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1、,r-aHUS第一章电子生日蜡烛的概述31.1 产品的介绍3工作原理31.3动手实践41.4 本卷须知41.5 所需元器件4第二章PR0TEL99简介52.1 PROTEL99的开展与演变52.2 PROTEL99的特点52.3 电路板设计的基本步骤5第三章电路原理图的设计与绘制73.1 电子生日蜡烛的电路图如下73.2 电路原理图设计步骤83.3 网络表的生成9第四章印制电路板的设计与绘制104.1 印制电路板的布线流程104.2 电路的焊接12总结13附录1电子生日蜡烛的电路原理图15附录2单片机歌曲演奏电子生日歌曲16前三21世纪是一个变幻莫测的世纪,是一个催人奋进的时代.科学技术的飞速
2、开展,知识更新日新月异.希望,困惑,机遇,挑战,随时随地都有可能出现在每一个社会成员的生活之中.抓住机遇,寻求开展,迎接挑战,适应变化的制胜法宝就是学习一门科学技术.随着IT信息时代的到来,也带动了电子产业高速的开展。目前，电子信息技术已成为我国国民经济不可或缺的支柱产业的一局部，电子信息在社会的应用和普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化,数字化，网络化的重要标志。高中毕业我选择了湖南信息学院应用电子专业,通过近两年的专业课程的学习，我掌握了现代电子技术的基本理论和知识,对最前沿的电子科学技术也有了一定的了解,并从中获得的学习的乐趣。在即将毕业之即我选择了谭立新教师的电子生日蜡烛作为我的毕
3、业设计，也是作为我近两年来学习的一个总结。第一章电子生日蜡烛的概述1.1产品介绍这是一个模拟真实蜡烛的实验产品，用火点亮，用嘴吹灭。点亮时同时播放“祝你生日快乐乐曲，吹灭时乐曲停顿播放。它能为你的生日增添喜庆气氛。图Ll1.2工作原理：如上图所示。用热敏电阻Rt和微型MlC1驻极体话筒）做灯芯（实现火点亮嘴吹灭），数只LED围绕在灯芯周围，点亮时即是烛光。其工作原理简述如下：1.2.1.用火点亮Q3Q4组成双稳触发电路,当用火给热敏电阻Rt加温时,其阻值迅速减小,Q4集电极电压降低一Q3基极电压降低一Q3集电极电压升高一Q4基极电压也升高一Q4集电极电压进一步降低电路发生翻转,Q3截止,Q4饱
4、和,Q4集电极输出低电平使Q5饱和导通,LED得电发光，同时音乐IC也得电开场演奏祝你生日快乐乐曲。1.2.2.用嘴吹灭当嘴对着MIC吹气时,MIC感应出的电信号经QlQ2放大后,由二极管Dl整流为正脉冲加至Q3基极,Q3基极电压升高一Q3集电极电压降低Q4基极电压也降低一Q4集电极电压升高一Q4基极电压进一步升高,双稳电路再一次发生翻转,Q3饱和,Q4截止,Q4集电极输出高电平使Q5截止,LED断电熄灭,音乐IC也断电停顿播放音乐。1.3 动手实践：按上图插接好元件.本电路所用元件较前面电路稍多，故连接完成后要仔细检查,确认无误后,接入电源,用打火机烧烤Rt,LED应能点亮同时音乐IC开场工
5、作扬声器有乐曲播此然后嘴对MlC吹气,LED和音乐IC能断电。1.4 本卷须知1. 4.1.热敏电阻Rt不能进展直接烧烤，应在其上缠绕金属丝。1.4.2.音乐IC的接发，供电端与触发端接于Q5集电极。1.5. 5所需元器件1.6. 1.微型话筒一个。1.6.2. 1OK电阻3个，IM电阻一个，IK电阻2个，IooK电阻2个。1.6.3. 102PF电容一个，电解电容IOUP一个。1.5. 4.NPN三极管4个，PNP三极管一个。1. 5.5.整流二极管一个，发光二极管一个。1.5. 6.热敏电阻一个。1. 5.7.微型扬声器一个。1. 5.8.祝你生日快乐音乐IC一个。第二章PROTEL99简
