数电课程设计说明书—频率计.doc

武汉理工大学protel应用实践 课程设计说明书课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 初始条件：protel99se 及以上版本如protel dxp要求完成的主要任务: 1. 绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电路系统。2. 绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb3. 对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。时间安排：序号阶段内容时间1安排任务第17周2电路选择与绘制第17周3撰写报告第18周4答辩第18周合 计2周指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日ii摘要主要介绍了protel 99 se来制作原理图及利用原理图来制作电路pcb，具体采用了数字量控制模拟量的电路来具体实现。电路采用jk触发器及74ls112和74ls04来实现。本文较详尽的阐述了整个系统的工作原理以及电路的各个功能模块的实现，各个功能模块的具体原理以及模块功能实现的软件设计等等。本文同时对电路的各个模块进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。在protel99se中，电路设计部分主要包括原理图设计、pcb设计和自动布线等。在仿真是充分利用advanced sim 99，主要用于电路仿真，包括功能强大的数模混合信号的电路仿真器，可以方便的进行模拟信号的数字信号的仿真。 关键词：模拟量 数字量74ls112 74ls04abstractmainly introduced to 99 se protel principle chart and use to make circuit principle diagram, using a digital pcb analog circuit control to achieve. circuit adopts jk flip-flop 74ls112 and 74ls04 and to realize. this paper expounds the whole system of the details of the working principle and function modules of each circuit, each function modules specific principle and realization of software design, function module, etc. based on circuit simulation modules, and the simulation results are analyzed. in protel99se, circuit design mainly includes the design principle part, pcb design and automatic wiring etc. in the simulation is fully using the sim 99, mainly used on circuit simulation, including functional mixed-signal signal circuit simulation, can simulate the simulation of signal digital signal.keywords: analog/digital 74ls112 74ls04 目录摘要2abstract31 绪论41.1 protel99se的介绍51.2 protel 99 se安装介绍61.3 protel 99 se运行介绍72 设计内容及要求72.1设计的目的72.2 设计任务及主要技术指标82.3设计思路83 设计原理及单元电路设计83.1实验总体原理框图83.2单元电路设计93.2.1译码显示电路设计93.2.2计数驱动电路设计103.2.3.数字量控制模拟量电路部分114 protel制图124.1 protel绘制原理图124.2 绘制pcb图144.2 protel仿真165 心得体会20参考文献211 绪论人类社会已经进入信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度降低的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数万个晶体管；后者的核心就是eda技术。没有eda技术的支持，想要完成超大规模集成电路的设计制造是不可想象的，反过来，生产制造技术的不断进步又必须对eda技术提出新要求。protel99se的特点是支持模块化设计，具有丰富编译功能、强大的电气检查和向导功能、完善的库元件管理和编译功能以及方便的同步设计功能等。protel99se是应用于windows9x/2000/nt操作系统下的eda设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3d模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层。1.1 protel99se的介绍protel99se主要有两大部分组成，分别是电路设计部分、电路仿真和pld设计部分。