protel課程設(shè)計 汽車尾燈

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　protel設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套將EDA環(huán)境引入到Windows環(huán)境中的EDA開發(fā)工具，是具有強大功能的電子設(shè)計CAD軟件，它具有原理圖設(shè)計、印刷電路板（PCB）、設(shè)計層次原理圖設(shè)計、報表制作、電路仿真以及邏輯器件設(shè)計等功能，是進行電子設(shè)計最有用的軟件之一。</p><p>　　在原來Protel

2、99SE的基礎(chǔ)上，應用最先進的軟件設(shè)計方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系統(tǒng)的EDA設(shè)計軟件Protel DXP。Protel DXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。Protel DXP是第一個將所有設(shè)計工具集于和一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。Protel DXP運行在優(yōu)化的設(shè)計瀏覽器平臺上，并且具備當今所有先進的設(shè)計特點，能夠

3、處理各種復雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，Protel DXP提供了全面的設(shè)計解決方案。</p><p>　　本次protel課程設(shè)計實現(xiàn)汽車尾燈的原理圖,PCB板制作，以及電路仿真。這里用protel DXP進行原理圖繪制和PCB板制作，用Multisim 12進行電路的仿真。</p><p>　　關(guān)鍵字：Prote

4、l ；PCB；汽車尾燈設(shè)計；Multisim</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Protel design system is the world's first set of EDA environment will be introduced to the Windows environment in the EDA

5、 development tools, is a strong feature of the electronic design CAD software, it has a schematic design, printed circuit board (PCB), schematic design level design , Making statements, circuit emulation and logic device

6、 design, and other functions, is the conduct of electronic design one of the most useful software. In the original Protel 99SE on the basis of the most ad</p><p>　　Keywords：Protel；PCB；simulate；multisim&

7、lt;/p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　汽車尾燈是汽車的主要部分，在我們的生活中不可缺少，正是有了它才是我們的交通得以正常進行?，F(xiàn)在社會上出現(xiàn)交通事故的比例很高除了自身原因外，汽車尾燈也發(fā)揮著主要的作用，尾燈的指示燈按正常指定閃爍將會避免很多事故的發(fā)生 。汽車尾燈控制電路是數(shù)字電路在交通控制電路中的典型應用，在日常生活中有著廣泛的應用，本設(shè)計

8、基本上模擬了汽車運行過程中的實際狀況，一般有左右各三個燈，當人們看到燈不同形式的亮滅閃爍時，就會知道駕駛員的操作意圖，即行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及剎車。本設(shè)計將借助Protel 99se和NI Multisim10仿真。</p><p><b>　　2 設(shè)計方案</b></p><p>　　2.1汽車尾燈電路設(shè)計要求</p><p>　　汽車行駛時有正

9、常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和剎車四種情況，設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。</p><p>　　(1)汽車正常行駛時指示燈全滅。</p><p>　　(2)汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)三個燈循環(huán)點亮。</p><p>　　(3)汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)三個燈循環(huán)點亮。</p><p>　　(4)汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。</p&g

10、t;<p>　　2.2設(shè)計原理及原理框圖</p><p>　　汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路，三進制計數(shù)器，譯碼、顯示驅(qū)動電路組成。由于汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時，三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。</p><p>　　首先，設(shè)置兩個可控的開關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)。</p><p>

11、　　開關(guān)置為00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；</p><p>　　開關(guān)置為01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)；</p><p>　　開關(guān)置為10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)；</p><p>　　開關(guān)置為11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。</p><p>　　三進制計數(shù)器可由74LS163芯片和74LS00構(gòu)成；譯碼電路可用譯碼器74LS138和

12、6個與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管和6個反向器構(gòu)成。</p><p><b>　　原理框圖如圖所示：</b></p><p><b>　　圖2.1原理框圖</b></p><p><b>　　3 單元設(shè)計電路</b></p><p>　　3.1 時鐘脈沖電路<

13、;/p><p>　　55定時器簡介：555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)電路和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當5腳懸空時，則電壓比較器A1的反向輸入端的電壓為2/3Vcc,A2的同相輸入端的電壓為1/3Vcc,若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于1/3Vcc,則比較器A2的輸出為1，，可使RS觸發(fā)置1。，使輸出端OUT為1。如果闕值輸入端TH的電壓大于2/3Vcc，同時TR電壓大于1

14、/3Vcc，則A1輸出為1，，A2輸出為0，，可將RS觸發(fā)器置0，可使輸出為0電平。下圖為555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖3.1：</p><p>　　圖3.1 555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖</p><p>　　如圖3.2為由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。接通電源后，電容C被充電，Vc上升，當Vc上升到2/3Vcc時，觸發(fā)器被復位，此時Vo為低電平，電容C通過R2和T放電，使Vc下降。當Vc先

