比較器A1、A2，一種RS觸發(fā)器，一種放電三極管和三個5KΩ電阻的分壓器而構(gòu)成。555定時器構(gòu)成框圖它的各個引腳功效以下：1腳：外接電源負端VSS或接地，普通狀況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范疇是4.5~16V，CMOS型時基電路VCC的范疇為3~18V。普通用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當端接低電平，則時基電路不工作，此時不管、TH處在何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可變化內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為的狀況下，555時基電路的功效表以下表所示。555定時器的功效表清零端高觸發(fā)端TH低觸發(fā)端Qn+1放電管T功效00導(dǎo)通直接清零10導(dǎo)通置011截止置11Qn不變保持用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器的電路和波形以下圖所示。①多諧振蕩電路②工作波形接通電源后，假定是高電平，則T截止，電容C充電。充電回路是VCC—R1—R2—C—地，按指數(shù)規(guī)律上升，當上升屆時（TH、端電平不不大于），輸出翻轉(zhuǎn)為低電平。是低電平，T導(dǎo)通，C放電，放電回路為C—R2—T—地，按指數(shù)規(guī)律下降，當下降屆時（TH、端電平不大于），輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，放電管T截止，電容再次充電，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，經(jīng)分析可得輸出高電平時間輸出低電平時間振蕩周期輸出方波的占空比CD4017十進制計數(shù)器CD4017內(nèi)部邏輯電路原理以下圖所示。它是由十進制計數(shù)器電路和時序譯碼電路兩部分構(gòu)成。其中的D觸發(fā)器Fl～F5構(gòu)成了十進制約翰遜計數(shù)器，門電路5～14構(gòu)成了時序譯碼電路。約翰遜汁數(shù)器的構(gòu)造比較簡樸。它實質(zhì)上是一種串行移位寄存器。除了第3個觸發(fā)器是通過門電路15、16構(gòu)成的組合邏輯電路作用于F3的D3端以外，其它各級均是將前一級觸發(fā)器的輸出端連接到后一級觸發(fā)器的輸入端D的，計數(shù)器最后一級的Q5端連接到第一級的D1端。這種計數(shù)器含有編碼可靠，工作速度快、譯碼簡樸，只需由二輸入瑞的與門即可譯碼，且譯碼輸出無過渡脈沖干擾等特點。普通只有譯碼選中的那個輸出端為高電平，其它輸出端均為低電平。CD4017內(nèi)部電路原理CD4017采用原則的雙列直插式腳塑封，它的引腳以下所示：1腳：第5輸出端2腳：第1輸出端3腳：第0輸出端，電路清零時，該端為高電平4腳：第2輸出端5腳：第6輸出端6腳：第7輸出端7腳：第3輸出端8腳：電源負極9腳：第8輸出端10腳：第4輸出端11腳：第9輸出端12腳：級聯(lián)進位輸出端，每輸入10個時鐘脈沖時，就能夠得到一種計數(shù)器的時鐘信號13腳：時鐘輸入端，脈沖輸入端，脈沖下降沿有效14腳：時鐘輸入端，脈沖上升沿有效15腳：清零輸入端，在該管腳加高電平或正脈沖時，CD4017計數(shù)器中，各計數(shù)單元輸出低電平“0”，在譯碼器中，只有對應(yīng)“016腳：電源正極，能夠使用3～18V直流電源供電當加上清零脈沖后，Q1～Q5均“0”，由于Q1的數(shù)據(jù)輸入端D1是Q5輸出的反碼，因此，輸入第一種時鐘脈沖后，Q1即為“l(fā)”，這時Q2～Q5均依次進行移位輸出，Q1的輸出移至Q2，Q2的輸出移至Q3……如果繼續(xù)輸入脈沖，則Q1為新的Q5，Q2～Q5仍然依次移位輸出，這樣就得到了時序輸出波形以下圖CD4017時序波形發(fā)光二極管為了顯示網(wǎng)線的通斷狀況，我們在八條網(wǎng)線的兩端分別接了兩個紅色的發(fā)光二極管LED。發(fā)光二極管是半導(dǎo)體二極管的一種，能夠把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管同樣是由一種PN結(jié)構(gòu)成，也含有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。其特點是：工作電壓很低（有的僅一點幾伏）；工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光）；抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長；通過調(diào)制通過的電流強弱能夠方便地調(diào)制發(fā)光的強弱。由于有這些特點，發(fā)光二極管在某些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號顯示屏。電路設(shè)計圖以下參數(shù)分析根據(jù)占空比公式得當R2>>R1時，D≈1/2又由振蕩周期T=tPH+tPL=0.7(R1+2R2)C當T=1s時，取R1=3kΩ，C=10μF則求得R2=69.2kΩ555計時器輸出電壓VO=9V，LED壓降約為1.8V，工作電流為15mA則保護電阻R=(9-1.8)V/15mA=480Ω實物照片附在后頁。心得體會通過這次課程設(shè)計，加強了我實際動手和團體協(xié)作解決問題的能力。課程設(shè)計也是對課本內(nèi)容的一種復(fù)習鞏固的過程，能夠加強我們對理論知識的理