电子线路CAD课程设计 数据采集卡的电路设计.docx
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电子线路CAD课程设计数据采集卡的电路设计
《电子线路CAD》
课程设计报告
课题名称：
数据采集卡的电路设计
学号：
0904010116
专业班级：
测控01
姓名：
孙良平
指导老师：
蔡老师
2011年12月29日
摘要
protel主要应用于电子电路设计与仿真、印制电路板（PCB）设计及大规模可编程逻辑器件的设计，它是第一个将所有设计工具集成于一身，完成从电路原理图到最终印制电路板设计全过程的应用型软件。
同时，protelDXP将项目管理方式、SCH图和PCB图的双向同步技术、多通道技术、拓扑自动布线、电路仿真等技术进行了完美结合。
成为当今最为流行的电路设计制版软件。
本次设计用ProtelDXP课程设计实现数据采集卡（原理图）设计、PCB（印制电路板）设计、AutoRouter（自动布线器）等，以熟悉掌握ProtelDXP基本操作、一般使用方法和基本功能的实现
关键词：
ProtelDXP软件；数据采集卡原理图设计；PCB电路板设计
Abstract
Protelmainlyusedinelectroniccircuitdesignandsimulation,printedcircuitboard（PCB）designandlarge-scaleprogrammablelogicdevicesdesign,itisthefirsttoalldesigntoolsintegrationatasuit,completethecircuitprinciplediagramtoafinalfromprintedcircuitboarddesignofthewholeprocessofappliedsoftware.Atthesametime,protelDXPwillprojectmanagementmode,SCHfigureandPCBfigureofthebidirectionalsynchronoustechnology,multi-channeltechnology,topologyautomaticallywiring,andcircuitsimulationtechnologyperfectunion.Asoneofthemostpopularcircuitdesignplatemakingsoftware.
ThisdesignwithProtelDXPcoursedesignrealizedataacquisitioncard（principlechart）design,PCB（printedcircuitboard）design,AutoRouter（automaticroutingdevice）,etc.Inordertomasterthebasicoperation,generalProtelDXPusemethodandbasicfunction
Keywords:
:
ProtelDXPsoftware;Dataacquisitioncarddesign;PCBdesign
第一章绪论
Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，界面友好，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。
应用最广的EDA软件ProtelDXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。
ProtelDXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。
ProtelDXP2004已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、AutoRouter（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。
该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。
第二章设计内容与要求
2.1设计内容
通过操作ProtelDXP软件，设计课程以实现实现数据采集卡（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、AutoRouter（自动布线器）和FPGA设计等，并熟悉掌握ProtelDXP基本操作、一般使用方法和基本功能。
2.2设计要求
设计的原理图与PCB图要符合行业规范，根据设计任务和指标，初选电路；通过调查研究、设计计算，确定电路方案；掌握正确的布局、布线方法；筛选元器件，独立进行电路仿真调试，并通过调试改进设计方案。
第三章ProtelDXP 理图绘制
2.1启动ProtelDXP
（1）从Windows操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入ProtelDXP环境。
