Protel课设交通灯文档格式.docx
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3.4时间预置和调整部分11
4绘制电路的原理图（SCH）12
4.1原理图的设计流程12
4.2原理图的设计12
4.2.1创建一个项目12
4.2.2创建原理图文件12
4.2.3加载元件库13
4.2.4放置元件13
4.3原理图的编辑与调整14
4.3.1放置导线及电源端子14
4.3.2标识元件14
4.4原理图的检查14
4.5原理图的报表16
4.5.1生成网络表16
4.5.2生成材料清单报表17
5绘制印刷电路版图（PCB）18
5.1PCB的设计流程18
5.2双面PCB设计18
5.2.1文件链接与命名18
5.2.2设置电路板的禁止布线区域19
5.2.3数据的导入19
5.2.4元器件的自动布局20
5.2.4自动布线22
5.2.5手工调整布线22
5.2.6设计规则DRC检查22
5.3PCB设计结果23
5.4PCB的3D图24
6电路的仿真分析25
6.1秒脉冲发生器的仿真分析25
6.2定时器部分的仿真分析26
6.3总体电路的仿真分析27
7总结及心得体会28
参考文献29
摘要
随着电子工业的飞速发展和电子计算机技术的广泛应用，促进了电子设计自动化技术日新月异。
特别是在20世纪初80年代末期，由于电子计算机操作系统Windows的出现，引发了计算机辅助设计（CAD）软件的一次大的变革，纷纷臣服于Microsoft的Windows风格。
并随着Windows版本的不断更新，也相应的推出新的CAD软件产品。
在电子CAD领域，ProtelTechnology（Altium的前身）公司在EDA软件产品的推陈出新方面扮演了一个重要角色。
从1991年开始，先后推出的EDA软件版本有ProtelSEForWindows98；
在2001年8月ProtelTechnology公司更名为Altium公司，并在2002年该公司有推出了ProtelDXPForWindowsXP/2000电路板设计软件平台，简称Protel2004。
2006年初，Altium公司推出了附有该公司名称的EDA软件AltiumDesigner6。
这款版本除了全面覆盖和涵盖了Protel99SE、Protel2004在内的之前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多功能。
在此基础上，该公司又做了较大的6次更新和改进。
2008年，Altium公司有推出了AltiumDesigner8EDA设计软件，他是AltiumDesigner6的的升级版本，它继承了AltiumDesigner6的风格、特点，也包括了其全部的功能和优点，还增加了许多高端功能，使电子工程师的工作更加快捷、有效和轻松。
Altiumdesigner从功能上有以下5部分组成，分别是：
电路原理图（SCH）设计、印刷电路板（PCB）设计、电路的仿真、可编程逻辑电路设计系统和信号完整性分析
此次十字路口交通管理控制器的设计是基于AltiumDesignerSummer09，设计共分为3个大的部分，原理图设计，PCB设计和电路的仿真。
在设计过程中，AltiumDesigner强大的绘制原理图和PCB的功能为设计奠定了良好的基础。
尤其是它的电路板3D效果图，更是为电路的预览和纠错供了很多不少的方便。
Abstract
Withtherapiddevelopmentofelectronicindustryandthewideapplicationofcomputertechnology,electronicdesignautomationtechnologyfortheever-changing.Especiallyintheearly20thcentury,late80s,duetotheemergenceWindowscomputeroperatingsystem,ledtocomputer-aideddesign（CAD）software,abigchange,havetosubmittoMicrosoft'
sWindowsstyle.AndconstantlyupdatedwiththeWindowsversionisalsoappropriatetointroducenewCADsoftwareproducts.InthefieldofelectronicCAD,ProtelTechnology（Altium'
spredecessor）companiesintroducenewproductsintheEDAsoftwaretoplayanimportantrole.Since1991,EDAsoftware,hasreleasedversionProtelSEForWindows98;
inAugust2001thecompanychangeditsnametoAltiumProtelTechnologyInc.andin2002thecompanylaunchedaProtelDXPForWindowsXP/2000circuitboarddesignsoftwareplatform,calledProtel2004.
Inearly2006,AltiumhasintroducedwiththenameoftheEDAsoftwarecompanyAltiumDesigner6.ThisversioninadditiontocomprehensivecoverageandcoverstheProtel99SE,Protel2004beforetheseriesofversions,includingfeaturesandbenefits,italsoaddedmanyfeatures.Onthisbasis,thecompanyhasdoneagreatupdateandimprovement6.
