《Protel课设》模拟报亭自动控制系统Word下载.docx
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5.2元器件的焊接11
5.3系统的调试12
6总结12
致谢13
参考文献..........................................................................................................................................13
1设计任务和性能指标
1.1设计任务
用计算机辅助设计软件Protel99SE绘制电路板并掌握一种电路原理图,熟练操作、随机应变,是一个电子工程师必须掌握的一项技术。
通过本课程设计,使学生掌握电路原理图的设计方法,掌握电路板的绘制方法和技巧。
培养学生的动手操作能力,提高学生的专业技能水平。
为学生将来就业于电子技术岗位打下坚实的基础。
根据已知条件,通过基于晶体管的声控灯的设计、连接于仿真。
须符合以下要求:
1、采用晶体管设计完成一个简易声控灯的设计;
2、通过声音震动使灯发光,并且延迟10秒左右后熄灭;
利用仿真软件Pspice或MuItisim仿真电路,并用PROTEL软件绘制电路原理图及PCB图
1.2性能指标
本实验是一个模拟报亭自动控制系统,
1、白天光线强时不亮灯;
2、晚上且有人靠近时系统才开始供电;
3、灯亮后延迟10秒左右熄灭
2设计方案与论证
首先通过桥式全波整流电路,将220V交流电经变压器后,再经桥式整流输出12V直流电压,再经过7805输出5V,作为电源使用;
然后;
利用控制电路(用发光二极管DS2来模拟)完成白天灯不亮、晚上且有人靠近时系统才开始供电,当人离开时灯自动熄灭。
其原理如下:
光控电子开关,它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的,而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度(或人为亮度)的大小所控制的。
该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯,起到日熄夜亮的控制作用,以节约用电。
220V交流电通过灯泡H及整流全桥后,变成直流脉动电压,作为正向偏压,加在可控硅VS及R支路上。
白天,亮度大于一定程度时,光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ,使三极管V截止,其发射极无电流输出,单向可控硅VS因无触发电流而阻断。
此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。
电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V,对三极管起保护作用。
夜晚,亮度小于一定程度时,光敏二极管D呈高祖状态≥100KΩ,使三极管V正向导通,发射极约有0.8V电压,使可控硅VS触发导通,灯泡H发光。
RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。
3系统硬件设计
3.1单桥全波整流电路
(1)整流电路
整流电路(rectifyingcircuit)把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
如图3-1所示,桥式整流电路的工作原理如下:
e2
为正半周时,对D1
、D3
和方向电压,Dl,D3
导通;
对D2
、D4
加反向电压,D2
截止。
电路中构成e2
、Dl、Rfz
通电回路,在Rfz
,上形成上正下负的半波整洗电压,e2
为负半周时,对D2
加正向电压,D2
对D1
加反向电压,D1
、D2
Rfz
通电回路,同样在Rfz
上形成上正下负的另外半波的整流电压。
图3-1整流主电路
(2)滤波器
通过C1、C2、C3、C4以及稳压芯片LM7805,电阻R1和发光二级管构成,从而完成对输入的电流进行整流、滤波。
如图3-2
如图3-2滤波器
3.2放大电路原理
如图3-3所示,光敏电阻所转换电信号很微弱,只有通过三极管Q1组成的放大器把微弱信号进行放大后,才能去除法单稳态电路,R2、R3的比例将控制放大倍数。
如图3-3放大电路
3.3声控电路
图3-4中三极管Q2、Q3及其电阻、电容主城单稳态电路。
电阻R3为三极管Q2提供了基极电流;
三极管Q3的基极电流由三极管Q2集电极电阻R4上得到;
C2完成三极管Q2和Q3之间的直接耦合;
电阻R4是三极管Q2的集电极负载,R5为三极管Q3的集电极负载。
当有电流经过线圈时,开关闭合使右边的二极管发光;
当电流逐渐消失时,发光二级管熄灭,实现控制功能。
如图3-4控制电路
4系统软件设计
4.1绘制电路原理图
绘制电路原理图过程如下:
1、打开ProtelDXP软件,新建一个“声控灯电路设计.PRJPCB”工程,在此工程下新建一个“声控灯电路设计.SCHDOC”原理图文件。
2、根据要求,画出电路原理图。
所绘制电路原理图如下图4-1所示。
4.2生成网络报表
原理图绘制完后,对所绘制的原理图进行编译。
选择“Projet->
CompilePCBProject声控电路设计.PRJPCB”,点击Messages查看编译结果。
生成网络报表:
选择“Design->
NetlistForProject->
Protel”,生成声控电路设计SCHDOC.NET网络报表,部分网络报表截图如下4-2所示。
(1).电压放大电路网络报表
[
C1
RB7.6-15
]
C2
RAD-0.3
C3
C4
D1
DSO-C2/X3.3
Diode
D2
D3
D4
DS1
LED-0
J1
HDR1X2
R1
AXIAL-0.4
U1
SIP-G3/Y2
LM7805
(
GND
C1-2
C2-2
C3-2
C4-2
D1-1
D3-1
DS1-2
U1-2
)
NetC1_1
C1-1
C2-1
D2-2
D4-2
U1-1
NetC3_1
C3-1
C4-1
R1-2
U1-3
NetD1_2
D1-2
D2-1
J1-2
NetD3_2
D3-2
D4-1
J1-1
NetDS1_1
DS1-1
R1-1
(2).报亭自动控制网络报表
DS2
Q1
SO-G3/C2.5
9013
Q2
Q4
SFM-T3/A6.6V
9014
R2
VR2
R3
R4
R5
R6
NetDS2_2
DS2-2
Q1-2
Q1-3
Q2-3
Q4-3
R2-1
NetQ1_1
Q1-1
Q2-2
R3-2
NetQ2_1
Q2-1
R4-1
R5-1
NetQ4_1
Q4-1
Q4-2
R5-2
NetQ4_3
R6-1
VCC
R2-2
R2-3
R3-1
R4-2
生成PCB
生成元器件清单表:
选择“Report->
BillofMaterials”,生成元器件清单列表。
原理图绘制完成后,PCB生成过程如下:
1、在“声控灯电路设计.PRJPCB”工程下新建一个“声控灯电路设计.PCBDOC”文件,保存。
2、根据要求,设置单面板,选择“Design->
