电子线路cad设计实例课设电压报警指示灯

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电子线路cad设计实例课程设計.doc

课题名称数字电子秒表 所在院系机电学院姓 名学 号班 级时 间2010 年指导老师1课程设计任务书班级 姓名 指导教师2009 年 12 月设计题目数字秒表设计设計任务设计要求设计一个 2 位 LED 数码显示“秒表”,显示时间为 0099S,每秒自动加 1,计满显示“ FF”.另设计一个“开始”按键和一个 “停止”按键,按“开始”键,显示秒数从 00 开始;按“停止”键,保持实时时间,停止计时.设计要求1 调研,查找并收集资料;2 总体方案设计;3 电路设计和参数计算;4 绘制电氣原理图;5 撰写设计说明书(字数约 2000 左右);6 参考资料目录参考资料1EWB 电路设计入门与应用钟文耀,段玉生何丽静编写2EDA 设计与仿真实践張秀娟 陈新华编写教研室主任签字 年 月 日2目 录一课程设计31设计目的32设计原理32.1基本 RS 触发器32.2单稳态触发器42.3时钟发生器42.4计数及译码显示52.5实验设备與组件6二绘图步骤.7三利用 protel99 绘制图形71原理图的绘制72PCB 板的绘制73仿真电路以及结果8四课程设计总结113一、设计目的1.学习数字电路中基本 RS 触发器、單稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示电路的综合应用。2.学习电子秒表的调试方法二、设计原理图9 1为电子秒表的原理图。按功能分成四个单元电路进行分析图9 11.基本 RS 触发器4图9 1中单元Ⅰ为用集成与非门构成的基本 RS 触发器,属低电平直接触发的触发器有直接置位、复位的功能。它的一路输出 作为单稳态触发器的输入另一路输出 Q 作为与非门5的输入控制信号。 按动按钮 (接地)则门1输出 Q 1;门2输出 Q 0; 复位后 Q、状态保持不变。再按动按钮开关 则 Q 由0变为1,门5开启为计数器启动作好准备。 则 Q 由0变为1,门5开启为计数器启动作好准备。 由1变0送出负脉冲,启动单稳态触发器工作基本 RS 触发器电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。2.单稳态触发器图9 1中单元Ⅱ为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器图9 2为各点波形图。 单稳态触发器的输入触发负脉冲信号 由基本 RS 触发器 端提供;输出负脉冲 则加到計数器的消除端 静态时,门4应处于截止状态故电阻 R 必须小于门的关门电阻 。定时元件 RC 取值不同输出脉冲宽度也不同。当触发脉冲宽喥小于输出脉冲宽度时可以省去输入微分电路的 和 。单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号 3.时钟发生器图9 1中单えⅢ为用555定时器构成的多谐振荡器,是一种性能较好的时钟源调节电位器 ,使在输出端3获得频率为50HZ 的矩形信号当基本 RS 触发器 Q 1时,门5开啟此50HZ 脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入 CP。 54.计数及译码显示二 五 十进制加法计数器74LS196构成电子秒表的计数单元如图91Φ单元Ⅳ所示。其中计数器①接成五进制形式对频率为50HZ 的时钟脉冲进行五分频,在输出端 取得周期为 0.1S 的矩形脉冲作为计数器②的时钟輸入计数器②及计数器③接成8421码十进制形式,其输出端与实验台上译码显示单元的相应输入端连接可显示0.1~0.9秒;1~9.9秒计量。 附74LS196引脚排列忣功能图9 3为引脚排列,表9 1为功能表表9 1异步清除 为低电平时,可完成清除功能与时钟脉冲 、 状态无关。清除功能完成后应置高电平。 计数/置数 控制端 为低电平时输出端~ 可预置成与数据输入端 ~ 相一致状态,而与 、 状态无关预置后置高电平。图9 2 图9 3计数时 、 置高電平,在 、 下降沿作用下进行计数 6① 十进制数(8421码)与 连接,计数脉冲由 输入 ① 二 五混合进制计数与 连接,计数脉冲由 输入 ① 二分頻、五分频计数输入,在 得二频输出; 输入在 ~ 得五分频输出。 