protel課程設(shè)計(jì)

1、沈陽理工大學(xué)Protel軟件訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)摘 要本文介紹了一種新型無線遙控音樂門鈴,它采用具有編碼功能的遙控發(fā)射-接收專用集成電路.結(jié)合高音質(zhì)機(jī)電式音樂門鈴做聲源,成為一種聲音動聽、門鈴按鈕與聲源之間免去連線、安裝方便的新型遙控高音質(zhì)門鈴.這種門鈴具有功耗低規(guī)劃和經(jīng)營方針，成為擺在我國無線音樂門鈴企業(yè)面前亟待解決的問題。無線遙控門鈴企業(yè)的發(fā)展需要我們不斷研究、不斷創(chuàng)新，向著產(chǎn)品智能化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的門鈴都為有線門鈴，使用方便，極大地方便了大家的生活。如果在豪門大院或經(jīng)常聽不到門鈴聲的房主，有時總會不能及時接待來客，很是尷尬?，F(xiàn)介紹如何制作一款無線遙控門鈴，方便主人在房內(nèi)各地使用，

2、將門鈴按鈕安裝在門上，來訪者只要按下按鈕，放在客廳、廚房或臥室的接收主機(jī)就會響起“叮咚”聲或樂曲聲，宏亮悅耳，告知有客人來了，距離在幾米到幾十米，一般都有15到20米遠(yuǎn)的距離。無線的門鈴極大的方便了人們的生活。無線門鈴充分利用了現(xiàn)代的科技，發(fā)揮集成電路的特色，使制作的成本大大的降低，同時比傳統(tǒng)的有線門鈴很有多的優(yōu)勢，具有方便快捷的特色！本文通過對無線電子門鈴接收端與發(fā)射端電路原理圖繪制及印刷電路板的設(shè)計(jì)，主要闡述了用Protel 99 se軟件來實(shí)現(xiàn)電路繪制以及雙面印刷板建成的方法，通過電路圖的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，掌握protel 99 se軟件的操作過程。關(guān)鍵詞：無線電子門鈴；Protel 99 se

3、；電路原理圖；印刷電路板。目 錄1. Protel軟件介紹12.無線電子門鈴基本原理介紹2 2.1信號發(fā)射端原理介紹2 2.2信號接收端原理介紹33. protel 99 se軟件繪制原理圖4 3.1創(chuàng)建protel文件4 3.2元器件放置5 3.3 原理圖繪制84. Protel 99 se軟件制作PCB圖11 4.1元器件的布線和封裝說明11 4.2發(fā)射端的PCB圖12 4.3接收端的PCB圖135. 設(shè)計(jì)總結(jié)166. 參考文獻(xiàn)171. Protel軟件介紹Protel99se是90年代初由澳大利亞Protel Technology公司研制開發(fā)的應(yīng)用于Windows操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟

4、件，采用設(shè)計(jì)庫聯(lián)網(wǎng)模式，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個32位的設(shè)計(jì)軟件。共分5個模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設(shè)計(jì)。Protel99se軟件中提供了SIM99se數(shù)?；旌戏抡嫫骷绍浖梢詫υS多電子線路進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，模擬運(yùn)行，反復(fù)修改。提供了接近6000個仿真元件和大量的數(shù)學(xué)模型，可以對電工電路，低頻電子線路、高頻電子線路和脈沖數(shù)字電路在一定范圍內(nèi)進(jìn)行仿真分析。 仿真結(jié)果以多種圖形方式輸出，直觀明了，可以單圖精細(xì)分析，也可以多圖綜合比較分析、并可通過不同的角度進(jìn)行分析，以獲得對電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確判斷。 它的主要

5、特色有：（1） 可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表；（2） 強(qiáng)大的全局編輯功能在原理圖中選擇一級器件，PCB中同樣的器件也將被選中；（3） 同時運(yùn)行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)；（4） 滿足國際化設(shè)計(jì)要求（包括國標(biāo)標(biāo)題欄輸出，GB4728國標(biāo)庫）；（5） 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒軸PICE3f5）；（6） 強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查；（7） 智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪；（8） 放置漢字功能；（9） 可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件，實(shí)現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交換；除此之外Protel還有諸多便捷

