CAD數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì).doc

電氣信息學(xué)院電子線路cad課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 課題名稱 數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 11電氣工程及其自動(dòng)化3班 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 李自成 評(píng) 分 2014年 6月 16 日目 錄摘 要2緒 論2一課程設(shè)計(jì)任務(wù)書31設(shè)計(jì)目的32設(shè)計(jì)內(nèi)容33設(shè)計(jì)要求34設(shè)計(jì)步驟3二電氣原理圖設(shè)計(jì)41. 電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟42. 網(wǎng)絡(luò)表的生產(chǎn)和導(dǎo)入7三pcb圖設(shè)計(jì)91創(chuàng)建pcb文件92邊框設(shè)置93導(dǎo)入原理圖9設(shè)計(jì)過程中遇到的困難及解決方法11設(shè)計(jì)體會(huì)13參考文獻(xiàn)13附錄：原理圖網(wǎng)絡(luò)表14 摘 要 protel主要應(yīng)用于電子電路設(shè)計(jì)與仿真、印制電路板（pcb)設(shè)計(jì)及大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷脑O(shè)計(jì)，它是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集成于一身，完成從電路原理圖到最終印制電路板設(shè)計(jì)全過程的應(yīng)用型軟件。同時(shí)，protel dxp將項(xiàng)目管理方式、sch圖和pcb圖的雙向同步技術(shù)、多通道技術(shù)、拓?fù)渥詣?dòng)布線、電路仿真等技術(shù)進(jìn)行了完美結(jié)合。成為當(dāng)今最為流行的電路設(shè)計(jì)制版軟件。 本次設(shè)計(jì)用protel dxp課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡（原理圖）設(shè)計(jì)、pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)、auto router（自動(dòng)布線器）等，以熟悉掌握protel 99se基本操作、一般使用方法和基本功能的實(shí)現(xiàn) 關(guān)鍵詞：protel 99se軟件；數(shù)據(jù)采集卡原理圖設(shè)計(jì)；pcb電路板設(shè)計(jì) abstract protel mainly used in electronic circuit design and simulation, printed circuit board (pcb) design and large-scale programmable logic devices design, it is the first to all design tools integration at a suit, complete the circuit principle diagram to a final from printed circuit board design of the whole process of applied software. at the same time, protel dxp will project management mode, sch figure and pcb figure of the bidirectional synchronous technology, multi-channel technology, topology automatically wiring, and circuit simulation technology perfect union. as one of the most popular circuit design plate making software. this design with protel 99 se course design realize data acquisition card (principle chart) design, pcb (printed circuit board) design, auto router (automatic routing device), etc. in order to master the basic operation, general protel use method and basic function keywords: protel 99 se software; data acquisition card design; pcb design 緒 論 protel系列電子設(shè)計(jì)軟件是在eda行業(yè)中，特別是在pcb設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有多年發(fā)展歷史的設(shè)計(jì)界軟件，由于其功能強(qiáng)大，界面友好，操作簡(jiǎn)單實(shí)用，近年來成為國(guó)內(nèi)發(fā)展最快。應(yīng)用最廣的eda軟件 protel 99 se是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。 protel 99se運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的pcb設(shè)計(jì)過程。 protel 99se不是單純的pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是sch（原理圖）設(shè)計(jì)、sch（原理圖）仿真、pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)、auto router（自動(dòng)布線器）和fpga設(shè)計(jì)等，覆蓋了以pcb為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和pcb圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。