《Protel软件应用》基于多谐震荡其的门铃电路设计_课程设计报告.doc

《《Protel软件应用》基于多谐震荡其的门铃电路设计_课程设计报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《Protel软件应用》基于多谐震荡其的门铃电路设计_课程设计报告.doc（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、Protel软件应用课程设计说明书基于多谐震荡的门铃电路设计 xxxxxxxxxxxx院信息工程系 Protel软件应用课程设计报告设计题目： 基于多谐震荡的门铃电路设计 专 业： 电子信息工程 班 级： xxxxxxxxxxx 学 号： xxxxxxxxxxxxx 姓 名： xxxxxxxx 同组人员： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 指导老师： 完成日期： 指导老师评语：得分： 指导教师签名： 目 录1 设计任务和性能指标41.1 设计任务41.2 性能指标42 设计方案与论证42.1 组成施密特触发器52.2 555构成多谐振荡器63 系统硬件设计73.1 电源电路原理73.

2、2 基于多谐震荡门铃电路原理83.3 元件清单93.4 元器件功能说明94 绘制原理图和PCB94.1 绘制原理图94.2 对所绘制的原理图进行编译。104.3 生成网络报表。104.4 生成元器件清单表。114.5 设置PCB板参数，电路参数等相关信息124.6 对元器件进行布局。144.7 自动布线144.8 生成PCB报表文件154.9 PCB板的打印155 PCB板制作、焊接与调试155.1 PCB板制作155.2 元器件的焊接165.3 系统的调试166 总结17致谢17参考文献18附件19附件一： 网络报表 基于多谐震荡的门铃电路设计.ENT19附件二： 元件清单2附件三 基于多谐

3、震荡的门铃电路设计.REP文件3Protel软件应用课程设计说明书基于多谐震荡的门铃电路设计1 设计任务和性能指标1.1 设计任务熟悉掌握基于多谐震荡的门铃的组成、工作原理，了解并掌握电路的一般设计方法，并且具备初步的独立设计能力，学习利用Protel DXP多谐震荡门铃电路，在设计电路的过程中熟练掌握555定时器以及由他构成的各种电路的结构和用途。同时提高焊接技术和实践能力。1.2 性能指标1、5V稳压电源的制作，误差值不超过0.1V。2、参考提供的电路图，用NE555搭建出简单的门铃电路。3、当按键按下时发出清脆的“叮”当按键松开是发出清脆的“咚”声。4、声音频率调整，电阻电容配比可依据实

4、际电路适当调整。5、5V稳压电源用插针留出测试点，用红色LED指示状态。2 设计方案与论证多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故 称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之 间来回转换，故又称它为无稳态电路。由定时器构成的多谐振荡器如图1所示，、和是外接定时元件，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、的连接处。由于接通电源瞬间，电容来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于故高电平触发 端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，

5、放电管截止。这时，电源经、对电容充电，使 电压按指数规律上升，当上升到时，输出uo为低电平，放电管导通，把从上升到这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数充。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在之间变化。工作波形如表2-1所示。图2-1定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形2.1 组成施密特触发器电路如图2-2所示，只要将脚和连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。图2-3画出了、和的波形图。设被整形变换的电压为正弦波，其正半波通过二极管同时加到定时器的脚和六脚，得到的V

6、i为半波整流波形。当Vi上升到时，从高电平转换为低电平；当下降到时，又从低电平转换为高电平。回差电压：图2-2 555构成施密特触发器 图2-3 555构成施密特触发器的波形图2.2 555构成多谐振荡器 由555定时器和外接元件、构成多谐振荡器，脚与脚直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过、向充电，以及通过向放电端放电，使电路产生振荡。电容在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如图2-5所示。图2-4 555构成多谐振荡器 图2-5 多谐振荡器的波形图输出信号的时间参数是：其中，为由上升到所需的时间，为电容放电所需的时间。电路

