电子工程设计课件

第一部分电子工程设计训练介绍一.实验室情况介绍

现有实验室2间共计250平方米，可以同时接纳120名学生进行电子工程设计训练。

实验室全称：电子工程设计中心实验室1---916、917房间

另有材料设备室1间，实验准备间2间，共计100平方米。实验室2---920、921房间材料设备室---918房间实验准备间1---919房间实验准备间2---912房间实验室1---916、917房间实验室2---920、921房间材料设备室---918房间教师：王红飞老师（918室）贾惠中老师（919室）张子明老师（915室）施远征老师（915室）张印春

老师（912室）实验室电话：67391640二.开展电子工程设计训练的目的

以培养电子信息类相关专业本科生的工程实践能力为重点。通过实践教学内容、教学方法改革的尝试，通过加强实践教学与生产实践之间的联系，提高学生理论联系实际的水平，使学生具有初步的实际工作经验和独立承担工程技术工作的基本素质。受控对象测温传感器变送器

模/数转换器单片机控温驱动器

数/模转换器0~100C°0~100C°显示测温结果输入控温数据三.电子工程设计训练的内容设计小型温度测量与控制系统---典型电子系统前向通道后向通道人机交互单元主控单元控制执行单元小型温度测控系统组成框图

执行元件非电量传感非电量控制信号处理模数转换数模转换人机交互控制驱动数据处理PC机上下位机控制红外或无线遥控时钟及打印功能设计任务分配：电子工程设计I-12学分60学时前向通道

非电量传感、信号处理后向通道

控制驱动、非电量控制系统供电电子工程设计I-22学分60学时数据处理、模数输入接口、数模输出接口人机交互接口程序设计、系统总体调试电子工程设计I-32学分60学时系统功能扩充设计电子工程设计训练教学模板系统功能演示1.温度测量手动调节半导体制冷片温度

温度测量电路（前向通道）测量温度变化，通过显示电路（人机交互接口）实时显示温度变化。2.自动温度控制

通过控制键盘（人机交互接口）预置（预先存储）控制温度，温度测量电路测量温度变化，显示电路显示温度变化。单片机（主控单元）将测量温度与预置温度进行比较，决定发出增温或减温控制指令。温度控制电路（后向通道）根据控温指令控制半导体只冷片的温度，使半导体制冷片的温度与预知温度相同。3.红外遥控

用红外遥控器取代人机交互接口的功能，实现远距离控制。可以实现测量温度读取、显示控制温度预置自动温度控制启动/停止手动增温/减温系统状态数据读取4.计算机控制

用计算机取代人机交互接口的功能，实现上、下位机控制。可以实现测量温度读取、显示控制温度预置自动温度控制启动/停止手动增温/减温系统状态数据读取5.定时温度控制及数据打印

通过时钟电路实现精确的操作定时，通过微型打印机实现多种形式的数据输出。可以实现日历与时钟功能精确到秒的定时功能定时温度控制功能定时温度数据打印输出功能温度控制过程曲线打印输出功能任务完成过程：设计---2个人一组研究设计方案。焊装---方案经过老师确认后领料开始焊装。调试---焊装完成的电路在调试台上排除故障进行初步的软硬件调试。辅导---电路或程序调试过程中出现问题，经过努力仍然不能解决可以向辅导老师求助。检测---经过初步调试能够完成规定功能的电路，在模板上进行标定及指标检测。交验成果---调试完成的电路或系统，由辅导老师按照规定的功能和指标进行测试、验收。答辩---设计说明、作品演示、回答教师及学生提出的问题。设计报告---设计方案实现过程、调试方法、问题及解决过程的说明文件。四.电子工程设计训练的培养效果1.获取初步的工作经验

温度测控是生产、生活中的实际问题，是具有代表性的工程问题。学生在解决这样的问题过程中形成的经验积累，对于未来从事与本专业有关的工程技术工作具有实用意义。

温度测控系统不是一个大型的电子系统，但是它包含了一般测控系统的大部分环节。完成温度测控系统的设计，可以使学生对于完整的电子系统的设计过程和方法有一个基本的了解，通过遍历设计工作的各个环节保证所积累的工作经验更系统、更完整。2.培养解决实际工程问题的能力

电子工程设计训练在内容设置方面，强调的是“面向问题”。这符合一般工程设计围绕问题展开工作，不受学科、知识领域限制的特点。可以使学生直接面对一般的工程技术问题。解决温度测控问题，涉及学生在多门课程里面学习的知识，对于培养学生综合利用所学知识分析问题、解决问题的能力效果明显，同时有利于提高学生理论联系实际的水平。3.提高从事工程技术工作的基本素质工程定义：摘自“美国的工程教育与实践---未来经济技术的基础”

企业、政府、院校或个人所从事的这样一种工作，它将数学和/或自然科学应用于科研、开发、设计、制造、系统工程或技术操作，以创造和/或提供目的在于使用的系统、产品、工艺流程和/或技术服务。

提高产品竞争能力的优化、创新意识及经济概念；团结、协作能力及团队精神；勇于迎接挑战的信心和战胜困难的决心；严谨、科学的工作态度；知识结构的自我完善能力。4.实际效果建立了独立承担工程技术工作的自信心。

大多数学生都把电子工程设计训练看作他们在校期间有别于其他教学环节、对他们产生重要影响的一段实践经历----电子工程设计训练的培养效果得到了大多数学生的主观认可。

解决了学生走上工作岗位以后面对需要完成的工程技术工作，敢不敢做、会不会做、能不能做好的问题。掌握了解决一般工程问题的过程和方法。

具有“严谨、科学的工作态度”，“战胜困难的决心和勇气”，“团结协作精神”等等。

2002年有11名经过电子工程设计训练的同学通过电子部和劳动部相关部门专门为大学生组织的考核分别获得“电子工程设计师”的技术资格认证和“家用电器维修”的职业资格认证。电子工程设计训练的成果受到学校和社会的认可五.电子工程设计中心的管理方式及管理规定1.组织方式2.考勤制度