一課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1設(shè)計(jì)目的數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其他待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集非電量或電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析，處理，實(shí)際上，數(shù)據(jù)采集卡就是一個(gè)簡(jiǎn)單的具有把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的部件。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)或者其他專用測(cè)試平臺(tái)的測(cè)量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的，用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集卡，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展卡，可以通過usb、以太網(wǎng)，各種無線網(wǎng)絡(luò)等總線介入計(jì)算機(jī)。本次課程設(shè)計(jì)僅設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)采集卡，該數(shù)據(jù)采集卡可以把外部速度、加速度或壓力等傳感器輸出的電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并采集存儲(chǔ)到相應(yīng)的三片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，該數(shù)據(jù)采集卡留有與 pc 機(jī)通信的串行接口，pc 可以通過串行口把存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)讀入到 pc 機(jī)。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的目的，結(jié)合采集卡的原理，適當(dāng)選擇相關(guān)元器件的參數(shù)，性能，型號(hào)，以確定電路圖來構(gòu)成本次設(shè)計(jì)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容通過操作protel 99se軟件，設(shè)計(jì)課程以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡（原理圖）設(shè)計(jì)、sch（原理圖）仿真、pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)、auto router（自動(dòng)布線器）和fpga設(shè)計(jì)等，并熟悉掌握protel 99se基本操作、一般使用方法和基本功能。3設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)的原理圖與pcb圖要符合行業(yè)規(guī)范，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和指標(biāo)，初選電路；通過調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算，確定電路方案；掌握正確的布局、布線方法；篩選元器件，獨(dú)立進(jìn)行電路仿真調(diào)試，并通過調(diào)試改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。4設(shè)計(jì)步驟、啟動(dòng)protel 99se軟件，建立一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。 、啟動(dòng)電路原理圖編輯器，繪制電路原理圖。 、進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，無誤后，生成網(wǎng)絡(luò)表。 、啟動(dòng)印刷電路板圖編輯器，新建一個(gè)印刷電路板圖。 、規(guī)劃電路板和電氣定義（雙面板）。 、裝入網(wǎng)絡(luò)表。 、生成印刷電路板圖。 、布局。 、布線。 、保存并打印輸出。二電氣原理圖設(shè)計(jì)1. 電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟準(zhǔn)備畫圖： 啟動(dòng)protel 99se，從windows操作系統(tǒng)的開始菜單或桌面快捷圖標(biāo)進(jìn)入protel 99se環(huán)境，使用菜單file/new或 file/new design建立新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，使用菜單file/new,在打開的窗口選擇schematic document 圖標(biāo)，建立新原理圖文件，并將原理圖文件打開。設(shè)置畫圖環(huán)境：使用菜單design/options和tool/preferences，設(shè)置圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格等。裝入所需的元件庫(kù)。在設(shè)計(jì)管理器中選擇browse sch頁(yè)面，在browse區(qū)域中的下拉框中選擇library，然后單擊add/remove按鈕，在彈出的窗口中尋找protel 99 se子目錄，在該目錄中選擇librarysch路徑，在元件庫(kù)列表中選擇所需的元件庫(kù)，比如miscellaneous devices .ddb、protel dos schematic libraries .ddb庫(kù)等，單擊add按鈕，即可把元件庫(kù)增加到元件庫(kù)管理器中。放置元件：根據(jù)實(shí)際電路的需要，到元件庫(kù)中找出所需的元件，然后用元件管理器的place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。 例如：有些元件沒有就需要自己做，在document目錄下單擊右鍵，點(diǎn)擊new documentschematic library document，打開新建的schlib1.lib，在里面制作沒有的元件。