计算机辅助电路设计实验报告.docx

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计算机辅助电路设计实验报告

实验一计算机辅助电路设计

一、实验要求

第一部分熟悉PROTEL99原理图设计环境

第二部分用工具画原理图

第三部分原理图设计——画元件图

第四部分熟悉电路板

设计环境和电路板管理器功能

二、电路与元器件的选择

画出一个低电平清除端、下降沿触发的D触发器

画出双共阳数码管的元件图

三、电路原理图

四、电路工作原理

共阳极数码管其内部实质上是8只发光二极管，分别记为a、b、c、d．e、f、g、h，其中除h制成圆形用以表示小数点外，其余7只全部制成条形，并排列成“8”字形状。

每只发光二极管都有一根电极引到外引脚上，而另一电极全部连接在一起引到外引脚。

把各个发光二极管的阳板都接在一起，从“COM”端引出，阴极分别从其它8根引脚引出的，称为共阳结构

五、PCB图

六、安装过程出现的问题与处理方法

选取：

选取是用鼠标框选某个或某组对象；

点取:

点取是指用鼠标单击点取某个对象；

删除：

Edit/Delete命令，十字光标指向被删除对象；或，点取，按delete键；

复制：

选取复制对象，Edit/copy；

剪切：

选取对象，Edit/cut；

粘贴：

选取对象，Edit/copy,然后Edit/paste；

阵列粘贴：

选取对象，Edit/copy，然后作图工具栏上的阵列粘贴工具；

对齐：

选取排列对象，Edit/Align

拖动:

用鼠标光标指向元件中心部位，按住鼠标左键不放，移动鼠标至合适位置，松开鼠键；

旋转：

拖动时，按“space”键。

七、结论

画出两级放大电路原理图

（1）清除以上步骤遗留在作图区的所有对象；

（2）放置元件，输入元件名称、封装；

（3）布局元件，直接拖动或Edit/Align；

（4）连接导线；

（5）放置电源地线和网络标号；

（6）自动编号，Tool/Annotate；

（7）将原理图移动到图纸左下角，鼠标指向原理图右上角，X、Y坐标即原理图大小，重新定义图纸大小；

（8）电气规则检查，排除错误；

（9）建立电路的网络表Design\CreateNetlist，核对元件、封装及网络是否正确；

（10）使用Reports/BillofMaterial制作元器件报表；

（11）将原理图插入Word文档（不带作图区背景）。

实验二PCB图设计实验

班级13通信1班姓名莫纯烙学号201324124116

一、实验要求

第一部分自动布线画电路板

第二部分人工画电路板

第三部分制作元件封装图

第四部分自动布线绘制数显温度计的PCB图

二、电路与元器件的选择

自动布线绘制数显温度计的PCB图

三、电路原理图

四、电路工作原理

一般情况下，要从外界感应温度，关键是温度传感器，在这里用LM35完成，获取了外界的温度值之后，需要一定的显示装置加以显示。

当前流行的方法是通过A/D转换器将模拟量转化为数字量，在这里用ICL7107完成。

再通过LED或LCD显示出来。

五、PCB图

六、安装过程出现的问题与处理方法

1.创建自己的元件库，制作LCI7107、7660、LM35、TL431及双共阳极数码管元件图，存盘备用。

2.参考下图电路，设计并画出数显温度计电路图，为下一步制作PCB做准备。

3.填入元件封装。

4.创建元件列表。

5.创建网络表。

6.进行电气规则检查（ERC），排错。

7.制作双共阳极数码管及有关元件封装图，存盘备用。

8.将DIP-8，DIP-24，DIP-40封装图中的焊盘尺寸改为70mil，存盘备用。

9.使用向导，定义一个宽90mm，高70mm的单面PCB板，根据本实验数显温度计的原理图，设计数显温度计的PCB图.。

（要求：

铜膜线最小铜膜线宽度不小于15mil，铜膜线间距不小于15mil，芯片封装DIP-8，DIP-24，DIP-40的焊盘间一般不走线，电源和地线线宽可加宽至20mil）。

10.进行DRC，查看Violations，确保无违规.

