红外遥控延时开关protel 课程设计专用.docx
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红外遥控延时开关protel课程设计专用
课程设计任务书
学生姓名：
曹卫专业班级：
通信0805
指导教师：
刘新华工作单位：
信息工程学院
题目:
红外遥控延时开关
初始条件：
（1）可选元件：
二极管、三极管、电阻、电容若干、发光二极管
D触发器4013；
（2）可用仪器：
示波器，万用表，毫伏表
（3）仿真软件：
Protel99se
要求完成的主要任务:
（1）使用protel制作模拟乘法器的电路原理图
（2）使用protel制作模拟乘法器的PCB图
（3）使用protel进行电路仿真设计
时间安排：
（1）第1-3周：
选题及任务安排。
（2）第4-10周：
方案选择及设计。
（3）第11-16周：
仿真及PCB制作（鉴主13楼计算机实验室）。
（4）第17-18周：
撰写报告及答辩。
指导教师签名：
刘新华2010年7月2日
摘要
在炎热的夏天，特别是到了夜间，使用普通（无遥控功能）电风扇驱暑降温的朋友，您是否同我一样，有这样的感受：
开着风扇就寝吧，又怕后半夜伤风着凉；关掉风扇吧，热得又难以入眠,使用甚是不便。
为此，笔者设计制作了这款“红外遥控延时开关”（以下简称“开关”）。
本着简单实用又降低成本的原则，该“开关”不设专用遥控器，而是使用目前家庭普遍使用的彩电、vcd机等用遥控器控制。
但在使用上，当遥控其他家电（如彩电）设备时，它又不会产生误动作，这是本“开关”的特点。
每短暂按下任意遥控按键，本“开关”就能作出响应，使用起来更加方便。
r8、c6决定工作延时时间，对于控制电风扇来说，取10～20分钟较为适宜，其他只要元件符合图标要求，一般无需调试，本装置即可正常工作。
Protel99se将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道技术、自动布线技术以及强大的电路仿真的技术完美的融合在一起。
ProtelDXP提供了丰富的元件库，包括原理图符号。
PCB封装、SI模型及仿真模型，可以方便地进行同步修改。
这次课程设计主要要求掌握原理电路图设计、PCB设计和仿真。
关键词：
Protel99se，PCB设计，原理图设计、自动布线、原理图
ABSTRACT
Onahotsummerday,especiallyatnight,usecommon（without）summerfloodingthecoolingfanwithmyfriends,ifyoulike,havethisfeeling:
openafan'sbed,againafraidcoldcoldaftermidnight,Turnoffthefan,hotanddifficulttosleep,whatuseisinconvenient.Therefore,theauthordesignsmadethis"infraredremotedelayswitch"（hereinafterreferredtoas"switch"）.Basedonsimpleandcostreduction,theprincipleof"switch"nospecialcontrol,butatpresentthefamilyUSESthewidespreaduseofcolorTV,VCD,etc.WithremotecontrolBut,whenusedinotherappliances（suchastheTVremotecontroldevice,italsowon'tproducemisoperation,thisisthe"switch".
Eachshortpressanykey,this"switchcontrol"canrespond,userisemoreconvenient.R8,c6decidedtodelaytimeworkingforelectriccontrol,and10-20minutes,andothersuitableascomponents,usuallywithiconwithoutdebugging,thisdevicecanworknormally.
Protel99secombineProjectmanagement,thePCBandschematicmapofthetwo-waysynchronizationtechnology,multi-channeltechnology,automaticroutingtechnologyandastrongcircuitsimulationtechnologytogetherperfectly.Protel99seprovidesarichlibrary,includingtheprincipleofsymbols.PCBpackage,SImodelandsimulationmodelcaneasilysynchronizeedits.Themaindemandsofthecurriculumdesignmasterprinciplecircuitdesign,PCBdesignandsimulation.