制作完之后只需要點(diǎn)擊place就可以在原理圖中放置制作的元件。原理圖布線： 利用protel 99 se提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。編輯和調(diào)整：利用protel 99 se 所提供的各種強(qiáng)大的功能對(duì)原理圖進(jìn)一步調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。同時(shí)對(duì)元件的編號(hào)、封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等。數(shù)據(jù)采集卡原理圖：erc檢測(cè)結(jié)果：2. 網(wǎng)絡(luò)表的生產(chǎn)和導(dǎo)入檢查原理圖： 使用protel 99 se 的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令tool/rec對(duì)畫好的電路原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。若有錯(cuò)誤，根據(jù)錯(cuò)誤情況進(jìn)行改正。生成網(wǎng)絡(luò)表：網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令design/create netlist可以生成具有元件名、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表。生成報(bào)表：在原理圖界面下執(zhí)行菜單命令reportsbill of material即可生成了材料清單。報(bào)表如下：三pcb圖設(shè)計(jì)1創(chuàng)建pcb文件同創(chuàng)建.sch電路圖文件一樣，雙擊進(jìn)入document，在我的工程文件夾下執(zhí)行菜單擊右鍵，new documentpcb document即可創(chuàng)建pcb文件。打開pcb1.pcb即可進(jìn)行pcb制圖，對(duì)于有些元件的封裝可能沒有，需要自己做，在document目錄下單擊右鍵，點(diǎn)擊new documentpcb library document，打開新建的pcblib1.lib就可以自己制作封裝元件。2邊框設(shè)置在導(dǎo)入原理圖之前，需要繪制pcb的機(jī)械邊框以及電氣邊框。選擇選擇pcb編輯器繪圖區(qū)底部的層面標(biāo)簽mechanical 1，可以開始pcb機(jī)械邊框的繪制。選擇菜單place/line，在層面mechanical 1上繪制封閉的矩形，作為pcb的機(jī)械邊框，繪制完畢，選擇菜單edit/select/inside area，選中前面所繪制的封閉矩形，而后選中菜單design/board/define from selected object，將選中的封閉矩形框設(shè)置成pcb的機(jī)械邊框。 機(jī)械邊框設(shè)置完畢后，下一步需進(jìn)行pcb禁止布線層的設(shè)置，也就是電氣邊框的設(shè)置。pcb的禁止布線區(qū)用于限制pcb布線中的走線范圍，在pcb自動(dòng)布線操作中，布線按照一定的算法在禁止布線區(qū)外布線。繪制禁止布線區(qū)，首先選中pcb編輯器繪圖區(qū)底部的層面選擇區(qū)的禁止布線層keep-out layer，將其設(shè)置為當(dāng)前工作層，選好工作層后，同樣利用菜單place/line在pcb板框內(nèi)繪一個(gè)封閉矩形，設(shè)定pcb的禁止布線區(qū)。至此為止，邊框設(shè)置進(jìn)行完畢。3導(dǎo)入原理圖在pcb1.pcb里面點(diǎn)擊designload nets導(dǎo)入原理圖元件點(diǎn)擊execute在pcb里面生成封裝元件，然后布局和布線。制作的pcb圖：drc檢測(cè)結(jié)果：設(shè)計(jì)過程中遇到的困難及解決方法如上述erc檢測(cè)結(jié)果所示，出現(xiàn)了5個(gè)warning，這是由于這5個(gè)引腳根本就沒有連線，而檢測(cè)時(shí)會(huì)認(rèn)為是錯(cuò)誤，在進(jìn)行erc檢測(cè)時(shí)要把floating input的勾選取消，不然就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在進(jìn)行封裝時(shí)要注意封裝的元件的引腳標(biāo)號(hào)，看是否與原理圖中所用的標(biāo)號(hào)相同，如果不相同在導(dǎo)入的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)，這時(shí)就需要把pcb里面元件引腳標(biāo)號(hào)改成與原理圖中相同的，這樣就可以消除錯(cuò)誤，在對(duì)二極管封裝時(shí)，pcb里面diode的引腳用的是a和k，而原理圖中用的是1、2，就需要把a(bǔ)、k改成1、2。 在進(jìn)行元件封裝時(shí)所用元件必須與封裝元件庫(kù)命名相同，如db9元件加進(jìn)去后就自動(dòng)進(jìn)行封裝命名了，為db-9/m，而pcb里面的命名是db9/m，就必須要改正，否則就會(huì)出錯(cuò)。對(duì)于windows7系統(tǒng)，在進(jìn)行加庫(kù)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)加庫(kù)錯(cuò)誤，如下圖所示會(huì)出現(xiàn)元件庫(kù)加不進(jìn)去。在對(duì)windows7系統(tǒng)加庫(kù)時(shí)可以用如下的方法進(jìn)行加庫(kù)：先直接點(diǎn)擊找元件的find打開界面后找到所需元件庫(kù)的位置，元件名處空下來，直接點(diǎn)擊find now，就會(huì)出現(xiàn)所找文件夾下的所有元件庫(kù)，點(diǎn)擊add to library list就可以把庫(kù)加進(jìn)去。設(shè)計(jì)體會(huì)通過這幾個(gè)學(xué)時(shí)對(duì)電氣cad的學(xué)習(xí)，感覺幫助很大，尤其是提高了我對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，雖然在課堂上老師沒有那么詳細(xì)的介紹這個(gè)軟件的使用，但這對(duì)我的作用也挺大的，為了完成作業(yè)和考試，我只能在下面花更多的時(shí)間區(qū)域去看書、看相關(guān)視頻，雖然現(xiàn)在不是很熟練，有很多還不懂，但至少現(xiàn)在有一定的基礎(chǔ)，可以通過課外時(shí)間找一些相關(guān)書籍學(xué)一些更深的東西，更重要的一點(diǎn)是實(shí)踐。