七、结论

a.放置名字（拼音）在BottomLayer层，且水平镜像，不能用汉字

b.检查网络表：

根据原理图中的Nets，在PCB中的管理器Nets下逐一核对，看有无错误。

c.PCB制作完后，必须进行DRC检查，无高亮（绿色）显示

d.在制作元件时，没有注意封装图的位置，一般应该将1号焊盘放置在坐标原点。

如果离坐标原点很远，则在调入PCB图时，偏离放置位置很远，甚至看不到。

e.知道了ICL7107、ICL7660、MC78058T、TL431、S-DSP是否正常的测试方法。

f.ICL7660有使电压反向的功能，ICL7107有D/A转换功能和译码功能，LM35能使温度信号转化成电信号的功能，MC7805T具有提供+5V电压的作用。

实验三闪光双音电子门铃的设计与制作

班级13通信1班姓名莫纯烙学号201324124116

一、实验要求

1、通过电路的设计让学生将学过的理论知识运用到实践上，加深对模拟电子技术理论的理解。

2、熟悉protel的使用。

3、掌握电子元器件的测试、安装焊接工艺。

4、学会电路系统的调试、故障查找及排除方法。

5、学会仪器面板设计方法。

二、电路与元器件的选择

D1、D2可选用任何序号的2AP类锗高频二极管，它的要求是正向电阻小于100欧（R×1档）、反向电阻大于100千欧（R×1K档）。

AN可选用市售的电铃按钮开关

三、电路原理图

四、电路工作原理

闪光双音电子门铃由自激多谐振荡器、二极管开关电路和音频振荡器三部分组成。

图中，BG1、BG2构成了典型的集基耦合多谐振荡器，它的作用是利用BG1和BG2两管集电极交替输出的矩形脉冲作开关信号，去控制二极管开关电路的通断，从而达到改变音频振荡器发音频率的目的。

二极管开关电路由D1、D2等组成，二极管在正向电压作用下，电阻很小；在反向电压作用下，电阻很大。

所以，在正脉冲输入时，二极管导通，相当于开关接通；在负脉冲输入时，二极管截止，相当于开关断开，起到了一个开关的作用。

音频振荡器由BG3、BG4构成的互补管振荡器组成，与“电子门铃”中原理电路图比较，不同的地方是这里的基极电阻不接电源正极，而是通过二极管开关电路D1和D2接到BG1和BG2的集电极。