2人一组，强弱结合。自划考勤，随时抽查。

可以去图书馆或计算机房上网查资料，不能无故离开。提前完成阶段性工作，可以提前离开。3.材料领用学生提交设计图纸，教师确认签字。

高值及消耗性材料按组登记，低值材料随用随取，避免浪费。4.小件工具及材料保管

每组6件工具，一个工具箱，一个专用抽屉。

工具箱、工具、材料、设计焊装的作品、抽屉钥匙自行保管至课设结束。5.元件损坏赔偿制度高价值元件领用前测试，使用中损坏折价赔偿。6.仪器、设备使用规定见任务书首页、末页，认真阅读7.计算机使用注意事项8.实验室保洁注意事项9.其他设施使用注意事项窗帘、电烙铁、万用表

离开实验室时，将椅子摆放整齐，桌面清理干净，废弃物丢入卫生间或电梯间的垃圾桶。

不要带与课设无关的物品，书包、饮水杯集中放在实验室后面的桌子上。不得用计算机玩游戏，个人文件存在E、F区。六.电子工程设计I-1的基本内容及安排电子工程设计训练概况电子工程设计工艺基础印刷电路板设计CAD软件稳压电源的设计与实现原理图设计电路板图设计变送器设计与实现功率放大器的设计与实现第二部分电子工程设计过程简单介绍一.需求分析1.确定设计任务任务来源：社会需求甲方委托立项理由：社会需求且尚未开发的产品。

已有产品提高性能、降低成本，提高市场竞争力。

降低生产成本，降低材料、能源消耗，提高产品质量和生产效率的生产技术改造。2.确定功能与指标满足实际需求---避免多余功能、过高指标、过长寿命。必要的功能扩展---生存期内可以发挥作用或能够延长生存期。必要的指标裕量---应该在正常范围之内。3.拟定设计任务书

用规范的技术文字对包括功能、指标在内的设计任务和要求进行描述。二.方案设计（自顶向下）1.整体技术路线的论证可以满足设计要求特点及其与其它同类技术对比具有的优点关键技术前期开发说明技术难点说明2.技术手段选择成熟技术有应用实例可供借鉴设计成本可以接受落后的不采纳不成熟的不采纳没有必要的不采纳自行开发必要的技术三.细节设计1.电路设计（自下而上）⑴选用经典电路来源：杂志、技术书籍---介绍过的应用实例个人技术文档---用过的电路器件应用手册---专门介绍的电路进一步处理：修改、增补、删减、创新⑵选择核心器件或组件自行设计依据：数据手册（DataSheet）应用笔记（ApplicationNote）第三方应用实例2.关键或疑难电路的试验⑴电路功能试验⑵电路参数试验3.整体电路的综合考虑实际功能难以把握需要进一步确认的电路实际应用中对参数影响因素较多的电路⑴各电路模块之间的衔接插接方式接口参数⑵各电路模块之间的共享和复用4.程序设计⑴程序完成的工作硬件工作替代数据采集、处理、储存、管理、传送过程控制或管理等等⑵程序设计任务总体结构规划---分为相对独立、互相联系的若干功能模块各功能模块具体任务规划各功能模块任务实现方法设计系统资源分配设计容错设计5.其他设计考虑经济---最小投入获得最大产出安全人性化环保测试稳定性及可靠性

结构四.实现飞线板电路实现---产品处于试验阶段并且电路相对简单1.焊装2.调试印刷电路板实现---产品基本定型或电路相对复杂单元电路调试---各功能模块单独调试系统调试---各功能模块联合调试

3.检测系统功能、指标的全面、详细检测第三部分电子工程设计训练的工艺基础

元件常识专题基本元件电抗元件、连接元件、半导体器件特殊元件换能器、转换器一.电抗元件⑴电阻固定电阻可变电阻电位器1.常见电抗元件⑵电容固定电容半可变电容可变电容⑶电感固定电感可变电感⑷变压器电源变压器匹配变压器脉冲变压器阻抗变换变压器2.电抗元件的参数⑴电阻负荷功率：温度系数：极限电压：阻值变化规律（电位器）：等等正负、大小与材料有关，越小越好详细参数可查手册与几何尺寸有关，详细参数可查手册线性（X）/指数（Z）/对数（D）⑵电容额定电压：几伏~几千伏信号处理电路要求不高，电源电路、高压电路必须考虑。绝缘电阻或漏电流：电解电容漏电流为mA级其他电容绝缘电阻为级温度系数：正负、大小与材料有关，越小越好详细参数可查手册⑶电感主要是与温度稳定性有关的参数3.电抗元件的封装•固定电阻常用碳膜金属膜⑴电阻特殊用途大功率排阻•可变电阻单圈多圈普通•电位器双联单圈单联多圈单联单圈单联滑动•固定电容瓷介质⑵电容独石涤纶铝电解•半可变电容•可变电容空气介质薄膜介质•固定电感⑶电感•可变电感•变压器脉冲变压器匹配变压器阻抗变换变压器电源变压器⑷表面贴装元件5.电抗元件的标称值及偏差⑴标称值一般构成数字倍率符号基本单位例：⑵基本单位电阻电容电感⑶倍率符号用于电阻用于电容用于电感⑷

数字(为生产及使用方便分为若干系列）计算公式：E通常取24，12，6称E24、E12、E6系列计算结果四舍五入例如：1.01.52.23.34.76.8用于误差较大的电解电容标识E6系列E12系列1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2用于小容量电容标识E24系列1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1用于普通电阻标识⑸