自己可以面做一些小的系統(tǒng)出來，例如電子鐘、搶答器、報(bào)警裝置等小制作，先用萬用板焊出來，如果實(shí)物沒有問題，再用protel 99se軟件化成pcb板來，最后把圖紙拿到印制電路板的地方做出pcb板來，如果沒有問題，這樣不僅使你的小制作更加精致好看，還讓你對(duì)這個(gè)軟件有了更深的了解，學(xué)習(xí)這款軟件的最終目的就是將你所設(shè)計(jì)的電路圖制成實(shí)物pcb板來。最重要的是這將給自己帶來很大的成就感，給了自己繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。 而且protel 99se不是單純的pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是sch（原理圖）設(shè)計(jì)、sch（原理圖）仿真、pcb（印制電路板）設(shè)計(jì)、auto router（自動(dòng)布線器）等，覆蓋了以pcb為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和pcb圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。因此將這款軟件學(xué)深學(xué)透對(duì)自己以后找工作是很有幫助的，同時(shí)這也是我們學(xué)電的同學(xué)所必須掌握的一項(xiàng)技能。參考文獻(xiàn)1.邵濤群主編. 電氣制圖與電子線路cad，機(jī)械工業(yè)出版社，2011附錄：原理圖網(wǎng)絡(luò)表5sip2jp1c1rad0.20.1ufc2rad0.20.1ufc3rad0.20.1ufc4rad0.20.1ufc5rad0.20.1ufc6rad0.20.1ufc9rad0.20.1ufc10rad0.20.1ufc11rad0.20.1ufc12rad0.20.1ufc13rad0.20.1ufc14rad0.20.1ufc16rad0.20.1ufc17rad0.20.1ufj1sip4sinj2db9/mdb9r1axial0.31kr2axial0.31kr3axial0.31kr4axial0.31kr5axial0.31kr6axial0.31kr7axial0.31kr8axial0.31kr9axial0.31kr10axial0.31kr11axial0.31kr12axial0.31kr13axial0.31kr14axial0.31kr15axial0.31kr17axial0.31ku1dip8lf351u2dip8lf351u3dip8lf351u4dip20adc0820u5dip164051u6dip4087c51-myu7dip32ds1248y120(32)myu8dip32ds1248y120(32)myu9dip32ds1248y120(32)myu10dip2074ls373u11dip1674ls139u12dip87432u13to-3mc7805ku14dip18max232-my(+12u1-7u2-7u3-7)(a0u6-28u7-12u8-12u9-12)(a1u6-27u7-11u8-11u9-11)(a2u6-26u7-10u8-10u9-10)(a3u6-25u7-9u8-9u9-9)(a4u6-24u7-8u8-8u9-8)(a5u6-23u7-7u8-7u9-7)(a6u6-22u7-6u8-6u9-6)(a7u6-21u7-5u8-5u9-5)(a8u7-27u8-27u9-27u10-19)(a9u7-26u8-26u9-26u10-16)(a10u7-23u8-23u9-23u10-15)(a11u7-25u8-25u9-25u10-12)(a12u7-4u8-4u9-4u10-9)(a13u7-28u8-28u9-28u10-6)(a14u7-3u8-3u9-3u10-5)(a15u7-31u8-31u9-31u10-2)(a16u7-2u8-2u9-2)(db0u4-2u6-39)(db1u4-3u6-38)(db2u4-4u6-37)(db3u4-5u6-36)(db4u4-14u6-35)(db5u4-15u6-34)(db6u4-16u6-33)(db7u4-17u6-32)(dq0u7-13u8-13u9-13u10-3)(dq1u7-14u8-14u9-14u10-4)(dq2u7-15u8-15u9-15u10-7)(dq3u7-17u8-17u9-17u10-8)(dq4u7-18u8-18u9-18u10-13)(dq5u7-19u8-19u9-19u10-14)(dq6u7-20u8-20u9-20u10-17)(dq7u7-21u8-21u9-21u10-18)(gnd-1c5-2c6-2c11-2c14-2c16-1c17-1j1-1j2-5r6-1r9-1r12-1r17-1u1-4u2-4u3-4u4-10u5-6u5-7u5-8u5-9u5-12u10-10u11-8u13-3u14-6)(k1u5-11u6-7)(k2u5-10u6-8)(netc1_2c1-2r13-2u1-6u5-13)(netc2_2c2-2r14-2u2-6u5-14)(netc3_2c3-2r15-2u3-6u5-15)(netc4_1c4-1u4-11)(netc9_1c9-1u14-2)(netc9_2c9-2u14-4)(netc11_1c11-1u14-1)(netc16_2-2c16-2c17-2u13-1)(netj1_2c3-1j1-2r3-1r15-1)(netj1_3c2-1j1-3r2-1r14-1)(netj1_4c1-1j1-4r1-1r13-1)(netj2_1j2-1)(netj2_2j2-2u14-18)(netj2_3j2-3u14-17)(netj2_4j2-4)(netj2_6j2-6)(netj2_7j2-7)(netj2_8j2-8)(netj2_9j2-9)(netr1_2r1-2u1-2)(netr2_2r2-2u2-2)(netr3_2r3-2u3-2)(netr6_2r5-2r6-2u1-3)(netr9_2r8-2r9-2u2-3)(netr12_2r11-2r12-2u3-3)(netr17_2c13-1r17-2u6-9)(netu1_1r4-1u1-1)(netu1_5r4-2u1-5)(netu2_1r7-1u2-1)(netu2_5r7-2u2-5)(netu3_1r10-1u3-1)(netu3_5r10-2u3-5)(netu4_9u4-9)(netu4_18u4-18)(netu5_1u5-1)(netu5_2u5-2)(net