《物联网高级技术及应用》课程设计报告

1、郑州轻工业学院课程设计说明书学生姓名：* 学 号：*学院：计算机与通信工程学院专业：物联网工程11级题 目：物联网高级技术及应用课程设计指导教师：*2014年6月20日课程设计任务书设计目的：1、通过本课程设计的实践，巩固所学的Protel DXP 2004相关的基础知识，使课堂 学习的理论知识应用于实践，经过课程设计的训练使学生具备相应的实践操作能力；2、掌握protel软件的使用方法，能熟练运用该软件设计原理图、PCB等。设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：一、题目参考给出的PDF文档，设计基于STM32微控制器的一个燃气报警系统，设计的系统 可以实现燃气浓度监测、

2、报警，并通过液晶屏及LED显示出来。二、设计要求：1）元器件在原理图布局、布线；2）系统没有的元器件要求自行建立相应的原理图库；3）检查原理图电性能可靠性；4）建立元器件材料清单；5）生成网络表；6）设计相应的PCB；7）系统中没有的元器件封装要求自行建立相应的封装库；8）元件布局；9）PCB布线、覆铜、加泪滴、定位孔、标注自己的姓名和学号等相应操作；10）撰写课程设计说明书。注：1）设计PCB板时可采用双层板和四层板设计；2）进行PCB布线时必须手动布线。课程设计任务书设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、 实物样品等：每个同学独立完成自己的任务，并撰写设计说明书，

3、在课程设计说明书中给出设计Protel原理图与PCB板图。主要参考文献：1）薛楠.Protel DXP 2004原理图与PCB设计实用教程.北京：机械工业出版 社.2012.2）姜沫岐等.Protel2004原理图与PCB设计实例.北京：机械工业出版社.20063）康华光等.电子技术基础模拟部分、数字部分（第五版）.北京：高等教育出版 社.2008设计成果形式及要求：1）设计的原理图、PCB、原理图库、PCB封装库;2）课程设计说明书。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark59 o Current Document 引言1 HYPERLINK l bookmar

4、k63 o Current Document 设计任务及要求1原理图库及原理图设计13.1原理图库设计1 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 3.2原理图布局及布线 4 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 3.3原理图编译43.4建立元器件材料清单5 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 3.5生成网络表6PCB封装库及PCB设计 64.1元器件PCB封装库设计 7PCB 规划8 HYPERLINK l bookmark106 o Current Doc

5、ument PCB布局、布线8 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document PCB高级操作 9 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 设计总结9 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 参考文献10引言随着人民生活水平的提高以及城镇管道天然气、煤气或罐装液化气的推广普 及，天然气、煤气作为常用燃料已经进入各家各户。然而在日常生活中，由于使 用不当和设备老化导致的燃气泄漏爆炸或中毒事故时有发生，因此怎样防止煤气 泄露，设计出合理有效的报警控制系统，保障人们的生命

6、和财产安全已成为人们 的迫切需要。为此，本文采用嵌入式系统的设计理念，构建了基于STM32微处理 器的一个燃气报警系统，该系统可以实现燃气浓度监测、报警，并通过液晶屏及 LED显示出来。能够有效的保障人们的生命和财产安全，而且使用十分方便，因 此特别适合于无条件建立或加入集群监控系统的广大燃气用户使用。设计任务及要求每个同学独立完成自己的任务，并撰写设计说明书，在课程设计说明书中给 出设计Protel原理图与PCB板图。原理图库及原理图设计3.1原理图库设计在本次课程设计中，共有14个元器件系统中没有，因此在自行建立的相 原理图库中，共有14个元器件，它们如下所示：U8JlI2i3J4巧J6J

7、7皿INnNNINNrsG0UT1OUT2OUTSOUT4OUT5OUT6OUT7COM16直1413 亘1A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVCCGNDU91474LVC07127ULN2003AN4S1117S8O5OLTNout-9v-1.2VA 危L 9v-1.2VA Vin VoutGNDVCC2VCC1XISCLKX2I/OGNDRSTDS1302INFBON7OFFOUTGNDLM2596S-5.012345678910U6PAO-WKUPPAIPA2PA3PA4PA5PA6PA7PBO PB1 PB2/BOOT1 PB3/JTDO PB4/JNIRST PB5 PB

8、6 PB7PA8PA9PAWPAHPA12PA13/JTWSTDIOPA14/JTCKWCLKPA15/JTDICSC_IN/FD0 OSC_OUTZPD1 PD2BOOTONRSTVBATVDD_VDD1VDD_3VDD 4WDASTM32F103RBT6PB8PB90 12 3 4 5 11 11 11 11 11 IX B B B B B B p p p p p p012 34567 89pcpcpcrcpcpcpcpc*PC10PC11PC12 rcU-TAKIFER-RTC PC14-OSC32_IN PC15-OSC32 OUTVSS_1VSS_2VSSJVSS 4VSSA1SIS

9、OSCK GNDRESET VCCCSWP_8_,273645U5AT45DB161D3.2原理图布局及布线把原件放到原理图中布局之后，然后布线，效果如下:3.3原理图编译经过编译，编译结果为： Compile successful, no errors found，即： 编译成功，没有发现错误。但是有7个警告，描述为：Net xxx has no driving source.经查阅资料，发现这些警告主要是由以下原因导致的：1、制作封装时的 管脚的属性的定义（比如，输入，输出，电源等）不恰当。如果你一个芯片的某个管 脚定义为输入脚，而另一个芯片的一个脚的属性你没定义，把这两个脚连接，就会 出