In2008,AltiumreleasedthecompanyAltiumDesigner8EDAdesignsoftware,AltiumDesigner6heistheupgradeversion,itinheritedtheAltiumDesigner6'
sstyle,features,alsoincludesallofitsfeaturesandbenefits,hasalsoincreasedthenumberofhigh-endfeaturesthatmakeelectronicengineersworkmoreefficient,effectiveandeasy.
Altiumdesignerhasthefollowingfivefunctionalcomponents,namely:
thecircuitschematic（SCH）design,printedcircuitboard（PCB）design,circuitsimulation,programmablelogiccircuitdesignandsignalintegrityanalysissystem
TheintersectiontrafficmanagementcontrollerdesignisbasedonAltiumDesignerSummer09,thedesignisdividedintothreemajorparts,schematicdesign,PCBdesignandcircuitsimulation.Inthedesignprocess,AltiumDesignerschematicdrawingofastrongfunctionofPCBdesignandlayagoodfoundation.Inparticular,itsboard3Drenderings,butalsoforthepreviewandtheerrorcorrectioncircuitforalotalotofconvenience.
1Protel及Altiumdesigner简介
1.1Protel及Altiumdesigner的发展历程
2006年初，Altium公司推出了附有该公司名称的EDA软件Altiumdesigner6。
1.2Protel99SE简介
Protel99SE是Protel公司在80年代末推出的EDA软件,应用广泛功能强大,是个完整的板级全方位电子设计系统。
它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。
可见Protel99SE不仅在绘制原理图、PCB版布局布线等方面功能更加完善，而且为用户提供功能强大、使用方便的仿真器，它可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周期都可以仿真查看和分析其性能指标，以便及时发现设计中存在的问题并加以改正，从而更好的完成电路设计。
Protel99se软件中提供了SIM99se数模混合仿真器集成软件可以对许多电子线路进行模拟设计，模拟运行，反复修改。
提供了接近6000个仿真元件和大量的数学模型，可以对电工电路，低频电子线路、高频电子线路和脉冲数字电路在一定范围内进行仿真分析。
仿真结果以多种图形方式输出，直观明了，可以单图精细分析，也可以多图综合比较分析、并可通过不同的角度进行分析，以获得对电路设计的准确判断。
Protel99se仿真方面其具有的特点有：
1.2.1强大的分析功能
用户可以根据Protel99SE电路仿真器所提供的功能，分析设计电路的各方面性能，如电路的交直流特性、温度漂移、噪声、失真、容差、最坏情况等特性。
1.2.2丰富的信号源
其中包括基本信号源：
直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频源、分段线性源，同时还提供了齐全的线性和非线性受控源。
1.2.3充分的仿真模型库
Protel99SE提供了20多个模拟和数字仿真元件库，共包含6000多个常用元器件。
这些组件库包括了常用二极管、三极管、单结晶体管、变压器，晶闸管、双向晶闸管等分立组件，还有大量的数字器件和其它集成电路器件。
同时Protel99SE提供了一个开放的库维护环境，允许设计者改变原有器件模型，也可创建新器件模型。
1.2.4友好的操作界面
（1）无需手工编写电路网表文件。
系统将根据所画电路原理图自动生成网表文件并进行仿真。
（2）通过对话框完成电路分析各参数设置。
（3）方便地观察波形信号。
可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；
可对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置于同一单元格内进行显示并分析比较两者的差别。