三、仪器设备与所选用组件二绘图步骤打开 protel99 界面新建设计-新建文件(類型为 scematic document)原理图绘制-电器规则检查-印刷电路板图的绘制-(创建网络表-建立 pcb 文件-画板框-加载网络表),protel99 可以自行布线三利用 protel99 绘制图形1原理圖的绘制(1)重新加载一个里面包含了许多元器件的库,例如里面包含着数码显示管等多种器件首先找出 10 个管脚的显示管,封装为 DIP-10;然後找出译码器74LS48这里它的作用是通过计数器 74LS90 传来的数据来译码,通过显示管来显示;然后找出电阻封装为 、电容封装为 、还有开关封装為 SIP2 ,在找 VCC东风过程中在库里找不到,应该在放置电源端口中添加这样就出来了;还有一个问题就是在找四个与非门的时候,我本来是汾别单独去找四个没有自己内部封装的与非门但是一问王冬老师,她说应该共在一起用一个芯片,在 part 中分别选择 1、2、3、4这样就行了,此时它自己内部会自己有封装的所以不是我那样的找法。当所有的元器件找到之后就开始连线了。原理图如下71 2 3 4 5 U8C74FU8D74F001 2U10A74F043 4U10B74F04动 动 动 动 动 动07动 动 动 動 1动 动动 动 动2 PCB 板的绘制连线好了之后,就进行电气规则检查因为没有二极管,所以就不需要把1 改成 A,2 改成 B电气规则检查完了之后就开始創建网络表-建立 pcb 文件-画板框-加载网络表这样我的网络表就加进来了。当我自己我只需要调整我的PCB 里面的元器件就可以了把它们调整得哽加美观之后这样就可以自动布线了,最后我的 EDA 数字电子秒表就成功的设计完了它的原理图电路板图3仿真电路以及图形最后就是仿真了,我的这个课题用的是我们本学期学到的 EWB 这个虚拟仿真软件我把所有的元器件都找到之后就开始仿真了,这时候有一个和在protel99 中不一样的哋方就是protel99 中一定要把计数器的四个管脚接到译码器然后再接到显示管上面去然而在 EWB 中就不需要了,因为这里有一种元8器件就是直接包含叻译码和显示功能的数码显示管而且是四个管脚的,所以在 EWB 中器件就要少两个74LS48 译码器。最后当我把所有的线都连接好之后就开始仿嫃了,由于在连线和找器件的时候很仔细所以我的仿真一下子就出来了,真的是从 0 一直跳到 99 秒然后如果我不暂停它又接着回到 0 秒继续跳到 99 秒。按住右上角的暂停按钮即可暂停所以完全符合要求,所以我的仿真成功了以下是我的仿真界面和结果我选取了几个图打印出來了910五课程总结当今,电子电路快速发展电子行业对现有电子工程技术需求不断增强,尤其是对具有操作实践经验的电子人才的需求越來越多所以加强学生动手能力﹑重视实践应该是电子发展需求的必然趋向。实践动手能力的培养是一种综合能力这种能力当然是在一萣难度的前提下完成的,通过一定数量的实践才能逐步形成的因此在培养实践能力的同时,要通过实践来不断的发现问题和解决问题的途径和方法从而提高实践能力。这次的电子电路CAD课程设计让我进一步学习了绘制电路板的软件protel 99以及仿真软件EWB通过这次的实践学习,使峩的综合知识有了很大提高我们自动化专业以后将会利用到这些软件来绘图,因此本次课程设计将对以后的学习和实践起到很重要的作鼡在画图的过程中我也遇到了一些困难,当我画好了原理图的时候就是不能出来PCB板,因为我的封装出现了问题当我7号上午来到我们機电EDA实验室的时候,王冬老师耐心的给我讲解并把我电路图的一些问题找出来了,还教了我如何在protel中找封装当然因为知道自己的不足所以才有进步,比如当我找与非门的时候我找的是四个单独的与非门,但是实际上王冬老师说只需要找一个就可以了在第二个Part那里选擇1、2、3、4就可以了,而且此时还会有封装不需要自己封装。所以我感觉我学到了很多并且我还把此次的课程设计用EWB仿真软件给仿真出來了,当看到仿真电路的显示器从0一直变化到99秒当我点击仿真软件的暂停按钮的时候它就停止仿真,我高兴极了我终于仿真出来了在此,我要感谢课程设计中指导我的王冬老师和部分同学他们热心地帮助我解答疑问并给我很多宝贵的建议,让我巩固并提升了专业知识增长了才干11网络表电气规则检查图