偏差百分数表示字母表示用于精密元件（电阻）百分数表示字母表示通用E24、E12、E6

系列百分数表示字母表示通用于电解电容⑹表示方法•直标容量：精度：耐压：阻值：精度：功率：•数码---有效数字---“0”的个数阻值：精度：容量：精度：耐压：•色码颜色数字倍率偏差(%)棕红橙黄绿蓝紫灰白黑无色银金阻值：精度：阻值：精度：⑺

习惯标识电容省略F用无倍率符号表示电阻省略用无倍率符号表示电感通常不省略二.连接器1.矩形连接器2.D形连接器3.IC插座4.压接端子排5.插接端子排6.跳线开关焊接操作常识专题1.焊接技术与焊锡

锡焊工艺不同焊锡的形态也不同，表面安装元件的再流焊使用的是膏状焊锡，除去有熔接焊件的作用

焊接主要分为熔焊、压焊、钎焊三种，电路板的焊接指的是钎焊中的锡焊。锡焊又有手工烙铁焊、波峰焊、再流焊（主要用于表面安装元件的焊接）三种焊接工艺。

锡焊的熔接材料为焊锡，称为焊料，被焊接的金属称为焊件。锡焊实际上是按一定比例混合的铅锡合金，目的是降低熔点，铅锡比不同熔点不同。为了保护焊件，焊锡的熔点一般低于200℃。为了焊接牢固焊锡的熔点也不是越低越好。2.手工烙铁焊接工具及构造还兼有粘接作用。用于波峰焊的焊锡时刻处于熔融状态，焊件表面必须涂抹助焊剂。用于手工烙铁焊的焊锡为丝状，习惯称为焊锡丝，内含助焊剂，加热时助焊剂蒸发起助焊作用。助焊剂完全蒸发后焊锡流动性变差，因此加热时间不宜过长，1~2秒为宜。

手工烙铁焊接工具按加热方式分为电热和气热二种，电热烙铁通过电热丝加热烙铁头，气热烙铁使用丁烷气体燃烧产生的热量加热烙铁头。

电热烙铁按供电方式分为高压供电和低压供电二种，低压烙铁通过电源变压器将220V高压交流电变换为24V低压交流电，在通过电热丝加热烙铁头，主要目的为了焊件和人身安全。

电热烙铁按其工作方式还分为控温与不控温二种，控温电热烙铁又分为恒温和调温二种。恒温电热烙铁，是利用磁控开关和铁磁材料的居里效应实现烙铁的恒温控制。调温电热烙铁可以人为设定烙铁温度，通过传感器测试烙铁头的温度，通过电子电路对设定温度和测试温度进行比较，通过电子开关或机械开关控制烙铁电源的通断达到控制烙铁温度的目的。3.准备工作（1）烙铁棉加水

烙铁棉用于清理烙铁头，但必须在湿润的状态下使用，否则容易破碎，清理效果也不好。烙铁棉加水时应按规定方法操作注意安全。（2）清理烙铁头（3）剪腿、剥线

烙铁头使用一段时间后，由于氧化作用表面会生成一层氧化物质，影响焊接操作和焊接质量。因此在烙铁使用中，应该经常在烙铁棉上清理烙铁头，保持烙铁头清洁。由于烙铁头为铜金属制品质地较软，为延长使用寿命烙铁头做了硬化处理，所以不要用硬物强行清除烙铁头表面的氧化物质，以免造成硬化层脱落影响烙铁头的使用寿命。

焊接前要对焊件进行处理，电路板的焊接焊件主要为电路板的焊盘、元件的引脚、导线的线头。对于电阻、电容这类引脚比较长的元件，要将引脚剪短。对于导线，要剥除焊接部分的护套。（4）引脚、线头润锡

元件引脚长度以在焊接面露出2~3毫米为宜。过长，影响焊接，同时还吸收烙铁头的热量。过短，可能造成漏焊或虚焊。

导线的线头一定要短，对于普通导线由于焊接时塑料护套遇热收缩，更要短。高温导线线头不要超过1毫米，普通导线0.5毫米。

为了保证焊接质量，多数元件的引脚在出厂时已经做了润锡处理，这类元件可以不作处理直接焊接。但由于铅锡容易氧化，出厂时间较长的元件仍然需要重新进行润锡处理。导线的品种很多，有镀银的，有镀锡的，也有铜裸线。为保证焊接质量，铜裸线必须进行润锡处理，其他品种视氧化情况而定。4.焊接

不论元件引脚还是导线线头，润锡时掌握2个原则：一个是用锡要少；另一个是加热时间要短。润锡时助焊剂肯定要蒸发，用锡过多的话，后续焊接过程中，用于熔接焊件的焊料主要来自于元件引脚或导线的线头，焊锡由于助焊剂蒸发活性变差而影响焊接质量。加热时间过长，助焊剂完全蒸发也会影响后续焊接质量。（1）烙铁用法