6、介1.1 PR0TEL99的开展与演变随着现在科学日新月异地开展，现代电子工业也取得了长足的进步，大规模、超大规模集成电路的使用使印制电路版的走线愈加精细和复杂。在这种情况下，传统的手工方式设计和制作印制电路版已显得越来越难以适应形势了。幸运的是电子计算机的飞速开展有效地解决了这个问题，精明的软件厂商针对广阔电子界人士的需求及时推出了自己的电子线路CAD（计算机辅助设计）软件。这些软件有一些共同的特征：它们能够协助用户完成电子产品路线的设计工作，对比完善的电子线路CAD软件至少具有自动布线的功能，更完善的还应有自动布局、逻辑检测、逻辑模拟等功能。PROTEL99就是这类软件中出色代表。PROT
7、EL软件的良好信誉以及PR0TEL99的卓越表现使之很快成为众多EDA用户的首选软件。2. 2PROTEL99的特点Protel99主要由两大局部组成：原理图系统(schematic99)。它主要用于电路原理图的设计为印制电路板的设计打好根基。印制电路板设计系统(PCB99)O它主要用于印制电路板的设计，产生最终的PCB文件，直接联系到印制电路板的生产。2.3电路板设计的基本步骤一般而言，印制电路板设计最基本的完整过程大体可分为3个步骤。2. 3.1原理图的设计原理图的设计主要是利用protel99的原理图设计系(adVancedschematic)绘制一张电路原理图。设计者应充分利用prot
8、el99所提供的强大而完善的原理图绘图工具、测试工具、模拟仿真工具和各种编辑功能，来实现其目的，最终获得一张正确、精巧的电路原理图，以便为接下来的工作做好准2. 3.2产生网路表网路表是电路原理图设计(sch)和印制电路板设计(pcb)之间的桥梁和纽带，它是印制电路板设计中自动布线的根基和灵魂。网路表可以由电路电路原理图生成，也可以从已有的印制电路板文件中提取。2. 3.3印制电路板的设计印制电路板的设计主要是针对prote199的另外一个强大的设计系统一印制电路板设计系统pcb而言的。设计者可以充分利用protel99所提供的无可对比的强大的pcb功能来实现印制电路板的设计工作。简而言之，电
9、路板设计过程首先是绘制电路原理图，然后由电路原理图文件生产网路表，最后在PCb设计系统中根据网路表完成自动布线工作。也可以根据电路原理图直接进展手工布线而不必生产网络表。完成布线工作后，可以利用打印机或绘图仪进展输出打印。除此之外，用户在设计过程中可能还要完成其他一些工作，例如创立自己的元件库、编辑新元件、生产各种表表等。了解了电路板设计的基本步骤之后，是不是觉得设计一块自己的电路板并不是一件难事了，事实上要真正设计出一块满足技术要求、功能完善、布局合理且可靠、应用、美观的电路板绝非一朝一夕能做到的。不过没关系，万丈高楼平地起。好了，现在就让我们正式步入ProteI99的神奇世界。第三章电路原
10、理图的绘制在第一章中我们对电子生日蜡烛的产品介绍和他们的工作原理作了讲解，以及最后电路的动手安装实践也作了一些阐述，在第二章中我们也对PR0TEL99设计软件也作了一些简单的介绍，那么接下来我们将把平面电路图用PROTEL99软件进展电路原理图的设计与绘制和印制电路板的设计与绘制，在这一章节中我们只介绍PR0TEL99软件若何绘制电路原理图，而印制电路板的设计与绘制我们将在以后的章节中介绍。2.1 电子生日蜡烛的电路图如图3.1：图3.1电子生日蜡烛的电路图2.2 原理图的设计步骤正如前面所介绍的，电路原理图的设计是印制电路板设计中的三大步骤的第一步，也是非常重要的一步。电路原理图设计的好坏直
11、接影响到后面的工作。首先，原理图的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的根基上所进展的工作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，这样不尽可以尽量防止工作出错，也便于读图、便于查找和纠正错误；最后，在满足正确性和布局合理的前提下应力求原理图的美观。电路原理图的设计过程可分为以下几个步骤：(1)设置电路图纸参数及有关信息用户根据电路图的复杂程度设置所用图纸的格式、尺寸、方向等参数以及与设计有关的信息，为了以后的设计工作建设一个适宜的工作平面。我们在设计的时候设计图纸的大小为A4,水平放置，工作区颜色为233号色，边框颜色为63号色。(2)装入所需要的元件库将包含有用户所需要元件的元件库装入设计系
