基于protel的交通燈課程設計

1、<p>　　《基礎強化訓練》報告</p><p>　　題 目： 交通燈控制電路 </p><p>　　專業(yè)班級： 電子0903班 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p>&

2、lt;p><b>　　基礎強化訓練任務書</b></p><p>　　題 目： 交通燈控制電路印制板圖的設計 </p><p><b>　　訓練目的</b></p><p>　　主要目的就是對學生進行基礎課程、基本技能、基本動手能力的強化訓練，提高學生的基礎理論知識、基本動手能力，提高人才培養(yǎng)的基本素質(zhì)。&

3、lt;/p><p><b>　　訓練內(nèi)容和要求</b></p><p>　　1、基礎課程和基本技能強化訓練</p><p>　　(1)設計一個交通燈控制電路；</p><p>　　(2)對所設計電路的基本原理進行分析； </p><p>　　2、文獻檢索與利用、論文撰寫規(guī)范強化訓練</p>

4、<p>　　要求學生掌握基本的文獻檢索方法，科學查找和利用文獻資料，同時要求學生獲得正確地撰寫論文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文獻參考資料的寫法、公式編排、圖表規(guī)范制作、中英文摘要的寫法等訓練。</p><p>　　3、基本動手能力和知識應用能力強化訓練</p><p>　　(1)學習PROTEL軟件；</p><p>　　(2)繪制電

5、路的原理圖和PCB版圖，要求圖紙繪制清晰、布線合理、符合繪圖規(guī)范；</p><p>　　4、查閱至少5篇參考文獻，按《武漢理工大學課程設計工作規(guī)范》要求撰寫基礎強化訓練報告書，全文用A4紙打印。</p><p><b>　　初始條件</b></p><p>　　計算機；Microsoft Office Word 軟件；PROTEL軟件</

6、p><p><b>　　時間安排</b></p><p>　　1、 2011年 7 月 11日集中，作基礎強化訓練具體實施計劃與報告格式要求的說明；學生查閱相關資料，學習電路的工作原理。</p><p>　　2、 2011 年 7 月 11 日，電路設計與分析。</p><p>　　3、 2010 年 7 月 12日至201

7、0 年7 月 14日，相關電路原理圖和PCB版圖的繪制。</p><p>　　4、 2010年 7 月 15日上交基礎強化訓練成果及報告，進行答辯。</p><p>　　指導教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責任教師）簽名： 年 月

8、 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關注。人、車、路三者關系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。如何采用合適的控制方法，最大限度利

9、用好耗費巨資修建的城市高速道路，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規(guī)劃部門亟待解決的主要問題[1]。為此，通過我應用所學的知識設計了一套交通燈控制電路的方案。交通燈的控制系統(tǒng)主要由計時電路、主控電路、信號燈轉(zhuǎn)換器、脈沖信號發(fā)生器組成?！　￡P鍵詞：計時電路、主控電路、信號燈轉(zhuǎn)換器、脈沖信號發(fā)生器。</p><p>　　Abstract As social and ec

10、onomic development, urban transport is increasingly cause for concern. People, vehicles, coordination of relations between road, traffic management has become an important issue to be resolved. Urban traffic control syst

11、em is used for urban traffic data monitoring, traffic signal control and traffic control, computer integrated management system, which is a modern urban traffic control command system, the most important part. How to use

12、 the appropriate control method to</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.概述5</b></p><p><b>　　2.設計要求6</b></p><p><b>　　3.方案設計6&

13、lt;/b></p><p>　　4.單元電路設計與分析8</p><p>　　4.1555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器8</p><p>　　4.2由74LS190構(gòu)成的計數(shù)電路8</p><p>　　4.3 顯示電路9</p><p>　　4.3.1 譯碼顯示電路9</p><p

14、>　　4.3.2 燈光顯示電路10</p><p>　　5.設計流程10</p><p>　　6.Protel制圖及電路設計12</p><p>　　6.1protel簡介12</p><p>　　6.2Protel制作電路圖12</p><p>　　6.2.1 元件封裝13</p>

15、;<p>　　6.2.2 部分電路制作14</p><p>　　6.3pcb板制作15</p><p>　　6.3.1 生成網(wǎng)絡表15</p><p>　　6.3.2設置PCB設計環(huán)境17</p><p>　　6.3.3 布置零件封裝位置17</p><p>　　6.3.4自動布線18<

