六路循环彩灯控制器.docx
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六路循环彩灯控制器
《综合实践2设计》报告
设计项目名称：
六路循环彩灯控制器
班级：
通信工程044
项目负责人：
郑锐（2004025093）
项目组成员：
郑锐2004025093
农秀凤*2004025088
马玲英2004025114
张伟超2004025109
指导教师：
陶佰睿
开始日期：
2006.11.01
完成日期：
2007.01.10
通信与电子工程学院综合实践2课程设计任务书
姓名：
郑锐学号：
2004025093
农秀凤2004025088
马玲英2004025114
张伟超2004025109
任务起至日期：
2006年11月1日至2007年1月10日
课程设计题目：
六路循环彩灯控制器
项目简要需求：
随着人们生活水平的提高，人们的的精神要求也在不断的提高。
商品的竞争的越来激烈，使广告成为一种强有力的宣传工具。
利用不同的彩灯组成不同的字、图案来增强广告的宣传力度成为了一种简单、方便，经济的方式。
性能指标：
利用闪光集成电路，彩灯可以依次循环的被点亮，被循环点量的时间间隔是1-2秒。
彩灯循环显示且频率快慢可调，可以以两个速度交替的出现。
工作环境要求：
（1）硬件环境：
电路工作在220V的交流电下，闪光专用集成电路。
（HFC3040）工作在1.5—5V的电压范围内。
（2）软件环境：
protel软件环境
工作量：
1.进行市场调查，选择合适的项目课题。
2.根据所要实现的功能设计电路流程图。
3.根据流程图选择所需器件设计电路原理图并用 protel软件实现。
4.设计PCB板样图及生成3D效果图。
首先先对软件进行系统的学习和了解，在学习的过程当中遇到了很多的问题和困难，最终在书本和老师的指导下完成这次的课程设计项目的图象和其有关处理。
5.测试预期成果进一步改进和完善系统的性能。
6.文稿的撰写，完成项目任务书，计划书，及所需提交的报告。
工作计划安排：
第一阶段：
进行市场调查，查阅相关资料，确定合适的项目课题。
第二阶段：
构造项目的整体思路，由组长完成任务分工并完成任务书。
第三阶段：
设计电路流程图、原理图、PCB板样图及生成3D效果图。
第四阶段：
调试阶段测试预期成果并进一步完善性能指标。
第五阶段：
个人总结，最后完成整个课题的论文。
同组设计者及分工：
整个六路循环彩灯控制器的设计由齐齐哈尔大学通信与电子工程学院通信044班的郑锐,农秀凤,马玲英和张伟超四位同学共同完成。
郑锐学习软件Protel负责绘制原理图、元气件的选择。
整体分工和协调每个人的工作，进行课题的研究和拟订整体的方案，并协助农秀风设计PCB图。
农秀凤学习软件Protel，设计PCB图。
并协助郑锐进行课题的研究。
马玲英主要负责对整个电路进行分析研究，进行市场调查。
张伟超负责生成3D效果图，总结报告的书写、并配合马玲英分析电路
最后每人根据自己负责模块撰写报告。
指导教师签字___________________
年月日
教研室主任意见：
教研室主任签字___________________
年月日
、
《综合实践2》项目开发计划书
1 引言
1.1编写目的
现代生活中彩灯越来越受到人们的欢迎，因为它不仅能美化环境，渲染气氛，还可以用于娱乐场所和电子玩具中，广告排等，因此我们选择六路循环彩灯控制器作为课题，并利用在大学期间我们学习的模拟电子技术、通信电路、信号与系统等一些课程的知识进行了这次的EDA设计，这次设计能在很大程度上提高我们的运用能力和实际操作能力，不论是对知识的运用还是在对正式论文的誊写方面都有很大的提高，为我们以后踏上工作岗位打好基础。
1.2背景
六路循环彩灯控制器是实现彩灯循环点亮的器件，它广泛地应用于各种娱乐场所中。
彩灯控制电路品种多，工作电压范围宽，功耗低，外围元件少，因此在很多的圣诞礼品、玩具、娱乐场所及消费产品的开发中都适用。
目前已有多种形式、多品种的循环彩灯控制电路，都以低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用。
1.3定义
闪光专用集成电路HFC3040采用黑软膏封装，对外共有14个引脚，6个输出端属于拉电流输出，依次出现低电平。
1.4参考资料
《新颖实用电子设计与制作》西安电子科技大学出版社2000-6
《ProtelDXP电路设计与制版实用教程》人民邮电出版社2004-7
《ProtelDXP原理图与PCB设计》北京邮电大学出版社2004-11
《Protel2004实用教程——原理图与PCB设计》
电子工业出版社2005-
2 项目概述
2.1工作内容
