Protel99SE原理图绘制基础作业.doc

Protel99SE原理图绘制基础课程大作业作业题目 简易抢答器 姓 名 王 磊 班 级 2011级自动化一班 学 号 201102010054 2012年 12 月 16 日 Protel99SE原理图绘制基础课程设计一、设计目的 1、通过本课程设计的学习，学生将复习所学的专业知识，使课堂学习的理论知识应用于实践，通过本课程设计的实践使学生具有一定的实践操作能力；2、掌握protel软件的使用方法，能熟练运用该软件设计电路；3、学会用数字电子器件组成复杂系统的方法。二、设计任务及要求（1）抢答器分为8组，每组序号分别为1、2、3、4、5、6、7、8，按键SB0-SB7分别对应8组，抢答者按动本组按键，组号立即在LED显示器上显示，同时封锁其他组的按键信号。（2）系统外设清除键，按动清除键，LED显示器自动清零灭灯。 （3）数字抢答器定时为30s，通过控制键启动抢答器后，要求30s定时器开始工作，发光二级管点亮。 （4）抢答者在30s内进行抢答，则抢答有效，如果30s定时到时，无抢答者，则本次抢答无效，系统短暂报警。(5)抢答者违规显示。三、电路工作原理1 抢答器总体原理框图如图1所示为总体原理框图。其工作原理为：接通电源后，主持人将开关FW拨到清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间；主持人将开关置;开始状态，宣布开始抢答器工作。定时器开始倒计时。选手在规定的30s定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断、编号显示、扬声器提示,倒计时显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作清除和开始状态开关。抢答按键锁存器定时电路显示电路报警电路主持人控制电路秒脉冲产生电路图1 抢答器原理框图2、抢答器电路设计编码锁存电路如图2所示，图中74LS148是8线-3线优先编码器，它的EI、GS、EO是输入、输出使能端及优先标志端。当EI=0时，编码器进入工作状态，如果这时输入端至少有一个编码请求信号（逻辑0）输入时，在输出端有编码信号输出，同时为0，否则为1；当EI=1时，优先标志和输出使能端均为1，编码器处于禁止状态。当主持人按动清除/开始键时，将RS锁存器74LS279全部清零，译码驱动电路的输出为0.这时LED显示器灯灭，同时由于U2A的1Q1端输出为低电平使得G2A输出为0，则EI=0，编码器使能，输入有效。但由于此时72LS279为清零状态，输出全部为0，不管Key1-Key8有无按键按下，显示组号的显示器显示结果为0，当然计数器也不工作，输出为0，也就是说抢答还未正式开始。当主持人释放清除/起始键J9后，锁存器清零状态，由于EI依然为0，编码其使能，发光二极管点亮（在计时电路中给出），计数器开始计时，抢答开始。在这期间只要按动任意输入抢答键，编码器输出经RS锁存器锁存，由显示器显示组号；与此同时，由于有有效输入信号输入，GS由1翻转为0，U2A的1Q1输出端为1，EI=1，编码器输入禁止，停止编码，封锁其他组的按键输入信号，LED显示最先按动按键的那个组号，实现优先抢答功能。在显示选手号时，本来对应显示0-7，本电路采用加上一个加法器74LS283实现了使显示器显示1-8。 图2 四、生成PCB版图1. 有关参数的设置。主要设定自动布局参数、自动布线参数、板面参数等。2. PCB 板尺寸设计。在禁止布线层上，沿设计的 PCB 板边画边框线。3. 布局。布局就是根据原理图上元器件之间的连接关系，并考虑电磁兼容性以及元器件的安装空间和散热等，总是将元器件放置在PCB电路板上适当的位置。是PCB板设计过程中最费时、最繁琐的。不过由于此次设计不生成产品所以设计过程中忽略电磁兼容性以及散热问题。1）手工布局。首先载入 SCH 生成的网络表，通过手工移动元器件在PCB板上的排列位置实现布局。移动元器件时最好打开网络连接显示，这样就能观察到相邻元器件连接的疏密。2）自动布局。PCB系统环境提供自动布局功能完成元器件放置，但在细节处最好使用手工调整。布局时要求相互间连线多的元器件应就近放置；相互间可能造成干扰的元器件应远离；功率器件应考虑散热空间。（4）. 布线。布线就是在元器件引脚之间放置覆铜连线的过程，这一过程可通过手工完成，也可以自动进行。1）自动布线，元件布局完成后，便可自动布线，注意事先设定禁布线范围，然后执行命令，出现自动布线对话框，设置好以后开始自动布线。最终效果如图8。2）遇到自动布线不够理想的之处，需经过手动修改才能达到满意的效果。五、设计总结 通过这次课程设计，让我接触到了交通灯方面的内容，加深了我对电路和数字电路相关知识的进一步理解，让我自己去学习和操作电子制版的流程，熟练使用Proetel99SE软件。能简单制作出相应的PCB软件。在电路设计过程中遇到了很多没有想到的错误及疑惑，经过检查分析错误及和同学一起交流，逐渐学会并掌握了有关电路设计的思想，懂得了如何在设计过程中调试和修改不合理的设计部分。熟悉了PCB板的制作原理和流程以及参数。六、参考文献1. 阎 石 数字电子技术基础. 北京 高等教育