1、.網線測試儀一 課程設計目的本次課程設計主要結合模擬電子技術，數字電子技術理論知識設計一個網線測試儀，網線測試儀就是用來測試網線連接狀況的。本次課程設計起到鞏固所學知識，加強綜合能力，培養電路設計能力，提高實驗技術，啟發創新思想的效果。二 結構設計關于實現網線測試功能的設計：接通電源后，555定時器開始工作，產生方波。其方波上升沿觸發4017BT-5V的CP1端，因4017BP的MR接地時，各Y端有譯碼輸出。而輸出端（Y0Y9）只有一個高電平循環出現，其余均為低電平。由此構成如下回路：發光管LED1被測網線第一根副機電路中發光管LED9VD10VD16之一另一根被測網線主機D1-D8之一。這樣

2、。如果主機電路中的LED1被點亮，副機中的LED9也被點亮，則表示被測網線第一根線為“通”其它也如此。對網線進行檢測時，如果LED1、LED2、LED4-LED8、LED17有不亮者，即表示此路不通。如果LED9一LED16非順序點亮，則表示線序有誤。當保持開機狀態，該測試儀將會不斷地對網線進行自動重復測試。其原理圖如圖所示：555方波信號發生LED顯示部分分頻器三 方案比較1 ）555定時器與石英晶體振蕩器的比較晶振是石英振蕩器的簡稱，英文名為Crystal，它是時鐘電路中最重要的部件，它的主要作用是向顯卡、網卡、主板等配件的各部分提供基準頻率，它就像個標尺，工作頻率不穩定會造成相關設備工作

3、頻率不穩定，自然容易出現問題。晶振還有個作用是在電路產生震蕩電流,發出時鐘信號.。它用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作，以提供穩定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。振在數字電路的基本作用是提供一個時序控制的標準時刻。數字電路的工作是根據電路設計，在某個時刻專門完成特定的任務，如果沒有一個時序控制的標準時刻，整個數字電路就會成為“聾子”，不知道什么時刻該做什么事情了。晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振，便于各部分保持同步

4、。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環電路配合使用，以提供系統所需的時鐘頻率。如果不同子系統需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環來提供。電路中，為了得到交流信號，可以用RC、LC諧振電路取得，但這些電路的振蕩頻率并不穩定。在要求得到高穩定頻率的電路中，必須使用石英晶體振蕩電路。石英晶體具有高品質因數，振蕩電路采用了恒溫、穩壓等方式以后，振蕩頻率穩定度可以達到10(-9)至10(-11)。廣泛應用在通訊、時鐘、手表、計算機需要高穩定信號的場合。555 定時器成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現多諧振蕩器

5、、單穩態觸發器及施密特觸發器等脈沖產生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 2.9.1 和圖 2.9.2 所示。它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個 RS 觸發器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發器和放電管的狀態。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發輸

6、入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發器置 0，使輸出為 0 電平。555的應用： 555定時器（1）構成施密特觸發器，用于TTL系統的接口，整形電路或脈沖鑒幅等； （2）構成多諧振蕩器，組成信號產生（3）構成單穩態觸發器，用于定時延時整形及一些定時開關中。雖然石英晶體振蕩頻率的穩定度高，但是受環境溫度的影響較大。而由555定時器構成的多諧振蕩器的器沒有此缺點而且功能穩定，適

7、用范圍廣，所以采用555定時器來產生方波。（2）4017BD-5V與3-8譯碼器的比較因為4017輸出信號均是高電平，而，3-8譯碼器輸出是低電平，跳變為低電平是燈亮。要想使燈在跳變為高電平時亮需要在輸出端加非門使電路變得復雜，所以選用4017。四 電路設計及理論分析（1）555方波信號發生器原理圖原理：它內部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯電阻，一個RS觸發器，一個放電管T及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC/3和2VCC /3。555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發器和放電管的狀態。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓

