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1、 protel 课设汽车尾灯控制系统 2 作者：日期：个人收集整理 勿做商业用途 3 课程设计任务书 学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题 目：PROTEL 应用课程设计 初始条件 1。一台装有 PROTEL 软件或以上版本的电脑及使用 PROTEL 软件绘制电路原理图和印刷电路板的基本技能；2.模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电子电路系统.要求完成的主要任务：1。绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电子电路系统。2.绘制相应电路原理图的双面印刷版图*。pcb，对电路原理图进行仿真，给出仿真
2、结果(如波形*。sdf、数据）并说明是否达到设计意图.参考书目:1.Protel 99 入门与提高.赵品编著。人民邮电出版社.2000。11 2.Protel 99 高级应用。赵品编著。人民邮电出版社。2000.11 3.Protel 99 SE 电路设计与仿真应用 时间安排 第 16 周 下达任务，查找资料；第 17 周 设计仿真，撰写报告；第 18 周 完成设计，提交报告，答辩。地点：鉴主 18 楼实验室 6 指导教师签名：2012 年 月 日 系主任（或责任教师）签名：2012 年 月 日 个人收集整理 勿做商业用途 4 目录 摘要.2 Abstact.2 引言.1 1 设计任务.1 1
3、。1 设计需求：.1 1。2 设计具体要求：.2 2 设计方案.2 2.1 方案一：采用 8 位的 MCU 设计.2 2。1。1 原理框图.2 2。1。2 方案的优缺点.2 2。2 方案二：采用分立的数字芯片搭建.3 2.2.1 原理框图.3 2.2。2 方案的优缺点.3 2.3 最终方案.4 3 原理图绘制与电路原理分析.4 3。1 时钟发生电路（f=1Hz）.4 3.2 转弯信号状态计数电路.5 3。3 左右弯控制电路.6 3。4 刹车控制电路的设计.8 3.5 停车控制电路设计.9 3.6 总体电路图.10 4 原理图的仿真结果与分析.10 4.1555 多谐振荡器仿真结果.10 4.2
4、 用 altiumdesigner 对原理图进行仿真.12 5 双面印刷版图（PCB）.13 5.1 全局图 1.13 5。2 全局图 2.13 5。3 局部图 1.14 5.4 局部图 2.14 6 心得与体会.15 7 元器件清单.16 8 参考文献.17 个人收集整理 勿做商业用途 0 摘要 Altium Designer是Protel软件的原厂商 Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本。Altium Designer 提供单一的综合了电子产品开发所需的所有必须技术和功能的统一应用，它在单一设计环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及P
5、CB版图设计、编辑和制造，这使得Altium Designer成为电子产品统一开发的完整解决方案。通过工程设计的实际经验总结，探讨了如何快捷地完成一个复杂的、优良的电子产品设计,并重点就电路原理图设计，相应电路原理图的双面印刷版图绘制,以及电路原理图的仿真加以介绍。关键词：Altium Designer；一体化设计；自动布线 Abstact Altium Designer is protel software vendors altium the company unveiled protel series of the latest version.Altium designer provi
6、des a single comprehensive the development of all must technical and functional unity of the application，it is in a single integrated in the class and based on fpga fpga system design，and the division of the processor embedded software development and design,the editor in pcb with，this designer alti
