cad电子时钟的设计论文.doc

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1、电气与电子线路CAD课程设计（学年论文）说明书课题名称： 电子时钟的设计 一、课程设计任务和基本要求：1、功能要求 以单片机控制器件实现时钟的显示，调整设置以及具有定时等功能，定时时间到后使扬声器发出声音。 2、 绘图设计要求: (1) 画出完整的原理图。 (2) ERC电气规则检测。 (3) 创建项目元件库文件，生产网络表及元件清单。 (4) 画出所设计电路的PCB图,包括规划PCB板子大小、元器件布局以及布线，布线方法则可根据具体情况使用自动布线（手工调整）或者手工布线两种不同方式，生成项目元件封装库。 (5) 原理图中至少有3个自建元件符号，PCB中至少有3个自建封装元件。3、原理图工作

2、原理介绍： 图1-1中所示电子时钟用89C2051单片机作为控制芯片，4个LED数码管分别显示小时和分钟，74LS164作为串行转并行输出芯片，即把单片机串口输出信号转成并行信号分别连接到数码管的段码，4个LED数码管采用动态显示方法实现，单片机的P1.0P1.3作为数码管的片选信号，4个9013晶体管VT1VT4作为片选信号的电流驱动，当单片机的P1.0P1.3输出高电平时，相应9013晶体管导通，该数码管被选中点亮，按键SB1、SB2、SB3分别对应时钟、分钟以及定时时间的设置，这些设置通过软件实现，当定时时间到达后引起中断，P3.7置1，经过音乐芯片9300及晶体管进行电流放大，驱动扬声

3、器发出声音。4、参考图： 图1-1 电子时钟原理图二、进度安排：11月5号：下达设计任务。11月5号11月6号：设计原理图。11月7号：确定PCB板参数和元件封装类型。11月8号11月9号：设计PCB版图。11月10号11月11号：撰写报告11月12号 ：答辩。三、主要参考资料及主要参考文献：1 邵群涛. 电气制图与电子线路CADM.北京：机械工业出版社，20052 老虎工作室. 电路设计与制版-Protel99入门与提高M.北京：人民邮电出版社,20013 老虎工作室. 电路设计与制板- Protel 99 SE高级应用M.北京：人民邮电出版社,2001四、答辩记录：1、在设计过程中遇到的问

4、题及解决方案（至少2个）。 2、2014 年 月 日课程设计评审标准（指导教师用）评价内容具 体 要 求权重调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获得新知识的能力。0.1实践能力能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究工作。如装置安装、调试、操作。0.2分析解决问题能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大，工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；

5、实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.2创新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。0.1摘 要液晶显示电话防盗报警器是将数字技术、计算机技术、通讯技术、安全报警技术结合起来，利用家庭电话线进行报警的综合报警系统.系统的主要功能是当盗贼进入室内触动报警触发开关时，立即启动电话拨号报警程序，向主人告警。系统集成了IIC总线器件AT24C01、扫描键盘、16*2字符型液晶显示等子模块，并利用AT89S51单片机作为系统控制核心，负责控制检测输入/输出显示，模拟摘机、拨号报警、挂机、驱动液晶显示、读写EE

6、PROM等一些列的程序动作，使整个系统操作简便并且充满人性化。系统利用功能强大的C语言开发，并在软硬件设计中分别使用了Protel 99se 、keilC51开发平台。结果表明，该产品具有有性价比高、操作简便、可视化操作等优点，并且该系统功能指标可以已经达到行业级标准。关键词：单片机； 液晶显示； 脉冲拨号； IIC总线； C语言目 录1 方案论证1.1 设计内容及要求.11.2 电路原理分析.12 项目元件库2.1 项目元件库.22.2 项目封装.33 原理图设计3.1 原理图设计.53.2 ERC电气检查.113.3 原理图网络表及元件清单.134 PCB图设计4.1 装入网络表及元件.1

