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1、精选优质文档-倾情为你奉上江西理工大学应用科学学院信息工程系Protel软件应用课程设计报告设计题目： 实用门铃系统 专 业： 电子信息工程 班 级： 电 信111 学 号： 姓 名： 王 巧 同组人员： 曾能、刘福涛、吴坤峰 指导老师： 刘 蔚 完成日期： 2014年6月25日 指导老师评语：得分： 指导教师签名： 专心-专注-专业目录433344551、设计任务和性能指标1.1 设计任务掌握555叮咚门铃电路的组成、工作原理，了解并掌握电路的一般设计方法， 具备初步的独立设计能力，学习protel绘图软件设计一个叮咚门铃电路，在设计电路的过程中熟练掌握555定时器以及由他构成的各种电路的结
2、构和用途。同时提高焊接技术和实践能力。1.2 性能指标设计一个叮咚门铃电路，设一个按钮，按下按钮时发出门铃的较高频率“叮”声，松开按钮，发出较低频率的“咚”声。门铃叮咚声的声音频率和声音持续时间可调。正常人听力范围在20Hz20000Hz，而1000Hz5000Hz则是人耳最敏感的声音频率范围，因此，“叮咚”声最好在这个范围内或者左右。“叮咚”两声频率要求差距比较大，声音持续时间要求适合。电路最好能功耗低。2、设计方案与论证此设计是为了门铃发出“叮咚”声响，按下按钮AN（装在门上），振荡器振荡，振荡频率约700Hz，扬声器发出“叮”的声音。与此同时，电源通过二极管D1给C1充电。放开按钮时，C
3、1便通过电阻R1放电，维持振荡。但由于AN的断开，电阻R2被串入电路，使振荡频率有所改变，大约为500Hz左右，扬声器发出“咚”的声音。直到C1上电压放到不能维持555振荡为止。“咚”声的余音的长短可通过改变C1的数值来改变。 本次设计要求完成门铃设计，要发出叮、咚的声音，即产生两种不同频率的声音。要改变声音的频率，就是改变电路中电容充放电的时间，即通过开关的闭合与打开接入不同的电阻来改变周期，从而实现频率的改变。本次设计的关键可以分为两个模块： 1）设计控制模块根据设计题目要求，要实现简易电子的设计就要选择555定时器构成多谐振荡电路。 2）设计蜂鸣器模块通过喇叭发出两个不同频率的声音:发出
4、“叮”的振荡频率设定为700Hz，发出：“咚”的振荡频率设定在500Hz3、系统硬件设计3.1 电路原理SA是门上的按钮开关，在平日没有按下的时候，C1无法接通不进行充电，因而C1处的电压为0，NE555的4端口（复位端）一直处于低电平，导致3端口输出一直为0，扬声器无法工作。而C2通过R2、R3、R4进行充电，充满电后，其电压约为电源电压。当按下SA时，当VCC的电流流过二极管对C1经行充电，其两端电压升高，4端口的电压也开始逐渐升高。同时C2开始对端口7进行放电，电容的电压下降，当其由VCC下降到2/3的VCC时，放电管导通，3端口输出为低电平，但当下降到1/3VCC时，放电管截止，C2则
5、开始充电，3端口理应输出高电平，但是由于控制4端口的电容C1的电压还没有充好点，4端口仍旧输出0使输出端口3强制输出0，扬声器不工作。当C1充好电之后，4端口为高电平，然后输出端3即可输出1，这时扬声器可以工作，发出“叮”的响声（其频率值在后面给出）（C2的充放电过程不断的重复进行）。当松开SA时，VCC则不能通过二极管对C2充放电，只能通过R2、R3、R4充放电，由于电阻值的改变，使其频率发生改变，电阻变大，频率变低，发出“咚”的声响。与此同时，C1开始放电，当使其的电压不断下降，最终4端口输入为低电平，强制将其复位，扬声器不再工作。3.2 元件清单实用门铃元件清单如表3-1所示表3-1 实
6、用门铃清单位号名称规格数量S1开关1BT1电池1.5V4R1电阻47K1R2电阻30K1R3、R4电阻22K2C1、C4点解电容47uF/25v2C2电容0.05uF1C3电容0.01uF1U1NE5551LS1小喇叭1D1、D2二极管IN40072插针23.3元器件功能R1：给C1充放电R2：SA断开后，给C2充电R3：给C2充电R4：给C2充放电C1：充放电控制NE555的4端口的，来控制扬声器的工作C2：充放电来控制NE555，使其发出脉冲波C3：滤波,防止干扰C4：滤波，使扬声器接收到稳定的脉冲波D1、D2：防止闭合SA后，还有电流流过C1使其充电SA：开关按钮，控制“叮咚”声的开始和