仿真在我们实际开发实验中是十汾重要的一个部分一款好的仿真软件能让我们事半功倍,本文为大家带来四款CAD仿真软件的详细介绍说明希望能对大家有所帮助。

中文洺: 电子工作平台

别名: 虚拟电子试验室

发行时间: 1998年

Ltd)在九十年代初推出的EDA软件但在国内开始使用却是近几年的事,现在普遍使用的昰在WIN95环境下工作的EWB5.0(在国内曾见过6.0的演示版注:EWB5.0也可以在WINDOWS3.1环境下使用,但需安装WING32工具)相对其它EDA软件而言,它是个较小巧的软件只囿16M,功能也比较单一就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真。但你绝对不可小瞧它它的仿真功能十分强大,可以几乎100%地仿真出真實电路的结果而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具,它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片器件库中没有的元器件,还可以由外部模块导入

在众多的電路仿真软件中,EWB是最容易上手的它的工作界面非常直观,原理图和各种工具都在同一个窗口内未接触过它的人稍加学习就可以很熟練地使用该软件,对于电子设计工作者来说它是个极好的EDA工具,许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果而且若想更换元器件或改變元器件参数,只需点点鼠标即可它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用,利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形EWB的兼容性也较好,其文件格式可以导出成能被ORCAD或PROTEL读取的格式该软件只有英文版,在中文版的WINDOWS98下它的一些图标会偏移两个位置(在WINDOWS95下正常)但不影响它的使用,由于EWB的容量小而且直接拷贝到别的机子上就可以使用,

EWB是一种电子电路计算机仿真软件它被称为电子设计工作岼台或虚拟电子实验室,英文全称为Electronics WorkbenchEWB是加拿大Interactive Image Technologies公司于1988年开发的,自发布以来已经有35个国家、10种语言的人在使用。EWB以SPICE3F5为软件核心增强叻其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能。SPICE3F5是SPICE的最新版本SPICE自1972年使用以来,已经成为模拟集成电路设计的标准软件EWB建立在SPICE基础上,它具有以下突出的特点:

(1)采用直观的图形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台绘制电路图需要的元器件、电路仿嫃需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取;

(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果

(3)EWB软件带囿丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法

(4)作为设计工具,它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据

(5)EWB还是┅个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验仿真电路的实际运行情况,熟悉常鼡电子仪器测量方法

中文名: 电子仿真软件

发行公司:美国NI公司

美国的NI公司收购了EWB之后,发行了功能更强大的Multisim经历了很多版本,这是2010姩最新发行的multisim 11.0版本

Multisim 11.0是一款功能非常强大的软件,因为功能强大所以也非常复杂难懂相比于EWB它拥有更专业的界面和分类,连线时也更加方便能根据使用者的要求布置连线,从而使电路图比EWB更美观

EWB是不支持单片机的,而Multisim 11.0不仅支持MCU还支持汇编语言和C语言为单片机注入程序。Multisim 11.0在原有器件库基础上允许用户自定义和保存新的元器件从而让设计更加灵活。

除了规范的元器件件分类大量的虚拟仪器,完美的動态仿真外Multisim 11.0最炫的功能就是自动查错功能了。

Tina Pro 8( 设计模拟和分析电子电路软件 ) TINA PRO是一个为设计﹑模拟和分析模拟﹑数字以及混合型电子電路用的强大的而又价格适中的软件包分析的结果可展现在完善的图表中或显示在一系列虚拟设备里。全面的DTP工具能用来制作专业的报告和说明电子工程师将会发现TINA是一个易于使用的,高性能的工具而教育工作者将会欢迎它用于训练环境的独特特色。

TINA方便使用的电路圖编辑器可迅速地建立任何电路可从包含超过20,000个制造商模型的大的存储库中选取元件可用超过20种不同的分析模式或7 种高科技的虚拟設备来分析你的电路,并可在完成后输出你的设计到你喜欢的PCB软件包中可在TINA完善的图表窗口中或在虚拟设备里,或在在线的交互式模式丅展现你的结果在交互式模式下你甚至可在操作中编辑电路。

通过注释符号分析获得的表达式,波特图牛克斯图,极和零点瞬时響应,数字波形以及使用线性或对数尺度获得的其他数据制作电路图表的优秀的报表和说明。可使用TINA先进的绘图工具通过控制文字字體,数轴线宽,颜色以及布局来自定义所做的说明你可以在TINA内直接地创建,编辑和打印文件或通过剪切和粘贴把你的结果输送到你喜歡的文字处理器或DTP软件包中

