1、江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院信息工程系Protel軟件應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 簡(jiǎn)易廣告彩燈電路 專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： 131班 學(xué) 號(hào)： 08070313123 08070313122 姓 名： 黃希成 同組人員： 黃煌 指導(dǎo)老師： 曾璐 完成日期： 2016.6.13 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)：得分： 指導(dǎo)教師簽名： Protel軟件應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)簡(jiǎn)易廣告彩燈電路目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 性能指標(biāo)12 設(shè)計(jì)方案與論證13 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)23.1 電路原理圖23.2元器件清單 23.3 元器件功能34 繪制原理圖和PCB65 PCB板制作、焊接與調(diào)試85.1 PCB板

2、制作85.2 元器件的焊接125.3 系統(tǒng)的調(diào)試127 總結(jié)13致謝13參考文獻(xiàn)13Protel軟件應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)簡(jiǎn)易廣告彩燈電路1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)以8050三極管為驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)周期可調(diào)的彩燈閃爍電路。通過(guò)設(shè)計(jì)電位器，改變閃爍速度。給出彩燈閃爍周期的計(jì)算方法，選擇電路元件并給出元件參數(shù)。利用protel設(shè)計(jì)硬件電路原理圖和PCB圖。1.2 性能指標(biāo)LED廣告彩燈電路采用兩只NPN三極管8050驅(qū)動(dòng)多只LED組成。1、以8050三極管驅(qū)動(dòng)放光二極管，發(fā)光二極管并聯(lián)使用。2、閃爍快慢要求選擇電阻和電容的參數(shù)。調(diào)節(jié)電位器R1、R2的大小，可以改變閃爍速度。計(jì)算出閃爍周期公式。3

3、、電壓過(guò)高會(huì)燒壞發(fā)光二極管。工作電壓從3V開(kāi)始調(diào)大，當(dāng)提供的電源電壓高于5V后應(yīng)當(dāng)串入一個(gè)2.227歐姆的電阻作為限流電阻，以免燒壞發(fā)光二極管。2 設(shè)計(jì)方案與論證1、設(shè)計(jì)原理：這個(gè)電路由兩個(gè)三極管控制亮暗，兩邊對(duì)稱，各有一個(gè)電解電容，當(dāng)一側(cè)電容充電時(shí)，該側(cè)的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，此時(shí)另一側(cè)電容放電，同側(cè)的發(fā)光二極管截止，不能發(fā)光。當(dāng)放電結(jié)束后，開(kāi)始充電；充電的一側(cè)開(kāi)始放電，如此反復(fù)充電放電，就產(chǎn)生交替閃爍的現(xiàn)象。調(diào)節(jié)電阻值的大小可以改變閃爍的頻率。2、應(yīng)該在5V后應(yīng)當(dāng)串入一個(gè)2.227歐姆的電阻作為限流電阻，以免燒壞發(fā)光二極管。彩燈閃爍的周期是：T=0.7×(R1+ R3)×

4、C2+0.7×(R2+ R4)×C13、分析：當(dāng)接通電源時(shí)，C1充電，同側(cè)的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，電流一部分到Q2基極，C2此時(shí)放電，為Q2集電極供電，Q2導(dǎo)通，C2放電，Q1截止，所以右側(cè)發(fā)光二極管不能導(dǎo)通。當(dāng)C1充電完成，C2放電完成后，C1開(kāi)始放電，C2充電，相反的一側(cè)發(fā)光二極管發(fā)光，另一側(cè)截止。如此反復(fù)快速的充電放電，實(shí)現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象。我們都知道天底下沒(méi)有兩樣相同的東西，電子元件也一樣，所以總有一個(gè)差那么一丟丟，電流也是相當(dāng)現(xiàn)實(shí)的東西，總會(huì)選擇先選擇好的元件，因此我們假設(shè) Af比 As 好一些，那么電流會(huì)先選擇 Af 然后再選擇As，那么Af先導(dǎo)通，但是，Af導(dǎo)通時(shí)，電

