电子电路CAD课程设计

电子电路CAD课程设计LED双色警示灯设计2011级自动化三班许毓山20114680一课程设计目的二课程设计要求三实验元件绘制四原理图绘制五PCB绘制六电路板焊接与调试七心得体会一课程设计目的课程设计以电子线路CAD软件设计原理为基础，重点在硬件设计领域中实用的电子线路设计软件的应用。使学生掌握电子线路设计中使用CAD的方法。为后继课程和设计打下基础。通过电路设计，掌握硬件设计中原理图设计、功能仿真、器件布局、在线仿真、PCB设计等硬件设计的重要环节Protues软件初步应用。通过本次课程设计初步学会使用本软件。二课程设计要求1.采用NE555多谐振荡器和CD4017进行设计2.电路采用5050封装的4颗红色LED和4颗蓝色LED设计3.电路中红色和蓝色LED交替闪亮，模拟警示灯的样子4.LED闪亮的频率可调5.采用+12V电源供电，电路板上应留有电源接口三实验元件绘制1.NE555多谐振荡器工作原理555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其内部结构如图（A）及管脚排列如图（B）所示。它由分压器、比较器、基本R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个的等值电阻串联而成。分压器为比较器1A、2A提供参考电压，比较器1A的参考电压为2/3ccV，加在同相输入端，比较器2A的参考电压为1/3ccV，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放1A、2A组成。高电平触发信号加在1A的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器_DR端的输入信号；低电平触发信号加在2A的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R—S触发器_DS端的输入信号。基本R--S触发器的输出状态受比较器1A、2A的输出端控制。2.CD4017的工作原理十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。3.LED灯的绘制与封装四原理图绘制五PCB绘制利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路板比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。PCB绘制的一般步骤：（1）选择菜单File/New命令，双击框中PCB设计服务器（PCBDocument）图标，建立PCB设计文档，进入PCB设计界面。（2）选择菜单Design/Add/RemoveLibrary，在“添加/删除元件库”对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，PCBFootprint。（3）布线规则是设置布线的各个规范：通过Design—Rules进行设置安全间距、走线层面和方向、过孔形状、走线线宽等a.双面板制作b.VCC和GND线宽为30mil,c.其它走线宽度为15mil。d.过孔为外径30mil，内径为25mil（4）选择菜单Design/LoadNets，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表.net文件，如果没有错误，单击Execute，也可在Sch原理图菜单Design—UpdatePcb进行，如果出现错误提示，必须更改错误。（5）调整元件封装，合理布局。Protel99SE既可以进行自动布线也可以进行手工布线，但是一般要手工布线，那样才能符合特定要求以及避免一些电器规则出错（6）最后做一次电器规则检查Tools工具—DEC如果有错误则必须更改好，直到最终的PCB板完整做好。六电路板焊接与调试根据原理图将电器元件一一焊接在电路板上面，焊接要注意一下内容：电烙铁使用前要上锡，具体方法是：1、将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂(松香)，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡(亮亮的薄薄的就可以)。2、在进行普通焊接的时候(比如在万能板上焊接直插式元件)，一手烙铁，一手焊锡丝，靠近根部，两头轻轻一碰，一个焊点就形成了。焊点理想的形状是一滴那种。3、在万能板上焊接直插元件时，要将引脚尽量插到底。4、焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。5、焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。4、电烙铁应放在烙铁架上。电路板焊接完成后应接电源开始调试，如果有错误应及时修改。七心得体会此次电子线路CAD对于我们算是很好的一次实习。平日上课虽然认真听讲在老师自己动手，我们在下面看幻灯片，想想是很简单的，但实际做起来，对于我来说又是从零开始，没有实践经验及一些设计规格，最大的障碍就是Protel99软件内的英语单词不认识，只能利用Protel99中做PCB板向导，做好PCB板规格，那么就是载入元件的封装，在此过程可能会出现“封装找不到”和“引脚不对应”这需要去解决问题，同样这也是制PCB板的难点。接下来是布局，依我的经验不采用自动布局，自动布局不合理，过于紧凑，故用手工布局。在布线的规则及覆铜等具体的操作是比较简单。最后利用PCB3D视图观察制作的效果。