倒计时器设计报告样本.doc

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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指导教师: _辛宏卫_ 工作单位: 西安电子科技大学 题 目: 365倒计时电路的设计 初始条件: 给定Protel 99SE应用软件, 集成译码器、 数码管、 计数器、 脉冲发生器等元器件.要求完成的主要任务:1. 设计工作量:一月;2. 技术要求: (1)要求设计的365倒计时器在接通电源后从显示值365递减, 即电路进行减计数运算;(2)利用Protel软件完成365倒计时器原理图与PCB板的绘制, 并对相关特性信号进行仿真.时间安排: 第1周, 安排任务,经过上网, 看书查询资料第2周, 设

2、计图纸, 购买元件, 准备工具, 制作电子版实验报告 第34周, 上交报告, 等待老师答复。经过电脑工具模拟仿真, 查错, 开始焊接电路板 第5 周, 上交作品, 评分 指导教师签名: 年 月 日目 录摘 要IABSTRACTII1 电路原理图的设计II1.1单元电路的设计11.1.1计数部分11.1.2译码显示部分3 1.2脉冲设计.41.3总图设计51.3.1设计电路总图51.3.2 主要原理说明52 PROTEL原理图绘制72.1 创立文件72.2 原理图的绘制73 PCB图的制作93.1 导入元器件93.2 元器件的布线94 PROTEL对设计电路的仿真104.1新建仿真原理图104.

3、2 仿真分析104.2.1参数设置104.2.2 仿真波形114.2.3 仿真结果分析115 设计心得体会126 参考文献137 实物图.13附录:元器件清单14摘 要Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入到Windows环境中的EDA开发工具, 是具有强大功能的电子设计CAD软件, 它具有原理图设计、 印刷电路板( PCB) 、 设计层次原理图设计、 报表制作、 电路仿真以及逻辑器件设计等功能, 是进行电子设计最有用的软件之一。计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用, 其应用领域非常广泛, 本次实验课设是利用计数器译码显示器等逻辑芯片设计一个简易的365倒计时器, 并利用Prot

4、el 99 SE对其原理图进行绘制, PCB图制作和仿真.关键字: Protel设计. 计数器. 译码显示器. 365倒计时器. 原理图绘制. PCB制作. 仿真 英文翻译: AbstractThe Protel design system is in the world the first set introduces the EDA environment Windows in the environment the EDA development kit, has the formidable function electron to design the CAD software, i

5、t has the schematic diagram design, the printed wiring board (PCB), design level functions and so on schematic diagram design, report form manufacture, circuit simulation as well as logical component design, is carries on the electron to design one of most useful softwares.Counter is a sequential lo

6、gic circuit based on the practical application of knowledge, and its broad range of applications, this experiment is to use class-based counter 365 countdown to achieve the design and the use of Protel 99 SE to its schematic drawing, PCB production and Simulation Fig.Keywords: Protel design. Counter

7、. Decoder display. 365 countdown device. schematic drawing. PCB production. Simulation Fig.365倒计时器的Protel应用设计1 电路原理图的设计本电路设计是利用计数器, 译码显示器等元器件进行一个从365递减的减计数器的设计, 以下将对其设计原理思路进行说明。1.1单元电路的设计1.1.1计数部分 计数部分由三集成芯片74LS160D构成, 74LS160是可预置的十进制同步计数器, 它具有双时钟输入, 并具有清除和置数等功能, 其引脚排列及逻辑符号如下所示: ( a) 引脚排列 (b) 逻辑符号图1

8、 74LS192的引脚排列及逻辑符号图中: TC为进位输出端, CEP为计数控制端, Q0Q3为输出端, CET为技术控制端, CP为时钟输入端( 上升沿有效) , /MR为异步清除输入端( 低电平有效) , /PE为同步并行置入控制端( 低电平有效) 。 其功能表如下: MRPECETCEPAction On The Rising Clock Edge()L HHHH X L H H HXXHLXXXHXL RESET(Clear)LOAD(PnQn)COUNT(Interment)NO CHANGE(Hold)NO CHANGE(Hold) 说明: H高电平; L低电平; X任意74LS1

