CAD數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì) 精品.doc

電子線路CAD課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 課題名稱 數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì) 一課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1設(shè)計(jì)目的數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其他待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集非電量或電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理，實(shí)際上，數(shù)據(jù)采集卡就是一個(gè)簡(jiǎn)單的具有把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的部件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的，用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過USB、以太網(wǎng)，各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等總線介入計(jì)算機(jī)。本次課程設(shè)計(jì)僅設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡可以把外部速度、加速度或壓力等傳感器輸出的電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并采集存儲(chǔ)到相應(yīng)的三片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，該數(shù)據(jù)采集卡留有與 PC 機(jī)通信的串行接口，PC 可以通過串行口把存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)讀入到 PC 機(jī)。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的目的，結(jié)合采集卡的原理，適當(dāng)選擇相關(guān)元器件的參數(shù)，性能，型號(hào)，以確定電路圖來構(gòu)成本次設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容通過操作Protel 99SE軟件，設(shè)計(jì)課程以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡（原理圖）設(shè)計(jì)、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、Auto Router（自動(dòng)布線器）和FPGA設(shè)計(jì)等，并熟悉掌握Protel 99SE基本操作、一般使用方法和基本功能。3設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的原理圖與PCB圖要符合行業(yè)規(guī)范，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)，初選電路；通過調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算，確定電路方案；掌握正確的布局、布線方法；篩選元器件，獨(dú)立進(jìn)行電路仿真調(diào)試，并通過調(diào)試改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。4設(shè)計(jì)步驟、啟動(dòng)Protel 99se軟件，建立一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。 、啟動(dòng)電路原理圖編輯器，繪制電路原理圖。 、進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，無(wú)誤后，生成網(wǎng)絡(luò)表。 、啟動(dòng)印刷電路板圖編輯器，新建一個(gè)印刷電路板圖。 、規(guī)劃電路板和電氣定義（雙面板）。 、裝入網(wǎng)絡(luò)表。 、生成印刷電路板圖。 、布局。 、布線。 、保存并打印輸出。二電氣原理圖設(shè)計(jì)1. 電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟準(zhǔn)備畫圖： 啟動(dòng)Protel 99SE，從windows操作系統(tǒng)的開始菜單或桌面快捷圖標(biāo)進(jìn)入Protel 99SE環(huán)境，使用菜單File/New或 File/New Design建立新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，使用菜單File/New,在打開的窗口選擇Schematic Document 圖標(biāo)，建立新原理圖文件，并將原理圖文件打開。