7、um a unity of the development of electronic products complete solutions。Engineering design of practical experience,and discusses how fast a complex,and electronic product design and emphasis on the principle drawing the circuit design circuits diagram，the principle of a printed map is drawn，and elec
8、trical principle of simulation be introduced。本文为互联网收集，请勿用作商业用途文档为个人收集整理,来源于网络 Keywords:Altium Designer；integration design automatic 个人收集整理 勿做商业用途 1 引言 Altium Designer 6。0 除了全面继承包括 99SE，Protel2004 在内的先前一系列版本的功能和优点以外,还增加了许多改进和很多高端功能.Altium Designer 6.0 拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了 FPGA 设计功能和 SOPC 设计实现功能，从而允许工程师
9、能将系统设计中的 FPGA 与 PCB 设计以及嵌入式设计集成在一起。交互式编辑、出错查询、布线和可视化功能，从而能更快地实现电路板布局，支持高速电路设计，具有成熟的布线后信号完整性分析工具。Altium Designer 6。0 对差分信号提供系统范围内的支持，可对高速内连的差分信号对进行充分定义、管理和交互式布线。支持包括对在 FPGA 项目内部定义的 LVDS信号的物理设计 进行自动映射。LVDS 是差分信号最通用的标准，广泛应用于可编程器件。Altium Designer 可充分利用当今 FPGA 器件上的扩展 I/O 管脚。利用 Altium Designer 设计简单的数字电路，可
10、以很好的帮助我们去了解和学习这款软件的各方面的良好的性能。1 设计任务 1。1 设计需求：设计构成一个控制汽车六个尾灯的电路，用六个指示灯模拟六个尾灯（汽车尾部左右每侧三个灯）,并用两个拨动式（乒乓）开关作为转弯信号源；一个兵乓开关用于指示右转弯，一个乒乓开关用于指示左转弯，如果两个乒乓开关都被接通,说明驾驶员是一个外行,紧急闪烁器起作用。暗亮(a)逻辑电平指示控制电路时钟产生逻辑开关 图1 汽车转弯示意图 个人收集整理 勿做商业用途 2 1.2 设计具体要求：1.用 Altium Designer 6。0 绘出汽车尾灯显示控制电路的原理图。2.采用 Altium Designer 6。0 自
11、带的仿真功能对原理图进行全面的仿真。3.生成相应的 PCB 双面板。2 设计方案 2.1 方案一:采用 8 位的 MCU 设计 2.1。1 原理框图 图2 MCU原理框图 2。1.2 方案的优缺点 优点：此方案采用 8 位的 MCU,设计思路简明清晰。通过原理框图我们很容易的就可以看出电路的工作原理、电路要实现的基本功能。电路分为三大部分：外部按键（即设计需求中的模拟开关），MCU 控制部分，输出显示部分（汽车尾灯）。本方案的主要部分是中间的 MCU 部分，是实现系统全部功能的关键所在。由于个人收集整理 勿做商业用途 3 MCU 的高集成性,使得整个系统的稳定性、可靠性、实用性有了很大程度的提
12、升。随着科技的发展，采用 MCU/MPU 的设计是必然的,此方案很好的与未来接轨。此外 MCU 的价格相当便宜，在制作成本上有很大的优势.缺点：Altium Designer 6.0 里的仿真元器件模型不是很丰富，仿真难度大。2.2 方案二：采用分立的数字芯片搭建 2。2.1 原理框图 图3 分立数字芯片原理框图 2.2。2 方案的优缺点 优点:此方案中电路的各部分的原理和功能更清晰，可以很好的帮助我们去理解底层硬件是如何工作的.设计思路清晰，总体电路的搭建可以结合组合逻辑和时序逻辑电路的设计思想,先分立实现各单一功能，在综合在一起.易于设计，鉴于最近我们刚学完数字电子技术，对于基本触发器、计