6、的功能，因此它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。它在現(xiàn)代電子線路設(shè)計(jì)方面扮演著越來越重要的角色，使得以前許多繁重的工作越來越省時省力。本設(shè)計(jì)中僅僅是基本的運(yùn)用Protel進(jìn)行簡單的電路原理和PCB圖的繪制，算是大致學(xué)習(xí)Protel軟件的基本使用方法吧。172.無線電子門鈴基本原理介紹 無線的電子門鈴主要包括以下幾個主要部分：觸發(fā)開關(guān)，信號發(fā)射端，信號接收端，音頻功放電路。當(dāng)客人

7、來到家門口時，按下觸發(fā)開關(guān)時，會使信號發(fā)射端發(fā)射出一個調(diào)頻信號，通過信號接收端對調(diào)頻信號解調(diào)，經(jīng)過解調(diào)后的信號通過音頻功放電路發(fā)出悅耳的音樂聲音，提醒主人有客人來訪，主人做出抉擇：開門與否。原理框圖如圖2.1所示。 圖2.1 無線電子門鈴框圖 2.1信號發(fā)射端原理介紹本次設(shè)計(jì)的發(fā)射模塊采用振蕩器產(chǎn)生發(fā)射信號，并通過功率放大器放大后發(fā)射出去。設(shè)計(jì)的電路框圖如圖2.2所示。 圖2.2 發(fā)射極原理框圖LC電容三點(diǎn)式振蕩器產(chǎn)生的高頻信號送入高頻功率放大器，這里采用的是電容三點(diǎn)式振蕩器，增加回路總電容和減小三極管與回路之間的耦合來提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性，使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)

8、的末級，將高頻信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。為了確保高頻功率放大器能夠接收到信號的高頻率穩(wěn)定度，在LC諧振電路的輸出極加一個射極跟隨器作為緩沖器。1.LC振蕩器本設(shè)計(jì)的發(fā)射模塊采用LC電容三點(diǎn)式振蕩器作為信號的發(fā)生器，這里應(yīng)用的是一種改進(jìn)型的電容三點(diǎn)式振蕩器，即西勒振蕩器。西勒振蕩器由起能量控制作用的放大器、將輸出信號送回到輸入端的正反饋網(wǎng)絡(luò)以及決定振蕩頻率的選頻回路組成。沒有輸入信號，而是由本身的正反饋信號代替，當(dāng)振蕩器接通電源后，即開始有瞬變電流產(chǎn)生，經(jīng)不斷的對它進(jìn)行放大、選頻

9、、反饋、再放大等多次循環(huán)，最終形成自激振蕩，把輸入信號的一部分送回輸入端做輸入信號，從而產(chǎn)生了一定頻率輸出的正弦波信號輸出。 2.緩沖器為了得到高頻率穩(wěn)定度的信號，在LC振蕩器和高頻功率放大器之間要接一個射極跟隨器，射極跟隨器對信號的放大倍數(shù)基本上為1，它的輸入阻抗高，對前一級電路影響小，輸出阻抗低帶負(fù)載能力強(qiáng)。3.高頻功率放大器 高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。為了獲得較高的效率及最大輸出功率POM將丙類功放的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)。

10、功放級將前級送來的信號用倍頻器（功放管為2N2222）進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。任務(wù)中要求整機(jī)效率較高，則應(yīng)采用丙類功放。2.2信號接收端原理介紹 由圖2.1可以看出來，當(dāng)客人觸發(fā)開關(guān)后，會使信號發(fā)生端產(chǎn)生一個音頻信號，之后信號接收端接收音頻信號，經(jīng)過處理給音頻功放電路。由于在空間中接收到的都是高頻小信號，為了將接收到的高頻小信號放大，必須采用一個高頻小信號放大器，如圖2.3為高頻小信號放大器作為接收信號的原理框圖。高頻小信號放大器分頻器蜂鳴器信號信號 圖2.3 信號接收端的原理框圖1.高頻小信號放大器 高頻小信號放大器是利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制

