protel解析Word格式.docx
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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。
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。
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。
2设计目的与要求
2.1设计任务
1绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图。
2绘制相应电路原理图的双面印刷版图。
3对电路原理图进行仿真，给出仿真结果，并说明是否达到设计意图。
2.2设计要求
1电路图的规模要比较大、电路比较复杂。
2制图要美观、可读性要好。
3电路选择不可过分简单，元件种类（包括电源和信号源）不能少于5种而且元件个数不能少于10个。
4设计的数字钟有60进制和24进制计数功能并通过译码器和七段数码管可以显示。
3电路原理图的分析与设计
3.1电路原理分析
在该系统包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路等5个部分构成。
其中，计数器和控制电路是系统的主要部分。
计数器完成30s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停、连续计数、译码显示电路的显示和灭灯功能。
为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。
在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器显示零。
当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP，同时计数器完成置数功能，译码显示电路显示24s字样；
当启动开关断开时，计数器开始计数；
当暂停、连续开关拨在暂停位置上时，计数器停止计数，处于保持状态；
当暂停、连续开关拨在连续时，计数器继续递减计数。
系统设计框图如图下图所示。
图1系统设计框图
3.2电路原理的设计
1控制电路
图2脉冲宽度调制信号控制电路
2定时电路
图3定时电路
3报警电路
图4报警电路
4译码显示电路
用发光二极管（LED）组成字型来来显示数字。
这种数码管的每个线段都是一个发光二极管，因此也称LED数码管或LED七段显示器。
因为计算机输出的是BCD码，要想在数码管上显示十进制数，就必须先把BCD码转换成7段字型数码管所要求的代码。
我们把能够将计算机输出的BCD码换成7段字型代码，并使数码管显示出十进制数的电路称为“七段字型译码器”因此在本次的设计中我们采用了常用的74LS48。
在数字测量仪表和各种数字系统中，都需要将数字量直观地显示出来，一方面供人们直接读取测量和运算的结果；
另一方面用于监视数字系统的工作情况。
因此，数字显示电路是许多数字设备不可缺少的部分。
数字显示电路通常由译码器、驱动器和显示器等部分组成。
下面对显示器和译码驱动器分别进行介绍。
图5译码显示原理
数码显示器是用来显示数字、文字或符号的器件，现在已有多种不同类型的产品，广泛应用于各种数字设备中，目前数码显示器件正朝着小型、低功耗、平面化方向发展。
数码的显示方式一般有三种：
第一种是字形重叠式，它是将不同字符的电极重叠起来，要显示某字符，只须使相应的电极发亮即可，如辉光放电管、边光显示管等。
第二种是分段式，数码是由分布在同一平面上若干段发光的笔划组成，如荧光数码管等。
第三种是点阵式，它由一些按一定规律排列的可发光的点阵所组成，利用光点的不同组合便可显示不同的数码，如场致发光记分牌。
字显示方式目前以分段式应用最普遍，下图表示七段式数字显示器利用不同发光段组合方式，显示0～15等阿拉伯数字。
在实际应用中，10～15并不采用，而是用2位数字显示器进行显示。
图6显示器
分段式数码管是利用不同发光段组合的方式显示不同数码的。
因此，为了使数码管能将数码所代表的数显示出来，必须将数码经译码器译出，然后经驱动器点亮对应的段。
例如，对于8421码的0011状态，对应的十进制数为3，则译码驱动器应使a、b、c、d、g各段点亮。
即对应于某一组数码，译码器应有确定的几个输出端有信号输出，这是分段式数码管电路的主要特点。
图774LS48
七段显示译码器输出高电平有效，用以驱动共阴极显示器。
