东南大学protel课程设计报告.docx

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东南大学protel课程设计报告

综合电子设计实践protel课程设计报告

姓名：

XXX

学号：

220111XX

报告日期：

2013/9/4

目录

A简易电源设计………………………………………………………………………………………………………………….3

一．原理图………………………………………………………………………………………………………………………………3

二．pcb电路图……………………………………………………………………………………………………………………….4

※设计说明………………………………………………………………………………………………………………………….4

B基于单片机的汽车电池监控和报警装置……………………………………………………………………….5

一．项目设计概述………………………………………………………………………………………………………………….5

1.1项目设计简介……………………………………………………………………………………………………………..5

1.2系统模块化框图………………………………………………………………………………………………………….6

1.3研究技术路线……………………………………………………………………………………………………………..6

二．原理图………………………………………………………………………………………………………………………………7

2.1电路模块……………………………………………………………………………………………………………………..7

2.2原理图……………………………………………………………………………………………………………………….8

三．pcb电路板……………………………………………………………………………………………………………………….9

3.1pcb电路图……………………………………………………………………………………………………………………9

※设计说明………………………………………………………………………………………………………………………..9

3.2电路板制作………………………………………………………………………………………………………………..10

四．项目实物展示…………………………………………………………………………………………………………………10

C设计心得…………………………………………………………………………………………………………………………..11

※设计报告说明………………………………………………………………………………………………………………….2

设计报告说明

1.A简易电源设计相关资料（原理图，pcb，元件库）见压缩包22011127_刘保帅_AD13.0_2013_9_2.rar

2.B基于单片机的汽车电池监控和报警装置相关资料（原理图，pcb，元件库）见压缩包22011127_刘保帅_AD13.0_2013_9_3.rar

3.所有原理图，pcb，元器件库均在altiumdesigner13.0版本环境下制作，打开时可能存在软件版本问题。

A

简易电源设计

一．原理图

图1简易电源设计原理图

二．pcb电路图

※设计说明：

（1）布线时对240V电源线进行了加宽，没有对地线和5V电源线进行加宽处理；

（2）布线后加补了泪滴，可以保护焊盘，避免多次焊接时焊盘的脱落；同时生产时可以避免蚀刻不均，过孔偏位出现的裂缝等；其次也可平滑阻抗，减少阻抗的急剧跳变；

（3）四角增加了螺丝固定孔，方便安装铜柱；

（4）由于电路结构较为简单，在此并没有进行大面积敷铜处理。

pcb大面积敷铜处理见

“B基于单片机的汽车电池监控和报警装置”中pcb的处理方式。

B

基于单片机的汽车电池监控和报警装置

一．项目设计概述

1.1项目设计简介

对于传统燃油汽车，汽车蓄电池是保证汽车启动和运行的重要部件，对于新型电动汽车，汽车电池更是汽车运行的核心部件。

因此对电池充放电和使用状态的检测对汽车的正常运行具有重要作用。

本项目以传统燃油汽车里的电瓶检测和报警为目标进行设计和实现。

基于此要求，我们设计了基于MSP430G2553单片机的汽车电池监控和报警装置，通过该装置对汽车电池的状态及汽车的充放电系统进行实时监控，进而延长电池使用寿命，提前警示和预报隐患的发生。

本项目装置可以对正常发动并在运行状态中的汽车电瓶电压和充放电状态进行监测，在不能充电和过充电时发出警报。

在汽车启动时，装置对电池的电压曲线进行高速采集和分析，据此可对电瓶的启动性能进行监测。

当电瓶启动性能减弱时给出报警，提醒尽早维护和更换电池，防止后面的启动失败而无法出车和抛锚。

当汽车在停车状态下使用车灯、空调和MP3等负载工作时，装置由采集到的电压曲线对电池的亏电状况分级给出警告，以提醒和防范因电瓶的过度放电而带来对电瓶的损伤，也保证下次有足够的电量启动汽车。

在方案中，我们采用了自带高速A/D转换模块的单片机对电压检测，这大大减小了硬件与软件的开发难度，也削减了成本和产品体积，增加了实用性；考虑到产品的低功耗要求，我们采用了TI公司的MSP430超低功耗16位单片机。

进一步考虑到快捷实惠和焊接的方便，我们采用了直插封装MSP430G2553单片机。

整体方案方案中，通过报警电路、电源电路、电压采集电路等外围模块，利用单片机的输入输出口实现状态的检测和报警输出。

报警输出采用可调制方案，以利于根据问题的严重程度和不同而分级和分类报警。

报警采用的是蜂鸣器和LED灯的双报警模式，当蓄电池的电压低于预定的值时,蜂鸣器发出响声，LED灯发亮，即为报警。

1.2系统模块化框图

电源模块

MSP430G2553

单片机

晶振电路和复位电路

电压采集模块

LED指示灯

蜂鸣器报警模块

软件部分

图系统总体框架

图1系统模块化框图

1.3研究技术路线

●用带高速A/D转换模块的单片机对电压检测；

●项目方案设计中时使用自带高速A/D转换模块的单片机对电池端电压采集可以大大简化硬件电路和软件开发过程。

●项目方案设计时要考虑方案的体积大小，尽量减少对驾驶室空间的占用。

●项目整体设计中要注意方案本身的低功耗，减少对汽车蓄电池带来的影响。

●利用单片机的输入输出口实现状态的检测和报警输出。

●报警输出采用可调制方案，以利于根据问题的严重程度和不同而分级和分类报警。

二．原理图

2.1电路模块

电源模块

电压采样模块

MCU模块

（MSP430最小系统）

报警模块1-蜂鸣器报警

报警模块2-LED报警

图2原理图模块

2.2原理图

图3硬件系统原理图

三．pcb电路板

3.1pcb电路图

图4硬件系统pcb电路图

※设计说明：

（1）布线时对12V电源线和地线进行了加宽处理；

（2）四角增加了螺丝固定孔，方便安装铜柱；

（3）对pcb的TopLayer和BottomLayer都进行了大面积敷铜处理。

图示为BottomLayer的大面积敷铜处理。

（4）出于对pcb制作的学习，我们制作了改pcb的成品，如下图所示

3.2电路板制作

图5pcb电路板

四．项目实物展示

图6项目展示

C

设计心得

短学期的综合电子设计实践课程虽然只有短短的4个周，但是却让我们学到了很多的东西。

这门课程将理论知识和实际应用完美地结合起来，充分锻炼了我们的动手能力和实践能力。

课程结束后看着自己制作的pcb电路板和焊接的电路，还是蛮有成就感的。

课程中我们组制作了一款基于单片机的汽车电池监控和报警装置。

出于对汽车电路系统的兴趣，我们选择这个课题。

项目设计过程中由于对MSP430单片机的知识了解的不够深，对altiumdesigner软件操作也不是很熟练，在初期设计过程中走了很多的弯路，耗费了不少时间。

最终在小组成员的共同努力下还是比较完满的完成了该项目的设计。

在pcb布线上我学到了很多，如电源线和地线的加宽处理，焊盘和导线的补加泪滴处理，大面积敷铜处理，增加外围屏蔽线等等技巧。

通过这门课程的项目设计，我不仅学会了altiumdesigner软件的基本操作和pcb电路板布线的一些技巧，也对MSP430单片机的应用有了更进一步地理解。

将所学知识应用到了实际当中，收获颇多。

XXXXXXXXXXXXXXXXX

2013/9/4