設(shè)置畫圖環(huán)境：使用菜單Design/Options和Tool/Preferences，設(shè)置圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格等。裝入所需的元件庫(kù)。在設(shè)計(jì)管理器中選擇Browse SCH頁(yè)面，在Browse區(qū)域中的下拉框中選擇Library，然后單擊ADD/Remove按鈕，在彈出的窗口中尋找Protel 99 SE子目錄，在該目錄中選擇LibrarySCH路徑，在元件庫(kù)列表中選擇所需的元件庫(kù)，比如Miscellaneous Devices .ddb、Protel DOS Schematic Libraries .ddb庫(kù)等，單擊ADD按鈕，即可把元件庫(kù)增加到元件庫(kù)管理器中。放置元件：根據(jù)實(shí)際電路的需要，到元件庫(kù)中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。 例如：有些元件沒有就需要自己做，在Document目錄下單擊右鍵，點(diǎn)擊New DocumentSchematic Library Document，打開新建的Schlib1.Lib，在里面制作沒有的元件。制作完之后只需要點(diǎn)擊Place就可以在原理圖中放置制作的元件。原理圖布線： 利用Protel 99 SE提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。編輯和調(diào)整：利用Protel 99 SE 所提供的各種強(qiáng)大的功能對(duì)原理圖進(jìn)一步調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。同時(shí)對(duì)元件的編號(hào)、封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等。數(shù)據(jù)采集卡原理圖：ERC檢測(cè)結(jié)果：2. 網(wǎng)絡(luò)表的生產(chǎn)和導(dǎo)入檢查原理圖： 使用Protel 99 SE 的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令Tool/REC對(duì)畫好的電路原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。若有錯(cuò)誤，根據(jù)錯(cuò)誤情況進(jìn)行改正。生成網(wǎng)絡(luò)表：網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist可以生成具有元件名、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表。生成報(bào)表：在原理圖界面下執(zhí)行菜單命令ReportsBill of Material即可生成了材料清單。報(bào)表如下：三PCB圖設(shè)計(jì)1創(chuàng)建PCB文件同創(chuàng)建.sch電路圖文件一樣，雙擊進(jìn)入Document，在我的工程文件夾下執(zhí)行菜單擊右鍵，New DocumentPCB Document即可創(chuàng)建PCB文件。打開PCB1.PCB即可進(jìn)行PCB制圖，對(duì)于有些元件的封裝可能沒有，需要自己做，在Document目錄下單擊右鍵，點(diǎn)擊New DocumentPCB Library Document，打開新建的PCBLIB1.LIB就可以自己制作封裝元件。2邊框設(shè)置在導(dǎo)入原理圖之前，需要繪制PCB的機(jī)械邊框以及電氣邊框。選擇選擇PCB編輯器繪圖區(qū)底部的層面標(biāo)簽Mechanical 1，可以開始PCB機(jī)械邊框的繪制。選擇菜單Place/Line，在層面Mechanical 1上繪制封閉的矩形，作為PCB的機(jī)械邊框，繪制完畢，選擇菜單Edit/Select/Inside Area，選中前面所繪制的封閉矩形，而后選中菜單Design/Board/Define from Selected Object，將選中的封閉矩形框設(shè)置成PCB的機(jī)械邊框。 機(jī)械邊框設(shè)置完畢后，下一步需進(jìn)行PCB禁止布線層的設(shè)置，也就是電氣邊框的設(shè)置。PCB的禁止布線區(qū)用于限制PCB布線中的走線范圍，在PCB自動(dòng)布線操作中，布線按照一定的算法在禁止布線區(qū)外布線。繪制禁止布線區(qū)，首先選中PCB編輯器繪圖區(qū)底部的層面選擇區(qū)的禁止布線層Keep-Out Layer，將其設(shè)置為當(dāng)前工作層，選好工作層后，同樣利用菜單Place/Line在PCB板框內(nèi)繪一個(gè)封閉矩形，設(shè)定PCB的禁止布線區(qū)。