13、数器、译码器以及各种门电路个人收集整理 勿做商业用途 4 都有很深入的理解和学习，易于用所学过的器件搭建初我们所需电路。同时Altium Designer 6。0 自带的库文件里都包含常见数字芯片的仿真模型，易于仿真。缺点：电路过于复杂,无论是做仿真还是实物，繁琐的连线是个头疼的问题，一不小心连错电路，不便于检查。造价过高，由于是基于分立的元器件，价格远远高于用 MCU 搭建。2。3 最终方案 采用方案二：用分立的数字芯片搭建.3 原理图绘制与电路原理分析 3。1 时钟发生电路（f=1Hz）图4 时钟发生电路 时钟发生电路采用555定时构成。555定时器构成的多谐振荡器可以用作多种个人收集整理
14、 勿做商业用途 5 时钟脉冲发生器。本电路采用电源电压作为基准电压，5脚通过100p的滤波电容接地。由555定时器构成的多谐振荡器如图4所示，R0,R1和C1是外接定时元件,电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R0,R1的连接处。因此有555构成多谐振荡器的计算公式得：TPH对应的放电时间：TPH=0.7（R1+R2）C1 TPL对应的放电时间：TPL=0.7R1C1 振荡周期:T=TPL+TPH 振荡频率：f=1/T 经过设计与思考，当频率为1HZ时，得出个器件的参数如图4所示。3.2 转弯信号状态计数电路 图5 转弯信号状态计数
15、电路 本部分采用 2510 计数器 74ls90 和三八译码器 74ls138 构成.汽车转弯时灯只有四个状态，设计任务就是用 74ls90 设计一个四进制的计数器.设计思路：在十进制计数的基础上构造四进制计数。个人收集整理 勿做商业用途 6 74LS90 功能：直接置 0(R0（1)R0（2）=1)直接置 9（R9（1）R9（2）=1)二进制计数（CP1 输入 Q0 输出）五进制计数(CP2 输入 Q3Q2Q1 输出)十进制计数(CP1 输入,Q0 接 CP2,QOQ1Q2Q3 输出)逻辑电路的状态转换图:01000011000000010010Q3Q2Q1Q0临时态临界状态 图6四进制计数
16、状态图 采用置零法构成四进制计数器。将 74ls90 出的 Q2 端反馈到 R0(1)R0（2）两置零端。此外在设计时要将 R9（0)R9（1)接地.将 Q0Q1Q2 依次接 74ls138 的地址输入端。3。3 左右弯控制电路 图7 左右转弯控制电路 个人收集整理 勿做商业用途 7 电路原理：设两开关初始默认值为低电平(即当 SW11 和 SW2 接地时表示没有转弯信号），转弯时均为高电平.将控制左转弯的 74ls138 的 E3 与 SW2（控制右转开关）相连，将控制右转弯的 74ls138 的 E3 与 SW11（控制左转开关）相连。电路工作的真值表如下图：上述真值表的最后一项是不允许的
17、，故需设计一报警电路，具体设计如下图.图8 错误操作报警电路 电路原理简述：当 E3（左)E3（右）不同时为 1 时,输出为高电平,不影响原电路的正常工作。E3（左)E3(右）同时为 1 时此时两个 74ls138 均被封死(输出为高），灯的亮灭就有时钟 CP 控制。SW2 SW11 E3（左）E3（右)CP（左)CP（右)0 0 0 0 cp cp 1 0 1 0 cp 0 0 1 0 1 0 cp 1 1 1 1 0 0 个人收集整理 勿做商业用途 8 3.4 刹车控制电路的设计 图 9 刹车电路 有需求分析得,报警电路的优先级要高于此刹车电路,故有如下真值表：刹车电路真值表 E3（左）E
18、3(右)C（制动使能)BREAK_LEFT BREAK_RIGHT 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 个人收集整理 勿做商业用途 9 有真值表得其逻辑表达式：BREAK_LEFT=C+E3（右)BREAK_RIGHT=C+E3(左）3.5 停车控制电路设计 图 10 停车电路 由设计需求可知，停车电路的优先级最高，所以在设计本部分电路时，我采用了两头同时下手的方案。一方面延续上面 74ls138 的使能端的功能，使 74ls138均不能正常工作；另一方面直接控制输出端,