7、要求与均应不小于，但两者之和应不大于。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。一般多谐振荡器的工作过程可分为以下四个阶段:(1) 暂稳态: 电容充电 , 充电回路为地 ，充电时间常数为 为，电容上的电压随时间按指数规律上升 , 此阶段内输出电压稳定在高电平；(2) 自动翻转 ： 当电容上的电压上升到了时 , 由于定时器内 ，,使触发器状态由 1 变为 0, 由0变成 1, 输出电压由高电平跳变为低电平 , 电容中止充电；(3) 暂稳态：由于此刻， 因此放电管饱和导通 , 电容放电 ,

8、放电回路为 放电管 地 , 放电时间常数( 忽略管的饱和电阻 ), 电容电压按指数规律下降 , 同时使输出维持在低电平上。(4) 自动翻转: 当电容上的电压下降到了时 , 由于定时器内 , ,使触发器状态由0变为 1, 由1变成0, 输出电压由低电平跳变到高电平 , 电容中止放电.由于, 放电管截止 , 电容又开始充电 , 进入暂稳态；以后 , 电路重复上述过程 , 电路没有稳态 , 只有两个暂稳态 , 它们交替变化 , 输出连续的矩形波脉冲信号。3 系统硬件设计3.1 电源电路原理如图所示3-1所示，将220V市电通过同轴变压器转化为5V，通过整流桥电路将交流电流整流成直流电流，并通过C5、

9、C6、C7、C8，等滤波作用，使电压更加稳定。图3-1 基于多谐震荡的门铃电路设计的原理图3.2 基于多谐震荡门铃电路原理如图3-1所示，S1是门上的按钮开关，在平日没有按下的时候，C10无法接通不进行充电，因而C10处的电压为0，NE555的4端口（复位端）一直处于低电平，导致3端口输出一直为0，扬声器无法工作。而C11通过R3、R4、R5进行充电，充满电后，其电压约为电源电压。当按下SA时，当VCC的电流流过二极管对C1经行充电，其两端电压升高，4端口的电压也开始逐渐升高。同时C11开始对端口7进行放电，电容的电压下降，当其由VCC下降到2/3的VCC时，放电管导通，3端口输出为低电平，但

10、当下降到1/3VCC时，放电管截止，C11则开始充电，3端口理应输出高电平，但是由于控制4端口的电容C10的电压还没有充好点，4端口仍旧输出0使输出端口3强制输出0，扬声器不工作。当C10充好电之后，4端口为高电平，然后输出端3即可输出1，这时扬声器可以工作，发出“叮”的响声（其频率值在后面给出）（C2的充放电过程不断的重复进行）。当松开S1时，VCC则不能通过二极管对C11充放电，只能通过R3、R4、R5充放电，由于电阻值的改变，使其频率发生改变，电阻变大，频率变低，发出“咚”的声响。与此同时，C10开始放电，当使其的电压不断下降，最终4端口输入为低电平，强制将其复位，扬声器不再工作。3.3

11、 元件清单基于多谐震荡的门铃电路 清单如下表3-1所示：表3-1 基于多谐震荡的门铃电路 元器件清单喇叭1个电位器5041个NPN 90131个1N41484个电阻47K4个红色二极管1个电容470uF1个电阻4701个L78051个电容220uF1个瓷片1043个瓷片2032个电容10uF1个瓷片1033个插针2个3.4 元器件功能说明根据原理图（图3-1所示），各个主要元器件功能说明见表3-2所示表3-2 基于多谐震荡的门铃电路设计 各个主要元器件功能说明表NE555与外接元件R1、R2、C构成多谐震荡器C9滤波，使扬声器接收到稳定的脉冲波C10充放电控制NE555C11充放电控制NE55

12、5R2 R3 R5给C11充放电R6给C10充放电NPN放大电路，驱动扬声器工作4 绘制原理图和PCB确定课题后，用Protel AD10软件将电路原理图绘制出来。绘制电路原理图过程如下：4.1 绘制原理图打开AD10软件，新建一个“基于多谐震荡的门铃电路设计.PRJPCB”工程，在此工程基础上新建一个“基于多谐震荡的门铃电路设计.SCHDOC”原理图文件，如图4-1所示；图4-1 AD10绘制 基于多谐震荡的门铃电路的设计图根据要求，使用AD10绘制电路原理图。在绘制的时候，要注意选择合适的元器件以及多应的封装，阻值大小、电容容值、元器件的极性等；4.2 对所绘制的原理图进行编译。选择“Pr