9、60的工作原理是: 当等于0时进行置数, 当=1, MR=0时, 若时钟信号加到CPD端, 且CPu=1, 则计数器在预置数的基础上进行减计数, 当计数到0时, TCD发出借位下跳变脉冲, 将该端与高位计数器的CPD相连, 则当低位TCD发出借位脉冲时, 高位才进行减计数, 据此设计出部分电路如下图所示:图21.1.2译码显示部分74LS48 是 BCD 码到七段码的显示译码器, 它能够直接驱动共阴极数码管。它的管脚图如图3所示图3 74LS48的引脚排列图74LS48 在使用时要注意以下几点: (a) 要求输入数字 015 时”灭灯输入端”BI 必须开路或保持高电平。如果不要灭十进制的 0,

10、 则”动态灭灯输入”RBI 必须开路或为高电平。(b) 当灭灯输入端 BI 接低电平时, 不论其它输入为何种电平, 所有各段输出均为低电平。(c) 当”动态灭灯输入端”RBI 和、 、 、 输入为低电平而”灯测试端”LT 为高电平时, 所有各段输出均为低电平, 而且”动态灭灯输出端”RBO 处于低电平。(d)”灭灯输入/动态灭灯输出端”BI/RBO 开路或保持高电平而”灯测试端”LT 为低电平时, 所有各段输出均为高电平 (e) BI/RBO 是线与逻辑, 既是”灭灯输入端”BI 又是”动态灭灯输出端”RBO。显示器采用的是数码管显示, 译码显示部分的电路图设计如下, 图41.1.3 信号控制

11、输入端信号输入端采用了集成芯片74LS08J来实现信号输入的控制, 74LS08J是二输入与非门, 其逻辑符号如图5(b)所示: 图5( a) 图5( b) 若一脚接A信号, 2脚接B信号, 则输出为AB的反, 由此可知若其中一脚接时钟发生信号, 则另一脚必须接高电平, 时钟脉冲信号才能到达输出端, 由此来实现对信号输入的控制, 也就能实现计数过程中途暂停的功能。1. 2脉冲设计使用NE555及一定电阻, 电容的设计越1K赫兹的脉冲, 如图5( a) 。1.3总图设计1.3.1设计电路总图图71.3.2 主要原理说明如图6所示, ( 1) 接通电源后, 加计数端置无效电平, 将置数端接向低电平

12、, 即接地, 则三芯片74LS160均为置数状态。因三芯片由高位到低位的输入端分别接的是0011 0110 0101, 则分别置数3 6 5.( 2) 再将置数端介入高电平, 与非门2脚控制时钟信号的输入, 接高电平时有效。( 3) 由低位开始进行减计数运算, 经过译码显示器显示数值, 每当低位计数器由9变为0, 将向高位计数器发出借位信号, 即给高位减计数端一触发信号, 使其减一。( 4) 如此下去, 则实现由365递减。2 Protel原理图绘制2.1 创立文件 在Protel主界面新建的设计文件下建立一个”sch”文件,进入即可绘制原理图.之后的仿真,PCB文件的建立方式相同.如下图8图

13、82.2 原理图的绘制( 1) 选取原件 点击左边工具栏的Browse Sch, 在元件库中找到所需要的原件, 双击后仿真设计图纸中。 ( 2) 摆放原件将原件按照电路要求摆放好, 主意要给连线做好准备。( 3) 元件连线使用WiringTools中的连线工具对电路图中的原件进行连线。要注意该线是否有电气性质。当预拉线的指针移动到元件的引脚或其它电气特性线时, 指针的中心将会出现一个黑点, 它提示我们在当前状态下单击鼠标左键就会形成一个有效的电气连接。( 4) 加输入/输出端口将上述完成后, 便会形成如图5所示电路图: ( 5) 更改元件属性用鼠标双击任一个元件都会弹出次元件的属性对话框, 其

14、中包括元件样本, 元件的封装方式, 元件的序号, 元件的参数值等。( 6) 电气规则检查当整个电路设计完成后, 能够进行电气规则检查。主要是检查电路图中是否有电气性质不一致的情况。电气规则检查依据问题的严重性分别以错误或警告信息来提示用户。ERC检查报告无错后进行下一步。( 7) 生产网络表网络表非常重要, 它是PCB中自动布线的灵魂, 也是原理图设计软件SCH与印刷电路板软件PCB之间的接口。因此必须生成网络表。选取设计菜单下的create netlist选项, 点击OK后生成网点击OK后生成网络表.3 PCB图的制作在原理图绘制后就进行其PCB板设计制作了.3.1 导入元器件( 1) 创立