5、流經(jīng)過(guò)R1，R3 在經(jīng)過(guò)C1完成一個(gè)回路，那么C1就可以像手機(jī)電池一樣被充電，這時(shí)有貢獻(xiàn)電流流過(guò)電容，電容相當(dāng)于短路，所以城門(mén)失火，殃及池魚(yú)連著他的是 As，意味著電流不往Q2去了，全被C1搶了，完了，被迫關(guān)斷，但是Q2也不是省油的燈，他也做了同樣的事情，R2，C4流過(guò)電流也會(huì)往C2去，對(duì)C2充電，相當(dāng)短路，掐斷Af的電流補(bǔ)給，Af也被迫關(guān)斷，相當(dāng)于同歸于盡，As先掛掉，然后Af再掛，（總體來(lái)說(shuō)就是電容兩端的電壓不能突變，）亮滅了一次以后，很明顯是As先滅，所以下次他笨鳥(niǎo)先飛，他先復(fù)活，（Af關(guān)斷的時(shí)間早于Af，所以他導(dǎo)通時(shí)間也早于Af，雖然他們質(zhì)量有差距，但是他們的起跑點(diǎn)不一樣），電容C1先

6、充電，所以他先充滿，那么充滿后沒(méi)有貢獻(xiàn)電流通過(guò)，此時(shí)的電容相當(dāng)于斷路，這時(shí)C1放電，電流與充電電流相反，R1，R3，C1的電流匯聚在G點(diǎn)，流向Af的基極，使As先閉合，電源經(jīng)過(guò)右邊的LED再經(jīng)過(guò)As的C2，E2極構(gòu)成一個(gè)閉合回路，同樣的原理，Af也會(huì)跟著閉合，但是他們倆總是是陰陽(yáng)兩隔，無(wú)恥的無(wú)限開(kāi)外掛復(fù)活，要么As死，要么As死。就形成了交替閃爍的目的了。要能自動(dòng)控制一只三極管的飽和和截止，按上一節(jié)電路的思路還需要再用一只三極管，并且兩個(gè)三極管的導(dǎo)通和截止是相反的：一只管子導(dǎo)通時(shí)，另一只三極管就截止了。在這里我們也可以使用這種想法，但必須滿足個(gè)條件，當(dāng)三極管處于飽和時(shí)，必須在它上面找到一個(gè)可以

7、使另一只三極管處于截止的電壓或電流，而在三極管處于截止時(shí)，也必須在它上面找到一個(gè)可以使另一只三極管處于飽和的電壓或電流，這樣才可以使只三極管的飽和能促使另一只三極管截止，而另一只三板管的截止也才能反過(guò)來(lái)促使這一只三極管的導(dǎo)通，形成一個(gè)“雪崩”。那么三極管上有沒(méi)有這樣一個(gè)地方能產(chǎn)生這樣的電壓呢?有，就是它的集電極。當(dāng)三極管的基極電壓提高而使三極管導(dǎo)通后，流過(guò)集電板的電流就會(huì)增加，而這個(gè)電流同時(shí)也流過(guò)集電極電阻，使它上面消耗的電壓(叫做電阻的壓降)增加，而電源的電壓是不變的，電阻用掉的電壓增加了，三極管集電板上的電壓就肯定得下降，這下降的電壓不正好能用于另一只三極管的截止嗎?根據(jù)這個(gè)思路，我們把一

8、只三極管的基極接在另一只三極管的集電極上，而另一只三極管的基極也同樣接在前只三極管的集電極上，如圖所示因?yàn)橐恢蝗龢O管飽和而另一只三板管截止后，這個(gè)狀態(tài)就被兩只三極管牢牢地鎖住了，這不是長(zhǎng)明燈就是長(zhǎng)滅燈，不是我們要的閃光燈。要閃光，必須要有電容做的延時(shí)電路，這在上一節(jié)我們就知道了，把它加入到上面的電路中就可以了。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電路原理圖3.2元器件清單3.3元器件功能3.3.1微調(diào)電阻A.電器特性阻值范圍：1002.2M阻值特性：B最高使用電壓：不超過(guò)50V額定功率：0.1W殘留阻值：不超過(guò)標(biāo)稱阻值的5%，最大不超過(guò)30旋轉(zhuǎn)壽命：空載旋轉(zhuǎn)100圈后，阻值變化最大為±15%負(fù)載壽

