《高频电子线路》课程设计-定时器4—光控路灯毕业论文.doc
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1、辽 宁 师 范 大 学高频电子线路课程设计(2009级本科)题 目: 定时器4光控路灯 学 院: 物理与电子技术学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 班级学号: 姓 名: 指导教师: 完成日期:2011 年 11月1日 目录一内容摘要2二关键词22.1 PCB22.2 74LS161 62.3 NE555 112.4 74LS04132.5 74LS0016三主体部分163.1 设计内容及要求163.1.1 设计内容163.1.2 要求163.2 原理图及工作原理163.2.1 流程图163.2.2 原理图163.2.3 PCB图173.2.4 工作原理173.3 元器件的识别183.4 组
2、装调试193.5总结与展望19四参考文献21五收获与体会22数字电子技术课程设计:光控路灯一 内容摘要光控定时控制路灯电路,当天黑时,路灯自动点亮,模拟成动态7秒后路灯自动关闭,夏天5秒后路灯自动关闭,第二天重复此过程。二 关键词1.PCB一般PCB基本设计流程如下:前期准备-PCB结构设计-PCB布局-布线-布线优化和丝印-网络和DRC检查和结构检查-制版。第一:前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一块好的板子,除了要设计好原理之外,还要画得好。在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库,但一般情
3、况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库,再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高,它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松,只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS:注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计,做好后就准备开始做PCB设计了。第二:PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在PCB设计环境下绘制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。第三:PCB布局。布局说白了就是
4、在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话,就可以在原理图上生成网络表(Design-CreateNetlist),之后在PCB图上导入网络表(Design-LoadNets)。就看见器件哗啦啦的全堆上去了,各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行:按电气性能合理分区,一般分为:数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开
5、放置,必要时还应考虑热对流措施;I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;在每个集成电路的电源输入脚和地之间,需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容。继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如
6、同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线,充分考虑。第四:布线。布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中,布线一般有这么三种境界的划分:首先是布通,这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通,搞得到处是飞线,那将是一块不合格的板子,可以说还没入门。其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后,认真调整布线,使其能达到最佳的电器性能。接着是美观。假如你的布线布通了,也没有什么影响电器
7、性能的地方,但是一眼看过去杂乱无章的,加上五彩缤纷、花花绿绿的,那就算你的电器性能怎么好,在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一,不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现,否则就是舍本逐末了。布线时主要按以下原则进行:一般情况下,首先应对电源线和地线进行布线,以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线电源线信号线,通常信号线宽为:0.20.3mm,最细宽度可达0.050.07mm,电源线一般为1.22.5mm。对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路,即构成一
8、个地网来使用(模拟电路的地则不能这样使用)预先对要求比较严格的线(如高频线)进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。振荡器外壳接地,时钟线要尽量短,且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积,而不应该走其它信号线,以使周围电场趋近于零;尽可能采用45o的折线布线,不可使用90o折线,以减小高频信号的辐射;(要求高的线还要用双弧线)任何信号线都不要形成环路,如不可避免,环路应尽量小;信号线的过孔要尽量少;关键的线尽量短而粗,并在两边加上保护地。通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场