（4）强大的波形信号后处理，可利用各种数学函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。
（5）方便地测量输出波形。
Protel99SE提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。
1.3Altiumdesigner简介
Altiumdesigner系统是Altium公司于2006年年初推出的一种电子设计自动化（EDA）设计软件。
该软件几乎将电子电路所有的设计工具集成在单一应用程序中。
它通过把电路图设计、PCB绘制编辑、电路的仿真、FPGA应用程序的设计和设计输出等技术的完美融合，为用户提供了全线的设计解决方案，使用户可以轻松地进行各种复杂的电子电路设计工作。
电路原理图（SCH）设计、印刷电路板（PCB）设计、电路的仿真、可编程逻辑电路设计系统和信号完整性分析。
1.3.1电路原理图设计
电路原理图设计系统由电路原理图（SCH）编辑器、原理图元件库（SCHLib）编辑器和各种文本编辑器等组成。
该系统的主要功能是：
1绘制和编辑电路原理图等；
2制作和修改电路原理图元件符号或元件库等；
3生成原理图与元件库的各种报表。
1.3.2印刷电路板设计
印刷电路板设计系统由印刷电路板（PCB）编辑器、元件封装（PCBLib）编辑器和板层管理器组成。
1印刷电路板设计与编辑；
2元件的封转制作与管理；
3板型的设置与管理。
1.3.3电路的仿真
Altiumdesigner系统含有一个功能强大的模拟/数字仿真器。
该仿真器的功能是：
可以对模拟电子电路、数字电子电路和混合电子电路进行仿真实验，以便于验证电路的正确性和可行性。
1.3.4可编程逻辑电路设计系统
可编程逻辑电路设计系统由一个具有语法功能的文本编辑器和一个波形发生器等组成，系统的主要功能是：
对可编程逻辑电路进行分析和设计，观测波形；
可以最大限度的精简逻辑电路，使数字电路设计达到最简。
1.3.5信号完整性分析
Altiumdesigner系统提供了一个精确地信号完整性模拟器。
可以用来检查印刷电路板设计规则和电路设计参数，测量超调量和阻抗，分析谐波等，帮助用户避免设计出现盲目性，提高设计的可靠性，缩短研发周期和降低设计成本。
本次课程设计使用AltiumDesignerSummer09，但由于后面部分元件没有仿真模型的原因，故仿真部分使用Protel99SE。
2课题内容及要求
2.1课题内容
1.绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。
可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电子电路系统。
2.绘制相应电路原理图的双面印刷版图*.pcb
。
3.对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。
4.
2.2设计要求
1.必须完成以上三个任务。
2.电路图的规模、复杂度：
规模越大、越复杂，分数越高。
3.制图结果的美观性，可读性：
制图越美观、可读性越好，分数越高。
4.实习报告的质量：
报告要写得条理清楚、图文并茂，体现制图和仿真分析（包括必要的计算）的过程。
5.仿真提倡对所绘制的原理图*.sch进行全面仿真，如果不能做到全面仿真成功，则要说明原因，但要完成局部电路的仿真。
6.电路选择不可过分简单，元件种类（包括电源和信号源）少于5种；
或者元件个数少于10个将导致不及格。
3十字路口交通管理控制器电路原理介绍
3.1秒脉冲产生电路
产生秒信号的电路有多种形式，图1是利用555定时器组成的秒脉冲信号发生器。
因为该电路输出脉冲周期为：
，故有
若T=1S,令C=10µ
F，R1=43K，R2=50K，经过计算得T=1S，则f=1/T=1Hz。
从而使输出脉冲周期为1S。
图1秒脉冲产生电路原理图
3.2控制器电路
信号灯有三种不同的状态，分别用S0（主绿灯亮）表示、S1（主黄灯亮）、S2（主红灯亮）表示，其状态编码即状态及状态转换图如图2、图3所示。
图2信号灯工作顺序流程图
图3信号灯状态转换图
因此，可以用74LS192做成一个模三计数器，然后通过74LS373译码得到相应的功能实现，以控制循环的规律性和灯亮的情况。
图4控制器电路原理图
主控器U3的脉冲信号为两个计数器的借位输出信号经过一系列组合逻辑电路后得到的低电平信号，每当两个计数器都递减到00时，则过来一个低电平信号，使主控器U3加1计数，当计数到10时，由于74LS为异步预置数，如图所示，Q1Q0经过一个与非门，再进过一个非门后，得到一个高电平信号，从而使U3清零，U3又从零开始计数。
按照此规律进行循环，便可以完成红黄绿等的周期闪烁控制。
3.3计时和显示电路
交通灯控制系统要有一个能自动装入不同定时时间的定时器，以完成60秒、20秒、5秒的定时任务。
