DXP课程设计--Protel DXP应用实践—RS232转RS485电路.doc

电子线路电子线路 CAD课程设计课程设计 Protel DXP 应用实践应用实践RS232 转转 RS485 电路电路 姓名XXX 院系XXXX 班级自班 学号XXXXX 指导教师XXX 时间208 日 目 录 摘要1 INTRODUCTION2 1设计内容、设计要求及原理.3 1.1设计内容3 1.2这设计要求3 1.3电路设计原理3 2PROTEL DXP 理图绘制.4 2.1 准备画图.4 2.1.1 启动 Protel DXP.4 2.2 定位元件和加载元件库.4 2.3 原理图放置元件4 2.4 连接线路和放置节点5 2.4.1 连接线路.5 2.5 电路 ERC 电气规则检查5 2.6 生成网络表.5 2.7 生成元器件列表.6 3PCB 板的设计6 3.1 创键 PCB 文件.6 3.2 定义 PCB 的大小.6 3.3 向 PCB 装入网络表.6 3.4 布置元器件的位置.7 3.5 自动布线。.8 4 课程设计总结及心得体会9 鸣 谢10 参考文献11 附 录12 1.电路原理图（见上页）12 2.PCD 电路板（见上页）.12 3.元器件清单表12 4.原理图网络报表12 摘要 0 摘要 Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于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。 在此，本人用 Protel DXP 课程设计实现 RS232-485 转换器（原理图）设计、 PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）等，以熟悉掌握 Protel DXP 基 本操作、一般使用方法和基本功能的实现。 关键词：Protel DXP 软件；RS232-485 转换器原理图设计；PCB 电路板设计 abstract 1 INTRODUCTION Protel DXP was the first to all design tool set at a suit board level design system, electronic designers from the initial project module planning to finally formed the production data can be according to your own design way realization. Protel DXP run in optimization design browser on the platform, and have the design characteristics of the current all advanced, can deal with all kinds of complicated PCB design process. Through simulation, PCB design input drawing editors, topology automatically wiring, signal integrity analysis and design output etc technology integration, Protel DXP provides comprehensive design solutions. Here, I DXP curriculum design with Protel realize RS232-485 switch (principle chart) design, printed circuit board (PCB) design, Auto Router (automatic routing device), etc. In order to master the basic operation, DXP Protel generally use method and the basic function realization. KEYWORDS: Protel DXP software; RS232-485 switch principle diagram design; PCB design 电子线路课程设计 2 Protel DXP 应用实践RS232 转 RS485 电路 自动化 XXXX，XXXXXXXXXXX，XXX 指导教师：XXXX 1设计内容、设计要求及原理 1.1设计内容 通过操作 Protel DXP 软件，设计课程以实现实现数字钟的 SCH（原理图）设计、 SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和 FPGA 设计等，并熟悉掌握 Protel DXP 基本操作、一般使用方法和基本功能。 1.2这设计要求 设计的原理图与 PCB 图要符合行业规范，根据设计任务和指标，初选电路；通过 调查研究、设计计算，确定电路方案；掌握正确的布局、布线方法；筛选元器件，独 立进行电路仿真调试，并通过调试改进设计方案。 1.3电路设计原理 RS232-485 转换器主要包括了电源、232 电平转换、485 电路三部分。本电路的 232 电平转换电路采用了 NIH232 或者也可以直接使用 MAX232 集成电路，485 电路采用了 MAX485 集成电路。为了使用方便，电源部分设计成无源方式，整个电路的供电直接从 PC 机的 RS232 接口中的 DTR（4 脚）和 RTS（7 脚）窃取。PC 串口每根线可以提供大约 9mA 的电流，因此两根线提供的电流足够供给这个电路使用了。经实验，本电路只使用 其中一条线也能够正常工作。使用本电路需注意 PC 程序必须使串口的 DTR 和 RTS 输出 高电平，经过 D3 稳压后得到 VCC，经过实际测试，VCC 电压大约在 4.7V 左右。