焊接时保证烙铁头与焊件、焊料有足够的接触面使热传导通路畅通，迅速加热，缩短焊接时间，保证焊接质量。

烙铁头要少挂锡，焊接前后都要清理掉烙铁头上多余的焊锡。（2）主要焊接内容

印刷电路板焊接主要包括如下几方面内容：•引脚焊接•单线搭接焊•多线先后搭接焊

元件引脚与焊盘之间的熔焊

在已经焊好的元件引脚上，焊接一条导线

在焊接有导线的元件引脚上，再先后焊接一条或多条导线•多线同时搭接焊

在已经焊好的元件引脚上，同时焊接多条导线（3）焊接方法•引脚焊接

接触顺序：引脚→焊锡→烙铁√引脚→烙铁→焊锡√焊锡→烙铁→引脚ו单线搭接焊•多线先后搭接焊

接触顺序：导线→焊锡→烙铁√导线→烙铁→焊锡√焊锡→烙铁→导线×

焊接时首先固定住已经焊好的线避免脱落，采用与已经焊好的导线顺向或逆向的平行方向焊接焊点规则美观。焊接顺序可参考单线搭接焊。•多线同时搭接焊

线头可以稍微长一点，绞扭在一起后，润锡剪短。焊点挂锡（加热时间务必短），焊接时手抓导线可以不再用锡。如果是独自焊接，其他形式的导线焊接也可以采取这种方法。1.印刷电路板基本知识单层板印刷电路板制作常识专题元件面焊接面多层板（双层板）元件面焊接面多层印刷电路板构成基本要素线条焊盘过孔阻焊膜图形符号说明字符2.印刷电路板制作基本过程绘制原理图---元件之间的逻辑连接关系描述生成印刷电路板图---元件之间电气连接图形表示工厂生产主要过程：打孔刻蚀线路图形镀锡印字电路符号、字符等印阻焊图形原理图转换为走线图---描述元件间物理连接关系3.黑白图制作过程手绘机绘布局---元件合理摆放原则：连线短、保证电气性能、美观走线---元件间物理连线原则：走线短、保证电气特性、美观走线图转换为黑白图共计四张图：正面走线图 反面走线图 阻焊图符号图制作方法：手绘、机绘、贴图贴图手绘正面走线图生成制板用胶片（照相或光绘）反面走线图阻焊图符号图第四部分印刷电路板CAD系统Protel99SEProtel99SE

----印刷电路板CAD系统ProtelTechnology公司主要功能：绘制电路原理图自动设计印刷电路板（PCB）特点：易于掌握功能齐全Protel

发展过程四个阶段：

Tango

运行于

DOS环境，采用命令行操作方式。

ProtelforDOS

运行于

DOS

环境，采用下拉菜单操作方式，可以使用鼠标操作。

ProtelforWindows

运行于

Win31

环境，图形界面。

Protel98、Protel99、Protel99SE、ProtelDXP

运行于

Win9X/2000/NT/XP环境。ProtelDXP

具有中/英文环境、国标图库，支持国标出图。一.

Protel

简介Protel99SE

的组成Schematic99SE

原理图设计平台PCB99SE

印刷电路板设计平台PLD99SE

可编程逻辑器件设计平台SIM99SE

混合模式电路仿真平台Route99SE

无网格布线器二.

Protel99SE

基本操作1.启动Protel99SE2.开始工作（1）建立工程文件（2）建立设计文件3.结束工作三.绘制原理图基本操作1.准备工作（1）打开或建立工程文件（2）打开或建立原理图设计文件（3）使设计窗口最大化（4）确定图幅A0（最大）~A4

5种A（最大）~E

5种选A4（5）调整图面显示PgUp–放大PgDn–缩小Home

窗口以光标为中心移动工具栏按钮全屏显示（5）增删及选择元件库（6）选择画线工具箱2.放置元件（1）选择元件（2）放置元件（3）移动元件（4）元件放置确认直线移动旋转

Space翻转

X

–水平

Y

–垂直3.修改元件属性LibRef

---元件在库中的名称Footprint

---元件的外形构造参数Designator

---元件标号Part

---元件电器参数Part

---元件在整体封装中的序号4.放置导线（1）选择线型Wire---电连线

Bus

---总线

BusEntry

---总线交连（2）放置导线步骤：选择起点---选择拐点---选择终点5.修改连线属性（1）连线尺寸（2）连线颜色smallest、small、medium、large4种0~238共239种6.元件引脚连线基本方法：端点对端点交叉相连放置节点7.放置节点（1）选择节点并放置（2）修改节点属性颜色：smallest、small、medium、large4种尺寸：0~238共239种8.其他操作（1）放置字符、放置网络标号、放置非电连线（2）元件、导线、节点、字符等单独移动（5）常用环境设置（4）成片移动、成片复制、成片删除（3）元件、导线、节点、字符等单独删除（6）生成、编辑库元件（8）转换为Word文档（7）属性的批量修改四.印刷电路板设计预备知识1.封装与封装库封装：元件物理形状、尺寸，引脚引出形式、引出位置、间距等例如：双列直插集成电路插座8脚DIP-816脚DIP-1640脚DIP-40DIP-8封装名表示：双列直插，8引脚，引脚间距0.1”DIP-40封装名表示：双列直插，40引脚，引脚间距0.1”第1脚第20脚第21脚第40脚豁口标记0.1英寸例如：单排接插件SIP5封装名表示：单列直插，5引脚，引脚间距0.1”8脚SIP85脚SIP5SIP8封装名表示：单列直插，8引脚，引脚间距0.1”0.3”0.4”0.5”例如：电阻AXIAL0.3封装名表示：电阻，引脚间距0.3”AXIAL0.4封装名表示：电阻，引脚间距0.4”AXIAL0.5封装名表示：电阻，引脚间距0.5”例如：电容0.1”0.2”0.3”RAD0.1封装名表示：电容，引脚间距0.1”RAD0.2封装名表示：电容，引脚间距0.2”RAD0.1封装名表示：电容，引脚间距0.3”例如：二极管0.3”0.4”0.5”二极管负极标识DIODE0.5封装名表示：二极管，引脚间距0.5”DIODE0.4封装名表示：二极管，引脚间距0.4”DIODE0.3封装名表示：二极管，引脚间距0.3”0.1”0.2”0.3”0.2”0.4”0.6”例如：电解电容RB.1/.2封装名表示：电解电容，引脚间距0.1”，外径0.2”RB.2/.4封装名表示：电解电容，引脚间距0.2”，外径0.4”RB.2/.4封装名表示：电解电容，引脚间距0.3”，外径0.6”电解电容负极标识例如：晶体管TO-5封装名TO-126封装名TO-92B封装名TO-18封装名表示：晶体管，引脚间距0.1”表示：晶体管，引脚间距0.05”表示：晶体管，引脚品字排列引脚间距0.1”表示：晶体管，引脚品字排列引脚间距0.05”封装库：分类存放元件封装信息的库文件例如：Advpcb.lib通用元件封装集合General.libMiscellaneous.lib主要为无源元件封装Transistors.lib全部为晶体管封装Transformers.lib各种为变压器封装封装名：元件封装库文件中检索某一元件信息的唯一入口2.

