《Protel软件应用》课程设计报告

江西理工大学应用科学学院信息工程系《Protel软件应用》课程设计报告

设计题目：模拟报亭自动控制系统

专业：电子信息工程

班级：电信121

学号： 03 06 35 26

姓名：陈龙冯韦韦杨演森饶凯

指导老师：刘蔚

完成日期： 2015年6月22日

指导老师评语：

得分：指导教师签名：

目录

1 设计任务和性能指标 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 性能指标 (1)

2 设计方案与论证 (1)

3 系统硬件设计 (2)

3.1控制核心模块 (2)

3.2教室人数检测模块 (2)

3.3教室光照强度检测模块 (2)

4 绘制原理图和PCB (3)

5 PCB板制作、焊接与调试 (7)

5.1 PCB板制作 (7)

5.2 元器件的焊接 (8)

5.3 系统的调试 (8)

6 总结 (9)

致谢 (9)

参考文献 (9)

1 设计任务和性能指标

1.1 设计任务

采用热释红外传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断，完成对教室照明回路的智能控制，避免了用电浪费。要求：（1）白天灯（用发光二极管DS2来模拟）不亮、晚上且有人靠近时系统才开始供电，当人离开时灯自动熄灭。

（2）220V交流电经变压器后，再经桥式整流输出12V直流电压，再经过7805输出5V，作为电源使用

1.2 性能指标

（1）白天报亭灯光不亮，（用发光二极管DS2来模拟）。

（2）晚上有人靠近时系统才开始供电

（3）当人离开时，灯光会自动的熄灭

（4）将交流电压（220V）经桥式整流输出12V直流电压，

（5）再经7805输出5V作为电源使用，提供供电。

2 设计方案与论证

本电路具有对教室内的人数进行统计和对光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。

自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的开关，如果有人进入教室，红外传感器感应到后把信号经过隔离缓冲送到CPU且数码显示电路显示人数为1，同样再有人进出则显示器上数字自动加减1。

3 系统硬件设计

3.1控制核心模块

通过一个三极管进行电流放大。当教室里面没有人时系统会通过热释电红外感应无人信息，传递给单片机进行处理后使教室里的灯全部关闭。直到下次有人进来时才点亮。

3.2教室人数检测模块

热释电红外传感器采集到的信号首先由不可重复触发工作方式下经一、二级运算放大器、双向鉴幅器、延时器等处理后变成比较标准的高低电平后，并对相应引脚通过软件方法对引脚信号进行检测来统计进入教室的学生人数。另外也可以将它接到中断引脚采用外部中断的方法将采集到得信号转化成统计的进入到教室里的人数。系统采用普通引脚信号检测的方法用两个热释电红外传感器：一个放在前门用于感应进来教室的人体信号；另一个放在后门用来感应从教室出去的人体信号，实现对进出教室的人数的检测。

3.3教室光照强度检测模块

此部分由一个滑动变阻器、光敏电阻组成，由滑动变阻器来模拟光线的强弱控制，光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。lm7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻.LM7805输入端接6VDC，输出的是5VDC在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib 式中：β1--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib 之比为：β= △Ic/△Ib。式中β--称为交流电流放大倍数，三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 3DJ6F：作用：N沟道结型耗尽型场效应管；r5的使用是为了使d 边不被夹断，使得uds》0，只有当ugs《0时才能导通当有光照射时，二极管的输入电流减小通过A/D转换后将模拟量转化为可以处理的数字量并且信号通过P1口进行处理。

4绘制原理图和PCB

确定课题后，用Protel DXP软件将电路原理图绘制出来。绘制电路原理图过程如下：

（1）打开Protel DXP软件，新建一个“报亭灯光自动控制设计.PRJPCB”工程，在此工程下新建一个“报亭灯光自动控制电路设计.SCHDOC”原理图文件。

（2）根据要求，画出电路原理图。画图的时候，注意选择合适的元器件及对应的封装，阻值大小，元器件的极性等。所绘制的电路原理图如下图4-1所示。

图4-1：电路原理图

生成网络报表：

选择“Design->Netlist For Project->Protel”,生成声控灯电路设计https://www.360docs.net/doc/fa6893329.html,网络报表。

生成元器件清单表：选择“Reports->Bill of Materials”，生成元器件清单列表如图4-2所示。

列表图4-2

原理图绘制完成后，接下来就是生成PCB。生成PCB过程如下：

（1）在“电报亭灯光自动控制路设计.PRJPCB”工程下新建一个“报亭灯光自动控制电路设计.PCBDOC”文件，然后保存到相应的路径。

（2）根据要求，设置单面板，选择“Design → Layer Stack Manager”，弹出管理版面，点击面板左下的“Menu”，在弹出的菜单中选择“Example layer statcks”→“Single layer”来实现。

（3）在禁止布线层绘制电气边界设置PCB的系统参数，电路参数等相关参数。

（4）导入网络表：检查原理图更新情况。

①执行“Design → Update Schematic in电路报亭灯光自动控制设

计.PrjPCB”命令，系统将比较当前PCB板上信息与原理图的不同，得出需更新的报表。

（5）完成检查后导入网络表。

①执行“ Import change from报亭灯光自动控制电路设计.PrjPCB”，弹出的对话框中，列出了所有的改变。

②点击 Validate change，系统扫描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变。若正确，“Check”栏为绿色的“√”标记；否则返回原理图修改。