15、講到1/3Vcc時，觸發(fā)器又被復位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。周期T為：</p><p>　　T=（R1+2R2）Cln2≈0.7(R1+2R2)C=0.7(28.6K+56.7K×2)×10nF=0.994us</p><p>　　圖3.3所示的為電路的輸出波形，結(jié)果符合預期。</p><p><b>　　圖3.2 時鐘電路</b>

16、;</p><p>　　圖3.3 時鐘電路輸出</p><p>　　3.2 開關(guān)控制電路</p><p>　　開關(guān)控制電路通過控制開關(guān)J1和J2的開通于關(guān)斷，實現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。</p><p>　　J1、J2置于00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；</p><p>　　J1、J2置于01狀

17、態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；</p><p>　　J1、J2置于10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；</p><p>　　J1、J2置于11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。</p><p>　　設(shè)計的開關(guān)控制電路如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 開關(guān)控制電路</p><p>　　3.3 三進制計數(shù)器</p&g

18、t;<p>　　汽車左或右轉(zhuǎn)彎時由于是三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進制計數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求電路，由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即邏輯功能表：（0表示燈滅，1表示燈亮）</p><p>　　此計數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計數(shù)功能簡介：其計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的，當CTp和CTt均為高電平時，在CP上升

19、沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74LS163，只有當CP為高電平時CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與CP無關(guān)。74LS163的引腳圖及真值表如圖3.5和3.6所示：</p><p>　　圖3.5 74LS163引腳圖</p><p>　　圖3.6 74LS163真值表</p><p>　　3.4 譯碼顯示電路<

20、/p><p>　　此電路由74LS138芯片和6個與非門，6個反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。</p><p>　　74LS138芯片簡介：74138為3線-8線譯碼器，，其工作原理如下：當一個選通端為高電平，另兩個選通端為低電平時，可將地址端的二進制編碼在一個對應的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴展成32線譯碼器，若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其

21、引腳圖和真值表如圖3.7所示：</p><p>　　圖3.7 74LS138引腳圖和真值表</p><p>　　譯碼和顯示電路如圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 譯碼和顯示電路</p><p><b>　　4 性能測試與仿真</b></p><p>　　4.1 NI Multisim

22、10 的簡單介紹</p><p>　　NI Multisim10仿真軟件適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim10具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析等功能，可以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。還可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路，包括電工學、模擬電路、數(shù)字電

23、路和接口電路等，在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有原器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。</p><p>　　利用NI Multisim10可以實現(xiàn)計算機仿真設(shè)計與虛擬實驗，具有如下特點：設(shè)計與實驗可以同步進行；設(shè)計和實驗用的元器件及測試儀器儀表種類齊全；可方便的對電路進行測試與分析，且易學易用，便于電氣類學生學習、開展綜合性的設(shè)計與實驗，有利于培養(yǎng)綜合

24、分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力。</p><p>　　4.2 利用NI Multisim 10 進行仿真</p><p>　　設(shè)計的總體電路圖如圖4.1所示：</p><p><b>　　圖4.1 總體電路</b></p><p>　　仿真時，當S1A和S2A都斷開時，留個等都不亮；當S1A斷開和S2A閉合時，下方的三個等輪流

25、循環(huán)點亮；當S1A閉合和S2A斷開時，上方的三個燈循環(huán)點亮；當S1A和S2A都閉合時，六個燈同時閃爍。</p><p>　　4.2 protel DXP原理圖（sch）和PCB</p><p>　　4.2.1原理圖流程設(shè)計</p><p>　　下面，要開始進行原理圖設(shè)計了。如果初次進行原理圖設(shè)計的初學者，怎樣在DXP中實現(xiàn)自己的設(shè)計構(gòu)想了？再次，給出在Protel

26、DXP中實現(xiàn)原理圖設(shè)計任務的一般流程。</p><p>　　(1)首先根據(jù)個人的設(shè)計任務，規(guī)劃設(shè)計層次是單張圖紙還是層次設(shè)計，以及采用何種層次完成設(shè)計。</p><p>　　(2)建立板級（PCB）項目文件，建立原理圖和連接圖紙。</p><p>　　(3)根據(jù)設(shè)計任務構(gòu)想、建立和編輯所需要的元件。如果要進行PCB設(shè)計，SIM仿真、SI仿真，就不單要有原理圖元件符號

27、，還要有SIM仿真模型、PCB封裝、SI模型。集成庫中的元件可以帶有這些相關(guān)信息?？梢越⒓蓭?，也可以使用分立庫結(jié)構(gòu)。建立的元件要經(jīng)過校驗，確認之后方可使用。</p><p>　　(4)防止元件。通過連線、總線、網(wǎng)絡標號、圖紙入口、端口和默認電源網(wǎng)絡等連接方式建立連接，再進行元件位號注釋。注釋可以在放置過程中設(shè)置，也可以進行自動標注。</p><p>　　(5)定義項目電氣規(guī)則檢查設(shè)置。

28、進行原理圖電氣規(guī)則檢查，完成原理圖編譯/修正。也可以進行數(shù)/模混合電路的SIM仿真。如果需要，可以在原理圖設(shè)置PCB設(shè)計規(guī)則，然后在PCB布局前對原理圖進行SI分析，找出潛在的信號完整性問題。在文件仿真調(diào)整之后，仍需要進行項目的編譯、修正。確認沒有錯誤之后，就可以傳遞設(shè)計信息到PCB，進行下一步的PCB板設(shè)計。在PCB設(shè)計過程中，如果元件位號發(fā)生變化，可以執(zhí)行從PCB到原理圖的反向注釋。</p><p>　　4.

