多功能视力保护器CAD课程设计论文.docx
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多功能视力保护器CAD课程设计论文
2016~2017学年第2学期
《电子线路CAD实训》
课程设计报告
题目：
多功能视力保护器
专业：
电子信息工程
班级：
电子信息工程2班
姓名：
指导教师：
第1页
一、任务书
课题名称
多功能视力保护器
指导教师（职称）
（副教授）
执行时间
2016~2017学年第2学期第14周
设计目的
1.培养学生团队合作精神
2.通过查阅手册和有关文献资料培养独立分析和解决实际问题的能力。
3.通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
4.掌握proteldxp原理图的设计方法，掌握PCB板图的设计。
5.综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。
6.培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
设计要求
1.设计硬件电路的protel原理图，确定各电路模块的主要参数。
2.按照要求绘制protelPCB板图。
3.校验实验报告。
4.制作出70mm×90mm的电路板，单双面布线，线宽为20mil，安全距离为10mil，布局合理，符合电气规则。
第2页
摘要
目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。
调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施，又缺专业机构的治疗。
因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。
通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（包括看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。
本设计主要实现测距报警、测光报警以及定时报警功能。
利用超声波发射接收器、NE555、光敏电阻等元件组合成电路，来实现上述功能。
通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出，所采用的是纯硬件电路，且分别对超声波接收与发射、NE555及光敏电阻的特性及各个功能进行分析，通过这些元件的组合来实现设计所需的报警功能。
该视力保护器实用、方便、功耗低、易于维护，并且具有保护使用者视力、预防近视的功能。
关键词：
视力保护器；多功能；超声波；光敏电阻。
目录
摘要1
第一章引言2
1.1选题的背景2
1.2视力保护器的现状3
第二章设计的目的及要求3
1.1设计的目的3
1.2设计的要求4
第三章电路设计分析5
3.1电路原理框图5
3.2电路设计原理图5
第四章电路总设计6
4.1自制元件Bell6
4.2电路原理图7
参考文献9
总结10
三、指导记录（包括合作讨论情况）11
第一章引言
1.1选题的背景
学生近视在我国已成为一个日益严重的社会问题，国家有关部门对许多职业均有明确的视力要求，而一旦近视，花再多的钱医治也不可能恢复原有的视力。
专家认为造成学生近视的最主要原因是读写姿势不正确。
国家教委规定：
学生在读写时，应在一定亮度下，眼睛离读物一尺，身离书桌一拳。
目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。
调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施，又缺专业机构的治疗。
因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。
通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（包括看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。
1.2视力保护器的现状
现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。
国内这方面的研究现状为：
在国内生产的视力保护器，又称坐视宝，它能有效的对使用者的坐姿不当进行语音提示。
还有国内一些厂家生产的坐姿矫正器，可以纠正看书，写字的不良坐姿。
总体来看，国内生产的视力保护器功能特点比较单一，与人们的个性化需求尚有很大的差距，故不能很好的满足广大使用者的需求。
国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。
美国德克萨斯大学西南医药学中心何于光表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低发生近视的概率，他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视力的保护能起到事半功倍的作用。
研究表明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有，现有的产品只是侧重视力保护的方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。
第二章设计的目的及要求
1.1设计的目的
a.培养学生团队合作精神
b.通过查阅手册和有关文献资料培养独立分析和解决实际问题的能力。
c.通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
d.掌握proteldxp原理图的设计方法，掌握PCB板图的设计。
e.综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。
f.培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
1.2设计的要求
a.设计硬件电路的protel原理图，确定各电路模块的主要参数。
b.按照要求绘制protelPCB板图。
c.校验实验报告。
d.制作出70mm×90mm的电路板，单双面布线，线宽为20mil，安全距离为10mil，布局合理，符合电气规则。
第三章电路设计分析
3.1电路原理框图
视力保护器由测光电路、显示电路、报警电路、定时电路4个部分组成，如图1所示
图1电路原理框图
3.2电路设计原理图
图2电路设计原理图
本电路主要包含：
该电路包括3个振荡器：
（即 超声波发射振荡器、报警声振荡器和定时用振荡器）、一个超声波接收放大器、一个光控电路和各功能的控制与指示灯电路。
第四章电路总设计
4.1自制元件Bell
4.2电路原理图
4.3制作符合要求的PCB板
4.4将电路原理图导入PCB板，得到PCB图
参考文献
1、齐跃峰.电子线路CAD.西安电子科技大学出版社,2008
2、潘永雄.电子线路CAD实用教程（第三版）.西安电子科技大学出版社,2007
3、及力.Protel99SE原理图与PCB设计教程.电子工业出版社,2004
4、曾峰.印刷电路板（PCB）设计与制作.电子工业出版社，2003
5、关健、张晓娟.电子CAD.电子工业出版社，2003
总结
本次CAD课程设计设计硬件上完成了多功能视力保护器的设计，并在此平台上进行软件设计，经过测试，基本满足设计目标，可以完成各项基本功能。
在系统的开发过程中遇到不少困难，整个过程当中严格按照“发现问题——分析问题——解决问题”的思想解决问题，经过长时间认真刻苦调试和老师、同学的帮助，一一得到解决。
通过本次设计，我在接受新知识的能力、自学能力上得到了很好的锻炼，为即将踏上工作岗位奠定了良好的基础。
当然，由于时间关系，本次设计的系统也有某些不太完善的地方：
（1）超声波测距的使用，有时会出现大的干扰；
（2）定时功能有些单一，目前只能实现一通电就自动开始计时。
以上问题有待进一步改善，例如定时功能，更好的设计应该能实现随时定时与自定义定时时间。
相信通过我的进一步学习，最终会找到完美的解决方案。
三、指导记录（包括合作讨论情况）
1.如何建立自己的原理图文件？
首先执行菜单命令“File\SchematicLibrary”，建立新原理图库元件项目，然后执行“File\Saveas”命令，选择合适的路径保存项目。
单击LibraryEditor标签，打开原理图元件编辑器，可以看到在Components栏中系统已经建立了一个名为“Component-1”的元件。
2.如何使用PCB向导来创建PCB？
在打开的protel工程下，打开File面板，在File面板中选择Newfromtemplate栏中的PCBBoardWizard选项，在单击Next按钮，系统将进入PCB度量单位选择对话框，在这里可以选择度量单位英制或米制，选好后，单击Next按钮，向导将弹出PCB尺寸形状设置窗口，这里选择Custom选项，在单击Next按钮，进入用户自定义参数设置窗口，设好后将弹出PCB层数设置窗口，这里信号层和电源层皆为两层，在出现过孔选择窗口，这里选择通孔，进入布线参数选择窗口，设好后进入导线和过孔尺寸设置窗口，之后点击Next按钮，再点击Finish按钮就可。
4、答辩记录及评分表
课题名称
多功能视力保护器
答辩教师（职称）
答辩时间
2016~2017学年第2学期第15周
答
辩
记
录
1.什么是PCB双面板？
答：
PCB双面板（Double-SidedBoards）的两面都有布线。
不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。
这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。
导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。
因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
2.什么是元件封装？
答：
封装，就是指把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接·封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。
它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。
成绩
评定：
第15页
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