7、74.2 布线布局规则.184.3 布局与布线. .195 结论 2 05.1参考文献.21附录1系统原理图.23附录2系统PCB图.24附录3自建库图形.25附录 4 自建封装图 2 6附录 5 元件清单 2 7附录 6 网络表 2 81 方案论证2 项目元件库2.1自建元件：步骤一：首先选取菜单命令File/new，新建一个设计数据库文件，并进入数据库文件夹步骤二：接着选取菜单命令file/new，在弹出的new document对话框中双击schematic library docoumen图标，创建一个新的原理图符号库文件，默认的文件名为schlib1，lib。步骤三：在工作窗口中双击

8、该文件的图标或在项目浏览器中该文件的文件名上单击鼠标左键，即可进入原理图符号库编辑器2.2加载原理图元件库：步骤一：进入原理图制作面，单击add/remove步骤二：在查找范围里面找到需要加载的库名称，如miscellaneous devices.ddb步骤三：单击add，可同时添加，最后单击ok即可 2.3自建元件封装： 步骤一：打开创建的元器件封装库文件pcblib1.lib，启动元器件封装库编辑器。步骤二：选取菜单命令tool/new component，系统自动弹出创建元器件封装向导对话框，接下步骤以截图方式呈现 3 原理图设计3.1 电路原理图的设计步骤1.启动Protel 99SE

9、，从windows操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入Protel 99SE环境，使用菜单File/New或 File/New Design建立新设计数据库文件，使用菜单File/New,在打开的窗口选择Schematic Document 图标，建立新原理图文件，并将原理图文件打开。2设置画图环境使用菜单Design/Options和Tool/Preferences，设置图纸大小、捕捉栅格、电气栅格等导入所需的元件库在设计管理器中选择Browse SCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel 99 SE子目录，

10、在该目录中选择LibrarySCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，比如Miscellaneous devices.ddb，TI Databook库等，单击ADD按钮，即可把元件库增加到元件库管理器中。3放置元件 根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。元件属性：Lib Ref（元件名称）：元件符号在元件库中的名称。在放置元件是，必须输入。Footprint：元件的外形名称。一个元件可以有多重外形，也就是多种封装形式。元件的封装形式主要用于印刷电路板图。这一属性值在原理图中不显示。Designa

11、tor：元件在原理图中的序号原理图布线 利用Protel 99 SE提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。编辑和调整 利用Protel 99 SE 所提供的各种强大的功能对原理图进一步调整和修改，以保证原理图的美观和正确。同时对元件的编号、封装进行定义和设定等。原理图用到的元件： 1Wiring Tools工具栏 Wiring Tools工具栏提供了原理图中电气对象的放置命令。 打开或关闭Wiring Tools工具栏的方法： 第一种方法：执行菜单命令View|Toolbars|Wiring Tools。 第二种方法：单击

12、主工具栏中的 按钮。2Drawing Tools工具栏 Drawing Tools工具栏提供了绘制原理图所需要的各种图形，如直线、曲线、多边形、文本等。 打开或关闭Drawing Tools工具栏的方法： 第一种方法：执行菜单命令View|Toolbars|Drawing Tools。 第二种方法：单击主工具栏中的 按钮。 3.放置元件 第一种方法： 按两下P键，系统弹出图3.10 Place Part（放置元件）对话框。4.移动元件和元件标号等 元件全部调入原理图后，要调整图3.13中元件、元件标号和标注的位置。 移动：在元件、元件标号或标注上按住鼠标左键，并拖动。 改变方向：在元件、元件标

13、号或标注上按住鼠标左键，再按空格键旋转、按X键水平翻转或按Y键垂直翻转。5.删除元件的简单方法： 在元件上单击鼠标左键，使元件周围出现虚线框，按Delete键，即可删除。对于其他放置对象（如导线、电源符号等），也可按此方法进行删除。6.绘制导线 单击Wiring Tools工具栏中的 图标，光标变成十字形。单击鼠标左键确定导线的起点。在导线的终点处单击鼠标左键确定终点。单击鼠标右键，则完成了一段导线的绘制，如图3.17所示。 此时仍为绘制状态，将光标移到新导线的起点，单击鼠标左键，按前面的步骤绘制另一条导线，最后单击鼠标右键两次退出绘制状态。7放置电源/接地符号第一种方法： 单击Wiring

