多功能视力保护器CAD课程设计论文.doc

2016 2017 学年 第 2 学期 电子线路CAD实训 课 程 设 计 报 告题 目： 多功能视力保护器 专 业： 电子信息工程 班 级： 电子信息工程2班 姓 名： 指导教师： 第1页一、任 务 书课题名称多功能视力保护器指导教师（职称）（副教授） 执行时间2016 2017 学年第 2 学期 第 14 周设计目的1. 培养学生团队合作精神2. 通过查阅手册和有关文献资料培养独立分析和解决实际问题的能力。3. 通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。4. 掌握protel dxp原理图的设计方法，掌握PCB板图的设计。5. 综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。6. 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。设计要求1. 设计硬件电路的protel原理图，确定各电路模块的主要参数。2. 按照要求绘制protel PCB板图。3. 校验实验报告。4. 制作出70mm×90mm的电路板，单双面布线，线宽为20mil，安全距离为10mil，布局合理，符合电气规则。第2页摘 要 目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施，又缺专业机构的治疗。 因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（包括看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。 本设计主要实现测距报警、测光报警以及定时报警功能。利用超声波发射接收器、NE555、光敏电阻等元件组合成电路，来实现上述功能。通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出，所采用的是纯硬件电路，且分别对超声波接收与发射、NE555及光敏电阻的特性及各个功能进行分析，通过这些元件的组合来实现设计所需的报警功能。该视力保护器实用、方便、功耗低、易于维护，并且具有保护使用者视力、预防近视的功能。 关键词： 视力保护器；多功能；超声波；光敏电阻。目 录摘 要1第一章 引言21.1 选题的背景21.2 视力保护器的现状3第二章 设计的目的及要求31.1 设计的目的31.2设计的要求4第三章 电路设计分析53.1电路原理框图53.2电路设计原理图5第四章 电路总设计64.1自制元件Bell64.2电路原理图7参考文献9总 结10三、指导记录（包括合作讨论情况）11第一章 引言1.1 选题的背景 学生近视在我国已成为一个日益严重的社会问题，国家有关部门对许多职业均有明确的视力要求，而一旦近视，花再多的钱医治也不可能恢复原有的视力。专家认为造成学生近视的最主要原因是读写姿势不正确。国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼睛离读物一尺，身离书桌一拳。 目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施，又缺专业机构的治疗。 因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（包括看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。1.2 视力保护器的现状 现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。国内这方面的研究现状为：在国内生产的视力保护器，又称坐视宝，它能有效的对使用者的坐姿不当进行语音提示。还有国内一些厂家生产的坐姿矫正器，可以纠正看书，写字的不良坐姿。总体来看，国内生产的视力保护器功能特点比较单一，与人们的个性化需求尚有很大的差距，故不能很好的满足广大使用者的需求。国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。美国德克萨斯大学西南医药学中心何于光表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低发生近视的概率，他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视力的保护能起到事半功倍的作用。研究表明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有，现有的产品只是侧重视力保护的方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。第二章 设计的目的及要求1.1 设计的目的a.培养学生团队合作精神b.通过查阅手册和有关文献资料培养独立分析和解决实际问题的能力。c.通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。d.掌握protel dxp原理图的设计方法，掌握PCB板图的设计。e.综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。f.培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。1.2设计的要求a.设计硬件电路的protel原理图，确定各电路模块的主要参数。b.按照要求绘制protel PCB板图。c.校验实验报告。d.制作出70mm×90mm的电路板，单双面布线，线宽为20mil，安全距离为10mil，布局合理，符合电气规则。第三章 电路设计分析3.1电路原理框图 视力保护器由测光电路、显示电路、报警电路、定时电路4个部分组成，如图1所示 图 1 电路原理框图3.2电路设计原理图图 2电路设计原理图本电路主要包含：该电路包括3个振荡器：（即 超声波发射振荡器、报警声振荡器和定时用振荡器）、一个超声波接收放大器、一个光控电路和各功能的控制与指示灯电路。第四章 电路总设计4.1自制元件Bell4.2电路原理图4.3制作符合要求的PCB板4.4将电路原理图导入PCB板，得到PCB图参考文献1、齐跃峰. 电子线路CAD. 西安电子科技大学出版社, 20082、潘永雄.电子线路CAD实用教程（第三版）.西安电子科技大学出版社,20073、及力. Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.电子工业出版社,20044、曾峰.印刷电路板（PCB）设计与制作.电子工业出版社，20035、关健、张晓娟.电子CAD.电子工业出版社，2003总 结 本次CAD课程设计设计硬件上完成了多功能视力保护器的设计，并在此平台上进行软件设计，经过测试，基本满足设计目标，可以完成各项基本功能。 在系统的开发过程中遇到不少困难，整个过程当中严格按照“发现问题分析问题解决问题”的思想解决问题，经过长时间认真刻苦调试和老师、同学的帮助，一一得到解决。通过本次设计，我在接受新知识的能力、自学能力上得到了很好的锻炼，为即将踏上工作岗位奠定了良好的基础。 当然，由于时间关系，本次设计的系统也有某些不太完善的地方： (1)超声波测距的使用，有时会出现大的干扰； (2)定时功能有些单一，目前只能实现一通电就自动开始计时。 以上问题有待进一步改善，例如定时功能，更好的设计应该能实现随时定时与自定义定时时间。相信通过我的进一步学习，最终会找到完美的解决方案。三、指导记录（包括合作讨论情况）1. 如何建立自己的原理图文件？ 首先执行菜单命令“FileSchematic Library”，建立新原理图库元件项目，然后执行“FileSave as”命令，选择合适的路径保存项目。单击Library Editor标签，打开原理图元件编辑器，可以看到在Components栏中系统已经建立了一个名为“Component-1”的元件。2. 如何使用PCB向导来创建PCB？ 在打开的protel工程下，打开File面板，在File面板中选择New from template栏中的PCB Board Wizard选项，在单击Next按钮，系统将进入PCB度量单位选择对话框，在这里可以选择度量单位英制或米制，选好后，单击Next按钮，向导将弹出PCB尺寸形状设置窗口，这里选择Custom选项，在单击Next按钮，进入用户自定义参数设置窗口，设好后将弹出PCB层数设置窗口，这里信号层和电源层皆为两层，在出现过孔选择窗口，这里选择通孔，进入布线参数选择窗口，设好后进入导线和过孔尺寸设置窗口，之后点击Next按钮，再点击Finish按钮就可。四、 答辩记录及评分表课题名称多功能视力保护器答辩教师（职称） 答辩时间20162017 学年第 2 学期 第 15 周答辩记录1. 什么是PCB双面板？答：PCB双面板（Double-Sided Boards）的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的桥梁叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。2. 什么是元件封装？答：封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接·封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。成绩评定： 第15页第 11 页