11、作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的倍，是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點(diǎn)，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電壓)是原先的倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。2.分頻器和蜂鳴器分頻器將由小信號發(fā)生器發(fā)送出來的信號分頻成中頻信號，同時將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。3. protel 99 se軟件繪制原理圖3.1創(chuàng)建protel文件Protel 的原理圖的繪制是十分簡單

12、。首先要新建一個工程，將所需的文件都保存在工程里，工程是在繪制完原理圖后進(jìn)行仿真以及PCB板制作的基礎(chǔ)，否則會產(chǎn)生仿真錯誤以及無法由原理圖將原件導(dǎo)入pcb中，新建工程的類型選擇為PCB project。具體繪制步驟如下： 圖3.1 protel 99 SE界面1. 打開protel 99 SE,然后依次選FileNew，在出現(xiàn)的對話框中點(diǎn)擊OK,如圖3.1所示。2. 點(diǎn)擊FileNew，出現(xiàn)如圖3.2所示的窗口，選中Schematic Document點(diǎn)擊OK,建立sheet1.Sch文件,雙擊打開繪圖界面如圖3.3。若初始的元件不夠，可以添加所需的元件庫，然后就可以在空白處放置元件了。圖3.

13、2新建文檔對話框圖3.3繪圖界面圖3.2 3.2元器件放置 1. 在選中所需的元器件后，先不要放置，可以按“tab”鍵對元器件的屬性進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，包括標(biāo)號以及相應(yīng)的參數(shù)值設(shè)置如下圖3.4所示。其中在繪制原理圖時元件的標(biāo)號默認(rèn)是加“？”的，繪制過程中需要修改，可以采用放置歷史元件的方法對元件自動編號。將Designator后修改為所需的起始編號，放元件時會隨元件數(shù)目增加，標(biāo)號也會自動增加；Footprint是元件的封裝號，如TO-18是晶體三極管NPN的封裝號。 圖3.4 屬性設(shè)置對話框 2. 本實(shí)驗(yàn)所需的元器件如下。表3.1 元器件列表序號名稱型號數(shù)量1虛擬示波器XSC122滑動變阻器10K1

14、3電阻10K44電阻50K35電阻500K76電阻1K67電阻8K28電阻68K19電阻5K210電阻8K111電阻12K112電阻600113電阻3K114變壓器TB_POWER_25_TD1315可變電容30pF116電容1nF417電容10nF218電容1uF419電容0.1uF5202122電容 電容三極管55pF15pF2N222222623三極管2SA1213324三極管2N930225三極管28C2878126二極管IN4006227直流電源1V119直流電源12V420直流電源15V421直流電源3V122交流電源1V123交流電源3V124二極管1N4006225極性電容10

15、0pf126極性電容0.1uf127電感10uH 1282930 電感電感電感1uH4.8uH200uH111 3. 在繪制原理電路圖的時候，注意設(shè)置元器件的網(wǎng)絡(luò)號、封裝號和相關(guān)參數(shù)值。發(fā)射端電路元件放置圖如圖3.5所示，接收端元件電路元件放置圖如圖3.6所示。圖3.5發(fā)射端元件放置圖圖3.6 接收端元件放置圖3.3 原理圖繪制1.發(fā)射端由LC振蕩電路，緩沖器和高頻功率放大器構(gòu)成，發(fā)射端電路圖如下圖3.7所示。圖3.7 發(fā)射端電路圖2.接收端由小信號放大器和分頻器和蜂鳴器構(gòu)成，接收端電路圖如下圖3.8所示。圖3.8接收端電路圖3原理圖繪制完畢后，需要對電器規(guī)則進(jìn)行檢查。點(diǎn)擊ToolsERC，進(jìn)