。
（2）使用菜单File/New/PCBproject建立新工程文件。
并保存，在PCBproject建立Schematic电路原理图编辑器，一个名为Sheet1.SchDoc的原理图图纸出现在设计窗口中，并且原理图文件夹也自动地添加（连接）到项目。
这个原理图图纸现在列表在Projects标签中的紧挨着项目名下的SchematicSheets文件夹下。
并保存，然后开始设计原理图。
2.2工作原理及原理图文件
电荷放大电路采用的是LF351D集成放大器芯片及电阻电容组成。
多路选择开关电路用74VHC4051MTC多路开关转换芯片实现。
A/D转换电路用ADC0820BCN芯片以及两个或非门加以控制实现的。
数据存储电路用三块DS1248Y-120芯片实现。
单片机控制电路由P89C51RC2HBP单片机芯片、74LS373锁存芯片以及74LS139来实现，连接PC的驱动电路用MAX232MJE芯片去实现。
三端稳压电路选用MC7805K芯片来是电源电压稳定与5V。
将这些但愿电路组合在一起就得到图示结果。
图示是一块三通道数据采集卡，U3、C5、R11等构成第一通道的电荷放大器，U2、C3、R10等构成第二通道的电荷放大器，U4、C4、R12等构成第三通道的电荷放大器，电荷放大器的作用是把外部传感器的电量信号转变成电压信号，随后信号经多路选择开关4051分别进入ADC0820转换器进行数据转换，数采卡的微处理芯片采用89C51单片机，单片机把A/D转换器通过数据线送入数据存储器，89C51单片机通过串行口与PC相连，数据采集完毕后，三片数据存储器可以分别通过串行口传输到PC上，然后进行信号处理以及分析。
原理图如下：
2.3图纸设置
单击右键，然后选择“Option/DocumentOption”，在下图所示的窗口中设置图纸大小、方向、栅格等内容。
然后根据要求进行原理图参数设置：
在开始绘制原理图之前，保存这个原理图图纸，因此选择File»Save。
置，并把连接关系紧密的元件放在靠近的地方。
2.4.1 连接线路
1.从菜单选择Place»Wire或从WiringTools工具栏点击Wire工具进入连线模式，当执行方该命令后，光标将变为十字形状，此时按Tab键，即可进行导线的属性设置，当将光标移至元件接口或导线上时，光标中将出现一黑点，单击右键后导线就练到接口或导线上了。
2.将光标放在元件一端。
当你放对位置时，一个红色的连接标记会出现在光标处。
这表示光标在元件的一个电气连接点上。
3.左击固定第一个导线点。
移动一根导线从光标处延伸到固定点。
4.完成这部分导线的放置。
注意光标仍然为十字形状，表示你准备放置其它导线。
要完全退出放置模式恢复箭头光标，再一次右击或按ESC。
电路总原理图见附录1。
2.5电气规则检查及编译
画好电路图后需对电路进行电气规则检查，点击project/project options菜单，文件中对电路存在电气问题进行描述，并且会在电路图中用红圈标出部分电气问题的具体位置。
电气规则主要指元件引脚是否连接到电路中等。
只有解决了所有ERC文件中标出的问题，才可开始创建PCB文件和电路的仿真。
2.6网络表生成
选择菜单Design/Nestlist/protel命令。
即可生成网络报表。
见附录
2.7报表生成
在原理图界面下执行菜单命令Reports\BillofMaterial即可生成了材料清单。
报表如截图：
第四章PCB板设计
3.1创键PCB文件
同创建.sch电路图文件一样，双击进入document，在我的工程文件夹LANSHIFENG.PRJPCB下执行菜单击右键－－Addtonewproject-PCB，即可创建PCB文件。
3.2边框设置
在导入原理图之前，需要绘制PCB的机械边框以及电气边框。
选择选择PCB编辑器绘图区底部的层面标签Mechanical1，可以开始PCB机械边框的绘制。
选择菜单Place/Line，在层面Mechanical1上绘制封闭的矩形，作为PCB的机械边框，绘制完毕，选择菜单Edit/Select/InsideArea，选中前面所绘制的封闭矩形，而后选中菜单Design/Board/DefinefromSelectedObject，将选中的封闭矩形框设置成PCB的机械边框。
机械边框设置完毕后，下一步需进行PCB禁止布线层的设置，也就是电气边框的设置。
PCB的禁止布线区用于限制PCB布线中的走线范围，在PCB自动布线操作中，布线按照一定的算法在禁止布线区外布线。
绘制禁止布线区，首先选中PCB编辑器绘图区底部的层面选择区的禁止布线层Keep-OutLayer，将其设置为当前工作层，选好工作层后，同样利用菜单Place/Line在PCB板框内绘一个封闭矩形，设定PCB的禁止布线区。
至此为止，边框设置进行完毕。
3.3元件的布局
选择菜单Tools/ComponentPlacement/AutoPlayer…，系统进行了自动布局自动布局，不理想的地方需手动布局。
3.4电路布线
选择菜单Design/Rules…打开设计规则对话框，选择菜单AutoRoute/All进行自动布线，对于自动布线不理想的地方还需要手动布线来调整。