8、為2VCC/3，C2的反相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器C2的輸出為0，可使RS觸發器置1，使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時TR端的電壓大于VCC /3，則C1的輸出為0，C2的輸出為1，可將RS觸發器置0，使輸出為0電平。圖1-1 555定時器內部結構設電容的初始電壓Uc0，t0時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發端VTHVTL=0<1/3VCC，比較器A1輸出為高電平，A2輸出為低電平，即RD=1，SD=0（1表示高電位，0表示低電位），R-S觸發器置1，定時器輸出Uo=1，此時Q=1，定時器內部

9、放電三極管截止，電源VCC經向電容C充電，UC逐漸升高。當UC上升到1/3VCC時， 輸出由0翻轉為1，這時RD=RS=1，R-S 觸發順保持狀態不變。所以0<t<t1期間,定時器輸出Uo為高電平1。t=t1 時刻，Uc上升到2/3Vcc，比較器A1的輸出由1變為0，這時RD=0，RS=1，R-S 觸發器復0，定時器輸出Uo=0。 t1<t<t2期間，Q=0，放電三極管T導通，電容C通過R2放電。Uc按指數規律下降，當Uc<2/3VCC時比較器A1輸出由0變為1，R-S觸發器的RD=SD=1，Q的狀態不變，Uo的狀態仍為低電平。 t=t2時刻，Uc下降到1/3Vc

10、c，比較器A2輸出由1變為0，R-S觸發器的RD=1，SD=0，觸發器處于1，定時器輸出Uo=1。此時電源再次向電容C放電，重復上述過程。通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出Uo=1，電容放電時Uo=0， 0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實質是將直流形式的電能變為矩形波形式的電能。圖1-2 555多諧振蕩器原理圖 振蕩周期T=T1+T2。T1為電容充電時間，T2為電容放電時間。充電時間T1=（R1+R2）C20.7（R1+R2）C；放電時間T2=R2C20.7R2C； 矩形波的振蕩周期T=T1+T2=2（R1+2R2）C0.7（R

11、1+2R2）C。q=（脈寬tw）/（周期T）。圖1-3多諧振蕩器的工作波形在電路圖中周期T1=（R1+R2）C20.7（R1+R2）C =0.7*530*1=0.37，T=T1+T2=2（R1+2R2）C0.7（R1+2R2）C=0.7*（400+2*130）*1=0.46s，占空比q=T1/T=0.80（2）分頻器以及顯示部分原理圖工作原理：40174017BT有3個輸（MR、CP0和CP1），MR為清零端，當在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1O9）均為低電平。CP0和CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數，則信號由CP0端輸入若要用下降沿計數則信號由CPl

12、端輸入。 若有連續脈沖輸入時，其對應的輸出端依次變為高電平狀態，可直接用作順序脈沖發生器。高電壓在顯示部分形成回路，由此可也判斷網線是否是通路。由于4017有10個輸出端但是在原理圖只用了8個輸出端，所以在LED17亮之后經過兩個脈沖周期后LED1才繼續亮。12腳為進位腳，當4017計數10個脈沖之后，將輸出一個脈波，代表產生進位，接地后不影響輸出。14腳為頻率輸出信號，有一定的工作電壓，所以R3，R4有分壓功能保證14腳正常工作，LED3指示燈亮表示可以正常工作。五、電路總框圖六 仿真結果與分析采用CD4017制作的網線測試儀電路如下圖所示,其工作原理是:   接通電源后，NE555得電工作，產生方波，LED0閃亮。其方波上升沿觸發CD4017的CP端，因CD4017的CR接地時，各Y端有譯碼輸出。而輸出端(YOY9)只有一個高電平循環出現，其余均為低電平。由上電路圖可知，構成如下的回路：發光管LED1被測網線第一根副機電路中發光管LED10VD11VD17之一另一根被測網線主機VD2-VD8之一。這樣。如果主機電路中的LED1被點亮，副機中的