16、行電氣規(guī)則檢查(ERC)。發(fā)射端與接收端電路檢查結(jié)果如下圖3.9，圖3.10所示。圖3.9 發(fā)射端電路ERC結(jié)果圖3.10 接收端電路ERC結(jié)果 4執(zhí)行DesignCreate Netlist命令，發(fā)射端及接收端生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表如下圖3.11，圖3.12所示。 圖3.11 發(fā)射端生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表 圖3.12 接收端生成網(wǎng)絡(luò)表格4. Protel 99 se軟件制作PCB圖4.1元器件的布線和封裝說明 電氣規(guī)則檢查無誤后，點(diǎn)擊Design-Update PCB,進(jìn)行相應(yīng)的封裝和布線。Protel 99 SE提供了非常強(qiáng)大的PCB電路板的繪制功能，可以通過原理圖直接經(jīng)網(wǎng)絡(luò)報(bào)表生成PCB，Protel 99

17、 SE還提供了非常強(qiáng)大的自動布局與自動布線功能，并且用戶有更多的選擇余地，例如，在自動布局中有最短連線，最小板面積兩種布局方式，并且每種方式還有其他的參數(shù)選擇，在自動布線上，Protel 99 SE 提供了布線規(guī)則的設(shè)置，可以設(shè)置布線的寬度、方向，布線的優(yōu)先級，布線速度與過孔數(shù)目之間的衡量等多種選項(xiàng)。雖然通過Protel 99 SE的自動布局和自動布線功能十分方便，但在自動布局方面有時并不十分理想，尤其是在涉及高頻的時候，在對元件的擺放有特別的限制，因此自動布局的效果往往不是很好。因而一般以自動布局為參考，要借用適當(dāng)?shù)氖止じ哪承┰臄[放位置的設(shè)計(jì)方式。但是自動布線之前，元器件的封裝設(shè)置一定

18、要正確。封裝是很重要的步驟，元器件的封裝號可以在相應(yīng)的庫里找到，也可以在網(wǎng)上搜索，保證正確即可，否則在繪制PCB圖的時候會出現(xiàn)一些錯誤，這是我們不愿意看到的。本設(shè)計(jì)中采用的元器件有電容、電感NPN三極管和等，相應(yīng)元器件的封裝號如下：RES1：AXIAL0.4RES3：AXIAL0.6CAP： RAD0.2NPN： TO-18INDUCTOR: AXIAL0.3TRANS4： SIP5SOURCE VOLTAGE: POWER4CAPVAR: RAD0.1CARACITOR POL: RB.4/.8SPEAKER: SIP24.2發(fā)射端的PCB圖1. 載入發(fā)射端電路網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行DesignLoa

19、d Netslist，結(jié)果如下圖4.1所示。圖4.1 網(wǎng)絡(luò)表結(jié)果2. 沒有錯誤后，點(diǎn)擊Execute生成初始PCB圖，手工布局之后，在KeepoutLayer窗口執(zhí)行Auto RouteAllRoute ALL進(jìn)行自動布線，發(fā)射端電路初始PCB圖以及印刷板電路圖如下4.2，4.3所示。圖4.2 發(fā)射端電路初始布局圖圖4.3 發(fā)射端印PCB圖4.3接收端的PCB圖 1.載入接收端電路網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行DesignLoad Netslist，結(jié)果如下圖4.4所示。圖4.4 接收端網(wǎng)格表結(jié)果接收端電路初始PCB圖以及印刷板電路圖如下4.5，4.6所示。 圖4.5接收端電路初始布局圖圖4.6 接收端PCB圖5. 設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次對無線電子門鈴的設(shè)計(jì)，我收獲頗豐，因?yàn)橹皬膩頉]有接觸過Protel軟件，開始時可以說是毫無頭緒，經(jīng)過反復(fù)的查閱資料，我初步學(xué)會了該軟件的基本操作以及用途，制定了課題，知道了本次課設(shè)本著對Protel軟件的訓(xùn)練，讓我更加深入的理解了電子線路這類課程的理論知識，例如，我知道了LC振蕩器和高頻功率放大器等的原理，以及在實(shí)際