19、是灯的亮度减到一半.设计电路如左边 电路的初始状态为低电平（即 SW 接地时,车灯正常),模拟停车时将开关拨到高电平即可。个人收集整理 勿做商业用途 10 3.6 总体电路图 图 11 总体电路图 4 原理图的仿真结果与分析 4.1 555 多谐振荡器仿真结果 通过网络可知是因为没有仿真模型,通过下载模型即可。图 12 个人收集整理 勿做商业用途 11 555 振荡器原理图中的仿真如图。在刚开始仿真时报错。图 13 报错图 直接仿真原理图结果出不来，所以增加了些辅助元件和初始化条件器件。由前面介绍的原理分析我们可以得出理论结果是输出为秒脉冲.有仿真结果可以看出，仿真成功.图14 555仿真原理
20、图 个人收集整理 勿做商业用途 12 图 15 555 仿真结果 4.2 用 altium designer 对原理图进行仿真 对局部画的仿真图形.首先检查各元件的 Simulate 属性执行菜单 Simulate 下的 SIM 命令，若有错误，则要根据给出的错误提示对原理图进行修改，知道没有错误为止。这时执行上述命令则会得到如下图 5a 的仿真图，此图中,仿真输出波形对应的芯片 74LS161 的输出端口 QA、QB、QC、QD.有 vin、vout1vout4、vout5vout8 仿真出来的波形可以看出,电路的各项性能达到要求。图 16 仿真波形图 个人收集整理 勿做商业用途 13 5
21、双面印刷版图（PCB）5.1 全局图 1 图 17 5。2 全局图 2 图 18 个人收集整理 勿做商业用途 14 5.3 局部图 1 图 19 5.4 局部图 2 图 20 个人收集整理 勿做商业用途 15 6 心得与体会 我打自学单片机以来,对于单片机的外围硬件扩展部分，就只是用电烙铁焊一些外围电路。对于 PCB 板的设计与制作只是偶有耳闻，没有进行实际的操作。此次 protel 课设给我一个很好的机会。这次的课设体会颇深，尤其是对 PCB 的制作.PCB 的设计与制作，对于缩短电子产品的设计与制作的开发时间，提高电子产品的成功率都有很大的好处.通过这次 Protel 电路设计与制版实验课
22、程设计，我体会到了 EDA 给我们带来的便捷，更重要的是我学会了利用 Altium Designer 的部分使用方法，能够利用电脑做电路的原理图和画 PCB，制作与修改 PCB 元件封装的方法设计 PCB图的方法及电路原理图仿真的方法。当然在设计过程中，自己遇到了很多问题。出现最多的就是元器件的封装问题.在检查原理图时，出现过一些错误,元器件的编号的重叠，网络标号未连接等一些列的问题。在此次课设中我充分的运用了互联网以及与同学的交流，自己解决了这些问题，提高了自己发现问题和解决问题的能力。自己的设计还存在很多不足的地方，我也会努力的学习，让自己更熟练的设计电路和画电路的 PCB 图，以便在以后
23、更大的设计中缩短设计周期，做一名出色的工程师.个人收集整理 勿做商业用途 16 7 元器件清单 名称 数目 74ls00 2 输入 4 与非门 1 74ls04 6 输入反相器 1 74ls08 2 输入 4 与门 1 74ls11 3 输入 3 与门 2 74ls21 4 输入 2 与门 3 74ls32 2 输入 4 或门 1 74ls90 2510 进制计数器 2 74ls138 38 译码器 2 555 定时器 2 电阻 1K 1 电阻 10K 3 电阻 15K 1 电阻 65K 1 电解电容 10UF 1 瓷片电容 0。01 UF 1 LED 7 万用板 2 拨码开关 USB 接口 1 个人收集整理 勿做商业用途 17 8 参考文献 主要参考文献 1清源科技。Protel 99SE 电路原理图与 PCB 设计及仿真。北京。机械工业出版社 2001 2杨志亮。Protel 99SE 电路原理图设计技术.西北.西北工业大学出版社 2000 3郑一力.Protel 99SE 电路设计与制版入门与提高。北京.人民邮电出版社 1999 4阎石。数字电子电路.北京。中央广播电视出版社 2001 5任为民.电子技术基础课程设计指导。北京。中央广播电视出版社 2002