在protel99se中，电路设计部分主要包括原理图设计组件、pcb设计组件和自动布线组件等三个组件。在仿真是充分利用advanced sim 99，主要用于电路仿真，包括功能强大的数模混合信号的电路仿真器，可以方便的进行模拟信号的数字信号的仿真。protel99se主要有两大部分组成，分别是电路设计部分、电路仿真和pld设计部分。在protel99se中，电路设计部分主要包括原理图设计组件、pcb设计组件和自动布线组件等三个组件。在仿真是充分利用advanced sim 99，主要用于电路仿真，包括功能强大的数模混合信号的电路仿真器，可以方便的进行模拟信号的数字信号的仿真。 protel 99se 提供了一系列的电路设计工具、优秀的文件管理系统，使用户真正享受到方便快捷而又形象的设计自动化，使设计人员从烦琐的电路设计中解脱出来，只需拥有一台电脑，即可完成从电路原理图的设计到最终的印制电路板设计的全部过程。它包含有各功能模块和标准的元件库。protel 99 se的功能特性：开放式集成化的设计管理体系、超强功能的、修改与编辑功能、强大的设计自动化功能。protel 99 se采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。protel 99 是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。所有protel99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。 protel 99软件沿袭了protel以前版本方便易学的特点，内部界面与protel 98大体相同，新增加了一些功能模块。protel公司引进了德国incases公司的先进技术，在protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。protel99容易使用的特性就是新的“这是什么” 帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到 特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。1.2 protel 99 se安装介绍第一，运行setup.exe安装 protel 99 se s/n:y7zp-5qqg-zwsf-k858 第二, 再安装protel 99 se service pack 6 简体中文第六版 (运行protel99sp6protel99seservicepack6.exe) 第三，汉化安装(protel99汉化)1, 安装中文菜单 将附带光盘中的client99se.rcs复制到windows根目录中。说明：在复制中文菜单前，先启动一次protel99se，关闭后将windows根目录中的client99se.rcs英文菜单保存起来。 2, 安装pcb汉字模块 将附带光盘中pcb-hz目录的全部文件复制到design explorer 99 se根目录中，注意检查一下hanzi.lgs和font.ddb文件的属性，将其只读选项去掉。 3, 安装国标码、 库 将附带光盘中的gb4728.ddb（国标库）复制到design explorer 99 se/ library/sch目录中，并将其属性中的只读去掉。将附带光盘中的guobiao template.ddb（国标模板）复制到design explorer 99 se 根目录中，并将其属性中的只读去掉。 汉化完成.ok!4, 安装orcad转换程序（如果需要的话） 将附带光盘中orcad-protel目录中的全部文件复制到design explorer 99 se 根目录中。1.3 protel 99 se运行介绍在安装完成后，当然下一步就是运行，双击桌面上的标志，然后就可以进入编辑界面，进行相关的操作。2 设计内容及要求2.1设计的目的掌握设计电路的基本方法和基本思路，深入了解各种芯片的原理及其性能。学会protel软件绘制电路图基本方法和制作pcb印刷版图的设计图的能力。提高我们的基础理论知识、基本动手能力。2.2 设计任务及主要技术指标设计一个电路实现不同时刻显示不同的数字量。利用三极管来实现模拟电路部分。学会利用jk触发器来实现t触发器。学会使用74ls138和74ls112及74ls04。设计各个分电路并用protel画出总体电路原理图。完成绘制电路pcb印刷版设计图。2.3设计思路根据实验要求将设计分为4个模快：1：计数模块利用jk触发器转换的t触发器来实现2：利用74ls04来是实现输出高低电平的转换。3：利用74ls138来实现译码部分。3 设计原理及单元电路设计3.1实验总体原理框图根据实验要求得到以下原理框图如图1：jk触发器计数高低电平转换模拟量译码电路显示电路 图1 原理框图3.2单元电路设计3.2.1译码显示电路设计在本电路采用74ls137作为译码电路，因为其输出是低电平有效，因此在显示时才用发光二极管，利用电源作为触发。 图2 译码显示电路3.2.2计数驱动电路设计电路中采用jk触发器构成t触发器来实现电路存储信息，利用第一个触发器的速出作为第二个触发器的时钟信号实现数字计数。电路图如图3：图3 计数电路3.2.3.数字量控制模拟量电路部分 这部分采用74ls04反相器实现高低电平的转换，利用三极管实现模拟量和数字量之间的转换。 图4 转换电路4 protel制图4.1 protel绘制原理图4.1.1原理图基本设置利用protel软件绘制该电路的整体电路图大致过程：启动protel后创建一个名为“数字模拟混合电路.ddb”设计库，再在设计库中创建“sheet1.sch”文件夹。 