29、2.2新建項目和原理圖</p><p>　　下面來創(chuàng)建一個設(shè)計項目和原理圖文件，并保存該文件。</p><p>　?。?）選擇菜單命令File|New，能都打開一個創(chuàng)建文件的三級菜單。如圖4.2所示：</p><p><b>　　圖4.2 新建工程</b></p><p>　　（2）選擇其中的PCB Project命令，

30、建立一個空的項目文件，這時左邊會出現(xiàn)空的工程，右鍵Save as ，選擇路徑和自定義文件名為my work，完成后確定。結(jié)果如圖4.3所示：</p><p>　　圖4.3 新建工程示意圖</p><p>　?。?）執(zhí)行菜單File|New|Schematic，在剛才建立的項目中新建原理圖。如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 新建原理圖文件</p&g

31、t;<p>　?。?）同重命名工程名一樣，重新命名為work1。建立完成后就正式建立了一個新的項目和原理圖文件。</p><p>　　（5）接下來就是畫原理圖文件了。最終完成的原理圖文件如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 protel原理圖</p><p><b>　　4.2.2 PCB</b></p>

32、<p>　?。?）原理圖建立完成后如何生成PCB了？首先File|New|PCB建立一個PCB文件，另存為PCB1。如圖所示：</p><p>　　圖4.6 新建PCB文件</p><p>　　（2）接下來左鍵單擊原理圖，Design|Update PCB Document to PCB1，會出現(xiàn)一個彈出窗口，點擊確定。</p><p>　　圖4.7 生成

33、PCB</p><p>　?。?）接下來會出現(xiàn)Engineering Change Order，再點擊Validate Changes 和Execute Changes，如果檢查無錯誤就會出現(xiàn)結(jié)果。</p><p>　　圖4.8 生成PCB</p><p>　　（4）接下來要做的是就是確定板子的大小和布局元器件了。布局完元器件可以用Auto Route進行自動布線。

34、結(jié)果如圖4.9所示。</p><p>　　圖4.9 最終PCB</p><p>　　4.2.3 生成元件清單</p><p>　　用Report| Bill of Materials 生成元件清單，可以選擇導出為EXCEl格式，如下圖所示：</p><p>　　圖4.10 元件清單</p><p>　　4.2.4 生成

35、3D圖</p><p>　　通過命令View| Switch to 3D 生成3D 試圖，結(jié)果如圖4.11所示：</p><p>　　圖4.11 PCB 3D圖</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過為期一周的課程設(shè)計，基本完成了本次設(shè)計的設(shè)計要求：汽車正常運行時指示燈全滅，汽車右轉(zhuǎn)彎時，

36、右側(cè)3個燈按右循環(huán)順序點亮，車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)3個燈按左循環(huán)順序點亮，汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。本次設(shè)計是通過查閱各種資料和小組討論與思考做出來的，在設(shè)計的過程中，單元電路仿真和性能的測試是用IN Multisim10軟件進行仿真的，效果非常明顯，最后的總原理電路圖借助Protel 99SE完成，經(jīng)過構(gòu)建網(wǎng)絡表，自動布線等環(huán)節(jié)，最終制成了PCB電路板。設(shè)計基本實現(xiàn)了汽車在運行時尾燈點亮方式的各種情況。但仍然存在很多不足的地方，例如

37、某種程度上脫離了汽車真正行駛時的實際情況，還存在很多細節(jié)方面要注意的問題。如果在時間允許的條件下可以對這一系列不足進行逐步的改正。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1].李東生、張勇等編著.ProtelDXP電路設(shè)計教程.電子工業(yè)出版社.北京：2003</p><p>　　[2].張松、張霆、廖科、胡科編著.

38、Protel 2004電路設(shè)計教程.清華大學出版社，北京：2006</p><p>　　[3].歷雅萍、易映萍編.電子技術(shù)課程設(shè)計.機械工些出版社 2006</p><p>　　[4].彭介華主編 .電子技術(shù)課程設(shè)計指導.高等教育出版社 2006</p><p>　　[5].謝自美.電子線路設(shè)計實驗測試（第三版）.武漢：華中科技大學出版社2006</p>