12、统中，以便用户从中查找和选定所需要的元器件。我们在设计的时候由于所需的元器件系统都自带，所以无需我们再装入。(3)放置元件将用户选定的元件方置到已建设好的工作平面，并对元件在工作平面位进展调整，对元件的序号、封装形式、显示状态等进展定义和设置，以便为下一步的布线工作打好根基。由于原件过多，这一步骤我们就不在讲述，经过放置和调整后的原理图如下。(4)电路图布线该过程实际上是利用PROTEL99所提供的各种工具、命令进展画图工具，将事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，使各元件之间具有用户所设计的电气连接关系。布线完毕后，一张完整的电路图才算是基本完成。我们把所有的元器件都列
13、出来后就可以根据图纸所提供的效果图进展布线。(5)调整、检测和修改在该过程中，用户利用PROTEL99所提供的各种工具对前面所绘制的原理图做进一步的调整和修改，以保证原理图的正确和美观。这一步骤我们也不做过多的描述，可根据需要任意的调整。调整完成后进展电气法那么(ERC)测试，如有错误侧进展修改，如没有可生成网络表。(6)补充完善该过程主要是对原理图做一些相应的说明、标注和修饰，以增加可读性和可视性。(7)保存和打印输出这局部工作主要是对设计完成的原理图进展保存、包括存盘、打印输出等，以供在以后的工作中使用。以上就是PR0TEL99软件设计电路原理图的设计步骤，按照上边的步骤我们就能圆满的设计
14、出一张电路原理图来，这里具体的操作细节就不在详细讲解拉，根据以上电路原理图的设计步骤我们设计出的电子生日蜡烛的电路原理图见附录1：这就是我用PR0TEL99软件制作的电子生日蜡烛原理图，其中IC芯片原理图库中没有这个元件，需要我们自己动手制作。关于音乐IC芯片我将在后面的附录中用单片机所学的知识对它进展程序编写使它发声，在后面我们在讲述。3. 3网络表的生成在对电路图进展检测无误之后，我们就生成网路表，以便后面PCB电路的设计，电子生日蜡烛电路图生成的网络表第四章印制电路板的设计与绘制在第三章中我们对电子生日蜡烛的电路原理图进展了设计与绘制，并生成了印制电路板的设计与绘制所需要的网络表，在这一
15、章中我们就利用上一章节所生成的网络表进展绘制电子生日蜡烛的印制电路板。4.1印制电路板的布线流程印制电路板的布线流程，基本上可以划分为以下几个步骤，下面我们具体地来介绍一下各个步骤。4.1.1 绘制原理图及生成网络表正如第二章中所介绍的，印制电路板设计工作首先是绘制原理图，然后由原理图生成相应的网络表，而网络表正是印制电路板自动布线的根基和灵魂。网络表在上一章节中我们已经生成了，我们直接调用就可以了。4. 1.2规划电路板在绘制电路板之前，用户必须对所用的电路板进展初步的规划。比方是采用单面板、双面板还是多层电路板，电路板需要多大的尺寸，采用什么样的连接器，元件采用什么样的封装形式，是双列直插
16、(DIP)还是其他形式，元件的安装位置等等。用户千万不要小看这步工作，它直接影响到后续工作的进展。如果在这里出现问题，很可能会对后面的工作造成很大的麻烦，甚至使设计工作无法继续进展。我们这里所用的是单面板，关于电路板的尺寸我们可以根据自己的需要任意选择，。4.L3启动PROTEL99印制电路板(pcb)编辑器顾明思义，这步工作就是若何进入protel99印制电路板(PCb)臂编辑器的编辑环境。4. 1.4设置参数启动编辑器后，用户要对元件的布置参数、板层参数、布线参数等进展相应的设置。其中有些参数可以直接采用系统缺省值，有些参数必需根据设计要求进展修改，而有些参数可以根据用户自己的习惯进展设置