16、;/p><p>　　7.心得與體會19</p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　用555定時器構(gòu)成一個多諧振蕩器，即信號產(chǎn)生器，為計數(shù)器提供信號，再用74LS190分別構(gòu)成5進制、20進制、25進制計數(shù)器（即支干道黃燈亮、綠燈

17、亮和紅燈亮的時間），再利用三態(tài)門（控制端高電位時為導通電路，反之為關閉電路的特性）、非門和D型鎖存器（S、R分別為置1和置0強迫端的特性）構(gòu)成控制電路來控制5、20、30進制計數(shù)器電路工作之間的轉(zhuǎn)換，即利用三態(tài)門、非門和D型鎖存器的特性在各進制計數(shù)器產(chǎn)生進位信號時，控制相關進制電路工作與不工作從而實現(xiàn)5、20、30進制計數(shù)器電路工作之間的轉(zhuǎn)換和指示亮滅狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　設計要求&

18、lt;/b></p><p>　　設計一個十字路口交通燈定時控制系統(tǒng)：</p><p>　　1）主、支干道交替通行，主道每次放行25秒，支道每次放行20秒。</p><p>　　2）綠燈亮表示可以通行，紅燈亮表示禁止通行。</p><p>　　3）當綠燈變紅燈時，黃燈先亮5秒，此時另一干道上的紅燈不變。</p><p

19、>　　4）主、支路口要有數(shù)字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀地把握時間。具體要求主、支干道通行時間及黃燈亮的時間均以秒為單位作減計數(shù)。</p><p>　　5）黃燈亮時，紅燈按1HZ的頻率閃爍。.</p><p><b>　　方案設計</b></p><p>　　圖3.1交通控制燈電路設計</p><p>　　如

20、圖3.1所示為交通控制電路設計方案圖，根據(jù)概述中的設計思想及方法來實現(xiàn)。圖3.2所示的交通指示燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中描述的指示燈的轉(zhuǎn)換及每種狀態(tài)維持的時間（用數(shù)碼顯示管來顯示）。</p><p><b>　　單元電路設計與分析</b></p><p>　　555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器</p><p>　　圖4.1 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器</

21、p><p>　　如圖4.1所示為555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，C2為0.01uF，若C1取10uF，</p><p>　　依據(jù)公式周期T=（R1+2R2）Cln2 可計算出R1+2R2=144k歐姆時可得到周期為1s的振蕩信號。</p><p>　　由74LS190構(gòu)成的計數(shù)電路</p><p><b>　　圖4.2 計數(shù)電路</

22、b></p><p><b>　　4.3 顯示電路</b></p><p>　　4.3.1 譯碼顯示電路</p><p>　　顯示控制部分,實際是一個時控電路.當紅燈亮時,使減法計數(shù)器開始工作(用對方的紅燈信號控制),每來一個秒脈沖,使計數(shù)器減1,直到計數(shù)器為”0”而停止.譯碼顯示用74LS47BCD碼七段譯碼器,顯示器用LC5011—1

23、1共陰極LED顯示器。 </p><p><b>　　圖4.3 譯碼顯示</b></p><p>　　4.3.2 燈光顯示電路</p><p><b>　　圖4.4 燈光顯示</b></p><p><b>　　設計流程</b></p><p>　　1)

24、. 滿足如圖5.1 順序工作流程. </p><p><b>　　圖5.1 流程圖</b></p><p>　　圖中設南北方向的紅、黃、綠燈分別為ＮＳＲ、ＮＳＹ、ＮＳＧ東西方向的紅、黃、綠燈分別為ＥＷＲ、ＥＷＹ、ＥＷＧ．它們的工作方式,有些必須是并行的,即南北方向綠燈亮,東西方向紅燈亮;南北方向黃燈亮東西方向紅燈亮；南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；南北方向紅燈亮，東西

25、方向黃燈亮。</p><p>　　2） 應滿足兩個方向的工作時序：即東西方向亮紅燈的時間應等于南北方向亮黃、綠燈時間之和，南北方向亮紅燈的時間應等于東西方向亮黃、綠燈時間之和，時序工作流程圖如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1中，假設每個單位時間是4秒，則南北、東西方向綠，黃，紅燈亮時間分別為20秒，4秒，24秒，一次循環(huán)為48秒。其中紅燈亮的時間是綠燈，黃燈亮的時間之和，黃燈是