该集成显示译码器设有多个辅助控制端，以增强器件的功能。
BI/RBO是特殊控制端，有时作为输入，有时作为输出。
当BI/RBO作输入使用且BI＝0时，无论其它输入端是什么电平，所有各段输入a～g均为0，所以字形熄灭。
当LT＝0时，BI/RBO是输出端，且RBO＝1，此时无论其它输入端是什么状态，所有各段输出a～g均为1,显示字形8。
该输入端常用于检查7488本身及显示器的好坏。
当LT＝1，RBI＝0且输入代码DCBA＝0000时，各段输出a～g均为低电平，与BCD码相应的字形0熄灭，故称“灭零”。
利用LT=1与RBI=0可以实现某一位的“消隐”。
此时BI/RBO是输出端，且RBO=0。
BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。
当LT＝1且RBI＝0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0；
若LT=0或者LT＝1且RBI＝1，则RBO=1。
该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。
对输入代码0000，译码条件是：
LT和RBI同时等于1，而对其它输入代码则仅要求LT＝1，这时候，译码器各段a～g输出的电平是由输入BCD码决定的，并且满足显示字形的要求。
5555定时器
555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。
这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。
用555定时器构成多谐振荡器电路。
电路没有稳态,只有两个暂稳态,也不需要外加触发信号,利用电源VCC通过R1和R2向电容器C充电,使uC逐渐升高,升到2VCC/3时,uO跳变到低电平,放电端D导通,这时,电容器C通过电阻R2和D端放电,使uC下降,降到VCC/3时,uO跳变到高电平,D端截止,电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。
如此循环,振荡不停,电容器C在VCC/3和2VCC/3之间充电和放电,输出连续的矩形脉冲。
图8555多谐振荡器电路图以及工作波形图
4Protel99SE绘制图
4.1建立sch文件并装入所需元件库
通过主菜单【File】/【New】建立数字钟.ddb数据库,进入设计文件夹，双击Documents
图标,就进入了原理图设计系统，通过主菜单【File】/【New】选择SchematicDocuments
图标即可。
修改文件名称为24秒倒计时器，双击24秒倒计时器。
Sch图标，就打开了设计系统窗口。
点击编辑界面左侧的
标签下的按钮
，在弹出的对话框“ChangeLibraryFileList”中，单击sim.lib元件库，然后点击Add和OK即可。
4.2放置元件
利用编辑器界面左侧的place按钮：
点击所要的元件名称，然后按
就可以放置元件了。
将所需的元件拖出放置在编辑界面，完成后的图形如图8所示。
图8放置元件图
4.3原理图的布线
选择菜单【Place/Wireless】，或者单击工具栏中的（放置导线）按钮，即可执行连线操作。
原理图绘制完成后，原理图如下：
图9原理图
原理图绘制完成之后，还需要对原理图进行编译并对其连接进行检查，检查无误后才能进入PCB班的设计阶段，系统会按照用户的设置及问题的严重性，分别以“Error”（错误）或“Warning”（警告）等信息来提醒用户。
选择【Tools】/【ERC】菜单，保留默认设置，单击“OK”，进行电气规则设计检查。
检查后会生成与电路图同名、后缀为“ERC”的文件，至此原理图设计完成。
4.4生成材料清单
执行菜单命令
/【BILLOFMATERIAL】出现新的对话框选择[sheet]点击下一步，其他默认直到倒数第二步将ProtelFormat、CSVFormat、ClientSpreadsheet全部选中点击下一步和Finish就生成了材料清单。
7段译码器×
2
74LS48×
74LS192×
单刀单掷开关×
单刀双掷开关×
3
10K电阻×
4
1K电阻×
1
发光二极管×
74LS04×
74LS00×
74LS10×
15K电阻×
68K电阻×
0.1uF电容×
10uF电容×
NE555×
5PCB设计
5.1生成网络表
使用菜单命令【Design】/【CreateNetlist...】，建网络表。
网络表是原理图和印刷电路板之间的一座桥梁，网络表提供了电路的元件清单以及元件之间的互联关系。