该定时器由两片74LS192构成的两位十进制可预置减法计数器完成；
时间状态由两片74LS373和两支LED数码管对减法计数器进行译码显示。
电路如图5所示。
例如当S1（Q1Q0=00）时，要求减法计数器按初值60开始计数。
Q1Q0经过译码器74LS139译码后，得到的输出为A3A2A1A0=1110。
此时只有A0的输出为低电平，由A0去选中相应的锁存器，使锁存器中的数据置入两个计数器，使计数器以置入的数据进行递减计数。
当减到00时，两个计数器的借位输出端均为低电平0，通过两个非门74LS04后，其借位输出均变为1，再经过一个与非门74LS00后,变为0，使RS触发器置0，从而控制两个计数器重新置数。
同时，RS触发器输出的低电平信号还会作为主控器的时钟信号，使主控器加
1计数。
按照此规律进行循环。
图5计时和显示部分电路原理图
3.4时间预置和调整部分
如图6所示，使用锁存器74LS373保存所预置的时间数据，通过开关的闭合和断开置入数据。
开关闭合时，接低电平，置0。
断开时，相应端子悬空，由于TTL系列芯片悬空时默认为接高电平，故此时置1。
如此，通过三组（每组8个）开关，可以完成实时的预置数和调整时间功能。
由于74LS373的使能端OE接高电平时，相应的输出为高阻态，因此可以通过主控器来控制3个锁存器的使能端，使任意时刻只有一个锁存器的OE为低电平，该锁存器输出其所保存的数据。
其余的两个锁存器的OE端均为高电平，因此，其输出端均为高阻态，故不会影响置数功能。
每个锁存器与相应的信号灯的相对应，当该信号灯亮时，定时器会自动置入相应锁存器保存的时间数据，从而完成及时和显示功能。
图6时间预置和调整部分电路原理图
说明：
图中所用的拨码开关每组包含八个子开关，每其中个子开关的一端并联在一起，接低电平。
闭合时，相应电路为低电平。
断开时，相当于悬空。
4绘制电路的原理图（SCH）
4.1原理图的设计流程
图7原理图的设计流程图
4.2原理图的设计
4.2.1创建一个项目
1.启动Altiumdesigner系统。
2.执行菜单命令【file】/【new】/【PCBProject】，弹出项目面板。
3.执行菜单命令【file】/【SaveProject】，在弹出的保存文件的对话框中输入文件名“十字路口交通管理控制器”，保存。
4.2.2创建原理图文件
1.执行菜单命令【file】/【new】/【Schematic】,在项目“十字路口交通管理控制器”中创建一个原理图文件。
2.执行菜单命令【file】/【Save】，在弹出的对话框中输入文件名“十字路口交通管理控制器”，保存。
4.2.3加载元件库
执行菜单命令【design】/【Add/RemoveLibrary】，单击Install按钮添加所需要的元件库。
4.2.4放置元件
打开库文件面板，利用库文件面板放置元件。
元件经过移动和布局后，如图8所示。
图8元器件放置排列图
4.3原理图的编辑与调整
4.3.1放置导线及电源端子
1.执行菜单命令【Place】/【Wire】或单击布线工具栏的放置导线按钮，当光标中心的“X”号变为一个红色“米”字形符号，表示导线的端点与元器件引脚的电气连接点可以正确连接。
2.单击工具栏的电源按钮，光标上出现一个网络标号“VCC”（GND）的“T”型电源符号，放置在原理图中。
4.3.2标识元件
可以选用手动标识或者是自动标识元件。
自动标识时，执行菜单命令【Tools】/【Annotate/SchematicsQuietly…】，系统及完成对当前原理图的自动标识。
4.4原理图的检查
原理图绘制完成后，要进行检查。
因为原理图与其他的图不同，不是简单的电路的点和线，而是代表着实际的电器元件和它们之间的相互连接。
因此，它们之间不仅仅具有一定的拓扑结构，还必须遵循一定的电气规则（ElectricalRules）。
电气规则检查（ERC）是进行电路原理图设计过程中非常重要的步骤之一；
原理图的电气规则检查是发现一些不应该出现的短路、开路、多个输出端子短路和未连接的输入端子等。
电气规则检查还对原理图中所用元件里，若有元件输入端有定义，则对该元件的输入端进行是否有信号源的检查，若没有直接信号源，系统会提出警告。
做好的办法就是在该端放置“NOERC”。
在Altiumdesigner中，首先要进行编译参数的设置，包括错误报告类型的设置，电气连接矩阵的设置、类型设置、比较器设置和设置输出路径及网络设置。
当完成编译参数设置后，就可以对项目进行编译了。
Altiumdesigner为用户提供了两种编译，一种是对原理图的编译，另一种是对工程项目进行编译。
无论哪种编译，编译后系统都会通过信息面板给出一些错误信息或警告。
没有错误信息或者是放置了“NOERC”
标志，信息面板是空的。
如果出现了错误
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