15、PCB文件。同创立SCH文件类似, 在设计管理版面中创立一个名为pcb1.PCB的文件。( 2) 定义边框。在设计工作区的版层标签上选择keepOut layer, 选取工具条上的放置铜膜走线, 画一个边框。只要圈住所有器件就行, 不用太大。( 3) 加载网络表选择设计/加载网络表再在弹出的对话框中按Browse按钮, 选择sheet1.NET文件, 点击OK再在弹出的对话框中选择Execute, 则原件加载到工作区。3.2 元器件的布线(1)摆放原件 将原件摆放合理, 把重叠的元件拖开, 将原件标注等摆正。(2)自动布线 .Protel PCB 内集成了一个功能强大而品质高超的自动布线程序,

16、 能自动地设计出最佳的自动布线策略。选择自动布线菜单中的All, 在弹出的对话框中选RouteAll便开始自动布线程序, 布线完成后在弹出的对话框中选择OK便完成了自动布线。自动布线如图9图94 Protel对设计电路的仿真Protel 99se 提供了对电路许多参数的仿真,这里我仅对其做瞬间分析和傅里叶分析(Transient/Fourier Analysis).4.1新建仿真原理图 新建仿真原理图如图10所示,所用元器件在仿真所用到的元器件库中.图104.2 仿真分析 4.2.1参数设置在仿真原理图绘制好后,选择菜单栏中的仿真,将自己需要分析的参数点选中添至Active Signals中,

17、然后选择Transient/Fourier Analysis如图4-2,左侧是瞬态分析的仿真参数区, 右侧是傅里叶的仿真参数区。这里只选中瞬态分析。Start Time是分析开始时间, Stop Time是分析停止时间, Step Time是步长时间, Maximum Step是最大步长。经过重复调试,最终设定参数如下图11所示图114.2.2 仿真波形 运行后波形如图12所示 图124.2.3 仿真结果分析观察仿真出的波形可知,低位计数器在经过10个脉冲后触发高位计数器,实现了三位数十进制减计数功能,说明设计思路与设计结果的正确性。5 设计心得体会第一次接触到protel, 在老师的指导于自

18、己自学下开始摸索前进。但只是有了最简单最初步的了解。经过本次Protel课程设计, 自己更加熟悉了该软件的操作, 了解了Protel在电路原理图的绘制和PCB板制作上的强大功能。本次课设是制作了365倒计时器, 在课设过程中, 巩固了数字电路方面的理论知识, 更深刻地掌握了计数器 。经过这次课程设计, 我掌握了做课程设计的基本思路和方法, 在脑海里形成了基本的设计理念和设计技巧, 锻炼了自己的思维能力与动手能力。本次设计实验在原理图仿真这一环节经过重复调试, 在和同学的交流和努力下, 最终仿真出正确的波形, 小有成就感。这也启示自己遇到困难不轻易言弃。本学期进行了金工实习后, 锻炼下来的动手能

19、力在最后的焊接电路板上得到了运用, 实现了理论与实践的有机结合, 是自己的能力得到提高。由于本人水品有限, 敬请老师及各位同学批评指正。最后, 感谢在设计中给我帮助的同学与指导我的老师! 6 参考文献【1】江晓安, 董秀峰等 数字电子技术( 第三版) , 西安: 西安电子科技大学【2】王松林, 吴大正等 电路基础( 第三版) , 西安: 西安电子科技大学【3】谢自美, 电子线路设计 实验 测试( 第三版) , 武汉: 华中科技大学出版社 【4】 赵景波、 王劲松、 滕敦朋, Protel 电路设计: 从基础到实践, 北京: 电子工业出版社 【5】 张瑾、 张伟、 张立宝, 电路设计与制板Pro

20、tel 99SE入门与提高, 北京: 人民邮电出版社 【6】张伟、 孙颖、 赵晶, 电路设计与制板: Protel 99SE高级应用,北京: 人民邮电出版社 实物图片 附录:元器件清单 设计原理图元器件元件名 数量74LS48D 3数码管DCD-HEX 2 数码管 SEVEN-SEG-DISPLAY 174LS160D 374LS08J 174LS20D 1NE555 180K电阻 150K电阻 110u电容 10.01u电容 1印刷电路板仿真原理图元器件Part TypeDesignatorFootprint+5V V DIP-1474LS20D U DIP-1474LS160 U3 DIP-1674LS160 U1 DIP-1674LS160 U2 DIP-1674LS48 U6 DIP-1674LS48 U5 DIP-1674LS48 U4 DIP-16AMBERCC DS3AMBERCC DS1AMBERCC DS2VPULSE V1