7、叮声的结束扬声器：发出叮咚声的设备NE555：作为多谐振荡器，发出脉冲波4、绘制原理图和PCB确定课题后，用Protel DXP软件将电路原理图绘制出来。绘制电路原理图过程如下：1、 打开Protel DXP软件，新建一个“实用门铃系统.PRJPCB”工程，在此工程下新建一个“实用门铃系统.SCHDOC”原理图文件。2、 根据要求，画出电路原理图。画图的时候，注意选择合适的元器件及对应的封装，阻值大小，元器件的极性等。所绘制的电路原理图如下图4-1所示。图4-1实用门铃系统电路原理图原理图绘制完成后，对所绘制的原理图进行编译。选择“Project-Compile PCB Project实用门铃
8、系统.PRJPCB”，点击Messages查看编译结果，对于出现的Error项，一定要查找其出现错误的原因，并进行改正，直至编译不出现Error项。生成网络报表：选择“Design-Netlist For Project-Protel”,生成实用门铃系统.NET网络报表，部分网络表截图如下图4-2所示。图4-2实用门铃系统部分网络报表生成元器件清单表：选择“Reports-Bill of Materials”，生成元器件清单列表如图4-3所示。图4-3实用门铃系统元器件清单报表原理图绘制完成后，接下来就是生成PCB。生成PCB过程如下：在“实用门铃系统.PRJPCB”工程下新建一个“实用门铃系
9、统.PCBDOC”文件，然后保存到相应的路径。根据要求，设置单面板，选择“Design Layer Stack Manager”，弹出管理版面，点击面板左下的“Menu”，在弹出的菜单中选择“Example layer statcks” “Single layer”来实现。在禁止布线层绘制电气边界，此PCB板采用的大小为60mm40mm。绘制出的电气边界如图4-4所示。图4-4实用门铃系统电气边界设置PCB的系统参数，电路参数等相关参数。导入网络表：（1）检查原理图更新情况。 执行 “Design Update Schematic in实用门铃系统.PrjPCB”命令，系统将比较当前PCB板上
10、信息与原理图的不同，得出需更新的报表。弹出对话框，点 yes ，出现不同比较对话框。可以逐一检查错误，点“Explore Difference”，在弹出的对话框中双击某项，即可跳到对应的原理图位置上。 （2）完成检查后导入网络表。执行“ Import change from实用门铃系统.PrjPCB”，弹出的对话框中，列出了所有的改变。点击 Validate change，系统扫描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变。若正确，“Check”栏为绿色的“”标记；否则返回原理图修改。若都正确，点击 Execute Change，执行所有的改变。如果都正确，“Done”栏为绿色的“”标记。如图
11、4-5所示。图4-5 元器件全部正确的工程网络变化对话框 此时，所有元器件封装及其电气连接都导入了PCB中。如图4-6所示。 图4-6 加载网络表和元器件封装后的电路板图6、对元器件进行布局，布局后的效果如图4-7所示。图4-7 布局后的效果图7、自动布线： 设置规则，选择“Design-Rules”,在弹出的对话框中的Routing选项中，在“Width”选项中增加一项电源网络和一项地网络。宽度分别设置为30mil和30mil。 在“Routing Layers”选项中“Component Side”选择“No use”，“Solder Side”选择“Any”。其他规则选择默认。然后选择“
12、Auto Route-ALL”。自动布线后的效果如图4-8所示。图4-8 自动布线后的效果图PCB制作完成后，生成PCB报表文件，选择“Reports-Netlist Status”，弹出Net Status-实用门铃系统.REP文件，如图4-9所示。图4-9 PCB报表打印输出PCB图：（1） 选择“Files Page setup”设置纸型、效果、打印内容等。（2） 点击上面对话框的 Advanced ，弹出打印层面设置对话框。（3） 双击任一层，出现 Layer properties对话框。选择“Files print preview” 来预览打印的内容：缺省打印方式为“Composit
13、e”型。5、PCB板制作、焊接与调试5.1 PCB板制作1、将生成的PCB打印到转印纸上后，选择合适大小的覆铜板，将转印纸有电路图的一面紧贴覆铜板有铜的一那面，转印纸紧紧包住覆铜板，然后将裹有转印纸的覆铜板放到转印机中转印。2、转印完成后等待覆铜板冷却，然后撕开转印纸，将覆铜板放到腐蚀液中腐蚀。3、等待大约20-30分钟，知道覆铜板上多余的铜全部被腐蚀掉，覆铜板变成带有线路的透明的黄色塑料板。4、将塑料板切割成合适的大小，注意电路板线路的完整性，用砂纸或者锉刀将板子边缘打磨光滑。5、用合适钻头的钻孔机给板子上的焊盘打孔，注意将钻头对准焊盘中心。6、用砂纸将电路板上线路的一层碳膜轻轻擦掉，会出现