在充分掌握了电子线路的各方面知识后，我们进行了这次对六路循环彩灯控制器的EDA设计，首先我和同组其他成员一起通过在图书馆和网上查找资料，对所查找资料进行了分析研究，最后确定了课题。
在选好了课题之后，接下来就是对课题的具体设计。
在这设计过程中，我负责了对六路循环彩灯控制器的PCB版图的设计。
因此我认学习了有关这方面的知识，并不断地上机辅助实验。
在此过程当中，我遇到了很多困难，但我并没有退缩，还是积极的面对，并主动找老师和同学寻求帮助，进一步地完善提高所学知识，不断地把所学到的理论知识充分地运用到实际当中，对PCB版图的设计方面的知识更深入地学习和掌握，最后终于在不断的实践中设计出了六路循环彩灯控制器的PCB版图，最后完成了论文等各项所需上交的书面材料的撰写。
2.2项目预期成果
我在这次设计当中运用了目前使用最多的电子线路设计软件ProtelDXP，对六路循环彩灯控制器的PCB版图进行了设计，最后得到了预期成果：
PCB版图
2.3本计划的批准者和批准日期
批准者：
陶佰睿日期：
10月30号
3 实施计划
3.1工作任务的分门与人员分工
整个六路循环彩灯控制器的设计由齐齐哈尔大学通信与电子工程学院通信044班的郑锐,农秀凤、马玲英和张伟超四位同学共同完成。
郑锐主要负责整体分析和协调每个人的工作，完成原理图的绘制，元气件的选择和匹配，进行课题的分析研究，然后对所研究项目拟定一个方案。
农秀风主要负责转换成PCB板样图。
对软件进行学习和应用，对相关文件进行誊写。
并进行课题的研究
马玲英主要负责在图书馆、网上搜集材料，进行市场调查，对整个电路进行分析。
张伟超主要负责对系统的安装及生成3D效果图维护和最后的打印、分发工作
最后由四位同学各自完成论文等各项所需上交的书面材料
3.2进度
第一周：
搜集理论资料。
第二周：
对所选课题进行理论分析
第三周：
对ProtelDxp软件的学习
第四周：
在实验室进行辅助设计实验。
第五周：
完成六路循环彩灯控制器PCB板图的设计。
第五周：
对设计进行整理、检查。
第六周：
完成对设计论文的书写，上传资料给辅导老师，并对设计和论文进行进一步的修改和完成。
第七周：
输出并上交论文。
摘要
最近几年来，我国娱乐事业的蓬勃发展，因此在很多的娱乐场所和电子玩具中，对循环彩灯就有了广泛的需求，它不仅能美化环境还能渲染气氛，对此我们设计出了六路循环彩灯控制器。
我想这种环境对我们控制器的研制开发特别以及专业方面人才的培养是具有积极意义的。
本项目是一个实际动手设计、制造的项目，该设计的控制对象是交流驱动闪光专用集成片HFC3040，进而对彩灯的循环控制。
使用闪光专用集成片HFC3040不仅使电路结构十分简单，而且成本低廉。
本设计要求我们要掌握交流驱动系统的原理、组成、工作过程及其参数设置。
在此基础上本文主要阐述了循环彩灯控制器的原理及其应用。
主要是用软件ProtelDxp来完成的，与次同时也通过这个实例讲述了ProtelDxp来完成原理图的绘制、PCB板样图及生成3D效果图的方法和步骤。
最后进行了系统联合调试，结果表明：
系统的软、硬件设计合理可行，为后续的研究工作奠定了基础。
关键词闪光专用集成片HFC3040交流驱动
软件ProtelDxp
第1章绪论
课题背景
循环彩灯控制器是实现彩灯循环点亮的器件，它广泛地应用于各种娱乐场所中。
彩灯控制电路品种多，工作电压范围宽，功耗低，外围元件少，因此在很多的圣诞礼品、玩具、娱乐场所及消费产品的开发中都适用。
目前已有多种形式、多品种的循环彩灯控制电路，都以低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用。
但无论是什么产品，在同样的效果下，成本底价格底一直是生产者所追求的，也是消费者所希望的，因此我们设计出一种采用常用元气件组成的新颖的彩灯控制器——六路循环彩灯控制器
ProtelDXP软件介绍
1.1.1ProtelDxp的背景知识
ProtelDxp是Altium公司于2004年2月推出的一套最新的完整的要运行于WindowsXP或Windows2000环境。
它已具备了当今所有电路辅助设计软件的优点，能进行任何从概念到成型的板卡设计，从不受设计规格和复杂程度的束缚。
作为单一的板卡设计应用程序，能前所未有的，最高程度的工具集成功能。
1.1.2基本特点
（1）ProtelDxp包含电路原理图设计、电路原理图仿真测试、印制电路板设计、自动布线器和FPGA/CPLD设计，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。
（2）ProtelDxp提供了丰富的元件原理图库和PCB封装库，并且库的管理和编辑功能更加完善，操作更加简便。
（3）ProtelDxp提供了电路原理图的混合仿真功能，可以十分方便地检查电路原理图中的各个设计模块的正确性。
它提供了丰富的设计检查功能。