在电源刚接通时，假如BG2导通、集电极处于低电平而输出负脉冲信号、BG1截止、集电极为高电平而输出正脉冲信号。

则D2反偏而截止、D1正偏而导通。

此时，D1接通，BG1输出的正脉冲信号就通过R5送到BG3基极，使音频振荡器起振发出声音，振荡频率由R5的数值决定。

紧接着多谐振荡器发生翻转，BG1导通、集电极处于低电平而输出负脉冲信号、BG2截止、集电极为高电平而输出正脉冲信号，因此D1反偏而截止、D2正偏而导通。

于是D2接通，BG2输出的正脉冲信号就通过R6使音频振荡器起振发出声音，此时的振荡频率取决于R6的数值。

由此可知，当多谐振荡器BG1和BG2轮流截止输出正脉冲信号时，开关二极管D1和D2则轮流接通将正脉冲信号通过R5和R6送到BG3的基极。

只要R5、R6选择不同的阻值，音频振荡器就会有节奏地发出两种不同振荡频率的声音，成为双音电子门铃。

在图中还可以看出，C1的容量约为C2的两倍，C1的放电时间为C2的两倍，也就是BG2的截止时间是BG1的截止时间的两倍。

由于R5选择的阻值较小、R6选择的阻值较大，因此音频振荡器低频的发音时间是高音频的两倍。

如果选择R5的阻值大于R6的阻值，则高音频的发音时间是低音频的两倍。

归纳起来，音频振荡器发音的节奏快慢决定于多谐振荡器的重复频率，高音频和低音频交替发音所占时间的比例由C1和C2的比值决定。

五、PCB图

六、安装过程出现的问题与处理方法

装置前，先将电阻、电容、晶体管等元器件的引脚刮干净，并薄薄地搪上一层焊锡。

然后，将它们正确地焊接在印制板上，其中R5、R6暂时不装，它们要经调试确定阻值后再焊入印制板。

电子门铃的一只发光二极管嵌装在机壳的面板上，使用时在室内闪闪发光。

另一只发光二极管安装在按钮开关里，安装的方法是在按钮开关座上钻一个直径为4毫米的圆孔，再将发光二极管小心地嵌进圆孔。

这样。

一按下开关，按钮开关上的发光二极管便闪闪发光，表明电子门铃的电源已接通，室内的铃声在响个不停。

七、结论

1、要进行调试：

第一步调整自激多谐振荡器。

第二步调整音频振荡器。

调试完毕，便可进行整机装配，将印制板、扬声器、电池盒等装进机壳。

2、焊接发光二极管时，要注意烙铁的温度和焊接的速度，温度太高或焊接时间过长都有可能损害发光二极管。

实验四稳压电源的设计与制作

班级13通信1班姓名莫纯烙学号201324124116

一、实验要求

1、通过电路的设计让学生将学过的理论知识运用到实践上，加深对模拟电子技术理论的理解。

2、熟悉电路板设计软件protel的使用。

3、掌握电子元器件的测试、安装焊接工艺。

4、学会电路系统的调试、故障查找及排除方法。

5、学会仪器面板设计方法。

二、电路与元器件的选择

（1）选集成稳压器，确定电路形式

（2）选电源变压器

（3）选整流二极管及滤波电容

设计与制作一个分立元件的串联型稳压电源。

性能指标如下：

（1）输出电压V0=+3V～+12V（可调）；

（2）输出最大电流Iomax=800mA；

（3）电纹波系数△op-p≤5mV；

（4）稳定系数SV≤3×10-3

三、电路原理图

四、电路工作原理

可调式三端稳压器能输出连续可调的直流电压。

CW317系列稳压器输出连续可调的正电压，CW337系列稳压器输出连续可调的负电压。

R1与RP1组成电压输出调节电路，输出电压

（公式1）

R1的值为12Ω0～240Ω，流经R1的泄放电流为5mA~10mA。

RP1为精密可调电位器。

电容C2与RP1并联组成滤波电路，以减少输出的纹波电压。

二极管D的作用是防止输出端与地短路时，损坏稳压器。

集成稳压器的输出电压Vo与稳压电源的输出电压相同。

稳压器的最大允许电流ICM

（公式2）

式中，Vomax为最大输出电压；Vomin为最小输出电压。

（Vi-Vo）min为稳压器的最小输入、输出电压差；（Vi-Vo）max为稳压器的最大输入、输出电压差。

五、PCB图

六、安装过程出现的问题与处理方法

安装一级调试一级，对于稳压电路则主要测试集成稳压器是否能正常工作。

其输入端加直流电压Vi≤12V，调节RP1，输出电压Vo随着变化，说明稳压电路正常工作。

整流滤波电路主要检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正、反向电阻。

接入电源变压器，整流输出电压Vi应为正。

断开交流电源，将整流滤波电路与稳压电路相连接，再接通电源，输出电压Vo为规定值，说明各级电路均正常工作，可以进行各项性能指标的测试。

测试工作在室温下进行，测试条件是Io=500mA，RL=18Ω（滑线变阻器）。

七、结论

设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制电路板生产工艺的需求。

一般检查线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。

电源线和地线的宽度是否合适，在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。

实验五数码管指示电路的设计与制作

班级13通信1班姓名莫纯烙学号201324124116

一、实验要求

1、通过电路的设计让学生将学过的理论知识运用到实践上，加深对数字电子技术理论的理解。

2、熟悉电路板设计软件protel的使用。

3、进一步熟悉电路板制作系统的使用。

4、掌握电子元器件的测试、安装焊接工艺。

5、学会电路系统的调试、故障查找及排除方法。

6、能能正常显示0～数字。

二、电路与元器件的选择

1、提供器件：

共阴数码管一个，CD4511一个，开关四个（作人工设置8421码的电路），IC座一个，电池盒一个，8×10cm敷铜板一块。

2、设计一数码管指示电路。

3、用Protel设计并制作数码管指示电路板（PCB板跳线总数不超过2条）。

4、作品要求：

接通电源显示“8”，分别按四个开关能显示出0、9、7～1九个数字。

三、电路原理图

四、电路工作原理

图（a）是LED数码管的结构示意图，把各个发光二极管的阴极都接在一起，从“COM”端引出，阳极分别从其它8很引脚引出的，称为共阴结构。

两种结构不同，使用的显示驱动方法和具体电路也就不同，因此在购买LED数码管时，必须说明是共阴还是共阳，此外，LED数码管字形尺寸大小也有若干规格，显示颜色也有红、绿、黄等，显示亮度还有“高亮”和“普亮”之分，在选购时均须说明。

