rotel课程设计 汽车尾.docx

武汉理工大学protel课程设计目 录Abstract31 引言42 设计方案52.1汽车尾灯电路设计要求52.2设计原理及原理框图53 单元设计电路63.1 时钟脉冲电路63.2 开关控制电路83.3 三进制计数器83.4 译码显示电路104 性能测试与仿真114.1 NI Multisim 10 的简单介绍114.2 利用NI Multisim 10 进行仿真114.2 protel DXP原理图（sch）和PCB124.2.1原理图流程设计124.2.2新建项目和原理图134.2.2 PCB154.2.3 生成元件清单184.2.4 生成3D图19心得体会20参考资料21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。在原来Protel 99SE的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows XP操作系统的EDA设计软件Protel DXP。Protel DXP在前版本的基础上增加了许多新的功能。Protel DXP是第一个将所有设计工具集于和一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。本次protel课程设计实现汽车尾灯的原理图,PCB板制作，以及电路仿真。这里用protel DXP进行原理图绘制和PCB板制作，用Multisim 12进行电路的仿真。关键字：Protel ；PCB；汽车尾灯设计；MultisimAbstractProtel design system is the worlds first set of EDA environment will be introduced to the Windows environment in the EDA 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 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 advanced software design methods, first introduced a Based on Windows2000 and Windows XP operating system EDA design software Protel DXP. Protel DXP on the basis of the previous version of the increase in the number of new features. Protel DXP is the first all-in design tools and a board-level design system, electronic designers of the project module from the initial planning to final production data can be formed in accordance with their own design to achieve. Protel DXP operation in optimizing the design of the browser platform, and have all of todays advanced design features, can handle complex PCB design process. Enter through the design simulation, PCB drawing editing, topology auto wiring, signal integrity analysis and design of output, and other technical integration, Protel DXP provides a comprehensive design solution.Keywords：Protel；PCB；simulate；multisim1 引言汽车尾灯是汽车的主要部分，在我们的生活中不可缺少，正是有了它才是我们的交通得以正常进行。现在社会上出现交通事故的比例很高除了自身原因外，汽车尾灯也发挥着主要的作用，尾灯的指示灯按正常指定闪烁将会避免很多事故的发生 。汽车尾灯控制电路是数字电路在交通控制电路中的典型应用，在日常生活中有着广泛的应用，本设计基本上模拟了汽车运行过程中的实际状况，一般有左右各三个灯，当人们看到灯不同形式的亮灭闪烁时，就会知道驾驶员的操作意图，即行驶、左转、右转及刹车。本设计将借助Protel 99se和NI Multisim10仿真。2 设计方案2.1汽车尾灯电路设计要求汽车行驶时有正常行驶、左转、右转和刹车四种情况，设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯（用发光二极管模拟）。 (1)汽车正常行驶时指示灯全灭。(2)汽车右转弯时，右侧三个灯循环点亮。(3)汽车左转弯时，左侧三个灯循环点亮。(4)汽车临时刹车时所有指示灯同时闪烁。2.2设计原理及原理框图汽车尾灯控制电路主要由开关控制电路，三进制计数器，译码、显示驱动电路组成。由于汽车左转或右转时，三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码器电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求点亮。首先，设置两个可控的开关，可产生00、01、10、11四种状态。开关置为00状态时，汽车处于正常行驶状态；开关置为01状态时，汽车处于右转弯的状态；开关置为10状态时，汽车处于左转弯的状态；开关置为11状态时，汽车处于刹车状态。三进制计数器可由74LS163芯片和74LS00构成；译码电路可用译码器74LS138和6个与非门构成；显示、驱动电路由6个发光二极管和6个反向器构成。原理框图如图所示：图2.1原理框图3 单元设计电路3.1 时钟脉冲电路55定时器简介：555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发电路和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器A1的反向输入端的电压为2/3Vcc,A2的同相输入端的电压为1/3Vcc,若触发输入端TR的电压小于1/3Vcc,则比较器A2的输出为1，可使RS触发置1。，使输出端OUT为1。如果阙值输入端TH的电压大于2/3Vcc，同时TR电压大于1/3Vcc，则A1输出为1，A2输出为0，可将RS触发器置0，可使输出为0电平。下图为555定时器内部结构与引脚图3.1：图3.1 555定时器内部结构和引脚图如图3.2为由555定时器构成的多谐振荡器。接通电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，此时Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc先讲到1/3Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。