印刷电路板的层与面单面板焊接面元件面阻焊膜板基铜膜符号双面板元件面焊接面阻焊膜板基焊接面铜膜符号元件面铜膜阻焊膜焊接面元件面多层板（4层板）阻焊膜板基焊接面铜膜元件面铜膜绝缘层符号阻焊膜板基中间层铜膜中间层铜膜3.印刷电路板的层间连接双面板多层板（4层板）元件面铜膜金属化过孔或焊盘焊接面铜膜元件面铜膜中间层铜膜中间层铜膜焊接面铜膜金属化过孔或焊盘五.印刷电路板图绘制基本操作1.创建印刷电路板图设计文档2.基本环境参数设置⑴单位及网格设置Design--OptionDocumentOption--Option度量制：MatricImperial

单位：mil(千分之一英寸)可视网格：LinesDots捕获网格：50mil(X、Y)元件放置网格：50mil(X、Y)电子网格：8mil(缺省)⑵显示选择Design--OptionDocumentOption--Layers信号层：ToplayerBottomlayer符号层：Topoverlayer其它层：KeepoutlayerMultilayer系统可视网格1：显示/不显示设为100mil可视网格2：显示/不显示设为

1000mil设计规则校验结果：显示/不显示网络连线：显示/不显示焊盘过孔图形：显示/不显示层状态栏：当前显示的层和当前打开的层⑶层颜色选择Tools–Preferences–Colors信号层：Toplayer红（227）Bottomlayer蓝（229）符号层：Topoverlayer黄（230）其它层：Keepoutlayer洋红（231）Multilayer灰（213）可视网格1：白（233）可视网格2：白（233）设计规则校验结果：浅绿（228）网络连线：深绿（225）焊盘过孔图形：浅黄（218）系统：背景：黑（3）选中：白（233）⑷封装库加载Design–Add/RemoveLibraryProgramFiles\DesignExplorer99SE\Library\PCBAdvpcb.lib通用元件封装集合General.libMiscellaneous.lib主要为无源元件封装3.放置元件⑴选择元件封装库⑵浏览封装名及图形⑶选择元件封装⑷放置元件封装Place或双击封装名4.编辑元件属性⑴进入元件属性编辑操作⑵元件属性Designator

元件标号例如：R1Comment

元件参数例如：10K放置元件确认前按Tab

键放置元件完成后双击元件图形Footprint

元件封装名例如：AXIAL0.45.放置连线⑴打开工作层鼠标直选*键Toplayer/Bottomlayer

往复切换+键、-键各层间正、反方向循环切换⑵选择放线工具Place–Line

菜单选择View--Toolbars--PlacementTools工具箱选择Layer

所在图层在显示图层内选择Rotation

旋转角度0~360X/YLocation

所在图面坐标0~99999milLockprims

封装元素锁定可选Locked

位置锁定可选Selection

圈选状态可选⑶

放线单面走线鼠标操作左键：选择起点、拐点、终点右键：一次，结束放线/二次，退出放线操作双面走线鼠标操作左键：选择起点、拐点、终点*键：换面右键：一次，结束放线/二次，退出放线操作6.编辑连线属性⑴进入连线属性编辑操作结束放线操作前人一时刻按Tab

键放置连线完成后双击连线7.放置焊盘⑴选择放焊盘工具Place–Pad

菜单选择View--Toolbars--PlacementTools工具箱选择⑵放置焊盘鼠标左键确认放置位置，直接放置⑵连线属性Width

线宽在设计规则限定范围选择

Layer所在图层在显示图层内选择Net

所在网络名例如：GND

StarX/Y

起始点坐标0~99999milLocked

位置锁定可选Selection

圈选状态可选EndX/Y

终点坐标0~99999mil8.编辑焊盘属性⑴进入元件属性编辑操作放置焊盘确认前按Tab

键放置焊盘完成后双击焊盘图形⑵焊盘属性X/Ysize

焊盘X/Y方向尺寸1~99999milX/YLocation

所在图面坐标0~99999milShape

焊盘形状圆形/方形/八角形

Designator

焊盘标号例如：EHolesize

焊盘孔径1~99999milLayer所在图层在显示图层内选择Rotation

旋转角度0~360Locked

位置锁定可选Selection

圈选状态可选11.放置说明文字⑴选择放说明文字工具Place–String

菜单选择View--Toolbars--PlacementTools工具箱选择⑵编辑文字内容

选中放置字符串功能后按“Tab”键，在“属性”选项卡的“Text”对话框中填入字符内容后确认。10.编辑过孔属性9.放置过孔

操作与放置焊盘相同

操作与编辑焊盘属性相同⑵文字属性Text文本内容限西文Height

字符高度1~99999milWidth

线宽1~99999milFont

字形三种可选Layer所在图层在显示图层内选择Rotation

旋转角度0~360X/YLocation

所在图面坐标0~99999milSelection

圈选状态可选Locked

位置锁定可选Mirror

字符镜像可选12.编辑文字属性⑴进入文字属性编辑操作放置文字确认前按Tab

键放置文字完成后双击文字串13.其他操作（1）元件、焊盘、过孔、字符串单独移动（2）连线、焊盘、过孔、字符串单独删除（5）成片移动、成片复制、成片删除（4）连线的移动（3）单个元件复制、删除（6）生成、编辑元件封装（7）属性的批量修改六.手工绘制印刷电路板图3.确定印刷电路板外形尺寸