26、間歇閃耀的。</p><p>　　3） 十字路口要有數(shù)字顯示，作為時間提示，以便人們更直觀的把握時間。具體為：當某方向綠燈亮時，置顯示器為某值，然后以每秒減1的計數(shù)方式工作，直至減到數(shù)為‘0’，十字路口紅，綠燈交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，而進入下一步某方向的工作循環(huán)。</p><p>　　如： 當南北方向從紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈時，置南北方向的數(shù)字顯示為24，并使數(shù)顯計數(shù)器開始減‘1’計數(shù)，當減到綠燈

27、滅而黃燈閃耀時，數(shù)顯的應值應為4，當減到‘0’時，此時黃燈滅，南北方向的紅燈亮；同時使得東西方向的綠燈亮，并置東西方向的數(shù)顯為24。</p><p>　　Protel制圖及電路設計</p><p><b>　　protel簡介</b></p><p>　　PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當

28、之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計者的首選軟件，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)還專門開設了課程來學習它，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計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。</p><p>　　Protel制作電路圖</p><p>　　Protel 99 SE主要由原理圖設計系統(tǒng)、印制電路板設計系統(tǒng)兩大部分組

29、成。</p><p>　　生成protel文件如圖6.1。.</p><p>　　圖6.1 選擇sch文件</p><p>　　網(wǎng)格板使用及基本元件使用</p><p>　　圖6.2 網(wǎng)格及元件</p><p>　　6.2.1 元件封裝</p><p>　　零件封裝是指實際零件焊接到電路板時所指

30、示的外觀和焊點的位置。是純粹的空間概念.因此不同的元件可共用同一零件封裝，同種元件也可有不同的零件封裝。像電阻，有傳統(tǒng)的針插式，這種元件體積較大，電路板必須鉆孔才能安置元件，完成鉆孔后，插入元件，再過錫爐或噴錫（也可手焊），成本較高，較新的設計都是采用體積小的表面貼片式元件（SMD）這種元件不必鉆孔，用鋼膜將半熔狀錫膏倒入電路板，再把SMD元件放上，即可焊接在電路板上了[2]。</p><p>　　圖6.3 二極

31、管封裝</p><p>　　6.2.2 部分電路制作</p><p>　　圖6.4 555振蕩電路</p><p><b>　　圖6.5 計數(shù)電路</b></p><p><b>　　pcb板制作</b></p><p>　　印制電路板，又稱印刷電路板、印刷電路板，簡稱印制

32、板，英文簡稱PCB (printed circuit board )或PWB(printed wiring board)，以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個導電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。由于這種板是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。習慣稱“印制線路板”為“印制電路”是不確切的，因為在印制板上并沒有“印制元件”而僅有布線。 &l

33、t;/p><p>　　它是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體。</p><p>　　6.3.1 生成網(wǎng)絡表</p><p>　　1)利用原理圖設計工具繪制原理圖，并且生成對應的網(wǎng)絡表。當然，有些特殊情況下，如電路版比較簡單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡表等情況下也可以不進行原理圖的設計，直接進入PCB設計系統(tǒng)，在PCB設計系統(tǒng)中，可以直接取用零件封裝，人工生成網(wǎng)絡表。</p&g

34、t;<p>　　2)手工更改網(wǎng)絡表 將一些元件的固定用腳等原理圖上沒有的焊盤定義到與它相通的網(wǎng)絡上，沒任何物理連接的可定義到地或保護地等。將一些原理圖和PCB封裝庫中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫中的一致，特別是二、三極管等。</p><p>　　圖6.6 生成網(wǎng)絡表</p><p>　　圖6.7 電路的ERC檢測</p><p>　　

35、6.3.2設置PCB設計環(huán)境</p><p>　　1）進入PCB系統(tǒng)后的第一步就是設置PCB設計環(huán)境，包括設置格點大小和類型，光標類型，版層參數(shù)，布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認值，而且這些參數(shù)經(jīng)過設置之后，符合個人的習慣，以后無須再去修改。</p><p>　　2）規(guī)劃電路版，主要是確定電路版的邊框，包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當大小的焊盤。對于3mm

36、的螺絲可用6.5~8mm 的外徑和3.2~3.5mm 內(nèi)徑的焊盤對于標準板可從其它板或PCB izard 中調(diào)入。</p><p>　　3）在繪制電路版地邊框前，一定要將當前層設置成Keep Out層，即禁止布線層。</p><p>　　圖6.8 pcb板設計環(huán)境</p><p>　　6.3.3 布置零件封裝位置</p><p>　　Prot