图（a）所示，字形及引脚排列是从正面观察的顺序，但引脚不是从上下侧引出的，而是从背后引出的。

如果希望显示“0”字，那么除了“g”和“h”这两个发光二极管不要点亮以外，其余全部须点亮，同理如果要显示“1”，那么只须“b、c”两个发光H极管点亮，其余均不必点亮。

共阳结构，就是要把公共端COM接电源正极，而b、C两个负极分别经过一个限流电阻后接低电平（电源负极），而对照图（C）的共阴结构，就是把要把公共端COM接低电平（电源负极），b、C两个正极分别经过一个限流电阻接到电源正极。

当显示“1”时，根据刚才前面所分析的结果，须把“b、c”两段的阴极接低电平“0’，而其余各段阴极接高电平“1”，因此表中段码为11111001B，用16进制数来表示为F9H（“B”表示2进制数，“H”表示16进制数）。

如果使用的是共阴结构的数码管，则段码与表中相反，即“1”改为“1”，“0”改为“1”。

五、PCB图

六、安装过程出现的问题与处理方法

实际使用的译码驱动电路是专用集成电路，一般不能译出小数点，只能将2进制码D、C、B、A译成0～9共10个数字或0～F共16个数字符号所对应的段码，在实际使用中经常使用的是前一种，称为“BCD—7段”译码。

“BCD”即BCD码，称为2－10进制码。

在选择7段译码驱动器时最要紧的是要弄清所采用的数码管是共阴还是共阳结构，然后选择具有相应译码功能的译码驱动器，否则不能使用。

其次要弄清所选的译码驱动器是不是“集电极（或漏极）开路输出型”、“开路型”在手册中常以符号“OC”标注。

当与共阳LED数码管相匹配使用时，可以使用并且最好使用“OC”型，而与共阴LED数码管相配时，最好使用非“OC”型，如若使用“OC”型，那么在每个输出瑞（即a、b…··g各引线上）必须外接一个上拉电阻到电源。

上拉电阻的阻值根据每段发光二极管所实际承担的电流来选取。

七、结论

学会用万用表测试LED数码管测试方法和用电池组测试LED数码管测试方法；分清楚正负极。

实验六自选电子系统项目的设计与制作

（四路抢答器）

班级13通信1班姓名莫纯烙学号201324124116

一、实验要求

由学生自主选定题目，设计制作一电子系统，可以参考各种资料，要求该电子系统具有一定难度和规模并有一些创新性，设计制作出印制电路板，并进行装备调试。

1、给学生创造一个自由创作设计的空间，将所学的理论运用到实践中，通过查阅资料拓宽学生知识面。

2、培养学生具有“工程师的开发应用能力”和“研究人员的跟踪科学技术发展,应用新技术的能力”。

二、电路与元器件的选择

电阻：

R1=R2=R3=R4=R9=1KΩ；R5=R6=R7=R8=600Ω；

U1：

7475

U2:

7420

电源：

5V

SW-PB开关五个

三、电路原理图

三、电路工作原理

用7475+7420组成的四人抢答器具有电路简单、性能可靠、生产成本低等优点。

现有大多数资料描述的抢答器电路原理都缺乏系统性和逻辑性,文中把抢答器的工作原理按清零、抢答前的待机准备、开始抢答等三个抢答程序作了系统深入的阐述。

一、集成电路逻辑功能

1.集成电路7475锁存器逻辑功能（表1）当输入控制端E=H时,输出Q=D（即D=0则Q=0;D=1则Q=1）,当输入控制端E=L时,D无论为1或0,输出Q都保持原来的状态不变,即为锁存状态。

2.集成电路7420双与非门逻辑功能集成电路7420内有二个四输入与非门,与非门四个输入端A、B、C、D中只要有0,则输出Y必为1,当与非门四个输入端A、B、C、D全为1时,则输出Y必为0,即符合“有0出1;全1出0”的逻辑功能。

表17475功能表输入输出EDQHHHLHLLHLH保持二、四人抢答器的功能设计当某一个抢答者抢先按下按钮时,该抢答者的灯亮,如反悔再按下其按钮,他的灯仍是亮的（自锁）,当其后的三位抢答者按下按钮时灯是不会亮的（互锁）；当主持人按下按钮时，灯亮抢答者的灯应灭，即具有清零功能；当主持人没有宣布开始抢答前有人按下按钮灯亮，则属违规抢答。