至此為止，邊框設(shè)置進(jìn)行完畢。3導(dǎo)入原理圖在PCB1.PCB里面點(diǎn)擊DesignLoad Nets導(dǎo)入原理圖元件點(diǎn)擊Execute在PCB里面生成封裝元件，然后布局和布線。制作的PCB圖：DRC檢測(cè)結(jié)果：設(shè)計(jì)過程中遇到的困難及解決方法如上述ERC檢測(cè)結(jié)果所示，出現(xiàn)了5個(gè)Warning，這是由于這5個(gè)引腳根本就沒有連線，而檢測(cè)時(shí)會(huì)認(rèn)為是錯(cuò)誤，在進(jìn)行ERC檢測(cè)時(shí)要把Floating input的勾選取消，不然就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在進(jìn)行封裝時(shí)要注意封裝的元件的引腳標(biāo)號(hào)，看是否與原理圖中所用的標(biāo)號(hào)相同，如果不相同在導(dǎo)入的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)，這時(shí)就需要把PCB里面元件引腳標(biāo)號(hào)改成與原理圖中相同的，這樣就可以消除錯(cuò)誤，在對(duì)二極管封裝時(shí)，PCB里面DIODE的引腳用的是A和K，而原理圖中用的是1、2，就需要把A、K改成1、2。 在進(jìn)行元件封裝時(shí)所用元件必須與封裝元件庫(kù)命名相同，如DB9元件加進(jìn)去后就自動(dòng)進(jìn)行封裝命名了，為DB-9/M，而PCB里面的命名是DB9/M，就必須要改正，否則就會(huì)出錯(cuò)。對(duì)于windows7系統(tǒng)，在進(jìn)行加庫(kù)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)加庫(kù)錯(cuò)誤，如下圖所示會(huì)出現(xiàn)元件庫(kù)加不進(jìn)去。在對(duì)windows7系統(tǒng)加庫(kù)時(shí)可以用如下的方法進(jìn)行加庫(kù)：先直接點(diǎn)擊找元件的Find打開界面后找到所需元件庫(kù)的位置，元件名處空下來，直接點(diǎn)擊Find Now，就會(huì)出現(xiàn)所找文件夾下的所有元件庫(kù)，點(diǎn)擊Add To Library List就可以把庫(kù)加進(jìn)去。設(shè)計(jì)體會(huì)通過這幾個(gè)學(xué)時(shí)對(duì)電氣CAD的學(xué)習(xí)，感覺幫助很大，尤其是提高了我對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，雖然在課堂上老師沒有那么詳細(xì)的介紹這個(gè)軟件的使用，但這對(duì)我的作用也挺大的，為了完成作業(yè)和考試，我只能在下面花更多的時(shí)間區(qū)域去看書、看相關(guān)視頻，雖然現(xiàn)在不是很熟練，有很多還不懂，但至少現(xiàn)在有一定的基礎(chǔ)，可以通過課外時(shí)間找一些相關(guān)書籍學(xué)一些更深的東西，更重要的一點(diǎn)是實(shí)踐。自己可以面做一些小的系統(tǒng)出來，例如電子鐘、搶答器、報(bào)警裝置等小制作，先用萬(wàn)用板焊出來，如果實(shí)物沒有問題，再用Protel 99SE軟件化成PCB板來，最后把圖紙拿到印制電路板的地方做出PCB板來，如果沒有問題，這樣不僅使你的小制作更加精致好看，還讓你對(duì)這個(gè)軟件有了更深的了解，學(xué)習(xí)這款軟件的最終目的就是將你所設(shè)計(jì)的電路圖制成實(shí)物PCB板來。最重要的是這將給自己帶來很大的成就感，給了自己繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。 而且Protel 99SE不是單純的PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、SCH（原理圖）仿真、PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)、Auto Router（自動(dòng)布線器）等，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。因此將這款軟件學(xué)深學(xué)透對(duì)自己以后找工作是很有幫助的，同時(shí)這也是我們學(xué)電的同學(xué)所必須掌握的一項(xiàng)技能。參考文獻(xiàn)1.邵濤群主編. 