因此， 电路中要说 D3 起的作用是稳压还不如说是限压功能。 MAX485 是通过两个引脚 RE（2 脚）和 DE（3 脚）来控制数据的输入和输出。当 RE 为低电平时，MAX485 数据输入有效；当 DE 为高电平时，MAX485 数据输出有效。在半 双工使用中，通常可以将这两个脚直接相连，然后由 PC 或者单片机输出的高低电平就 可以让 MAX485 在接收和发送状态之间转换了。由于本电路 DTR 和 RTS 都用于了电路供 电，因此使用 TX 线和 HIN232 的另外一个通道及 Q1 来控制 MAX485 的状态切换。平时 NIH232 的 9 脚输出高电平，经 Q1 倒相后，使 MAX485 的 RE 和 DE 为低电平而处于数据 接收状态。当 PC 机发送数据时，NIH232 的 9 脚输出低电平，经 Q1 倒相后，使 MAX485 的 RE 和 DE 为高电平而处于数据发送状态。 电子线路课程设计 3 2Protel DXP 理图绘制 2.1 准备画图 2.1.1 启动 Protel DXP （1）从 Windows 操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入 Protel DXP 环境。 。 （2）使用菜单 File/New/PCB project 建立新工程文件。并保存，在 PCB project 建立 Schematic 电路原理图编辑器，一个名为 Sheet1.SchDoc 的原理图图纸出现在设计 窗口中，并且原理图文件夹也自动地添加（连接）到项目。这个原理图图纸现在列表 在 Projects 标签中的紧挨着项目名下的 Schematic Sheets 文件夹下。并保存，然后开始 设计原理图。 （3）设置画图环境 单击右键，然后选择“Option / Document Option” ，在下图所示的窗口中设置图纸 大小、方向、栅格等内容。然后根据要求进行原理图参数设置：在开始绘制原理图之 前，保存这个原理图图纸，因此选择 File Save。 2.2 定位元件和加载元件库 1.点击 Libraries 标签显示库工作区面板。 2.在库面板中按下 Search 按钮，或选择 Tools Search。这将打开查找库对话框。 3.确认正确路径，点击 Miscellaneous Devices.IntLib 库以选择它，如本数字钟中的 寻找 SN74LS90N 芯片只需在 Libraries Search 单元文本框内键入 SN74LS90N 即可。 4.点击 Search 按钮开始查找，将所需的元器件找到放置在原理图编辑器。关闭 Search Libraries 对话框。 2.3 原理图放置元件 1.从元器件库中取出所需的元器件后，放在工作区中，如需翻转的可按空格键进 行 00、900、1800、2700 四种角度的翻转。 2.修改元器件的流淌号及幅值大小，在放置元器件的进程中，按 Tab 键，在弹出 的对话框中修改元器件属性，更改其中的流水号与幅值，在 Component Properties 对话 框的 Properties 单元，设置 Designator，检查 PCB 封装模型。 4.规则栏的设置将显示在原理图中。点击规则列表中的 Add 显示 Parameter Properties 对话框。输入名称 Value 以及值 20n。确认 String 作为规则类型被选择，并 电子线路课程设计 4 且 value 的 Visible 框被勾选。点击 OK 即可。 5.在对话框的 Properties 单元，点击 Comment 栏并从下拉列表中选择=Value，将 Visible 关闭。点击 OK 按钮返回放置模式。右击或按 ESC 退出放置模式。 6.移动元器件，使其美观整洁，尽量使元件朝一个方向放置，并把连接关系紧密 的元件放在靠近的地方。 2.4 连接线路和放置节点 2.4.1 连接线路 1.从菜单选择 Place Wire 或从 Wiring Tools 工具栏点击 Wire 工具进入连线模式， 当执行方该命令后，光标将变为十字形状，此时按 Tab 键，即可进行导线的属性设置， 当将光标移至元件接口或导线上时，光标中将出现一黑点，单击右键后导线就练到接 口或导线上了。 2.将光标放在元件一端。当你放对位置时，一个红色的连接标记会出现在光标处。 这表示光标在元件的一个电气连接点上。 3.左击固定第一个导线点。移动一根导线从光标处延伸到固定点。 4.完成这部分导线的放置。注意光标仍然为十字形状，表示你准备放置其它导线。 要完全退出放置模式恢复箭头光标，再一次右击或按 ESC。电路总原理图见附录 1。 2.5 电路 ERC 电气规则检查 画好电路图后需对电路进行电气规则检查，点击 project/project options 菜单， 文件中对电路存在电气问题进行描述，并且会在电路图中用红圈标出部分电气问题的 具体位置。电气规则主要指元件引脚是否连接到电路中等。只有解决了所有 ERC 文件 中标出的问题，才可开始创建 PCB 文件和电路的仿真。 2.6 生成网络表 选择菜单 Design/ Nestlist/protel 命令。随后在 project 栏会多出一项 Project Outputs for LANSHIFENG，展开后有一个“*.NET” ，这就是生成的网络表。网络表中 主要内容分为两部分，一部分是各元件的属性参数，以方括号作为开头和结尾；一部 分是各元件引脚的电气连接信息，以圆括号作为开头和结尾。网络表是原理图与印制 电路板之间的一座桥梁，是印制电路板自动布线的依据。网络表提供了电路的元件清 单以及元件之间的互联关系。网络表见附录. 电子线路课程设计 5 2.7 生成元器件列表 在原理图界面下执行菜单命令 ReportsBill of Material 即可生成了材料清单。 材料清单包括电路图中所有元件的名称，类型和封装号和元件的备注，材料清单见附录。 