17、。总之，参数的设定是在满足设计要求的前提下尽量符合设计人员的个人习惯，所以因人而异。4.1 5装入网络表及元件的封装这一步工作是整个设计工作中一个非常重要的环节。前面已经再三强调，网络表是自动布线的灵魂，也是原理图编辑软件与印制电路板设计之间的接口和桥梁。对于每一个装入的元件还必须有相应的外形即所谓的封装形式，这也是自动布线中所不能缺少的。对于封装的说明包含在网络表文件中。因此，只有将网络表和元件的封装装入后，才能开场印制电路板的自动布线工作。4.1.6布置元件在设定好的电路板的尺寸和外形并装入网络表后，程序会自动装入元件，并自动将元件布置在电路板的边界内。尽管程序可以自动根据电路板的外形尺寸
18、布置各个元件的位置，但是毕竟不可能完全满足设计的要求，因此用户还要对元件的位置进展手工调整，以便顺利地进展下面的布线工作。4.1.7自动布线与手工调整Protel99的自动布线功能十分强大，只要各种参数设置合理，元件的位置布置得当，自动布线的成功率几乎是100机但是，由于算法的限制以及用户的特殊要求和习惯，自动布线往往也有许多不尽人意的地方，设计人员还必须靠手工进展调整。手工布线中有很多至关重要的窍门，真正掌握了手工布线的技巧才算是真正学会了印制电路板的设计。4.1.8印制电路板文件的保存及打印输出完成印制电路板的布线工作后，用户应该及时地将文件进展存盘保存及打印输出，以备日后使用。以上就是P
19、R0TEL99软件设计PCB印制电路板的设计步骤，按照上边的步骤我们就能圆满的设计出一张PCB电路图来，这里具体的操作细节就不在详细讲解拉，根据以上电路原理图的设计步骤我们设计出的电子生日蜡烛的电路PCB板如图4. Io图4.1电子生日蜡烛的电路PCB板4.2电路的焊接在组装电路时，先对电路板进展检查，看有无裂痕，连接导线是否开路等，在插放元件的时候，最好对每个元件进展检测，我们购置的毕竟不是军用元件，有可能存在一定的误差。在焊接是要注意元件引脚的正确摆放，特别是一些有级性的元件，防止插错了有可能对电路造成短路，在焊接元件时也要注意，特别是对一些精细度高的元件应注意电烙铁的温度，最好不要在风扇
20、下面进展操作,以免风扇影响烙铁的温度，同时要注意焊接技术，不要出现尖角，剪出引脚的时候，引脚不要留的太长，防止不必要的干扰。附录1:电子生日蜡烛的电路原理图附录2：单片机歌曲演奏电子生日歌曲功能说明：利用单片机作演奏一首生日快乐歌曲，硬件电路设计如下：程演奏器原理1.演奏器原理(1)片机定时器的定时时间产生不同的频率的音频脉冲，经放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。(2)软件延时来控制发音时间的长短，控制节拍，表1.2是各调1/4节拍的时间表。表1.2各调/4节拍的时间曲调值延时时间曲调值延时时间调4/4125ms调2/4250ms调3/4187ms(3)把乐谱中的音符何相应的节拍变换为定时常
21、数何延时时间常数，作为数据表格存放在存储器中。由程序查表得到定时常数和延时常数，分别用来控制定时器产生的脉冲频率和发出该音频脉冲的持续时间。(4)表L3为单片机晶振频率为12MHZ是，乐曲中的音符，频率及定时常数之间的对应表。表1.3音符、频率及定时常数对应关系C调音符频率(Hz)半周期(ms)定时值1.2621.90F894H2.2941.70F95CH3.3301.51FAlAH4.3491.43FA6AH5.3921.28FBOOH6.4401.14FB8CH7.4941.01FCOEH15230.95FC4AH25870.85FCAEH36590.76FD08H46980.72FD30
22、H57840.64FD80H68800.57FDC6H79880.51FE02H1、10460.47FE2AH2、11750.42FE5CH3、13180.38FE84H4、13970.36FE98H5、15680.32FECOH6、17600.28FEE8H7、19670.25FF06H2.歌谱生日快乐歌祝你生日快乐祝你生日快乐3步骤(1)先把乐谱的音符找出，然后根据表L3给出的定时值按乐谱的音符顺序建设编码表TABLE.定时值为16进制4位数，拆开分为2组，如5对应的定时值为FD80H,拆分为FDH和80H两组。前组装入定时器的高位THO,后组装入定时器的低位TLO。程序中将进展两次查表来