14、Tools工具栏中的 图标。 此时光标变成十字形，电源/接地符号处于浮动状态，与光标一起移动。 可按空格键旋转、按X 键水平翻转或Y 键垂直翻转。 单击鼠标左键放置电源（接地）符号，如图3.22所示。 系统仍为放置状态，可继续放置，也可单击鼠标右键退出放置状态。本电路原理图没有用到总线 这里就不作讲述。3.2 ERC电气检查使用Protel 99 SE 的电气规则，即执行菜单命令Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查。若有错误，根据错误情况进行改正。ERC电气检查步骤：执行菜单命令Tool/REC 如图 设置。点OK执行ERC电气检查结果：如图 ，出现了三个错误，在Error Ma

15、rkers 找到错误的位置，找出错误原因，并修正。修正后再进行ERC电气检查，结果如下：3.3原理图网络表及元件清单网络表：执行菜单design/create Netlists，弹出Netlists create选项卡执行结果：可以输出原理图网络表。如图：元件清单：执行菜单命令Reports/Bill of Material,弹出Bom Wizzard 选项卡。执行结果如图：4 PCB图设计 4.1规划PCB板使用向导创建PCB：在项目文件的Document文件夹下右键单击，选择New，新建Wizards，选择Printed Ciruit Board Wizaid，建立双层PCB板，尺寸改为7

16、000mil*4000mil，过孔类型选择穿透式过孔，元件选择针脚式元件。1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，板层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。2、规划电路版，主要是确定电路板的边框，包括电路板的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm的螺丝可用6.58mm的外径和3.23.5mm内径的焊盘。4.2 装入网络表及元件打开所有要用到的PCB 库文件后，调入网络表文件和修改零件封装，这一步是非常重要的一个环节，网络表是PCB自动布线的灵魂，也是

17、原理图设计与电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路板的布线。在原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，但可以在引进网络表时根据设计情况来修改或补充零件的封装。 4.3 布局布线规则布线规则是设置布线的各个规范（象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则，可通过Design-Rules 的Menu 处从其它板导出后，再导入这块板）这个步骤不必每次都要设置，设置一次就行。4.4 布局与布线1、点击菜单命令Auto Route/Setup 对自动布线功能进行设置选中除了Add Testpoints 以外的所有项，特别是选中其中的Lock All Pre-Route 选项，Rou

18、ting Grid 可选1mil 等。自动布线开始前PROTEL 会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值，此值越小板越容易100%布通，但布线难度和所花时间越大。2、点击菜单命令Auto Route/All 开始自动布线假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO 一次（千万不要用撤消全部布线功能，它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔）后调整一下布局或布线规则，再重新布线。完成后做一次DRC，有错则改正。布局和布线过程中，若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表，手工更改网络表（同第一步），并重装网络表后再布。 3、对布线进行手工初步调整需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗，某几根绕得太

19、多的线重布一下，消除部分不必要的过孔，再次用VIEW3D 功能察看实际效果。手工调整中可选Tools-Density Map 查看布线密度，红色为最密，黄色次之，绿色为较松，看完后可按键盘上的End 键刷新屏幕。红色部分一般应将走线调整得松一些，直到变成黄色或绿色。 5 结论经过一周的课程设计我们在老师的指导下,顺利的完成了cad课程设计。在过去CAD的学习过程中，我们学习了很多制图方面的知识,在最后的课程设计中，我们的任务是抄画道路改造工程图，是需要结合的前面的知识然后进行综合运用的，整个图形的绘制也离不开前面的基础。伴随着cad课程设计的结束，我们又进行了为期一星期的CAD的实训，在老师的

20、认真指导下。认真完成老师布置的任务，并对CAD这门课有了更进一步的了解，也更加熟悉了对CAD的操作。通过一周的课程设计我们达到了课程实习的目的：把握Auto CAD用于工程制图的基本操作，了解工程图纸绘制的格式和要求，能够用AutoCAD绘制二维的工程图纸。同时也完成了课程实习的任务：1.学习Auto CAD的基本绘图操作。2.抄绘道路改造工程图在这实训的过程中，让我进一步熟悉了CAD的基本操作，在绘图前必须要以基本的操作进行各方面的设置是非常必要的，只有各项设置合理了，才为我们接下来的绘图工作打下良好的基础，才有可能使接下来“清晰”、“准确”、“高效”。如选项卡的设置,即背景颜色要设置成白色