心得体会
时间匆匆而过，一晃大学时间都过了一大半了，这学期在蔡老师的带领下学习了dxp的使用，并完成了课程设计，受益良多。
当然，在学习和设计中也遇到了不少问题，大部分是自己粗心而造成的，这就提醒了我们在平时需注重细节，养成良好的习惯，对我们将有很大的好处。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
dxp是一款很实用很强大的软件，虽然学习了很长一段时间，但也还没有完全熟练的掌握它，应用它，以后还有很长一段路要走。
把学过的DXP原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的原理图设计出来，加深了对理论知识的理解。
参考文献
邵涛群主编.《电气制图与电子线路CAD》，机械工业出版社，2011
原理图网络报表
原理图网络报表
4.原理图网络报表
[
C1
RAD-0.3
Cap
]
[
C2
RAD-0.3
Cap
]
[
C3
RAD-0.3
Cap
]
[
C4
RAD-0.3
Cap
]
[
C5
RAD-0.3
Cap
]
[
C6
RAD-0.3
Cap
]
[
C9
RAD-0.3
Cap
]
[
C10
RAD-0.3
Cap
]
[
C11
RAD-0.3
Cap
]
[
C12
RAD-0.3
Cap
]
[
C13
RAD-0.3
Cap
]
[
C14
RAD-0.3
Cap
]
[
C16
RAD-0.3
Cap
]
[
C17
RAD-0.3
Cap
]
[
Ca
RAD-0.3
Cap
]
[
Cb
RAD-0.3
Cap
]
[
J1
DIP8
SIN
]
[
J2
DSUB1.385-2H9
DConnector9
]
[
JP1
DIP4
JP1
]
[
R1
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R2
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R3
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R4
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R5
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R6
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R7
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R8
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R9
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R10
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R11
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R12
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R13
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R14
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R15
AXIAL-0.4
Res2
]
[
R17
AXIAL-0.4
Res2
]
[
U1
N08E
LF351N
]
[
U2
N08E
LF351N
]
[
U3
N08E
LF351N
]
[
U4
N20A
ADC0820BCN
]
[
U5
DIP-16
4051
]
[
U6
DIP40
87C51
]
[
U7
DIP32
DS1248Y-120
]
[
U8
DIP32
DS1248Y-120
]
[
U9
DIP32
DS1248Y-120
]
[
U10
N20A
DM74LS373N
]
[
U11
N16E
DM74LS139N
]
[
U12
N14A
DM7432N
]
[
U13
1-03
MC7805K
]
[
U14
D016
MAX232D
]
[
Y1
BCY-W2/D3.1
XTAL
]
（
W1
U4-13
U11-7
U12-2
U12-4
）
（
VCC
C4-1
C5-2
C6-2
C12-2
C13-1
C14-1
R5-1
R8-1
R11-1
U4-12
U4-20
U5-16
U11-16
U12-14
U13-2
U14-16
）
（
TXD
U6-11
U14-11
）
（
RXD
U6-10
U14-12
）
（
NetC1_1
C1-1
J1-4
R1-1
R13-1
）
（
NetC1_2