10、现这个警告。2、与原理图的具体连接方式有关。两个互相连在一起的拐脚的 性质不一样，比如说一个拐脚是passive,而跟它连在一起的脚为output,那么就 出现这样的错误。编译结果截图如下所示:3.4建立元器件材料清单NIniPF；NI11 U 1R -=i+i! wFi fl i i l+i11 口 =+ m. jRT11 J 1 L T 1RAT-91 U 1R H=|+|!1 11 iiii ! r i?1 C| 111. 11 J 1111 .L 11 Fl L 11 LnPnlnr 7pr (nnnritnrI 1 1 1 01 C17厂i.i. i iRR7 C-1 C1 11 i

11、iii ! r 17i p|I I IV /L LI L 1 11 11|C? CH cn C22r 11i iL ii in RAD-n 3L /L LI L 1 11 11一=| nI .i-1 L 11-11 .III II l =-l + ii PCh C? E CM1!RAD-n 3L .! 1 1L .4 1 1l .! 1111-11 .ill irl =-l + i1 Prp； r-o|-Appc_.ivrL .4 1 11 r IL .4 1 11 -=1 -1 p|1 Il .! 1111-11 .ill irPnli=iri,pr nrnnitirHiiHi? cp fi

12、 c?iL I,.l 1 1. 1 1 I.-1pru Ann rL .4 1 11i C| IV /L LI L 1 11 r9 91l =-l + ii Pr-：；c r-z；L：；L L J1 .1.1 11 1 1 1 p a n_n :;L /L LI L 1 11 rr r i1 nnl11111 .hi ir l =-l + ii Pi i. i i i r ir-：； 7 r-：；=； i.1 .i . 11 .i p a n_n :;LL 1iiinP-RPOI1l .! 1111-11 .ill irFi.II VbFix/F Hinris Hrhi.-.Ii i.-.ii

13、iD1 i.1 .i . 11 .in_：；oL t 1口 pi -J -IAI -1 A 11 II 1. Il II 1P |!I ii口i ii !. i. 11 irCi +. VR? R-n R2H R2h PAIAI -1 31 II .II口 11 ll !. i 14Ki 11 !. i. 11 i rDIP Flwitnh 4 PrisitiniR2 R7RCR 闫1 11 !. 1FWDIP-W1 1日 w z i ztri rR煦.11_血3R g N尸I1R 口 - I -tri fR11 R哲 RM P4Aaxiai -nP; p - 9r i . i. ill 11

14、R p s i stn rR4? R43 MA R7Raxiai -nP；h s 2PntPritn nti n rn Atn r日时VRP；P; Pnt?nnP; p j cfri rRfiq R?1AV|A| -fl 4P；h -FW-RPRTI M9cqcc_-| 9 nFinnlp-Pnlp Fiinnlp-别W Al由明SI1 11gT-PI M9cqcc_-| 9 nRW-RPRTI M9cqcc_-| 9 nS-1 MPFARR-F1| |91 M2FARR-1 ?I1 M2FARR-1 ?Ii i .* 11 i i r i 1 i i i11 7i ni i .* 11 .

15、i. i r i 1 i 1111 7i i .* 11 . i. i r i i i 1111 7RP椰 S皿nip-RRP椰 S甜 口 FI1 Fi1 nnip-R非口 ri ri nRTWF1 mRRTFi1 IRRTM 节 FRTWFTfl91 17niP-RTfl9i ii M?nm1 IRniPi ri ii M?nm刊WTPl iq I n ?Ml WTP刊 VfTPIflVTOFFV 1 wPiurnmpi r磷匚tH rn i=i I |-i=i n i=i ritn r 1Tl PF1Ull IJ13 IJ14 U16 1jIFMTl PF1RRAMF1|AAA/-|niP

16、RRAMA|:；9 7RRH7l n .- + -=i 1 I 1 - -ill -=i + |-| FVIvTAIRMH7, 1 1 1 , 1 111 1 1 1 1 1r：P,/c；ti=i 1 i i s ri 11 i=itn rV1RTRSTTAI需亦RKOvatal CuFiillntrir匹aaaXTAI3.5生成网络表由于生成的网络表内容过多，在这里不再全部列出，网络表部分内容如下所示:日皿 541107030137.PrjPCB *日 _l Source Documents511 07030137.PcbDoc511 07030137.SchDoc日 _l Librarie

17、s日 _l PCB Library Documents2* 51 1070301 37.PcbLib日 _l Schematic Library Docum 51 1070301 37.SchLib日 _l Generated日 _l Documents血51 1070301 37.doc 皆clRB7 . 6-15Cap PollRAD-0.3104PCB封装库及PCB设计4.1元器件PCB封装库设计对应原理图库中的元器件，在PCB封装库中主要有一下几种:bcducddgdewGD4.2 PCB规划在规划时首先考虑的是PCB尺寸大小，经过多次调整最终把PCB尺寸大小 定为：19cm*14.5

18、cm,把板层设为两层，然后在机械层画好物理边界、在禁止布线 层画好电气边界。其它工作参数为默认值。4.3 PCB布局、布线PCB规划之后，导入原件和网络表，然后对元器件进行布局，布局之后进 行布线，结果如下所示：tdlYlfn4T rw-l-F0R4A T* w。lnulrt_5-fffl.打吉ffl V-Ikg3_ 郭 /-K-RJoo.r:-PCB高级操作布线之后，对PCB图进行设计规则检查，放置覆铜，补泪滴，添加安装孔，最终得到的结果如下所示：5、设计总结本次课程设计总共用了一个星期的时间，时间虽短，但是学到的东西却很多。 此次课程设计不仅加深巩固所学内容，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度 和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。我不仅学会了如何使用Protel，并 且能熟练画出电路的原理图和设计PCB图，而且对于系统中没有的元器件，能够 自行建立相应的原理图库和封装库。在课程