14、铜黄色的线路。PCB板基本制作完成。PCB板制作过程中遇到的问题及解决办法：1、 在钻三极管时会将两个孔钻到一起导致短接。解决办法：钻孔时将两边的孔钻的离中间远点。 2、 敷铜板转印完成后，有些线路会出现断裂或者没有印到敷铜板上。解决办法：用转印笔在出现断裂的线路上轻轻地描，注意不要连到其他线路上。3、 钻孔过程中，误将线路钻断了。解决办法：焊接时将锡丝熔化后将断点连上。 5.2 元器件的焊接焊接顺序先测量，做好记录；在清洁，挂锡焊接；最后检查质量。1.右手持电路铁。左手压住元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热烙铁头刃面上要吃锡，及带上一定量焊接。2.将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电路铁与水平面大
15、约成60度角。以便融化的锡可以从烙铁头上流到到焊点上。将烙铁在焊点处停留的时间控制2-3秒钟。3.抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处得锡冷却凝固后，才可以松开左手。5.3 系统的调试 在整个调试过程，我们没有出现太大的问题，整体来说是十分顺利的。 首先，我们连接好电路之后，我们就先用万用表将电路的各个之路经行测试，检查有没有短路或者断路，检查的方法就是将万用表调到欧姆挡，测试各支路的短路。在经行这一步测试时，我们就发现我们的问题，就是中间少了一根线将NE555的7端口和有3个电阻的那条支路相连，这导致，我们检查7端口的支路电阻时，万用表的显示屏上呈现的是无穷大的标志，立马，我们就着手检查电
16、路，发现了问题，并将其解决掉。 然后，我们接通了电源，按下了开关，很顺利的，第一次接电源就听到了“叮咚”的声响，这个让我们很欣慰。但是，我们也发现了我们电路的问题，就是由于叮咚声的频率比较的接近，导致和现实生活中，大家认定的叮咚声有一定的出入。为了让叮咚声更加的悦耳动听，我们决定更换电阻大小，将叮的频率提高。问题也就出来了，由于实验室的电阻大小有限，并没有适合大小的电阻给我们经行挑选，于是，我们自己就讲电阻相并联，得到较小的阻值的电阻。最终将叮咚声调到了适合的频率。调试最终结束。6、总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不紧检验了我所学的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事
17、情，又如何去完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计。和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了为人处世。课程设计使我们专业课程知识综合应用的实践训练，使我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深地体会到这句千古名的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。在这次设计过程中，体现出自己单独设计自动门的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥
18、补。致谢在这次课设中，我首先要感谢学校给我们提供的机会，其次我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把设计做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。最后，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中帮助过我的老师和同学。参考文献1 康华光，陈大钦，张林.电子技术基础模拟部分. 北京：高等教育出版社，2006.12 周南生.晶体管电路设计与制作.北京：科学出版社，2006.83 铃木雅臣著，彭军译.晶体管电路设计.北京：科学出版社，20044 尹勇. Multisim电路仿真入门与进阶.北京：科学出版社，20055 清源科技. Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真.北京：机械工业出版社，2007.1