③若都正确，点击 Execute Change，执行所有的改变。如果都正确，“Done”栏为绿色的“√”标记。

④此时，所有元器件封装及其电气连接都导入了PCB中。元器件之间有绿色的线（飞线）连着。

（6）对元器件进行布局。

（7）自动布线：设置规则，选择“Auto Route->ALL”。自动布线后的效果如图4-3所示。

图4-3：自动布线后的效果

PCB制作完成后，打印输出PCB图：

（1）选择“Files → Page setup”设置纸型、效果、打印内容等。

（2）点击上面对话框的 Advanced ，弹出打印层面设置对话框。

（3）双击任一层，出现 Layer properties对话框。

选择“Files → print preview”来预览打印的内容：缺省打印方式为“Composite”型。

5 PCB板制作、焊接与调试

5.1 PCB板制作

（1）将生成的PCB打印到转印纸上后，选择合适大小的覆铜板，将转印纸有电路图的一面紧贴覆铜板有铜的一那面，转印纸紧紧包住覆铜板，然后将裹有转印纸的覆铜板放到转印机中转印。

（2）转印完成后等待覆铜板冷却，然后撕开转印纸，将覆铜板放到腐蚀液中腐蚀。

（3）等待大约20-30分钟，知道覆铜板上多余的铜全部被腐蚀掉，覆铜板变成带有线路的透明的黄色塑料板。

（4）将塑料板切割成合适的大小，注意电路板线路的完整性，用砂纸或者锉刀将板子边缘打磨光滑。

（5）用合适钻头的钻孔机给板子上的焊盘打孔，注意将钻头对准焊盘中心。

（6）用砂纸将电路板上线路的一层碳膜轻轻擦掉，会出现铜黄色的线路。

PCB板基本制作完成。PCB板制作过程中遇到的问题及解决办法：

（1）在钻三极管时会将两个孔钻到一起导致短接。解决办法：钻孔时将两边的孔钻的离中间远点。

（2）敷铜板转印完成后，有些线路会出现断裂或者没有印到敷铜板上。解决办法：用转印笔在出现断裂的线路上轻轻地描，注意不要连到其他线路上。

（3）钻孔过程中，误将线路钻断了。解决办法：焊接时将锡丝熔化后将断点连上。

5.2 元器件的焊接

焊接顺序先测量，做好记录；在清洁，挂锡焊接；最后检查质量。

（1）右手持电路铁。左手压住元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热

烙铁头刃面上要吃锡，及带上一定量焊接。

将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电路铁与水平面大约成60度角。以便融化的（2）锡可以从烙铁头上流到到焊点上。将烙铁在焊点处停留的时间控制2-3秒钟。

（3）抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处得锡冷却凝固后，才可以松开左手。

5.3 系统的调试

调试准备——检查电：

在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否正确，对照电路图按照一定顺序一一检查：

特别要注意电源是否接错，电源与地是否有短接，二极管是否接反，三极管三个引脚是否接错，继电器的常通和常开脚，开关的两个脚，轻轻拨一拨元器件，观察焊点是否牢固。

调试：根据本设计中的电路原理图进行实物的连接，焊接连接各元件即可。连接完成后，引出两根根导线，一根导线接+6V电源的正极，另一根导线接地，接好线后，刚开始第一次闭合开关，继电器会自动吸合一次，然后自动松开，接着拍手来触发声控电路，每拍一下手，继电器就应吸合，灯就会发亮，然后延迟10秒后灯自动熄灭。与设计的内容基本相符合。同样设计中仍然存在误差，这是由于元器件参数的精度不够、实物连接时引入附加阻值、性能不够高以及环境温度等多方面的影响所致。在实际生活中可以通过多种措施来提高输出音频信号的的稳定度，如可以选择电容的并联使电容的值更精确；同时外界温度也会影响实验的精确性。

6 总结

本次课设是完成一个简易电路报亭灯光自动控制设计，首先通过查找书籍资料，首先进行电路原理图的设计、绘制以及PCB版图制作，然后对电路中的各个部分进行调整修改，按照设计的电路原理图完成实物的连接，连接后在实验室不断地调试、修改，最后得到设计要求。此次protel课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的

知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计；其次，在电路实现的过程中总会出现一些问题，需要我们细心解决，所以这周下来，我对电路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通过此次课程设计，我对设计所用到的软件Protel 软件有了更加深刻地了解，这对我们以后的工作和学习的帮助都很有用处。当然，经过了课程设计，我也发现了自己的很多不足。但是通过自己的动手动脑，既增加了知识，又给了我专业知识以及专业技能上的提升，我也会更加努力，认真学习，争取在以后的课程中做得更好！

致谢

在这次课设中，我首先要感谢学校给我们提供的机会，其次我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把设计做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。最后，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做课程设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中帮助过我的老师和同学。

参考文献

[1] 李小坚. [protel DXP电路设计与制版实用教程]. 人民邮电出版社, 2008

[2] 程昱 [精通protel DXP电路设计]. 清华大学出版社 2004

[3] 韩晓东 [protel DXP电路设计入门与应用]. 中国铁道出版社 2004