3PCB 板的设计 3.1 创键 PCB 文件 同创建.sch 电路图文件一样，双击进入 document，在我的工程文件夹 LANSHIFENG.PRJPCB 下执行菜单击右键Add to new project-PCB，即可创建 PCB 文 件。 3.2 定义 PCB 的大小 1.描绘电气边界，边界决定了印刷电路板的尺寸，只能在 KeepOutLayer层描绘 边框，在其他层画边框会使造成无法布线。在.PCBDOC 的 KEEPOUT 层用画线工具绘制边 框方法为：单击 PCB 编辑窗口下方的 KEEPOUT 层面板标签，place - KEEPOUT-Track） 2.重定义板型：执行 DesignBoard Shape Redefine Board Shape 即可。 3.3 向 PCB 装入网络表 1.执行 DisgnUpdate PCB Document inLANSHIFENG.PRJPCB 单击右侧即可。 libraries-libraries ,instill 添加 Miscellaneous Devices.IntLib 2.然后再执行 DisgnImport changes fromLANSHIFENG.PRJPCB-单击 validate 可以检 查原理图中存在的封装等问题和可能存在的隐患，如果没有问题点击 execute change 按钮，软件将自动根据电路原理图创建 PCB 文件，即将原理图中的所有原件和连接关 系对应到 PCB 中，如图所示。最后单击 close 关闭。 电子线路课程设计 6 单击 再单击 即可把原理图添加到 PCB 面板上。 3.4 布置元器件的位置 为了在布线时元件之间的导线连接简洁，减少导线的交叉，并充分利用 PCB 板的 空间。做到紧凑而不拥挤，美观，而又容易观察元器件之间的连接关系，我进行了元 件的重新布局。 移动元件使元件名称最好朝一个方向，这样生产出来的电路板方便阅读。移动元 件时容易造成图像部分区域无法生成，这时按 END 键可以刷新图像。移动元器件时最 好参考原理图，了解各元件之间的连接，将连线较多的元件放在更近的地方。 电子线路课程设计 7 3.5 自动布线。 执行自动布线命令，菜单位置：执行 Auto Route/All 后开始自动布线。布线后见图 16。Protel 也可以手动对 PCB 图进行手动布线，但由于水平有限而且电路较为复杂采 用自动布线。在使用 Protel 进行电路设计的高级阶段，PCB 图的布局和布线都是手动 完成的。自动布线后 PCB 效果图如图 13 所示。 然后再进行手工的局部调整，调整后的总 PCB 图见附录。 电子线路课程设计 8 4 课程设计总结及心得体会 本人在张波老师的指导下，顺利完成该课程设计。通过该课程设计，收获颇多。 （1） 对实验原理有更深的理解 通过 DXP 原理课程设计，掌握了 DXP 程序工作的基本过程及其各阶段的基本任务， 了解了 DXP 中 PCB 的生成过程、课本上的知识有了更深的理解，把原来以为很深奥的 书本知识变的更为简单，对实验原理有更深的理解。 （2）对该理论在实践中的应用有深刻的理解 通过做这个课程设计，知道和理解了 DXP 是怎样执行的，对该理论在实践中的应 用有深刻的理解。 （3）激发了学习的积极性 通过该课程设计，全面系统的理解了 DXP 一般原理和基本实现方法。把死板的课 本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的 DXP 原理的知识强化，能够把 课堂上学的知识通过自己设计的原理图设计出来，加深了对理论知识的理解。 鸣谢 9 鸣 谢 首先，对指导老师 xxx 表达我最深切的谢意，其次感谢百度文库、百度知道，最 后还要衷心感谢我所有帮助过我的同学（如 xxx，xxx 和 xxx 要特别感谢） 。谢谢大家 的鼓励和支持，我才把我这个课程设计完成。 参考文献 10 参考文献 1 李小坚、赵山林、冯晓君、龙怀冰编著. Protel DXP 电路设计与制版实用教程 （第二版） ，人民邮电出版社. 2009 附 录 11 附 录 1.电路原理图（见上页） 2.PCD 电路板（见上页） 3.元器件清单表 DescriptionDesignatorFootprintLibRefQuantity Polarized Capacitor (Surface Mount)C1CAPR5-4X5Cap Pol31 Polarized Capacitor (Surface Mount)C2CAPR5-4X5Cap Pol31 Polarized Capacitor (Surface Mount)C3CAPR5-4X5Cap Pol31 Polarized Capacitor (Surface Mount)C4CAPR5-4X5Cap Pol31 Polarized Capacitor (Surface Mount)C5CAPR5-4X5Cap Pol31 Capacitor (Semiconductor SIM Model)C6CC3216-1206Cap Semi1 Receptacle Assembly, 9 Position, Right AngleJ1DSUB1.385-2H9D Connector 91 Receptacle Assembly, 9 Position, Right AngleJ2DSUB1.385-2H9D Connector 91 Header, 4-PinP1HDR1X4Header 41 PNP General Purpose AmplifierQ1BCY-W3/E42N39061 ResistorR1AXIAL-0.4Res21 ResistorR2AXIAL-0.4Res21 ResistorR3AXIAL-0.4Res21 ResistorR4AXIAL-0.4Res21 +5V Powered RS-232 Driver/ReceiverU1PE16AMAX232CPE1 Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485