选择Keepout（禁止布线）层或Multilayer(公共层）为当前工作层。

在Keepout或Multilayer

层沿印刷电路板外轮廓放线。1.创建印刷电路板图设计文档2.基本环境参数设置4.放置元件5.调整布局6.放置连线7.放置说明文字七.自动绘制印刷电路板图1.完善原理图（1）原理图检查（2）封装检查（3）元件引脚确认2.准备工作（1）建立PCB设计文档（2）确定电路板外形边界（3）装载元件及网络表（5）选择设计规则（4）元件布局•连线走向选择Routinglayer•连线拓扑逻辑选择RoutingTopology•连线线宽选择WidthConstraint（6）手工预布线（7）预布线锁定（8）自动布线AutoRoute•整板自动布线All•区域自动布线Area•网络自动布线Net•元件自动布线Component•飞线自动布线Connection（8）布线拆除Re--Route•整板拆除All•区域拆除Area•网络拆除Net•元件拆除Component第五部分稳压电源设计与实现稳压电源设计与实现一.基本要求：交流输入直流输出~9V+5V~14V×2±12V二.稳压电路基本形式及工作原理：50Hz高压交流50Hz低压交流交流正半周交流负半周负载为电阻的脉动直流输出负载为电容的脉动直流输出三.集成线性稳压电源的工作原理+-+-+-+-50赫兹正弦交流输入交流正半周交流负半周全波整流输出滤波后直流输出稳压后直流输出正半波整流输出50赫兹正弦交流输入负半波整流输出++--+-+-正半波整流输出正半波整流输出--++负半波整流输出负半波整流输出++--四.制作基本要求及注意事项2.根据电路板预留元件位置，进行元件的合理布局并确认左右插座1.区分电路板的元件面和焊接面4.按要求安装左右插座引出插针并焊接•所有插针全部与焊盘焊接不要遗漏•焊锡不要沾到插针上3.元件布局完毕开始焊接•先焊小元件•先安装结构件5.安装集成线性稳压电路的散热片•将稳压电路安装在散热片上•先焊少量插针确认安装到位后再焊其它插针7.正确辨别电解电容的极性、耐压并焊接•极性不得接反•正、负12V电源整流输出的滤波电容耐压不得低于25V•对准电路板上为散热片预留的安装孔将DIP8脚插座装入电路板的网孔中•用螺钉将散热片固定在电路板上焊牢DIP插座6.安装保险管插座和整流桥DIP8脚插座并焊接•将稳压电路的三个引脚插入DIP8脚插座的合适位置上•计算AC9V、AC15V整流输出直流电压的幅值9.焊接电源板的交流引入线及直流引出线•正确辨别稳压电路的输入、输出引脚8.焊接各元件之间的连线•正确辨别整流桥的输入、输出引脚，无法辨别的根据整流桥工作原理及内部电路形式用数字多用表测量鉴别•确认右插座交流电源引入位置•确认左插座直流电源引出位置•确认整流桥交流电源接入引脚•确认稳压电路稳压直流电源输出引脚五.调试方法及注意事项2.测试时，电源板负责交流电源输入的右插座与调试台标有~9V、~15V的插座连接，左插座悬空。1.电源板焊接完毕，对照原理图认真查线一遍然后开始测试。4.用数字多用表按电源板左插座直流电源引出定义，检测+5V、+12V、-12V输出。3.连接完毕后，打开调试台电源远离电源板1~2分钟，观察电路板有无异味或异常响动，如果一切正常可以开始进一步的测试。5.若+5V、+12V、-12V输出不正常，需要重新查线检查有无错焊、漏焊、虚焊等，并重复2、3、4的步骤。6.输出正常的电源板，替换模板上的电源板后，若模板正常运行，电源板的设计工作结束。否则，检查电路板的左右插座有无虚焊、脱焊等问题。第六部分变送器设计与实现变送器设计与实现一.基本要求：对应测量温度0~100℃输出电压

0~5V限制条件

输出电压≤5V输出电压≥0V二.设计参考1.AD590特性2.变送器特性3.运算放大器特性4.运算放大器特性5.AD590恒流补偿特性6.AD590取样电路特性+-7.运算放大器输出平移特性8.运算放大器加法特性三.设计要求及注意事项1.滑动变阻器的使用3.电路干扰的抑制2.稳压二极管的使用4.模拟/数字电源的区分使用5.限幅电路设计注意6.运算放大器失调电阻的使用四.标定原理及方法通过标定解决的问题使的过程称为调“零”使的过程称为调“满度”2.标定原理⑴

运算放大器标定原理或运放理想条件不成立解决方法，调整使---调“零”，运放非理想，R选取不当解决方法，调整R值使---调“慢度”⑵

运算放大器（平移）标定原理调整使---调“零”调整使---调“满度”

由可知，的改变将影响，调“零”、调“满度”需要反复多次才能满足规定的指标要求。⑶

运算放大器（加法）标定原理调整使---调“零”调整使---调“满度”第七部分设计报告撰写规范设计报告撰写规范一.主要内容1.课题背景2.需求分析

主要解决什么问题、满足什么要求、达到什么目的。例如：增加功能、提高技术指标、降低能耗、降低污染、提高生产效率等等。

所要设计的产品、系统或生产工艺流程要完成哪些任务，有哪些基本要求（例如，功能、指标、基本性能、目标成本、技术水平等方面的要求），需要解决哪些关键性的问题。通过需求分析归纳出基本的设计任务，形成设计任务书。3.方案（论证）设计4.电路（选择）设计

按照设计任务的要求提出解决方案，包括解决问题方法的对比，电路性能的分析等等，为后面进一步的细节设计提供决策依据。最终形成涉及设计任务各个环节的设计框架，可以不涉及具体的电路、程序等内容。

在方案设计形成的基本设计框架内，根据设计任务的要求选择能够解决问题，同时满足设计要求的电路。电路设计内容使用工程图纸进行表述，并配以文字说明介绍电路的基本组成及主要元件的功能。5.原理分析6.理论计算7.调试原理与方法