并且全面兼容TANGO以及Protel以前的版本。
ProtelDxp中同一设计的电路原理图和PCB之间具有动态连接功
章末小结
本章主要阐述了循环彩灯控制器市场需求等各方面的背景，和简单介绍了ProtelDxp软件的基础知识，以便为以后的工作打下基础。
第2章性能指标及工作原理
性能指标
该电路可以控制6路彩灯循环点亮，能够渲染气氛，还能美化环境，可以用于娱乐场所和电子玩具中，广告排等，能够给人们的生活增添许多的乐趣。
彩灯循环速度频率快慢可调，可以根据实际需要具体调整，具有很高的实用价值。
具有6路以上输出。
这种音乐彩灯链电路简单、制作容易、成本低廉、使用效果好；它能够跟随收录机等音响设备播放的优美乐曲节奏闪闪发光，可进一步渲染节日喜庆气氛，给合家人带来美的享受！
彩灯控制器的原理图
电路原理图设计如下：
（1）设计图幅的大小。
首先要构思好零件图，设计好图幅大小。
图幅大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设计合适图幅大小是设计好原理图的第一步。
（2）设置Protel设计环境。
包括设置格点大小和类型、光环类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。
（3）设置零件。
用户根据电路图的需要，将零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。
（4）原理图布线。
利用Protel提供的各种工具，将图幅上的元件用具有电气意义的导线、符号连起来，构成一个完整的原理图。
（5）调整线路。
将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使原理图更加美观。
（6）报表输出。
通过Protel提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络报表，通过网络表为后续的电路设计作准备。
原理图见附录一
工作原理
六路循环彩灯控制器电路，可以驱动六路彩灯循环闪亮，并有两种不同的循环速度。
由于巧妙的运用了闪光专用集成电路，所以电路非常简单，，而且成本低廉。
图中220V交流电经过R1是降压限流的作用，经V1半波整流后，使LED发光，同时LED约1.6V稳定直流电压经C1滤波后供集成电路使用。
U1是闪光集成电路HFC3040,它采用黑膏软封装，对外共有14个引脚。
各引脚功能如下：
+VCC为电源正端，工作电压范围1.5—5V;
L1—L6为六个输出端，属于拉电流输出；
TR为出触发端，低电平有效；
Q为内部双稳态电路的正逻辑输出端。
由于TR触发器与地连接，所以通电后电路立即触发导通工作。
当电源通电后经电阻滤波后芯片得到直流电而导通，6个输出端L1-L6依次出现低电平，故使6个PNP三极管V2-V67依次循环导通，可控硅Vs1-Vs6也循环开通，彩灯a-f被循环点亮。
S为速度选择开关，当S位于“1”位置时，彩灯循环速度为高速挡；如选择另一个位置，将出
现不同的速度的闪烁，由于它接到了集成电路内部双稳态触发器的输出端Q由于经过内部1/2分频，输出端高低交替变化电平。
只有Q端输出高电平时，可控硅才有可能被触发导通，所以彩灯的循环速度降低一半。
所以这个原理图可以输出两种不同速率的效果。
章末小结
本章主要阐述了六路循环彩灯控制器的性能指标、工作原理和利用ProtelDxp软件绘制原理图的基本知识。
通过本章的阐述，对六路循环彩灯控制器有了更深的了解，并基本掌握了它的工作原理，为接下来的工作奠定了基础。
第3章印制电路板的设计
完成了原理图的设计之后，就可以开始印制电路板的设计，本章着重讲述使用ProtelDxp软件对六路循环彩灯控制器印制电路板的的设计过程。
使用ProtelDxp进行电路板设计
基本步骤如下
（1）创建设计工程
为了便与管理各种设计文档，首先创建一个设计工程，然后再依次创建其他各种文档。
（2）绘制原理图
利用ProtelDxp的原理图编辑系统来绘制原理图。
（3）进行原理图校验和分析
根据先前设定的设计规则对原理图进行校验
（4）设计印制电路板
启动PCB编辑器，加载根据原理图创建的网络连接和元件封装，对电路板进行自动布局并进行手工调整，对电路板进行自动布线并进行手工调整。
（5）打印和输出原理图、PCB板图和相关报表
完成印制电路板的设计之后，可以打印原理图、印制电路板并输出相关报表，以便存档和进行元件采购等。
（6）制作生产PCB电路板使用的文件
PCB设计的最后阶段是制作生产PCB电路板使用的文件。
六路循环彩灯控制器电路板
3.1.1PCB板设计流程：
（1）准备原理图
绘制原理图是设置PCB电路板设计的前期工作，我们在上一已经绘制好电路图。
如过PCB很简单的话，也可以不绘制原理图，直接用手工绘制PCB.