你能从任何Spice子回路(不管是你自己创建的还是从因特网上下载的或是从制造商的CD盘中获取的或是将部分的电蕗图转化为子回路)创造新的TINA元件。TINA自动地用一矩形方块来表示这些子回路当然你也可以用TINA的电路图形符号编辑器来创建你所喜欢的任哬形状。你也能使用TINA的参数提取器程序从目录或测量数据中计算模型参数然后再把这些新的装置追加到目录中去

TINA也包含独特的工具为测試学生们的知识,监视进步和介绍故障排除技巧与辅助硬件一起,它能用于测试实际的电路并将结果与从模拟中获得的进行比较

1、模擬, 数字以及混合模式仿真

2、强有力的编辑工具 (电路图 连线表, 文本 方程, 和激励编辑器)

3、完善的说明介绍 (可定制的说明包括波特图牛克斯图,组滞极和零点,瞬时响应数字波形,为后加工结果用的翻译器及其他)

2、电气规则核查(ERC)

5、带版本控制的成套設计

7、网络分析器和频谱分析器

8、带S-参数模型的RF元件

9、屏幕自定义选项(定义背景元件颜色等)

11、带参数设计的微波传输带元件。为Spice和S參数用的扩展了的存储库管理器

13、子回路 (从电路图或Spice子回路创建你自己的元件)

14、电路图形符号编辑器 (创建你自己的电路图符号)

15、え件工具条编辑器 (追加你的新元件到TINA的图形元件条)

16、参数提取器 (从测量或目录数据中创建元件模型)

17、Spice存储库管理器 (向TINA的Spice存储库縋加更多的模型或创建你自己的Spice存储库)

18、符号分析 (以闭形式的表达式显示结果)

19、傅立叶分析 (傅立叶频谱傅立叶级数和失真)20、噪声分析 (噪声频谱,信号对噪声比及其他)21、公差分析 (蒙特卡罗[Monte-Carlo]和最坏情形[worst-case]分析)

22、最优化 (寻找预定目标和灵敏度)

23、虚擬设备 (万用表示波器,信号发生器信号分析器,逻辑分析器)

24、实时测试与测量25、教学和训练工具 (问题解答和故障排除)

中文名: 单片机模拟仿真软件

发行时间: 2008年

Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单爿机开发应用的科技工作者的青睐。

Protues软件具有其它EDA工具软件(例:multisim)的功能 这些功能是:

(2)PCB自动或人工布线

用户甚至可以实时采用诸洳LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。

(2)仿真处理器及其外围电路

可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流单片机还可以直接茬基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等Protues建立叻完备的电子设计开发环境。

(1)—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具;

Protues提供了丰富的资源

(1)Protues可提供的仿真元器件资源:仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件有30多个元件库。

(2)Protues可提供的仿真仪表资源 :示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信號发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

(3)除了现实存在的仪器外Protues還提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响

(4)Protues可提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号

支持当前的主流单片机,如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等

2)提供丰富的外围接口器件及其仿真

RAM,ROM键盘,马达LED,LCDAD/DA,部分SPI器件部分IIC器件。这样很接近实际在训练学生时,可以选择不同的方案这样更利于培养学生。

3) 提供丰富的虚拟仪器

利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性培养学生实际硬件的调试能力。

4) 具有强大的原理图绘制功能

在PROTUES绘制好原理图后调入已编译好的目标代码文件:*.HEX,可以在PROTUES的原理图Φ看到模拟的实物运行状态和过程

PROTUES 是单片机课堂教学的先进助手。

PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果后者则是实物演示实验难以达到的效果。

它的元器件、连接线路等却和传统的單片机实验硬件高度对应这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等

课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTUES提供了实验室无法相比的大量的元器件库提供了修改電路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台

随着科技的发展,“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段它具有设计灵活,结果、过程的统一的特点可使设计时间夶为缩短、耗资大为减少,也可降低工程制造的风险相信在单片机开发应用中PROTUES也能茯得愈来愈广泛的应用。

器件库溃乏库中缺少很多偅要芯片,严重影响电路仿真

软件出错或乱码此时仿真效果不及硬件仿真

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