9、带信号时,要用“地线-信号-地线”的方式引出。关键信号应预留测试点,以方便生产和维修检测用原理图布线完成后,应对布线进行优化;同时,经初步网络检查和DRC检查无误后,对未布线区域进行地线填充,用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。PCB布线工艺要求线一般情况下,信号线宽为0.3mm(12mil),电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil),实际应用中,条件允许时应考虑加大距离;布线密度较高时,可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线,线的
10、宽度为0.254mm(10mil),线间距不小于0.254mm(10mil)。特殊情况下,当器件管脚较密,宽度较窄时,可按适当减小线宽和线间距。焊盘(PAD)焊盘(PAD)与过渡孔(VIA)的基本要求是:盘的直径比孔的直径要大于0.6mm;例如,通用插脚式电阻、电容和集成电路等,采用盘/孔尺寸1.6mm/0.8mm(63mil/32mil),插座、插针和二极管1N4007等,采用1.8mm/1.0mm(71mil/39mil)。实际应用中,应根据实际元件的尺寸来定,有条件时,可适当加大焊盘尺寸;PCB板上设计的元件安装孔径应比元件管脚的实际尺寸大0.20.4mm左右。过孔(VIA)一般为1.2
11、7mm/0.7mm(50mil/28mil);当布线密度较高时,过孔尺寸可适当减小,但不宜过小,可考虑采用1.0mm/0.6mm(40mil/24mil)。焊盘、线、过孔的间距要求PADandVIA:0.3mm(12mil)PADandPAD:0.3mm(12mil)PADandTRACK:0.3mm(12mil)TRACKandTRACK:0.3mm(12mil)密度较高时:PADandVIA:0.254mm(10mil)PADandPAD:0.254mm(10mil)PADandTRACK:0.254mm(10mil)TRACKandTRACK:0.254mm(10mil)第五:布线优化和
12、丝印。“没有最好的,只有更好的”!不管你怎么挖空心思的去设计,等你画完之后,再去看一看,还是会觉得很多地方可以修改的。一般设计的经验是:优化布线的时间是初次布线的时间的两倍。感觉没什么地方需要修改之后,就可以铺铜了(Place-polygonPlane)。铺铜一般铺地线(注意模拟地和数字地的分离),多层板时还可能需要铺电源。时对于丝印,要注意不能被器件挡住或被过孔和焊盘去掉。同时,设计时正视元件面,底层的字做镜像处理,以免混淆层面。第六:网络和DRC检查和结构检查。首先,在确定电路原理图设计无误的前提下,将所生成的PCB网络文件与原理图网络文件进行物理连接关系的网络检查(NETCHECK),并
13、根据输出文件结果及时对设计进行修正,以保证布线连接关系的正确性;网络检查正确通过后,对PCB设计进行DRC检查,并根据输出文件结果及时对设计进行修正,以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。第七:制版。在此之前,最好还要有一个审核的过程。PCB设计是一个考心思的工作,谁的心思密,经验高,设计出来的板子就好。所以设计时要极其细心,充分考虑各方面的因数(比如说便于维修和检查这一项很多人就不去考虑),精益求精,就一定能设计出一个好板子。274LS1614 位二进制同步计数器(异步清除) 简要说明:161 为可预置的 4 位二进制同步计数器,共有 54/74161
14、 和 54/74LS161 两种线路结 构型式,其主要电特性的典型值如下:型号FMAXPDCT54161/CT7416132MHz305mWCT54LS161/CT74LS16132MHz93mW161 的清除端是异步的。当清除端 CLEAR 为低电平时,不管时钟端 CLOCK 状态如何,即可完成清除功能。161 的预置是同步的。当置入控制器 LOAD 为低电平时,在 CLOCK 上升沿作用下,输出端 QAQD 与数据输入端 AD 相一致。对于54/74161,当 CLOCK 由低至高跳变或跳变前,如果计数控制端 ENP、 ENT 为高电平,则 LOAD 应避免由低至高电平的跳变,而 54/7
15、4LS161 无此种限制。161 的计数是同步的,靠 CLOCK 同时加在四个触发器上而实现的。 当 ENP、ENT 均为高电平时,在 CLOCK 上升沿作用下 QAQD 同时变 化,从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。对于 54/74161,只 有当 CLOCk 为高电平时,ENP、ENT 才允许由高至低电平的跳变,而54/74LS161 的 ENP、ENT 跳变与 CLOCK 无关。161 有超前进位功能。当计数溢出时,进位输出端(RCO)输出 一个高电平脉冲,其宽度为 QA 的高电平部分。在不外加门电路的情况下,可级联成 N 位同步计数器。对于 54/74LS161,在 CLOCk 出
16、现前,即使 ENP、ENT、CLEAR 发 生变化,电路的功能也不受影响。管脚图:引出端符号:16PCO进位输出端CLOCK时钟输入端(上升沿有效) CLEAR异步清除输入端(低电平有效) ENP 计数控制端ENT计数控制端ABCD并行数据输入端LOAD同步并行置入控制端(低电平有效)QAQD输出端功能表:极限值说明:H高电平 L低电平 X任意低到高电平跳变电源电压-7V输入电压54/74161-5.5V54/74LS161-7V ENP 与 ENT 间电压54/74161-5.5V工作环境温度54-5512574-070 贮存温度-65150推荐工作条件:CT54161/CT74161CT5
17、4LS161/CT74LS161单位最小额定最大最小额定最大电源电压 Vcc54455555.5V7447555254.7555.25输入高电平电压 VIH22V输入低电平电压 VIL540807V740808输出高电平电流 IOH-800-400A输出低电平电流 IOL54164mA74168时钟频率fCP025025MHz脉冲宽度 tWCLOCK2525nsCLEAR2020建立时间tsetA-D、ENP2020nsLOAD2520保持时间tH00ns时序图:逻辑图静态特性(TA 为工作环境温度范围)参数测试条件【1】161LS161单位最小最大最小最大VIK 输入钳位电压Vcc 最小II
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