21、，单位控制设置要根据图上的要求,符合图的标注，图形界限的设置在这次的实习过程中采用的是A4图幅。线型的加载，全局线型比例设置，在图层设置的过程中，需要按图上要求设置，图层的设置应遵循在够用的基础上越少越好。此外还有颜色、线型、线宽等等设置都随层，这样会简单很多，但都需按照要求进行。通过这几天的学习，使我对CAD有了进一步的了解，一开始觉得它不是一个轻易学好的软件，觉得用处不是很大。但几天的学习下来，使我对这个软件的看法彻底改变了。 由于版本低，电脑经常出现问题，有时候文件库到不进来。可以考虑用AD。参考文献 1 邵群涛. 电气制图与电子线路CADM.北京：机械工业出版社，20052 老虎工作室

22、. 电路设计与制版-Protel99入门与提高M.北京：人民邮电出版社,2001附录一原理图附录二PCB附录三自建元件图附录四自建封装图附录五元件清单附录六网络表SIP4J1C1RAD0.2CAPC2RAD0.2CAPC3RAD0.2CAPD3DIP149300J1DIP16AJ2DIP16AJ3DIP16AJ4DIP16AR1AXIAL0.4R2AXIAL0.4R3AXIAL0.4R4AXIAL0.4R5AXIAL0.4R6AXIAL0.4R7AXIAL0.4R8AXIAL0.4R9AXIAL0.4R10AXIAL0.4R11AXIAL0.4R12AXIAL0.4SB1AXIAL0.3SB2

23、AXIAL0.3SB3AXIAL0.3SPEAKERRAD0.1U1DIP-1474ALS164U2DIP2289C2051VT1TO-18VT2TO-18VT3TO-18VT4TO-18VT5TO-18Y1XTAL1(GNDU1-7)(NetC1_2C1-2R6-2U2-1)(NetC2_2C2-2U2-4Y1-2)(NetC3_2C3-2U2-5Y1-1)(NetD3_2D3-2U2-11)(NetD3_3D3-3VT5-1)(NetD3_4D3-4SPEAKER-1VT5-3)(NetJ1_1J1-1J1-6VT1-3)(NetJ2_1J2-1J2-6VT2-3)(NetJ3_1J3-1

24、J3-6VT3-3)(NetJ4_1J4-1J4-6VT4-3)(NetR2_2R2-2VT1-1)(NetR3_2R3-2VT2-1)(NetR4_2R4-2VT3-1)(NetR5_2R5-2VT4-1)(NetSB1_2R12-2SB1-2U2-18)(NetSB2_2R11-2SB2-2U2-17)(NetSB3_2R10-2SB3-2U2-16)(NetU1_1U1-1U1-2U2-2)(NetU1_3J1-10J2-10J3-10J4-10U1-3)(NetU1_4J1-9J2-9J3-9J4-9U1-4)(NetU1_5J1-8J2-8J3-8J4-8U1-5)(NetU1_6J

25、1-5J2-5J3-5J4-5U1-6)(NetU1_8U1-8U2-3)(NetU1_10J1-4J2-4J3-4J4-4U1-10)(NetU1_11J1-2J2-2J3-2J4-2U1-11)(NetU1_12J1-3J2-3J3-3J4-3U1-12)(NetU1_13J1-7J2-7J3-7J4-7U1-13)(NetU2_12R5-1R9-1U2-12)(NetU2_13R4-1R8-1U2-13)(NetU2_14R3-1R7-1U2-14)(NetU2_15R1-1R2-1U2-15)(Net_2-1-2C2-1C3-1D3-5R6-1R10-1R11-1R12-1VT5-2)(VCC-3-4C1-1D3-1R1-2R7-2R8-2R9-2SB1-1SB2-1SB3-1SPEAKER-2U1-9U1-14VT1-2VT2-2VT3-2VT4-2)