23、完成一个音符对应的定时器初值装入。(2)在程序中使用定时器TO方式1来产生歌谱中各音符对应频率的音频脉冲，P3.4输出，再经三极管将信号放大后驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。(3)程序中节拍的控制是通过调用延时子程序DELAY的次数来实现，1拍为748ms,即需要用4次DELAY；3/4拍需要调用3次DELAY；2/4拍需要调用2次DELAYo(4)节拍的控制码在表TABLE中位于音符的后面。如第一行“DBOFDH,80H,03H,.中，OFDH和80H是音符5的音符码，其后边的03H是节拍码,即3/4拍的时间。(5)当一个音符的发音时间到时，再查一下音符的定时常数和延时常数。依此进展下去，就可
24、演奏出悦耳动听的乐曲。1.2程序设计程序设计流程如图1.4所示。2程序汇编语言编写的歌曲演奏源程序FS03.ASM代码如下：01：orgOOh；主程序起始地址02：jmpStart;跳至主程序03：orgobh;定时器t中断入口04：jmpext;跳转至t中断子程序05：start:movtmod,ft00000001b;设置t方式106：movie,ftl0000010b;允许t中断07:movdptr,Stable;存表首地址08：loop:clra;清009：movea,adptr;查表10：movrl,a;定时器高8位存入rl11：incdptr;指针加112：clra;清013：mo
25、vea,a+dptr;查表14：movr,a;定时器低8位存入r15: orla,rl;进展或运算16：jznext;全0为休止符17：mova,r18: anla,rl;进展或运算19：cjnea,#Offh,next;全1表示乐曲完毕20：jmpStart;从头开场循环演奏21：next:movth,rl;装入高位定时值22：movtl,ro;装入低位定时值23：setbtr;启动定时器t24：jmpnextl;跳转至nextl处25:next0:clrtr;关闭定时器，停顿发音26：nextl:clra；清027：incdptr;指针加128：movea,a+dptr;查延时常数29：m
26、ovr2,a;延时常数存入r230: loopacalldelay;调用延时子程序31：djnzr2,Ioopl;控制延时次数32：incdptr;指针加133：jmploop;跳转至100P处34：extO:movth,rl;重装定时值35：movtlO,r36：clpp3.4;反相输出37：reti;中断子程序返回38：delay:moVr7,#0239：d2:moVr6,#18740：d3:movr5,#24841：djnzr5,$42：djnzr6,d343：djnzr7,d244：ret;延时子程序返回45：table:dbOfdh,80h,03h,Ofdh,80h,Olh;编码表4
27、6：dbOfdh,0c6h,04h,Ofdh,80,04h47：dbOfeh,2ah,04h,Ofeh,02h,04h48：db00h,00h,04h49：dbOfdh,80h,03h,Ofdh,80h,Olh50：dbOfdh,0c6h,04h,Ofdh,80h,04h51：dbOfeh,5ch,04h,Ofeh,2ah,04h52：db00h,00h,04h,53：dbOfdh,80h,03h,Ofdh,80h,Olh54：dbOfeh,OcOh,04h,Ofeh,84h,04h55：dbOfeh,2ah,04h,Ofeh,02h,04h56：dbOfdh,0c6h,04h57：dbOfeh,98h,03h,Ofeh,98h,Olh58：dbOfeh,84h,04h,Ofeh,2ah,04h59：dbOfeh,5ch,04h,Ofeh,2ah,04h60：dbOOh,OOh,04h,61：dbOffh,Offh;完毕码62：dbend;程序完毕