13、oject-Compile PCB Project 基于多谐震荡的门铃电路设计.PRJPCB”,点击Messages查看编译结果，对于出现的Error项，一定要查找其中的错误原因并且加以改正，直至无错误为止；4.3 生成网络报表。选择“Design-Netlist For Project-Protel”，生成基于多谐震荡的门铃电路设计.NET 网络报表，如下图4-2所示，网络报表见附件一；图4-2 AD10 基于多谐震荡的门铃电路.NET 网络报表4.4 生成元器件清单表。选择“Reports-Bill of Materials”,生成元器件清单列表，如图4-3所示,元件清单见附件二；图4-3

14、 AD10 生成元器件清单列表PCB的生成。在“基于多谐震荡的门铃电路设计.PRJPCB”工程下新建一个“基于多谐震荡的门铃电路设计.PCBDOC”文件并点击保存到相应的路径，点击左下的“Menu”，在弹出的菜单中选择“Example layer statcks”“Single layer”来实现，为禁止布线层绘制电气边界，此PCB板采用大小为8000milX1000mil电气边界，如图4-4所示；图4-5 AD10 基于多谐震荡的门铃电路设计.PCBDOC 绘制电气边界4.5 设置PCB板参数，电路参数等相关信息（1） 检查原理图更新情况 行“Design Update Schematic

15、in基于多谐震荡门铃电路设计.PrjPCB”命令，系统将比较当前PCB板上信息与原理图的不同，得出需跟新的报表； 出对话框，点击“Yes”，将出现不用比较对话框，如图4-6所示；图4-6检查PCB板参数 一检查错误，点击“Explore Difference”，在弹出的对话框中双击 项，即可跳到对应的原理图位置上。（2） 完成检查后导入网络表 执行“Import change from 基于多谐震荡门铃电路.PrjPCB”，弹出的对话款中 列出了所有的改变； 点击Validata change，系统扫描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变，假若正确，“Check”栏为绿色的“”标记，否则

16、返回原理图进行相应的修改； 若都正确，点击 Execute Change，执行所有的更改，如果全部正确，“Done”栏为绿色“”标号，如图所示； 所有元器件封装及电气连接都导入了PCB中，如图4-7所示。图4-7 检查并导入元器件封装图至PCB中4.6 对元器件进行布局。布局后的效果如图4-8所示图4-8 元器件布局效果图4.7 自动布线设置布线规则，后选择“Auto Route All”进行自动布线（见图4-9），效果图如图4-10所示；图4-9 PCB板自动布线4-10 基于多谐震荡电路的门铃设计 PCB 布线后 效果图4.8 生成PCB报表文件选择“Reports Netlist Sta

17、tus”，弹出Net Status-基于多谐震荡的门铃电路设计.REP文件，报表文件见附件三4.9 PCB板的打印（1） 选择“Files Page setup”设置纸型、效果、打印内容等；（2） 点击上面对话框Advanced，弹出打印层面设置对话框；（3） 双击任一层，出现 Layer properties 对话框；（4） 选择“Files print preview”来预览打印内容，设置打印方式等。5 PCB板制作、焊接与调试5.1 PCB板制作1、将生成的PCB打印到转印纸上后，选择合适大小的覆铜板，将转印纸有电路图的一面紧贴覆铜板有铜的一那面，转印纸紧紧包住覆铜板，然后将裹有转印纸的

18、覆铜板放到转印机中转印。2、转印完成后等待覆铜板冷却，然后撕开转印纸，将覆铜板放到腐蚀液中腐蚀。3、等待大约20-30分钟，知道覆铜板上多余的铜全部被腐蚀掉，覆铜板变成带有线路的透明的黄色塑料板。4、将塑料板切割成合适的大小，注意电路板线路的完整性，用砂纸或者锉刀将板子边缘打磨光滑。5、用合适钻头的钻孔机给板子上的焊盘打孔，注意将钻头对准焊盘中心。6、用砂纸将电路板上线路的一层碳膜轻轻擦掉，会出现铜黄色的线路。PCB板基本制作完成。PCB板制作过程中遇到的问题及解决办法：1、 在钻三极管时会将两个孔钻到一起导致短接。解决办法：钻孔时将两边的孔钻的离中间远点。 2、 敷铜板转印完成后，有些线路会