9、命：加載額定功率3小時(shí)，阻值變化最大為±5% B.機(jī)械特性旋轉(zhuǎn)角度：200°±20°旋轉(zhuǎn)力矩：60150g.cm止檔強(qiáng)度：大于500g.cm機(jī)械強(qiáng)度：電阻片可承受1KG壓力不破裂 C.環(huán)境特性工作環(huán)境溫度：-570溫度特性：以70烤5小時(shí)，阻值變化在 5%-30%以內(nèi)濕度特性：加額定功率，在40與90%的相對(duì)濕度環(huán)境下350h，阻值變化最大20% D.焊錫條件焊錫溫度：250焊錫時(shí)間：2秒3.3.2發(fā)光二極管發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流。限流電阻R可用下

10、式計(jì)算：R=（EUF）/IF。式中E為電源電壓，UF為L(zhǎng)ED的正向壓降，IF為L(zhǎng)ED的一般工作電流。發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。如圖3-2.圖

11、3-2 發(fā)光二極管3.3.3三極管管腳識(shí)別方法：(a)判定基極。用萬(wàn)用表R×100或R×1k擋測(cè)量管子三個(gè)電極中每?jī)蓚€(gè)極之間的正、反向電阻值。當(dāng)用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個(gè)電極均測(cè)得低阻值時(shí)，則第一根表筆所接的那個(gè)電極即為基極b。這時(shí)，要注意萬(wàn)用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b。黑表筆分別接在其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值都較小，則可判定被測(cè)管子為PNP型三極管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時(shí)，測(cè)得的阻值較小，則被測(cè)三極管為NPN型管。(b)判定三極管集電極c和發(fā)射極e。(以PNP型三極管為例)將萬(wàn)用表置于R×100或R

12、5;1K擋，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個(gè)管腳時(shí)，所測(cè)得的兩個(gè)電阻值會(huì)是一個(gè)大一些，一個(gè)小一些。在阻值小的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測(cè)量中，黑表筆所接管腳為發(fā)射極。圖3-1 三極管4繪制原理圖和PCB制作確定設(shè)計(jì)目標(biāo)后，用Protel DXP軟件繪制出電路原理圖，繪制過(guò)程如下：1、打開(kāi)Protel DXP軟件，新建一個(gè)“簡(jiǎn)易廣告彩燈電路.PRJPCB”工程，在此工程下再新建一個(gè)“簡(jiǎn)易廣告彩燈電路.SCHDOC”原理圖文件。2、根據(jù)要求，畫(huà)出電路原理圖。在此過(guò)程中，注意選擇元器件及對(duì)應(yīng)的封裝，阻值大小及相關(guān)的性能。繪制原理圖如下：3、原理圖繪制完成以后，對(duì)所繪制

13、的原理圖進(jìn)行編譯。選擇“Project->Protel”，生成實(shí)用報(bào)表，4、 完成以后將所有元器件都封裝，將電氣連接都導(dǎo)入PCB中，連接如圖所示。 5、 對(duì)元器件進(jìn)行布局生成PCB，布局以后的效果如圖5 PCB板制作、焊接與調(diào)試5.1 PCB板制作（1）將生成的PCB打印到轉(zhuǎn)印紙上后，選擇合適大小的覆銅板，將轉(zhuǎn)印紙有電路圖的一面緊貼覆銅板有銅的一那面，轉(zhuǎn)印紙緊緊包住覆銅板，然后將裹有轉(zhuǎn)印紙的覆銅板放到轉(zhuǎn)印機(jī)中轉(zhuǎn)印。  （2）轉(zhuǎn)印完成后等待覆銅板冷卻，然后撕開(kāi)轉(zhuǎn)印紙，將覆銅板放到腐蝕液中腐蝕。  （3）等待大約20-30分鐘，知道覆銅板上多余的銅全部被腐蝕掉，覆銅板變成

14、帶有線路的透明的黃色塑料板。  （4）將塑料板切割成合適的大小，注意電路板線路的完整性，用砂紙或者銼刀將板子邊緣打磨光滑。  （5）用合適鉆頭的鉆孔機(jī)給板子上的焊盤(pán)打孔，注意將鉆頭對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)中心。  （6）用砂紙將電路板上線路的一層碳膜輕輕擦掉，會(huì)出現(xiàn)銅黃色的線路。 PCB板基本制作完成。 PCB板制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法：  （1）在鉆三極管時(shí)會(huì)將兩個(gè)孔鉆到一起導(dǎo)致短接。解決辦法：鉆孔時(shí)將兩邊的孔鉆的離中間遠(yuǎn)點(diǎn)。  （2）敷銅板轉(zhuǎn)印完成后，有些線路會(huì)出現(xiàn)斷裂或者沒(méi)有印到敷銅板上。解 決辦法：用轉(zhuǎn)印筆在出現(xiàn)斷裂的線路上輕