Keywords：
ProtelDXP，PCBdesign，schematicdesign，automaticrouting，principleofmixed-signalsimulation
1PROTEL99SE概述1
1.1Protel99SE的系统组成1
1.1.1、电路工程设计部分1
1.1.2、电路仿真与PLD部分2
1.2Protel99SE的功能特性2
2原理分析3
3绘制原理图5
3.1新建原理图设计文件5
3.2绘制原理图6
3.2.1熟悉图纸区域6
3.2.2载入原理图库6
3.2.3放置元器件6
3.3原理图布线8
4原理图编辑器报表8
4.1电气法则测试8
4.2创建网络表文件9
5PCB编辑器管理10
5.1创建PCB设计文件11
5.2元器件的封装11
5.3元器件布局13
5.4电路板布线与铺地14
6电路仿真15
6.1添加仿真元件库15
6.2绘制仿真电路15
7心得体会16
参考文献：
17
附录：
18
1PROTEL99SE概述
Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。
1.1Protel99SE的系统组成
按照系统功能来划分，Protel99se主要包含以下两大部分和6个功能模块。
1.1.1、电路工程设计部分
（1）电路原理设计部分（AdvancedSchematic99）：
电路原理图设计部分包括电路图编辑器（简称SCH编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib编辑器）和各种文本编辑器。
本系统的主要功能是：
绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。
（2）印刷电路板设计系统（AdvancedPCB99）：
印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib编辑器）和电路板组件管理器。
本系统的主要功能是：
绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。
（3）自动布线系统（AdvancedRoute99）：
本系统包含一个基于形状（Shape-based）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。
1.1.2、电路仿真与PLD部分
（1）电路模拟仿真系统（AdvancedSIM99）：
电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。
（2）可编程逻辑设计系统（AdvancedPLD99）：
可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。
本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。
利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。
（3）高级信号完整性分析系统（AdvancedIntegrity99）：
信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。
1.2Protel99SE的功能特性
1、开放式集成化的设计管理体系
2、超强功能的、修改与编辑功能
3、强大的设计自动化功能
2原理分析
电路如图1所示。
c1、vd1、vd2、c3组成12v电容降压式半波整流电源u1；r2、vd3和c2组成5v二级稳压电源u2，以为一体化红外接收头hd提供合适的工作电压；hd、vt1、r4、c5等组成红外接收、放大处理电路，在无红外信号时，hd输出高电平，vt1导通，其c极为低电平，ica的cpa端亦为低电平，后级电路不动作；当hd接收到由任意型遥控器发出的红外信号时，hd输出序列脉冲，vt1工作在导通与截止的交替状态，在vt1截止期间，电源u1通过r4、vd4对c5充电；在vt1导通期间，c5经r5、vt1的c、e极放电，因r5的取值大于r4，使得电容c5的电荷不断积累，其两端电压不断上升，经一定时间（如超过2秒），当cpa端电压≥1/2u1时，后级电路动作，达到对电器控制的目的。
综合上述控制原理，本“开关”只对大于一定时间（如2s以上）的红外信号才能够响应，而对于我们平常遥控其他电器的短暂信号，它又不会动作，这是此装置的显著特点。
ic双d触发器cd4013及其外围件组成控制、延时电路；三极管vt2和继电器k等为开关机执行电路，led用于状态指示；开关s为普通、延时转换开关，在s闭合时，为普通遥控开关模式，即每按下遥控器一次，执行电路状态发生一次变化，以适应其他电器对遥控开关的要求；当s打开时，为开机延时模式，即在遥控开机后，经延时一定时间，用电器自动断电，此状态尤其适用于夜间遥控电风扇。
下面结合电原理图，将工作过程简述于下。
电路加电后，电源u1经c8使icb置“0”，qb输出低电平，三极管vt2截止，k处于释放状态，以保证在断电又来电的情况下，使电器处在断电状态。