（2）设置环境参数
可以根据自己的习惯来设定PCB编辑器的环境参数，包括网格的大小、光标捕捉范围以及所采用的单位等。
操作可以是：
可执行菜单命令Design>Options,在弹出的对话框里填写即可。
（3）规划电路板
主要的工作包括：
规划电路板的层结构（单面板、双面板和多层板）、确定电路板的外形、尺寸和安装孔，确定电路板的有效布局和布线范围。
操作可以是：
执行菜单命令Design>LayerStackManager在其里面设置各种属性就可以。
（4）装入网络连接和元件封装
网络连接是自动布线的关键，元件封装是元件的外形。
只有正确装入网络连接和每个元件的封装，才能保证电路板自动布局和自动布线的顺利进行。
在执行装入网络连接与元件的封装之前，应首先执行下面的操作：
▼绘制好原理图，确认元件的封装均正确无误，并通过编辑工程确认原理图没有任何错误
▼确认已装入了所有所需的封装元件库，如果元件来自集成库，并且已经包含了元件的封装信息，则由于元件库已在设计原理图时加载，自然也就没有必要再去加载元件库了。
如果元件来自原理图元件库，或者已经更改了封装，则应确保所使用的元件集成库已被加载。
六路循环彩灯控制器中的芯片HFC3040就是加载入元件库的，具体的操作如下：
●在绘制原理图的编辑窗口中右下方的Libraries标签中选中Footprint单选纽，可以打开AddRemoveLibraries对话框。
●继续在此对话框中单击AddLibraries按纽，打开“打开”对话框。
选择希望加入的集成库或PCB封装所在的文件夹，然后单击选择所需加载的集成库或PCB封装库。
●单击“打开”按纽，返回AddRemoveLibraries对话框，此时新加载的集成库或PCB封装库会被显示在对话框中。
●单击Close按纽，关闭添加元气件库的对话框。
（5）元件布局
装入网络连接后，可以让系统对元件进行自动布局，也可以自己手工布局，或者先进行自动布局，然后对该布局进行手工布局调
整。
只有合理布局，才能进行下一步的布线工作。
在确定PCB元件布局时，首先留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置，然后合理安排各个功能单元的位置，并以每个功能单元的核心器件为中心年，将其他元件围绕该元件进行均匀、整齐、紧凑的排列，从而尽量减少和缩短个元件之间的连线，使布局利于信号流通，并使信号保持方向一致。
另外，确定元件布局时还要从有利于散热的角度出发，而且元件在印制板上的排列方式也应遵循一定的规则。
（6）自动布线
在布线的过程中，ProtelDXP的自动布线器会根据用户设置的自动布线规则选择最佳的布线方法，使印制电路板的设计尽可能的完美。
当然在要生成电路板之前首先要建立一个PCB文件，具体的操作如下：
File>New>PCBProject菜单，此时系统会将自动创建一个名为PCBProject.PriPCBPCB的文件。
将它保存后即可。
在绘制好电路原理图后会生成各种报表，如：
生成元件报表、工程组织结构报表、网络表格。
要生成网络表格可进行以下的操作：
在原理图中执行菜单命令Design>Netlist>Protel,系统会生成一扩展名为.NET的网络文件。
可以在在次表格中显示网络文件的内容。
3.1.2规划和管理电路板工作层
ProtelDXP提供了功能强大的层管理功能。
其中可利用层堆栈管理器（LayerStackManager）对话框来规划电路板的工作层。
此外，要在电路板的各工作层之间切换，可单击PCB编辑区下面的TopLayer，将该层设置为当前层，然后再进行布线。
最后具体利用ProtelDxp软件按照以上所阐述的步骤和规则经过一系列的操作生成的PCB图如3-2所示
图3-2PCB版图
3D效果图的生成