周期T为：T=（R1+2R2）Cln20.7(R1+2R2)C=0.7(28.6K+56.7K2)10nF=0.994us图3.3所示的为电路的输出波形，结果符合预期。图3.2 时钟电路图3.3 时钟电路输出3.2 开关控制电路开关控制电路通过控制开关J1和J2的开通于关断，实现汽车正常行驶、左转弯、右转弯和刹车四种状态。J1、J2置于00状态时，汽车处于正常行驶状态；J1、J2置于01状态时，汽车处于右转弯状态； J1、J2置于10状态时，汽车处于左转弯状态； J1、J2置于11状态时，汽车处于刹车状态。设计的开关控制电路如图3.4所示：图3.4 开关控制电路3.3 三进制计数器汽车左或右转弯时由于是三个指示灯循环点亮，所以用三进制计数器控制译码电路顺序输出低电平，从而控制尾灯按要求电路，由此得出在每种运行状态下，各指示灯与各给定条件的关系，即逻辑功能表：（0表示灯灭，1表示灯亮）开关控制J1 J2三进制计数器Q1 Q0六个指示灯1 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 00 10 00 11 01 0 0 0 0 00 1 0 0 0 00 0 1 0 0 01 00 00 11 10 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 11 1cp cp cp cp cp cp此计数器由74LS163芯片主要构成，74LS163计数功能简介：其计数是同步的，靠CP同时加在四个触发器上而实现的，当CTp和CTt均为高电平时，在CP上升沿作用下Q0-Q3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于74LS163，只有当CP为高电平时CTp和CTt才允许高至低电平的跳变，而与CP无关。74LS163的引脚图及真值表如图3.5和3.6所示：图3.5 74LS163引脚图图3.6 74LS163真值表3.4 译码显示电路此电路由74LS138芯片和6个与非门，6个反向器和发光二极管构成。 74LS138芯片简介：74138为3线-8线译码器，其工作原理如下：当一个选通端为高电平，另两个选通端为低电平时，可将地址端的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若外接一个反向器可级联扩展成32线译码器，若将选通端中的一个作为数据输入端时，74138还可以做数据分配器。下图为其引脚图和真值表如图3.7所示：图3.7 74LS138引脚图和真值表译码和显示电路如图3.8所示：图3.8 译码和显示电路4 性能测试与仿真4.1 NI Multisim 10 的简单介绍NI Multisim10仿真软件适用于板级的模拟/数字电路板的设计。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。NI Multisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域的分析、器件的线性和非线性分析等功能，可以帮助设计人员分析电路的性能。还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路和接口电路等，在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有原器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等。利用NI Multisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，具有如下特点：设计与实验可以同步进行；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表种类齐全；可方便的对电路进行测试与分析，且易学易用，便于电气类学生学习、开展综合性的设计与实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新能力。4.2 利用NI Multisim 10 进行仿真设计的总体电路图如图4.1所示：图4.1 总体电路仿真时，当S1A和S2A都断开时，留个等都不亮；当S1A断开和S2A闭合时，下方的三个等轮流循环点亮；当S1A闭合和S2A断开时，上方的三个灯循环点亮；当S1A和S2A都闭合时，六个灯同时闪烁。4.2 protel DXP原理图（sch）和PCB4.2.1原理图流程设计下面，要开始进行原理图设计了。如果初次进行原理图设计的初学者，怎样在DXP中实现自己的设计构想了？再次，给出在Protel DXP中实现原理图设计任务的一般流程。 (1)首先根据个人的设计任务，规划设计层次是单张图纸还是层次设计，以及采用何种层次完成设计。(2)建立板级（PCB）项目文件，建立原理图和连接图纸。(3)根据设计任务构想、建立和编辑所需要的元件。如果要进行PCB设计，SIM仿真、SI仿真，就不单要有原理图元件符号，还要有SIM仿真模型、PCB封装、SI模型。集成库中的元件可以带有这些相关信息。可以建立集成库，也可以使用分立库结构。建立的元件要经过校验，确认之后方可使用。(4)防止元件。通过连线、总线、网络标号、图纸入口、端口和默认电源网络等连接方式建立连接，再进行元件位号注释。注释可以在放置过程中设置，也可以进行自动标注。(5)定义项目电气规则检查设置。进行原理图电气规则检查，完成原理图编译/修正。也可以进行数/模混合电路的SIM仿真。如果需要，可以在原理图设置PCB设计规则，然后在PCB布局前对原理图进行SI分析，找出潜在的信号完整性问题。在文件仿真调整之后，仍需要进行项目的编译、修正。确认没有错误之后，就可以传递设计信息到PCB，进行下一步的PCB板设计。在PCB设计过程中，如果元件位号发生变化，可以执行从PCB到原理图的反向注释。4.2.2新建项目和原理图下面来创建一个设计项目和原理图文件，并保存该文件。（1）选择菜单命令File|New，能都打开一个创建文件的三级菜单。如图4.2所示：图4.2 新建工程（2）选择其中的PCB Project命令，建立一个空的项目文件，这时左边会出现空的工程，右键Save as ，选择路径和自定义文件名为my work，完成后确定。结果如图4.3所示：图4.3 新建工程示意图（3）执行菜单File|New|Schematic，在刚才建立的项目中新建原理图。如图4.4所示：图4.4 新建原理图文件（4）同重命名工程名一样，重新命名为work1。建立完成后就正式建立了一个新的项目和原理图文件。（5）接下来就是画原理图文件了。最终完成的原理图文件如图4.5所示：图4.5 protel原理图4.2.2 PCB（1）原理图建立完成后如何生成PCB了？首先File|New|PCB建立一个PCB文件，另存为PCB1。如图所示：图4.6 新建PCB文件（2）接下来左键单击原理图，Design|Update PCB Document to PCB1，会出现一个弹出窗口，点击确定。图4.7 生成PCB（3）接下来会出现Engineering Change Order，再点击Validate Changes 和Execute Changes，如果检查无错误就会出现结果。图4.8 生成PCB（4）接下来要做的是就是确定板子的大小和布局元器件了。布局完元器件可以用Auto Route进行自动布线。结果如图4.9所示。图