1.在s处在延时状态（即s打开）的情况下，当按下任意型红外遥控器的任意按钮一定时间，使ica的cpa端电平≥1/2u1时，ica的da（接u1）高电平传输到qa端,一方面，qa的高电平通过r6对c7充电，经时间t≈0.7r6c7后，ica置“0”，等待下一个遥控信号；另一方面,qa的高电平脉冲（脉冲宽度约为0.7r6c7），使icb的db端（接在qb，在原始状态为高电平）高电平传输到qb，qb变高，qb变为低，三极管vt2导通，继电器k吸合，插在插座cz的电风扇（或其它电器）得电工作；与此同时，qb的高电平，通过r8对c6充电，当经过时间t≈0.7r8c6（按图示数据约为17分钟）后，ica的sa端电压≥1/2u1时，ica置“1”，qa又输出一约0.7r6c7的高电平脉冲，icb翻转输出低电平，vt2截止，k释放，电风扇（或其他电器）断电，完成一次工作延时过程；同时，c6经vd5、r9迅速放电，以保证下一个准确的延时。
再次按下遥控器，重复上述工作。
特别需要说明的是：
在电风扇（或其他电器）的开启时间内，因db与qb相接，icb工作在普通触发器状态，若再按遥控器一次，icb同样可以翻转为低电平，完成电风扇（或其他电器）的关断，因此，本装置又有使用灵活的特点。
2.在s处在普通模式（即s闭合）的情况下，因ica的置“1”端sa接地，此“开关”不再具备延时功能，用电器的工作与否，完全由遥控器控制，以适用于对不同电器控制的需求。
图1电路原理图
3绘制原理图
3.1新建原理图设计文件
打开PROTEL99SE软件，在设计浏览器中，执行【FILE】/【NEW】菜单命令，打开【NEWDESIGNDATABASE】对话框。
在【DATABASEFILENAME】文本框中输入设计文件的名称。
储存文件的地址选为默认，完毕后单击【OK】按钮。
双击【DOCUMENGTS】，选择菜单命令【FILE】/【NEW...】对话框。
在新建设计文件对话框中，单击【SCHEMATICDOCUMENT】图标选中新建原理图设计文件选项，然后单击【OK】按钮。
双击原理设计文件，启动原理图编辑器。
图2创建原理图设计文件
3.2绘制原理图
3.2.1熟悉图纸区域
启动原理图编辑器后，先熟悉这个窗口。
3.2.2载入原理图库
在原理图设计过程中，放置的元器件全部来源于载入到原理图编辑其中的原理图库。
在原理图左侧管理窗口【BROUSESCH】下单击【ADD\REMOVE】会打开一个对话框，找到【SCH】下的元件库，添加即
3.2.3放置元器件
对需要的元器件把它们的编号、添加封装形式和定义元器件的显示状态等操作一并进行了设置，protel99se提供强大的元件查找功能。
把元器件全部放置到原理图设计中后，根据样图调整了它们的位置，使它们看起来美观。
图3查找元件
图4元件基本参数设置
3.3原理图布线
在原理图设计窗口上方的工具栏中有很多布线工具快捷图标，其中的【WiringTools】是最常用的，基本可以完成布线的所有操作。
同时还会用到菜单命令进行布线。
根据样图需要，在放置导线和放置网络标号等时，尽量使其美观。
同时注意布线时节点问题。
图5连线节点
4原理图编辑器报表
4.1电气法则测试
电气法则测试就是通常所称的ERC（ElectricalRulesCheck）。
在用Protel99se生成网络表之前，先进行电气法则测试。
在原理图编辑器中，执行菜单命令【TOOLS】/【ERC…】，即可打开【SetupElectricalRuleCheck】对话框，弹出对话框后里面有很多选项，我们选择默认，点击【OK】。
系统即自动进行测试，测试完后自动弹出测试报告。
按照报告里的提示，进行各种错误修改。
图6电气检查
图7电气检查结果
4.2创建网络表文件
在Protel99se中，网络表文件是连接原理图设计和PCB设计的桥梁和纽带，是PCB自动布线的根据。
通过网络表文件，可以将原理图文件中的元器件封装和网络连接传递到PCB电路板设计中去，为电路板设计做好准备。
执行菜单命令【Design】/【CreateNetlist…】，即可打开[NetlistCreation]（生成网络表文件）设置对话框，默认设置，单击对话框下面的【OK】，即可生成网络表。
图8生成网路表
5PCB编辑器管理
5.1创建PCB设计文件
在设计好原理图后，我开始创建PCB设计文件。
采用常规方法创建PCB设计文件，在【Document】文件下，执行菜单命令【File】/【New…】，打开【NewDocument】对话框，选择【PCBDocument】图标，然后单击【OK】按钮来创建PCB设计文件。
在创建完之后，双击此文件打开，可以看到一个PCB设计窗口。
图9建立pcb版图
5.2元器件的封装
在创建完PCB设计文件后，，先要导入元器件封装库，系统默认了一个常用封装库【PCBFootprints.lib】,也可以导入自己需要的元器件封装库。
然后，要将设计好的原理图转化成PCB电路图，执行菜单命令【Design】/【LoadNext】，选择之前生成好的网络表将其导入，单击【ADVANDCETED...】键，这时系统自动提示了在导入过程中存在一定的错误。