15、輕地描，注意不要連到其他線路上。  （3）鉆孔過(guò)程中，誤將線路鉆斷了。解決辦法：焊接時(shí)將錫絲熔化后將斷點(diǎn)連上。打印電路板腐蝕電路板鉆孔 5.2 元器件的焊接焊接順序先測(cè)量，做好記錄；在清潔，掛錫焊接；最后檢查質(zhì)量。 （1）右手持電路鐵。左手壓住元件或?qū)Ь€。焊接前，電烙鐵要充分預(yù)熱烙鐵頭刃面上要吃錫，及帶上一定量焊接。 將烙鐵頭刃面緊貼在焊點(diǎn)處。電路鐵與水平面大約成60度角。 （2）錫可以從烙鐵頭上流到到焊點(diǎn)上。將烙鐵在焊點(diǎn)處停留的時(shí)間控制2-3秒鐘。 （3）抬開(kāi)烙鐵頭。左手仍持元件不動(dòng)。待焊點(diǎn)處得錫冷卻凝固后，才可以松開(kāi)左手。5.3 系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試準(zhǔn)備檢查電：在通電調(diào)試之

16、前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否正確，對(duì)照電路圖按照一定順序一一檢查：特別要注意電源是否接錯(cuò)，電源與地是否有短接，二極管是否接反，三極管三個(gè)引腳是否接錯(cuò)，繼電器的常通和常開(kāi)腳，開(kāi)關(guān)的兩個(gè)腳，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點(diǎn)是否牢固。調(diào)試：根據(jù)本設(shè)計(jì)中的電路原理圖進(jìn)行實(shí)物的連接，焊接連接各元件即可。連接完成后，引出兩根根導(dǎo)線，一根導(dǎo)線接+6V電源的正極，另一根導(dǎo)線接地，接好線后，剛開(kāi)始第一次閉合開(kāi)關(guān)，按下開(kāi)關(guān)發(fā)出悅耳的“叮咚”觀察持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短，達(dá)到了預(yù)期的效果。與設(shè)計(jì)的內(nèi)容基本相符合。同樣設(shè)計(jì)中仍然存在誤差，這是由于元器件參數(shù)的精度不夠、實(shí)物連接時(shí)引附加阻值、性能不夠高以及環(huán)境溫度等多方面的影響所致。在

17、實(shí)際生活中可以通過(guò)多種措施來(lái)提高輸出音頻信號(hào)的的穩(wěn)定度，如可以選擇電容的并聯(lián)使電容的值更精確；同時(shí)外界溫度也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的精確性。6 總結(jié) 本次課設(shè)是完成一個(gè)簡(jiǎn)易廣告彩燈電路設(shè)計(jì)，首先通過(guò)查找書(shū)籍資料，首先進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)、繪制以及PCB版圖制作，然后對(duì)電路中的各個(gè)部分進(jìn)行調(diào)整修改，按照設(shè)計(jì)的電路原理圖完成實(shí)物的連接，連接后在實(shí)驗(yàn)室不斷地調(diào)試、修改，最后得到設(shè)計(jì)要求。此次protel課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的總體電路的設(shè)計(jì)的要求更嚴(yán)格，需要通過(guò)翻閱復(fù)習(xí)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)確立了實(shí)驗(yàn)總體設(shè)計(jì)方案，然后逐步細(xì)化進(jìn)行各模塊的設(shè)計(jì)；其次，在電路實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，需要我們細(xì)心解決，所以這周下來(lái)，我對(duì)電路故障的排查能力有了很大的提高；再次，通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)設(shè)計(jì)所用到的軟件Protel 軟件有了更加深刻地了解，這對(duì)我們以后的工作和學(xué)習(xí)的幫助都很有用處。當(dāng)然，經(jīng)過(guò)了課程設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。但是通過(guò)自己的動(dòng)手動(dòng)腦，既增加了知識(shí)，又給了我專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，我也會(huì)更加努力，認(rèn)真學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取在以后的課程中做得更好！ 致謝在這次課設(shè)中，我首先要