图5基本电路设置4.1.2.填加元件库打开“sheet1.sch”文件夹添加自己所需的元件库；打开元件库放置元件，在放置元件过程中可以按空格键旋转元件，按x，y可在x方向和y方向景象，按tab键打开编辑元件对话框，将符号移动到适当的位置后单击鼠标左键使其定位即可。由于protel自带库包含原件不能应有尽有，因此我们要用元件编辑器不断修改和添加满足绘制的部分元件； 图6添加元件4.1.3.元件连线 用鼠标单击画原理图工具栏（wiring tools）中的wiring图标进行连线，因为只有此线才具有电气性质。最后再进行元件属性更改。至此画出的原理图如下图7 总体电路图4.2 绘制pcb图4.2.1检查之前页面设置在绘制pcb图前，首先对原理图进行电气规则检查（erc），其主要检查图中是否有电气不一致情况。 图84.2.2检查并生成网络表检查无误后可生产网络表，网络表是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pcb之间地接口。系统即自动进行测试，测试完后自动弹出测试报告。按照报告里的提示，进行各种错误修改。在这里我们大家进行了很多的讨论，我们都了解了更多。经过多次修改终于实现 图9在绘制pcb时，如果需要一个在元件封装库中没有的元件，则须使用元件封装编辑器生成新的元件封装库。在制作元件封装库时要和实物对比在制作过程中注意尺寸大小，焊盘大小，位置，编号，内孔大小，方向等。各钟问题解决后可进行pcb制作。4.2.3制作pcb 图10制作pcb时首先根据原理图设计好合适的边框，注意：一定要选keepoutlayer这一层，这一层是一个在闭合板框内支持自动布线的层。其次加载网络表，如果元件没有封装错误，单击execute按钮，加载元件到电路板上。再次根据功能模块布局，放置元件。对于一个功能模块先放中心元件，或大元件，然后放旁边的小元件，当然一些特殊关系的元件先放，比如一些滤波电容和晶振等需要靠近某些元件的先放好。当然还有会干扰的元件先整体考虑要离远点及考虑散热，热敏元件。4.2.4生成pcb在创建完pcb设计文件后，我就开始我的pcb电路板的设计。首先，先要导入元器件封装库，系统默认了一个常用封装库【pcb footprints.lib】,可以导入自己需要的元器件封装库，可导入原理图库方法相同，我这里不再赘言。然后，要将设计好的原理图转化成pcb电路图，执行菜单命令【design】/【load next】，选择之前生成好的网络表将其导入，单击【advandceted.】键，这时系统自动提示了在导入过程中存在一定的错误。在最初的错误分析后，我发现很多都是元器件封装问题，然后我导入了其他一些常用元器件封装库，再次进行检查，这时错误消失了。再无错误后，单击【excute】键，就会生成pcb电路图。图11总体pcb图4.2 protel仿真因为电路电路译码显示部分有发光二极管，而仿真库中没有发光二极管，因此只仿真了，模拟量和数字量转换的部分。仿真部分原理图如下：图12 仿真部分原理图对原理图进行仿真首先要进行仿真器的设置，仿真器设置如下： 图13 仿真器的设置仿真结果分析如下：一关于jk触发器的部分波形 图14 jk触发器的波形因为jk触发器改装为了t触发器，前一个的输出信号为后一个的时钟信号所以波形落后前一个时钟信号。二关于反相器部分的的波形如下 图15 反相器部分波形 分析，有一定的信号波动，说明有一定的干扰和信号的延迟。三模拟量部分仿真如下 图16 模拟量部分电路5 心得体会本次课程设计，我不仅掌握了用protel软件绘制电路的原理图，印刷版（pcb）及初步仿真的知识与技能，更是考验了自己个人自学能力和完成任务的心态。开始的时候有一定的基础，学起来不是很难，但是后来因为吧之前做的有关收音机的操作过程又运行了一遍，在做pcb时遇见了很多问题，然后自己慢慢的思考，查资料解决了这些问题，所以在以后的自己设计电路是，对于基本的流程已很熟悉，已经没有问题。但是在封装的时候遇见了很多问题，因为封装如果不正确，那么直接导致pcb没有办法完成。protel99se主要有两大部分组成，分别是电路设计部分、电路仿真和pld设计部分。在protel99se中，电路设计部分主要包括原理图设计组件、pcb设计组件和自动布线组件等三个组件。在仿真是充分利用advanced sim 99，主要用于电路仿真，包括功能强大的数模混合信号的电路仿真器，可以方便的进行模拟信号的数字信号的仿真。通过这短短一周的实践，我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。 最少很多元器件根本不知道有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。有的知识，自己感觉已经掌握得差不多了，但是实际操作起来就有问题出现了。还有在电路仿真的过程中总会出现一些问题，需要我们细心解决，所以这一周下来，我对电路故障的排查能力有了很大的提高；通过此次课程设计，我对设计所用到的软件有了更加深刻地了解，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。总之仿真真的很难，在这其中遇到了很多问题，最后只好仿真部分。查阅参考书的独立思考的能力以及培养非常重要，我们在设计电路时，遇到很多不理解的东西，有的我们通过查阅参考书弄明白，有的通过网络查到，但由于时间和资料有限我们更多的还是独立思考。相互讨论共同研究也是很重要的，经常出现一些问题，经过大家讨论很容易找到答案.，节省了时间.。6参