C1-2
R13-2
U1-6
U5-13
）
（
NetC2_1
C2-1
J1-3
R2-1
R14-1
）
（
NetC2_2
C2-2
R14-2
U2-6
U5-14
）
（
NetC3_1
C3-1
J1-2
R3-1
R15-1
）
（
NetC3_2
C3-2
R15-2
U3-6
U5-15
）
（
NetC4_2
C4-2
U4-11
）
（
NetC9_1
C9-1
U14-3
）
（
NetC9_2
C9-2
U14-1
）
（
NetC10_1
C10-1
U14-5
）
（
NetC10_2
C10-2
U14-4
）
（
NetC11_1
C11-1
U14-6
）
（
NetC12_1
C12-1
U14-2
）
（
NetC13_2
C13-2
R17-2
U6-9
）
（
NetC16_2
C16-2
C17-2
JP1-2
U13-1
）
（
NetCa_2
Ca-2
U6-19
Y1-2
）
（
NetCb_2
Cb-2
U6-18
Y1-1
）
（
NetJ2_2
J2-2
U14-14
）
（
NetJ2_3
J2-3
U14-13
）
（
NetR1_2
R1-2
U1-2
）
（
NetR2_2
R2-2
U2-2
）
（
NetR3_2
R3-2
U3-2
）
（
NetR4_1
R4-1
U1-1
）
（
NetR4_2
R4-2
U1-5
）
（
NetR5_2
R5-2
R6-2
U1-3
）
（
NetR7_1
R7-1
U2-1
）
（
NetR7_2
R7-2
U2-5
）
（
NetR8_2
R8-2
R9-2
U2-3
）
（
NetR10_1
R10-1
U3-1
）
（
NetR10_2
R10-2
U3-5
）
（
NetR11_2
R11-2
R12-2
U3-3
）
（
NetU4_1
U4-1
U5-3
）
（
NetU4_6
U4-6
U12-6
）
（
NetU4_8
U4-8
U12-3
）
（
NetU6_2
U6-2
U11-2
）
（
NetU6_3
U6-3
U11-3
）
（
NetU6_4
U6-4
U11-1
）
（
NetU6_17
U6-17
U7-24
U8-24
U9-24
U12-1
）
（
NetU7_22
U7-22
U11-4
）
（
NetU7_29
U7-29
U8-29
U9-29
U12-5
）
（
NetU8_22
U8-22
U11-5
）
（
NetU9_22
U9-22
U11-6
）
（
K2
U5-10
U6-8
）
（
K1
U5-11
U6-7
）
（
GND
C5-1
C6-1
C11-2
C14-2
C16-1
C17-1
Ca-1
Cb-1
J1-1
J2-5
JP1-1
R6-1
R9-1
R12-1
R17-1
U1-4
U2-4
U3-4
U5-6
U5-7
U5-8
U5-9
U5-12
U11-8
U12-7
U13-3
U14-15
）
（
B7
U4-17
U6-32
U7-21
U8-21
U9-21
U10-18
）
（
B6
U4-16
U6-33
U7-20
U8-20
U9-20
U10-17
）
（
B5
U4-15
U6-34
U7-19
U8-19
U9-19
U10-14
）
（
B4
U4-14
U6-35
U7-18
U8-18
U9-18
U10-13
）
（
B3
U4-5
U6-36
U7-17
U8-17
U9-17
U10-8
）
（
B2
U4-4
U6-37
U7-15
U8-15
U9-15
U10-7
）
（
B1
U4-3
U6-38
U7-14
U8-14
U9-14
U10-4
）
（
B0
U4-2
U6-39
U7-13
U8-13
U9-13
U10-3
）
（
A15
U6-28
U7-31
U8-31
U9-31
）
（
A14
U6-27
U7-3
U8-3
U9-3
）
（
A13
U6-26
U7-28
U8-28
U9-28
）
（
A12
U6-25
U7-4
U8-4
U9-4
）
（
A11
U6-24
U7-25
U8-25
U9-25
）
（
A10
U6-23
U7-23
U8-23
U9-23
）
（
A9
U6-22
U7-26
U8-26
U9-26
）
（
A8
U6-21
U7-27
U8-27
U9-27
）
（
A7
U7-5
U8-5
U9-5
U10-19
）
（
A6
U7-6
U8-6
U9-6
U10-16
）
（
A5
U7-7
U8-7
U9-7
U10-15
）
（
A4
U7-8
U8-8
U9-8
U10-12
）
（
A3
U7-9
U8-9
U9-9
U10-9
）
（
A2
U7-10
U8-10
U9-10
U10-6
）
（
A1
U7-11
U8-11
U9-11
U10-5
）
（
A0
U7-12
U8-12
U9-12
U10-2
）
（
+12
U1-7
U2-7
U3-7
）
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