说明所选电路或系统的工作过程，如何解决设计任务中提出的技术问题，如何实现规定的功能，如何满足规定的指标。

可包含于原理分析中，通过数学计算直接描述电路的性能，也可以制成图表说明问题，为原理分析提供理论依据。

调试，包括电路或系统功能和指标的检验，它以电路或系统的基本工作原理为基础，并且遵循一定的方法。9.误差分析8.调试过程及数据

对于调试项目、所用仪器、测试电路的连接方法可以使用图、表进行表述。准确、客观的记录数据，结果也可以制成相应的图、表，以便更加直观的表明电路或系统的性能。

对于实测结果与理论计算或理想结果之间存在的差距，根据对于电路或系统各环节性能的了解，提出科学的解释，并提出改进措施。11.结论10.出现的问题分析及解决

在设计方案、设计电路具体实施过程中出现了哪些问题，产生这些问题的原因分析结论，这些问题如何解决，最终问题是否得以解决。

是否解决了全部设计问题，是否达到设计要求。是否满足全部的功能、指标要求等等。12.体会与建议

收获、感想。对于实验内容、教学安排、实验室管理等各方面的意见与建议。二.格式1.首页---封面电子工程设计报告题目：稳压电源与变送器电路设计姓名学号：指导教师：完成日期：专业：小组：2.中文摘要---400字以内3.目录---按三级标题编写4.正文---课题背景~结论题序结构1一、（一）1.

（1）题序结构2第一章一、（一）1.题序结构3第一章第一节一、（一）题序结构41.1.11.1.15.致谢---合作人、其它组的同学6.参考文献[1]江白《场论》科学出版社2000年2月7.体会与建议三.版面要求1.电路图---用PROTEL99绘制贴在WORD文档中2.公式---用公式编辑器生成，格式、风格统一3.图表---需要有统一的编号，风格统一4.文字---分为标题和正文二部分标题：

第一层次（章）题序及标题用小二号黑体字居中双倍行距

第二层次（节）题序及标题用小三号黑体字左侧顶格单倍行距

第三层次（条）题序及标题用四号黑体字左侧顶格单倍行距5.纸张---A4纸6.页面---左、上边距2.5cm，右、下边距2cmEND正文：小四号，宋体，每页44行，每行34字

其余各层题序及标题用小四号黑体字左侧顶格单倍行距电子工程设计-2、3电子工程设计训练内容传感器采集变送器模数转换器无线通讯部分小键盘LED显示电路单片机电路控制器件*驱动器*数模转换器红外遥控部分串行驱动PC机自由发挥选择内容打印机*打印驱动*直流电源+5V、±12V信息控制与通讯系统框图第二阶段计算机采集控制、软件编写调试，实现系统的基本功能。1：模数转换电路的设计、制作、调试、校准。2：数模转换电路设计、制作、调试。3：讲解数字电路的调试方法和故障分析。4：单片机硬件电路设计、制作、调试、编程。5：键盘显示电路设计、制作、调试。6：温度闭环的自动控制。第三阶段（1）打印与时钟的扩展设计1：打印机驱动及时钟电路的设计、制作、调试。2：根据时间设定，完成定时控制。3：打印当前时间、温度值、过程曲线。红外遥控系统1：手持红外遥控电路的设计、制作、调试。2：能在遥控器上显示系统参数和控制系统工作。3：遥控距离不小于5米。*第三阶段（2）PC机控制温控系统的设计1：设计单片机系统板与PC机之间串行通讯的接口电路。2：编写PC机与单片机系统的串行通讯软件，完成基本通讯功能。3：在PC机上能动态显示测量温度。4：通过PC机上编程实现单片机温控系统的闭环控制。如何进行硬件系统设计？（1）1）对整个系统的功能要求、信息来源、被控对象、技术指标做全面的分析。明确系统各部分的具体功能要求。温控系统（±2℃）、传感器（类型）、A/D（转换精度）、显示（显示位数、器件）、键盘（键数量）、D/A、打印、时钟、通讯等。如何进行硬件系统设计？（2）2）根据系统要求确定相应的硬件为了便于操作将系统分成几个模块分别进行设计调试。3）整体电路设计单片机资源的分配，包括：I/O、内部RAM、定时器、中断源、串口，外部功能部件的地址空间分配。实验模板简介变送器A/D稳压电源D/A单片机显示键盘控制4×5键盘红外控制时钟打印电源输出恒流源1：模数及数模转换电路完成电路设计，画出电路原理图。完成A/D（ADC0804）、D/A（DAC0832）电路板的焊接调试。在教学模板上完成数据采集和输出控制。2：单片机电路完成外围电路设计，画出电路原理图。 外围电路包括：复位、振荡器、译码电路*、数据缓冲驱动电路等。线路板的焊接调试。仿真器的使用。通过仿真器能从A/D读取一个数，即温度变化值。3：显示电路4位LED数码管显示。（双字符共阴显示）要求：能显示出变化的温度值。电路原理设计动态刷新方法（8279）静态锁存方法（并行/串行锁存，74LS273）电路板焊接调试通过编程将从A/D采集的数据转换成温度显示出来。4：键盘电路4行5列键盘。要求：1）能读键值（按下一个键能在仿真器中读出）。 2）通过键盘输入数据控制D/A产生温度变化。5：闭环控制（软件编程）测控对象加热制冷温度传感器A/D实测单片机键盘设置实测＞设置实测＜设置D/AA/D的相关知识（1）什么是A/D（模数转换）？将模拟信号转换成计算机能识别的数字信号。A/D转换器的技术指标1）分辨率（转换位数）用输出二进制数或BCD码位数表示。例：AD0804的分辨率是8位那么转换后输出数据可用28个二进制数进行量化。用百分数表示：1/28=0.0244%A/D的相关知识（2）例：5G14433的分辨率为3（1/2）位那么转换后输出数据满度为1999。用百分数表示：1/1999=0.05%2）转换时间（A/D完成一次转换所需的时间）高速A/D（并行）：几十ns中速（逐次比较式）：几us~十几us低速（双积分型）：ms级A/D的相关知识（3）3）转换精度（反映实际A/D与理想A/D差别）通常转换精度对应的误差是不可调整的，它不包括量化误差（由分辨率引起的误差）。它是器件本身固有的。4）其他指标温度系数、电源电压变化的抑制比等。A/D的相关知识（4）逐次比较式ADC0801-0805双积分式ICL71095G14433量化反馈式并行A/D其他：串行、多通道种类多、数量大，应用最广。仪器仪表、非快速前向通道用量最小新型应用领域8-13位二进制，中速（us）12位、3（1/2）慢速（ms）位数低速度快（ns）外围简单、体积小、速度较高价格较低较低、高分辨率性价比高价格高价格较高A/D电路的设计（1）1）温度测量范围：0~100℃温度测量误差：小于等于±2℃2）选择A/D分辨率：以ADC0804为例分辨率为28=256bit，100℃÷256=0.39℃/1bit即：1bit反映出0.39℃的变化。3）选择A/D转换时间：ADC0804转换时间100us由于温度是一个缓慢变化量，所以100us可以满足设计要求。A/D电路的设计（2）4）选择接口方式并口：硬件外围电路复杂，编程容易。串口：外围电路简单，编程复杂。一般信号包括：串行数据线、串行时钟并口A/D数据总线（8位）控制总线A/D电路的设计（3）5）参考电压模拟量变化范围：0~100℃转换为电信号范围：0~5VA/D的参考电压（VREF）一般为满量程的一半。6）外围电路、工作方式的设计参考电压、时钟电路、积分电路、片选、读写信号等。工作方式：查询方式、中断方式。A/D电路的设计（4）7）温度、采样值、参考电压之间的关系温度（C）：0~100℃对应0~5V（A/D输入）采样值（DHEX）：00H~0FFH（1）设A/D参考电压为2.5V