37、el99可以進行自動布局,也可以進行手動布局。如果進行自動布局，運行"Tools"下面的"Auto Place",用這個命令，你需要有足夠的耐心。布線的關鍵是布局，多數(shù)設計者采用手動布局的形式。用鼠標選中一個元件，按住鼠標左鍵不放，拖住這個元件到達目的地，放開左鍵，將該元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項包含自動選擇和自動對齊。使用自動選擇方式可以很快地收集相似

38、封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開和整理成組，就可以移動到板上所需位置上了。當簡易的布局完成后，使用自動對齊方式整齊地展開或縮緊一組封裝相似的元件。</p><p>　　圖6.9 器件放置圖</p><p><b>　　6.3.4自動布線</b></p><p>　　1）點擊菜單命令Auto Route/Setup 對自動布線功能進行設置</p&

39、gt;<p>　　選中除了Add Testpoints 以外的所有項，特別是選中其中的Lock All Pre-Route 選項，Routing Grid 可選1mil 等。自動布線開始前PROTEL 會給你一個推薦值可不去理它或改為它的推薦值，此值越小板越容易100%布通，但布線難度和所花時間越大。</p><p>　　2）點擊菜單命令Auto Route/All 開始自動布線</p>

40、<p>　　假如不能完全布通則可手工繼續(xù)完成或UNDO 一次（千萬不要用撤消全部布線功能，它會刪除所有的預布線和自由焊盤、過孔）后調(diào)整一下布局或布線規(guī)則，再重新布線。完成后做一次DRC，有錯則改正。布局和布線過程中，若發(fā)現(xiàn)原理圖有錯則應及時更新原理圖和網(wǎng)絡表，手工更改網(wǎng)絡表（同第一步），并重裝網(wǎng)絡表后再布。</p><p>　　3）對布線進行手工初步調(diào)整</p><p>　　

41、需加粗的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過孔，再次用VIEW3D 功能察看實際效果。手工調(diào)整中可選Tools-Density Map 查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤上的End 鍵刷新屏幕。紅色部分一般應將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。</p><p>　　圖6.10 電路的pcb板</p><p><

42、b>　　心得與體會</b></p><p>　　本次強化訓練至此已經(jīng)接近尾聲，訓練的時間雖然不是很長，但在整個設計過程中收獲頗豐。整個強化訓練過程中首先對電路設計有了更深的了解，因為制作本身要求將以前所學的理論知識運用到實際的電路設計當中去，在電路的設計過程中，無形中便加深了對Protel的了解及運用能力，對課本以及以前學過的知識有了一個更好的總結(jié)與理解；以前的模數(shù)電實驗只是針對某一個小的功能設

43、計，而此次課程設計對我們的總體電路的設計的要求更嚴格，需要通過翻閱復習以前學過的知識確立了實驗總體設計方案，然后逐步細化進行各模塊的設計。</p><p>　　另外，通過此次強化訓練，我對設計所用到的軟件有了更加深刻地了解，這對我們以后的工作和學習的幫助都很有用處。通過這次課設讓我明白了理論和實際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識到自己在電路設計及protel使用上有很多的知識漏洞，以后應該多鉆研一下。<

44、/p><p>　　感謝所有支持和幫助過我的同學和老師！</p><p>　　此外，我還要感謝在我的論文中所有被援引過的文獻的作者們，他們是我的知識之源！</p><p>　　最后，再次向所有給予我?guī)椭凸膭畹耐瑢W和老師致以最誠摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　

45、　[1] 康華光.電子技術基礎：數(shù)字部分.4版.北京：高等教育出版社.2000</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術基礎 高等教育出版社 2006.5</p><p>　　[3] 鄭家龍.集成電子技術基礎教程.北京：高等教育出版社2002.</p><p>　　[4]　王永華等編．現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術．北京：北京航空航天大學出版，2003</

46、p><p>　　[5]　黃云龍等編．可編程控制器教程．北京：科學出版社，2003</p><p>　　[6]　袁任光．可編程序控制器選用手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[7]　陳宇編．可編程序控制器基礎及編程技巧．廣州：華南理工大學出版社.</p><p><b>　　附錄</b></p&g