19、出现断裂或者没有印到敷铜板上。解决办法：用转印笔在出现断裂的线路上轻轻地描，注意不要连到其他线路上。3、 钻孔过程中，误将线路钻断了。解决办法：焊接时将锡丝熔化后将断点连上。 5.2 元器件的焊接焊接顺序：先测量，做好记录；在清洁，挂锡焊接；最后检查质量。1、右手持电路铁。左手压住元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热烙铁头刃面上要吃锡，及带上一定量焊接。2、将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电路铁与水平面大约成60度角。以便融化的锡可以从烙铁头上流到到焊点上。将烙铁在焊点处停留的时间控制2-3秒钟。3、抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处得锡冷却凝固后，才可以松开左手。5.3 系统的调试在整个调试过

20、程，没有出现太大的问题，整体来说是十分顺利的。首先，我们连接好电路之后，我们就先用万用表将电路的各个之路经行测试，检查有没有短路或者断路，检查的方法就是将万用表调到欧姆挡，测试各支路的短路。在经行这一步测试时，我们就发现我们的问题，就是中间少了一根线将NE555的7端口和有3个电阻的那条支路相连，这导致，我们检查7端口的支路电阻时，万用表的显示屏上呈现的是无穷大的标志，立马，我们就着手检查电路，发现了问题，并将其解决掉。然后，我们接通了电源，按下了开关，很顺利的，第一次接电源就听到了“叮咚”的声响，这个让我们很欣慰。但是，我们也发现了我们电路的问题，就是由于叮咚声的频率比较的接近，导致和现实生

21、活中，大家认定的叮咚声有一定的出入。为了让叮咚声更加的悦耳动听，我们决定更换电阻大小，将叮的频率提高。问题也就出来了，由于实验室的电阻大小有限，并没有适合大小的电阻给我们经行挑选，于是，我们自己就讲电阻相并联，得到较小的阻值的电阻。最终将叮咚声调到了适合的频率。调试最终结束。6 总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不紧检验了我所学的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何去完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计。和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了为人处世。课程设计使我们专业课程知识综合应用的实践训练

22、，使我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深地体会到这句千古名的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。在这次设计过程中，体现出自己单独设计自动门的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。致谢Protel课程设计是我们的大学学习生活的一项学习任务，为期两个星期的课程设计过程中，我不仅较为系统的复习了以前学的知识，而且又学习了许多新知识，使我的知识更加系统化，更加完善。同时，也提高了独立分析

23、问题、解决问题的能力。相信课程设计一定会为我们在不久的将来踏上工作岗位打下了良好的实践基础。本次课程设计能够顺利地完成，首先要感谢我的指导老师。严谨的治学态度，深厚的学术造诣以及忘我的工作精神给我留下了深刻的印象。老师的严格要求和孜孜不倦的教导是我完成这次课程设计的重要保证，她给予了我很大的帮助和支持，在课题研究期间，提供了很多指导性的意见，对存在的问题给予细心的分析并提出许多宝贵的意见，使我受益匪浅。在此谨向老师们表示衷心的感谢！当然，我也要感谢给予我帮助和支持的朋友们。给了我这样一个锻炼、学习的机会，使我加深了对以前知识的理解，拓宽了知识面，也提高了我对所学知识的综合的应用能力。我忠心地祝

24、愿老师幸福安康，同学学业有成!参考文献1 康华光，陈大钦，张林.电子技术基础模拟部分. 北京：高等教育出版社，2006.12 周南生.晶体管电路设计与制作.北京：科学出版社，2006.83 铃木雅臣著，彭军译.晶体管电路设计.北京：科学出版社，20044 尹勇. Multisim电路仿真入门与进阶.北京：科学出版社，20055 清源科技. Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真.北京：机械工业出版社，2007.16 李与核. Protel DXP 2004 SP2 使用教程 北京；清华大学出版社2012.17 百度百科 NE555定时器 北京；http:/ 附件附件一： 网络报表