（2）设A/D参考电压为3.2VC=DHEX0FFH×100℃C=?A/D电路的设计（5）8）ADC0804数据线读写控制片选时钟输入中断申请模拟输入参考电压A/D电路的设计（6）8）ADC0804A/D电路的设计（7）+5V+5V模数输入-12V-12V+12V+12VGNDGND+5V+5VP3.2ALERSTWRD0RDD1A4D2A3D3A2D4A1D5C4D6C3D7C2P3.4C1GNDGND9）插座定义说明A/D电路P13图六P13图一A/D电路的设计（8）+5V+5VP3.2ALERSTWRD0RDD1A4D2A3D3A2D4A1D5C4D6C3D7C2P3.4C1GNDGND9）插座定义说明D/A片选A/D片选数据总线中断输入写信号读信号D/A的相关知识（1）什么是D/A（数模转换）？将一个数字量转换成一个模拟量。D/A转换器的性能指标主要有静态指标、动态指标。1）分辨率（静态指标）单位数码变化所对应输出模拟量（电压或电流）的变化量。通常用输入数字量的位数或最大输入码的个数表示。D/A的相关知识（2）如：8位二进制D/A，分辨率为8位△=1/256=0.39%4字位9999D/A，分辨率为△=1/9999=0.01%由此可知，D/A位数越多，分辨率就越高。D/A的相关知识（3）2）建立时间（动态指标）是指输入数字量变化后，输出模拟量稳定到相应数值内所经历的时间。超高速：<100ns较高速：100ns~1us高速：1us~10us中速：10us~100us低速：>100usD/A电路的设计（1）1）了解控制对象（1）加热制冷驱动电路的输入：-10V~+10V（2）分辨率采用8位（3）有无速度要求2）选择接口方式3）选择参考电压4）电路设计注意：D/A的输出信号是电压还是电流。D/A电路的设计（2）+5V+5V数模输出-12V-12V+12V+12VGNDGND+5V+5VP3.2ALERSTWRD0RDD1A4D2A3D3A2D4A1D5C4D6C3D7C2P3.4C1GNDGND5）插座定义说明D/A电路P13图六P13图一D/A电路的设计（3）+5V+5VP3.2ALERSTWRD0RDD1A4D2A3D3A2D4A1D5C4D6C3D7C2P3.4C1GNDGND5）插座定义说明D/A片选A/D片选数据总线中断输入写信号读信号D/A电路的设计（4）6）DAC0832数据线数据线片选电流输出参考电压反馈输入数据允许输入端数据传送信号写选通D/A电路的设计（5）6）DAC0832DAC0832内部框图单片机电路的设计（1）单片机P0P2P1地址锁存器高8位地址低8位地址16位地址总线数据总线8位数据线ALERDWR控制总线复位振荡器单片机电路的设计（2）外部数据存储器外部程序存储器外部存储器扩展A/D4位显示D/A键盘时钟打印AT89C51/52RDWR单片机EAVCC/GND译码电路的设计（1）A/D4位显示D/A键盘时钟打印地址空间的分配16位地址（A0~A15）寻址范围：0000H~FFFFH地址锁存器A8~A15高8位地址A0~A7低8位地址P2P0译码电路译码电路的设计（2）线性选择法将空余的地址总线中的某一根地址线作为外部功能器件的片选信号线。优点：不需地址译码。缺点：扩展器件数目受到限制。地址译码法利用译码器芯片（74LS138、139）进行编码。优点：可以扩大扩展器件数目。译码电路的设计（3）单片机线性选择法A/DD/AP2.7P2.6CSCSA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址A/D01**************4000H~7FFFHD/A10**************8000H~BFFFH译码电路的设计（4）单片机地址译码法1A/DD/AP2.7P2.6CSCSA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0地址A/D0