在最初的错误分析后，修改封装，再次进行检查，这时错误消失了。
再无错误后，单击【EXCUTE】键，就会生成PCB电路图。
图10添加元件封装
图11导入网路表
5.3元器件布局
元器件的布局分手动布局和自动布局。
进行的是手动布局可以更好的熟悉软件的功能并对电路图的布局有一定的认识。
元器件的布局分3个步骤：
1.对所有的元器件进行分类筛选，找出电路板上的关键元器件；2.放置关键元器件；3.锁定关键元器件。
因为元器件的布局方式因人而异，根据各人的喜好有千般变化，因为布局关系到之后的布线问题，所以一定要合理布局，以便更好地布线。
5.4电路板布线与铺地
电路板的布线和元器件布局一样，电路板的布线也分手动布线和自动布线。
这里不说明自动布线。
在元器件布局完毕后，就开始电路板的布线。
如果布局布的好的话，在布线时便可顺利的将线齐整的布完。
当然，最初的元器件布局并不一定合理，所以在布线的同时可能还会进行一定的元器件重新布局，来配合电路板的布线。
大体上来说这是一个重复繁琐的工作，没有多大难度，但需要一定的耐心。
手动布线与原理图布线很多地方操作相似，电路板布线分顶层、底层和丝印层等，布线需要打孔等，其实操作很容易，但要把线布的合理美观是需要一番功夫的。
铺地有很多优点，铺地操作也很简单，这里不再细说。
最后，为确保PCB电路板完全符合设计规则的要求，还要进行设计规则检验，即DRC测试。
检验后，系统会自动生成一个检验情况报表，设计者根据提示对PCB电路图进行修改，使之完全无误。
6电路仿真
在完成了PCB板的制作后，下面对模拟乘法器调幅电路的原理图进行仿真
6.1添加仿真元件库
把sim.Ddb文件添加到原理编辑器
图12添加仿真库
6.2绘制仿真电路
用添加器件里面的元件绘制仿真电路，因为我的电路需要的元件比较特殊，没办法仿真出来，只好放弃了。
7心得体会
本次课程设计，要求我们在设计电路图的同时还要使用Protel软件画出电路的PCB板以及仿真出电路图。
这与以往的课程设计不同。
印刷电路板是电子线路从理论走向实际的成果，无论是制作实物进行测试还是用仿真软件进行仿真，都是为了检验设计结果，并最终向实际生产方向发展。
Protel99se拥有强大的人机对话功能，能够很好的将设计者的思维转化成能够被批量推广的产品，这一点对于工科专业来说是非常重要的，因为我们现在所学习的一切都是为了将来能够在工作岗位上设计出更多功能强大适合广泛使用的电子产品，这样才能创造更大的价值。
此外，在课程设计中，遇到挫折是非常正常的现象，但是如果确实付出努力了却没有实现目标，虽然充满遗憾但是自己确实快乐的。
在设计的时候，遇到双d触发器cd4013没有，后自己添加元件库，用了4013代替，而且有很多元件封装都出现错误，后面自己添加元件封装库，才把错误全部解决。
仿真部分因为仿真元件库内没有我需要元件，只好放弃仿真了。
参考文献：
1.Protel99高级应用.赵品编著.人民邮电出版社.2000.11
2.Protel99SE电路设计与仿真应用
3．Protel99se印刷电路板设计教程肖玲妮编著清华大学出版社
4.Protel99入门与提高.赵品编著.人民邮电出版社.2000.11
附录：
表1．元件清单及封装
元件名称
具体型号
封装号
数量
电容
0.68uF
0.1UF
1
10uF
10UF
1
220uF
10UF
1
0.033uF
0.1uF
1
100uF
10uF
1
1000uF
10uF
1
1uF
10uF
1
电阻
560K
AXIAL0.4
1
1K
AXIAL0.4
1
100K
AXIAL0.4
2
22K
AXIAL0.4
1
1M
AXIAL0.4
1
1.5M
AXIAL0.4
1
2K
AXIAL0.4
1
5.6K
AXIAL0.4
1
二极管
IN4148
DIODE0.5
3
IN4001
DIODE0.5
1
齐纳二极管
12V
DIODE0.5
2
三极管
NPN
TO-92A
2
LED
LED
1
D触发器
4013
DIP14
2
开关2个等。
2、总原理图：
图13元件总原理图sch
3、pcb：
图14pcb版图
本科生课程设计成绩评定表
姓名
曹卫
性别
男
专业、班级
通信0805
课程设计题目：
红外遥控延时开关
课程设计答辩或质疑记录：
1、protel99se中发光二极管的封装用极性电容代替为什么会出现错误？
Protel9se元件库元件的引脚要和封装库重封装的引脚一致，发光二极管的元件引脚和极性电容封装引脚不一致，所以会出现错误。
2、protel99se中如何添加封装库？
在pcb版面中，在BrowsePCB下拉窗口下选择Libraries，然后在选择add/remove在出现的窗口中选择需要的元件库，点击ok
3在进行电气检查时，出现Floatinginputpins表示什么错误？
表示设置如果引脚心智为输入型的引脚没有连接，系统将会检查这类错误
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导老师签字：
年月日
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