電氣制圖與電子線路CAD，機(jī)械工業(yè)出版社，20XX附錄：原理圖網(wǎng)絡(luò)表SIP2JP1C1RAD0.20.1ufC2RAD0.20.1ufC3RAD0.20.1ufC4RAD0.20.1ufC5RAD0.20.1ufC6RAD0.20.1ufC9RAD0.20.1ufC10RAD0.20.1ufC11RAD0.20.1ufC12RAD0.20.1ufC13RAD0.20.1ufC14RAD0.20.1ufC16RAD0.20.1ufC17RAD0.20.1ufJ1SIP4SINJ2DB9/MDB9R1AXIAL0.31KR2AXIAL0.31KR3AXIAL0.31KR4AXIAL0.31KR5AXIAL0.31KR6AXIAL0.31KR7AXIAL0.31KR8AXIAL0.31KR9AXIAL0.31KR10AXIAL0.31KR11AXIAL0.31KR12AXIAL0.31KR13AXIAL0.31KR14AXIAL0.31KR15AXIAL0.31KR17AXIAL0.31KU1DIP8LF351U2DIP8LF351U3DIP8LF351U4DIP20ADC0820U5DIP164051U6DIP4087C51-MYU7DIP32DS1248Y120(32)MYU8DIP32DS1248Y120(32)MYU9DIP32DS1248Y120(32)MYU10DIP2074LS373U11DIP1674LS139U12DIP87432U13TO-3MC7805KU14DIP18MAX232-MY(+12U1-7U2-7U3-7)(A0U6-28U7-12U8-12U9-12)(A1U6-27U7-11U8-11U9-11)(A2U6-26U7-10U8-10U9-10)(A3U6-25U7-9U8-9U9-9)(A4U6-24U7-8U8-8U9-8)(A5U6-23U7-7U8-7U9-7)(A6U6-22U7-6U8-6U9-6)(A7U6-21U7-5U8-5U9-5)(A8U7-27U8-27U9-27U10-19)(A9U7-26U8-26U9-26U10-16)(A10U7-23U8-23U9-23U10-15)(A11U7-25U8-25U9-25U10-12)(A12U7-4U8-4U9-4U10-9)(A13U7-28U8-28U9-28U10-6)(A14U7-3U8-3U9-3U10-5)(A15U7-31U8-31U9-31U10-2)(A16U7-2U8-2U9-2)(DB0U4-2U6-39)(DB1U4-3U6-38)(DB2U4-4U6-37)(DB3U4-5U6-36)(DB4U4-14U6-35)(DB5U4-15U6-34)(DB6U4-16U6-33)(DB7U4-17U6-32)(DQ0U7-13U8-13U9-13U10-3)(DQ1U7-14U8-14U9-14U10-4)(DQ2U7-15U8-15U9-15U10-7)(DQ3U7-17U8-17U9-17U10-8)(DQ4U7-18U8-18U9-18U10-13)(DQ5U7-19U8-19U9-19U10-14)(DQ6U7-20U8-20U9-20U10-17)(DQ7U7-21U8-21U9-21U10-18)(GND-1C5-2C6-2C11-2C14-2C16-1C17-1J1-1J2-5R6-1R9-1R12-1R17-1U1-4U2-4U3-4U4-10U5-6U5-7U5-8U5-9U5-12U10-10U11-8U13-3U14-6)(K1U5-11U6-7)(K2U5-10U6-8)(NetC1_2C1-2R13-2U1-6U5-13)(NetC2_2C2-2R14-2U2-6U5-14)(NetC3_2C3-2R15-2U3-6U5-15)(NetC4_1C4-1U4-11)(NetC9_1C9-1U14-2)(NetC9_2C9-2U14-4)(NetC11_1C11-1U14-1)(NetC16_2-2C16-2C17-2U13-1)(NetJ1_2C3-1J1-2R3-1R15-1)(NetJ1_3C2-1J1-3R2-1R14-1)(NetJ1_4C1-1J1-4R1-1R13-1)(NetJ2_1J2-1)(NetJ2_2J2-2U14-18)(NetJ2_3J2-3U14-17)(NetJ2_4J2-4)(NetJ2_6J2-6)(NetJ2_7J2-7)(NetJ2_8J2-8)(NetJ2_9J2-9)(NetR1_2R1-2U1-2)(NetR2_2R2-2U2-2)(NetR3_2R3-2U3-2)(NetR6_2R5-2R6-2U1-3)(NetR9_2R8-2R9-2U2-3)(NetR12_2R11-2R12-2U3-3)(NetR17_2C13-1R17-2U6-9)(NetU1_1R4-1U1-1)(NetU1_5R4-2U1-5)(NetU2_1R7-1U2-1)(NetU2_5R7-2U2-5)(NetU3_1R10-1U3-1)(NetU3_5R10-2U3-5)(NetU4_9U4-9)(NetU4_18U4-18)(NetU5_1U5-1)(NetU5_2U5-2)(NetU5_3U4-1U5-3)(NetU5_4U5-4)(NetU5_5U5-5)(NetU6_1U6-1)(NetU6_2U6-2U11-2)(NetU6_3U6-3U11-3)(NetU6_4U6-4U11-1)(NetU6_5U6-5)(NetU6_6U6-6)(NetU6_10U6-10)(NetU6_11U6-11)(NetU6_12U6-12)(NetU6_13U6-13)(Ne