25、 基于多谐震荡的门铃电路设计.ENT3C5RB7.6-15Cap Pol1C6RB7.6-15Cap Pol1C7RAD-0.3CapC8RAD-0.3CapC9RAD-0.3CapC10RB7.6-15Cap Pol1C11RAD-0.3CapC12RAD-0.3CapD2D-38Bridge1D3LED-0LED0D4SMC1N4148D5SMCDiodeD6SMC1N4118LS1PIN2SpeakerNE555DIP-P8Component_1P1HDR1X2Header 2Q1TO-92A1N4148R2AXIAL-0.3Res1R3AXIAL-0.3Res1R4AXIAL-0.3R

26、es1R5VR5RPotR6AXIAL-0.3Res1S1SPST-2SW-PBVR1D2PAK_NVolt Reg(2C5-2C6-2C7-1C8-1D2-2D3-2VR1-2)(GNDC9-1D3-1NE555-1R2-1)(NetC5_1C5-1C7-2D2-4VR1-1)(NetC10_1C10-1D6-2NE555-4R6-2)(NetC10_2C10-2C11-1C12-1LS1-1R6-1)(NetC11_2C11-2NE555-2NE555-6R5-2)(NetC12_2C12-2NE555-5)(NetD2_1D2-1P1-1)(NetD2_3D2-3P1-2)(NetD4_

27、1D4-1D6-1S1-2)(NetD4_2D4-2R3-1R4-1)(NetD5_1D5-1NE555-3)(NetD5_2D5-2Q1-2)(NetLS1_2LS1-2Q1-1)(NetNE555_7NE555-7R4-2R5-1R5-3)(NetNE555_8NE555-8R3-2)(VCCC6-1C8-2C9-2Q1-3R2-2S1-1VR1-3)附件二： 元件清单Source Data From:基于多谐震荡的门铃电路设计.PrjPCProject:基于多谐震荡的门铃电路设计.PrjPCBVariant:杨翌虢 2015年6月Creation Date:2015/6/1610:44:

28、06Print Date:4217142171.4487FootprintCommentLibRefDesignatorDescriptionQuantityRB7.6-15Cap Pol1Cap Pol1C5, C6, C10Polarized Capacitor (Radial)3RAD-0.3CapCapC7, C8, C9, C11, C12Capacitor5D-38Bridge1Bridge1D2Full Wave Diode Bridge1LED-0LED0LED0D3Typical INFRARED GaAs LED1SMC1N4148DiodeD4Default Diode1

29、SMCDiodeDiodeD5Default Diode1SMC1N4118DiodeD6Default Diode1PIN2SpeakerSpeakerLS1Loudspeaker1DIP-P8Component_1Component_1NE5551HDR1X2Header 2Header 2P1Header, 2-Pin1TO-92A1N41482N3904Q1NPN General Purpose Amplifier1AXIAL-0.3Res1Res1R2, R3, R4, R6Resistor4VR5RPotRPotR5Potentiometer1SPST-2SW-PBSW-PBS1S

30、witch1D2PAK_NVolt RegVolt RegVR1Voltage Regulator124ApprovedNotes附件三 基于多谐震荡的门铃电路设计.REP文件NetsLayerLength2Signal Layers Only3686.450milGNDSignal Layers Only2407.197milNetC10_1Signal Layers Only3776.521milNetC10_2Signal Layers Only1916.396milNetC11_2Signal Layers Only3313.972milNetC12_2Signal Layers On

31、ly2836.752milNetC5_1Signal Layers Only3894.185milNetD2_1Signal Layers Only289.498milNetD2_3Signal Layers Only788.108milNetD4_1Signal Layers Only3288.225milNetD4_2Signal Layers Only825.008milNetD5_1Signal Layers Only1644.966milNetD5_2Signal Layers Only211.105milNetLS1_2Signal Layers Only720.301milNetNE555_7Signal Layers Only1521.104milNetNE555_8Signal Layers Only282.426milVCCSignal Layers Only6257.897mil