在PCB板设计过程中，设计人员除了可以利用网络密度分析功能来分析元件布局外，还可以利用3D效果功能来进行分析。
顾名思义，所谓3D效果功能就是用来分析PCB板的元件布局实际效果。
利用3D效果功能，不但可以进行元件布局的具体分析，而且还可以查看PCB板中的元件封装是否正确、元件的安装是否有重叠现象等具体细节问题。
这个图基本给出了PCB板的元件布局实际效果和全貌。
如图3-3所示
图3-33D效果图
章末小结
总的来说，电路板设计是一项要求很高的工作，它除了要求我们掌握ProtelDxp等电路板设计软件的用法外，还必须掌握一些电路板的设计技巧，如放置元件的技巧，导线、电源线方向、线宽、间距的设置等。
通过本章的编写，能够基本掌握了与电路板设计相关的基本知识。
结论
通过这次对六路循环彩灯控制器的EDA设计，我学到了很多各方面的知识，包括以前没有涉及过的知识也都有了一定的了解和掌握。
在这次设计当中我经过认真学习了各方面的书籍资料并通过不断的上机辅助实验，使我能够把理论知识与实际相结合，并在实际的设计电路板的过程中掌握了PCB板的设计流程，最后成功地运用了ProtelDxp软件对本次课题项目六路循环彩灯控制器进行了PCB板图的设计，得出了预期成果。
同时在设计过程中，我们充分发挥了团结合作的精神，与组内成员配合工作最后完成整个项目的设计。
通过这次设计在很大程度上提高了我们的运用能力和实际操作能力，不论是对理论知识的掌握还是对具体知识的实际运用或是对正式论文的誊写方面都有很大的提高，为我们以后踏上工作岗位打好基础。
致谢
这次EDA设计得到了很多老师、同学的帮助，尤其是陶佰睿老师对我们的耐心讲解和指导，更是让我们勇敢地面对并克服了在设计当中从选题到最后的论文的撰写遇到的很多困难，最后完成了这次EDA的设计。
在此感谢这些所有在这次EDA设计中给予过我帮助的老师和同学。
另外，还要感谢老师给予了我这样一次机会，完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们能够更多学习一些实践应用知识，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
谢谢在这当中帮助我的所有的人！
参考文献
[1]甘登岱.ProtelDxp电路设计与制版实用教程[M].人民邮电出版社,2004，7
[2]王皑，电子线路仿真设计,[M].西安电子科技大学出版社，2004
[3]AndrowS.Tanenbaum.计算机网络（第4版）[M].Pearson，2004
[4]新颖实用电子设计与制作，西安电子科技大学出版社2000-6
[5]ProtelDXP电路设计与制版实用教程，北京邮电大学出版社2004-11
[6]Protel2004实用教程——原理图与PCB设计》电子工业出版社2005
附录1
电路原理图
《综合实践项目设计》评价表
题目
六路循环彩灯控制器
指导老师
陶佰睿
内容简介：
本次设计是实现六路循环彩灯控制器，使彩灯能够循环点亮，该控制器广泛地应用于各种娱乐场所中，具有很大的市场需求。
该控制器的核心器件是闪光专用集成片HFC3040，器件具有结构简单，容易实现等优点。
六路循环彩灯控制器的具体实现是通过ProtelDXP软件具体来操作实现的，利用ProtelDXP可以绘制出电路原理图还可以设计出PCB板图进而生成3D效果图。
彩灯循环速度频率快慢可调，可以根据实际需要具体调整，彩灯链电路简单、制作容易、成本低廉、使用效果好，具有很大的实用价值。
参加人
项目组内角色职责
贡献界定（排序）
成绩
备注
学号
姓名
2004025093
郑锐
组长
2004025088
农秀凤
组员
2004025114
马玲英
组员
2004025109
张伟超
组员
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