LayerStackManager”,弹出管理版面,点击面板左下的“Menu”,在弹出的菜单中选择“Examplelayerstatcks”
->
“Singlelayer”来实现。
3、画出电器边界
4、导入网络报表。
所有元器件封装及其电器连接都导入了PCB中。
如图4-3所示。
5PCB板制作、焊接与调试
5.1PCB板制作
当原理图画好后,仔细检查一遍,电器检测确认无误后,就要给对应的原件画或修改原封装图。
这里我们只用系统自带的封装修改绘制封装,并用“ComponentWizard”原件创建向导画各类封装,为各个原件量身定做好封装。
画好封装后,就可以在原理图中为各个原件设置封装了。
保存好后,接着更新PCB生成PCB文件。
这里我们手动布局,尽量少跳线少过孔。
布好的PCB图如图(4)
5.2元器件的焊接
材料:
覆铜板一块。
准备好大小合适的腐蚀用容器。
最好再准备一把镊子,腐蚀时夹持用
制版流程:
1.电路图打印打印时候需要注意:
打印是缩放比例一定要为1.00(scale项),选择纯色打印,最好保留钻孔
选择镜像在打印,不然制作出来的点路板和设计的是反向的
信号线宽大于0.7mm,电源线需要更粗:
焊盘直径大于2mm(不然钻孔的时候
会被钻掉)
2.打印在热转印纸上的电路
注意:
转印在相片纸上,相片纸不能留下指纹等痕迹,不然转印不上
把转印好的相片纸贴在PCB版上
3.裁切基板
用砂纸打磨基板并保持亮泽
4.热转印(也可以选择用转印机)
5.转印在基板上的图像
仔细检查每一根连线,如果有少许断点,用油性笔补上去即可
6.腐蚀用的溶液
浓度越高越好,不过成本会上去。
要看你的腐蚀容器及板子大小:
容器最好刚能放下板子,所加的水深1-2cm即可,加入FeCl3使得液体变成深棕色就可以了。
条件允许,腐蚀的时候尽量加热,这样速度会成倍提高,你就不需要双手拿着腐蚀的盒子在那不停地摇啊摇了。
腐蚀一般需要半小时左右,不过与FeCl3浓度和反应液温度有很大关系。
清洗腐蚀后的基板
清洗完后的基板
打孔打孔后注意:
涂抹松香,抗氧化和助焊
5.3系统的调试
当电路板完成后,我们将各类原件按号入座。
检查是否有遗漏的焊盘未打孔,如有遗漏还需重打孔。
接着我们焊接各原件。
输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
电源、地线之间加上去耦电容。
尽量加宽电源、地线宽度。
尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。
带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
般电路应尽可能使元器件平行排列。
这样,不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。
输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。
最好加线间地线,以免发生反馈藕合。
印制导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。
如非要取直角,一般采用两个135度角来代替直角。
电源线设计,根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。
同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。
地线设计的原则是:
(1)数字地与模拟地分开。
若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开。
低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。
高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而租,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
(2)接地线应尽量加粗。
若接地线用很纫的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。
因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。
如有可能,接地线应在2~3mm以上。
(3)接地线构成闭环路。
只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。
焊接原理,目前电子元器件的焊接主要采用锡焊技术。
锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作焊料,在一定温度下焊锡熔化,金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合,形成浸润的结合层。
外表看来印刷板铜铂及元器件引线都是很光滑的,实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙,熔流态的锡焊料借助于毛细管吸力沿焊件表面扩散,形成焊料与焊件的浸润,把元器件与印刷板牢固地粘合在一起,而且具有良好的导电性能。
锡焊接的条件是:
焊件表面应是清洁的,油垢、锈斑都会影响焊接;
能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性,对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料,可以借助于助焊剂,先对焊件表面进行镀锡浸润后,再行焊接;
要有适当的加热温度,使焊锡料具有一定的流动性,才可以达到焊牢的目的,但温度也不可过高,过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。
6总结
一周的课程设计马上就要结束了,在这周的课程设计中我们学到了很多。
下面我对这次课程设计中的收获和体现的不足做以下小结:
收获如下:
动手能力得到加强。
整个过程,通过自己的努力,在专业方面的能力得到了加强
专业兴趣得到了提升。
通过这次实验,对自己所学的专业有了一些实质性的理解了解到了以后的就业方向,对专业的总体兴趣得到了提升。
元器件的封装知识有了一些积累。
在ProtelDXP的操作上变得更娴熟。
总结这次实验,也暴露了我许多问题:
在ProtelDXP这款软件的相关知识积累上不够,如一些原件的封装知识,一些细微操作上不熟练等等,这些需要多练多记的东西需要我平时多花时间去钻研。
在布线技术上还有待加强。
要做出一块好的板子,布线非常重要。
这也是需要时间的。
致谢
在此次课程设计中要感谢XX老师的精心指导和耐心教导。
还有就是组员之间的互相帮助,让我们体会到了什么是团队精神。
参考文献
《ProtelDXP电路设计与制版实用教程》李小坚等人民邮电出版社出版
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- Protel课设 Protel 模拟 报亭 自动控制系统