执行上述命令后，跳出NetlistCreation的对话框，点击OK即可生成与原理图同名的网络表文件，即24秒倒计时电路。
5.2创建PCB文件以及网络表的装入
进入设计文件夹，双击图标Documents，利用主菜单【File】/【New】后出现一个对话框，选择Wizards目录下的PrintedCircuitBoardWizard，我们就可以建立一个标准的PCB版图了。
在PCB界面中，利用【Design】/【Netlist...】命令，将网络表载入，得到如下结果（如图5.1所示）：
5.3元件的布局以及印刷板的布线
由于这次的电路图元件较多，不适合只用自动布局。
所以采取自动布局和手工布局的结合可以提高效率。
此次的边布局边布线的方法既可以根据布局来布线，又可以根据走线来布局。
对于制作“24秒倒计时电路”的PCB文件，具体如下：
1、执行菜单命令【Tools】/【AutoPlace…】,在弹出的自动布局设置对话框中，选择采用【ClusterPlacer】方式进行元件的快速布局。
2、用鼠标将所有的元件选中，并将她们移出所设定的电路板范围。
移动完毕后，取消图件的选中状态。
考虑到在电路板上，一般式先进行电源的布线，所以将整流稳压电路部分放到电路板的左边，以从上至下，从左至右的顺序来进行元件的布局和走线。
3、设置布线规则，将电源线“+15V”和地线“GND”的线宽定为1.5mm，交流电源输入线也为1.5mm，7815输入端的走线也为1.5mm，其余线宽为0.5mm，板上的走线安全间距为0.5mm。
4、将稳压整流电路部分有关的元件手动移动到电路板的左边，进行手工布线，如图。
一般的，顶层采取水平走线，底层采取垂直走线。
图10稳压整流部分布局与走线
5、将电容C103两个引脚上的+15V电源线和地线向右布线，并在走线的尾部上各加一个焊盘，避免放置【LoopRemoval】功能起作用。
之后进行运算放大器U1和比较器U2、U3及其它们周边元件的布局和布线，注意起降噪作用的电容要靠近运放的引脚放置。
图11调整电路板走线并安置安装孔
6、调整电路板的大小，并放置安装孔（即没有网络名称的焊盘），得电路板如图11。
接着要在电路板底层上对“GND”覆铜，即网络名称为“GND”的焊盘要与覆铜完全连接，而不是辐射方式连接。
所以对设计规则进行设置。
执行菜单【Design】/【Rules…】，单击对话框中的【Manufacturing】标签，在【PolygonConnectionStyle】设置项中对整块电路板进行设置。
接下来放置覆铜。
执行菜单命令【Place】/【PolygonPlane…】，在弹出的对话框中进行设置，单击“OK”。
之后指定放置覆铜区域即可。
如图12。
接着，在对电路板上的其他走线进行适当地调整。
如加粗电源线等等。
7、布线完毕后，执行菜单命令【Tools】/【DesignRulesCheck…】，对短路情况和没有布置的连线进行检查，如果不存在错误，那么对电路板的设计就完成了。
图12放置网络名称为“GND”的覆铜
结论
在本次的课程设计中通过自己选题，找材料，分析、设计等，也掌一些软件的操作方法，这为以后的学习做了铺垫。
整个设计实现了从单一的理论学习到解决实际问题的转变。
通过本次的课程设计，我最大的收获就是提高了自身的动手能力，培养了我的寻求解决问题的能力和团队精神也增强了我其它方面的能力。
在设计中，我充分应用我们所学的知识，例如：
集成电路74LS系列、三极管、二极管、整定时器555等元件的应用。
课程设计提高我的综合动手能力和工程设计能力，它使我的理论知识得到了综合应用，培养我综合运用所学理论的能力和解决较复杂的实际问题的能力。
课程设计的自主设计、学习和研究过程中，通过写课程设计的总结报告，初步训练我的书面表达能力，组织逻辑能力。
这些技能应用性强，对我的将来就业和进一步发展帮助较大。
同时也加强了对知识的理解，使我们做到理论和与实际的联系，收获很大。
并且我也深深地体会到自己所学知识的不足，激发了我的自学能力和应对挑战的能力，为今后学习打下了良好的基础。
参考文献
1清源计算机工作室.Protel99SE原理图与PCB及仿真【M】.北京：
机械工业出版社.2001.
2刘秋艳.Protel99SE电路设计.中国铁道出版社.2005.8
3吉雷.《Protel99从入门到精通》【M】.西安电子科技大学出版社.2000.
4张伟，王力.Protel99SE基础教程【M】.北京：
人民邮电出版社.2006.
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