altiumdesigner15設(shè)計(jì)三位數(shù)字顯示電容檢驗(yàn)測試表

1、電路CAD課程設(shè)計(jì)題目：三位數(shù)字顯示電容測試表學(xué)生姓名專業(yè)學(xué)號(hào)班級(jí)指導(dǎo)教師成績工程技術(shù)學(xué)院2016年1月目錄、電路結(jié)構(gòu)與功能分析 11'電路結(jié)構(gòu)12、功能分析13'電路實(shí)用性2二、電路原理圖設(shè)計(jì)21 '設(shè)計(jì)說明22 '原理圖3三、網(wǎng)表文件3四、PCB （單面板）設(shè)計(jì)61'設(shè)計(jì)流程62、設(shè)計(jì)規(guī)則63、Bottom Layer 版圖 84' Top Overlay 版圖85、3D效果圖9三位數(shù)字顯示電容測試表一、電路結(jié)構(gòu)與功能分析1'電路結(jié)構(gòu)該電容表電路由基準(zhǔn)脈沖發(fā)生器、待測電容容量時(shí)間轉(zhuǎn)換器、閘門控制 器、譯碼器和顯示器等部分組成。其中，集

2、成電路U2B電阻R7R9和電容C3構(gòu)成基準(zhǔn)脈沖發(fā)生器(實(shí)質(zhì) 上是一 個(gè)無穩(wěn)多諧振蕩器)；U2AU1、R1R6按鈕S1及C1構(gòu)成待測電容 容量時(shí)間轉(zhuǎn)換器 (實(shí)質(zhì)上是一個(gè)單穩(wěn)電路)；U3構(gòu)成譯碼器驅(qū)動(dòng)器，它把U4送來的BCD碼譯成十進(jìn)制數(shù)字筆段碼，經(jīng) R11 R17限流后直接驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼 管。2'功能分析通過接插件P1外接待測電容，待測電容容量時(shí)間轉(zhuǎn)換器把所測電容的 容量轉(zhuǎn) 換成與其容量值成正比的單穩(wěn)時(shí)間td 0基準(zhǔn)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的周期計(jì)數(shù)脈沖。閘門控制器的開通時(shí)間就是單穩(wěn)時(shí)間td。在d時(shí)間內(nèi)，周期計(jì)數(shù)脈沖通過閘門送到后面計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，譯碼器譯碼后驅(qū)動(dòng)顯示器顯示數(shù)值。計(jì)數(shù)脈沖 的周期T乘

3、以顯示器顯示的計(jì)數(shù)值N就是單穩(wěn)時(shí)間td，由于td與被測電容的容量成正比，所以也就知道了被測電容的容量。(1 )基準(zhǔn)脈沖發(fā)生器輸出的脈沖信號(hào)周期T與R7R9和C3有關(guān)，在C3固定 的情況下通過量程開關(guān)S3對(duì)R7、R8、R9的不同選擇，可得到周期為11 P s> 1.1 ms和11 ms的三個(gè)脈沖信號(hào)。(2 )對(duì)待測電容容量時(shí)間轉(zhuǎn)換器按動(dòng)一次S1，U1B的10腳就產(chǎn)生一個(gè)負(fù)向窄脈沖觸發(fā)U2A其5腳輸出一次單高電平信號(hào)。R3R6和待測電容P1為單穩(wěn)定時(shí)元件，單穩(wěn)時(shí)間 td=1.1 R-P1OU4、U1CC5 c6、R10構(gòu)成閘 門控制器和計(jì)數(shù)器，U4為CD4553其12腳是計(jì)數(shù)脈沖輸入端，10

4、腳是計(jì)數(shù) 使能 端，低電位時(shí)CD4553執(zhí)行計(jì)數(shù)7 3腳是計(jì)數(shù)清零端，上升沿有效。當(dāng)按動(dòng)一下 S1后，U4的13腳得到一個(gè)上升脈沖，計(jì)數(shù)器清零同時(shí)U1C的4腳輸出一個(gè)單穩(wěn)低電平信號(hào)加到U4的10腳，于是U4對(duì)從其12腳輸入的基準(zhǔn)計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)單穩(wěn)時(shí)間結(jié)束后，U4的10腳變?yōu)楦唠娖?，U4停止計(jì)數(shù)，最后U4通過分時(shí)傳遞方式把計(jì)數(shù)結(jié)果的個(gè)位、十位、百位由它的 9腳、 7腳、6腳和5腳循環(huán)輸出對(duì)應(yīng)的BCD碼(3) 譯碼器驅(qū)動(dòng)器把U4送來的BCD碼譯成十進(jìn)制數(shù)字筆段碼，經(jīng)R11-R17限流后直接驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管。集成電路CD4553的15腳、1腳、2腳為數(shù)字選擇輸出端，經(jīng) R18-R20選擇脈沖送到

5、三極管T1 T3的基極使其輪流 導(dǎo)通，這兩部分電路配合就完成了三位十進(jìn)制數(shù)字顯示。(4) C7的作用是當(dāng)電源開啟時(shí)在R10上產(chǎn)生一個(gè)上升脈沖，對(duì)計(jì)數(shù)器自動(dòng)清零。(5)在測試電容時(shí)，把計(jì)數(shù)結(jié)果乘以所用量程的倍率得到的數(shù)值就是被測電容的容量。例如，當(dāng)基準(zhǔn)脈沖周期為1.1 ms，定時(shí)電阻為10K時(shí)，量程倍率為0.1 y F,若測一個(gè)標(biāo)稱容量為4.7 yF的電容，按動(dòng)一下S1后結(jié)果顯示為 49 ,該電容的容量就為49X 0.1 y F=4.9 y F。3、電路實(shí)用性本電路(三位數(shù)顯示電容測試表)采用四塊集成.電路，電路簡潔、容易制作、數(shù)字顯示直觀、精度較高，測量范圍可達(dá)1nF-104 p F,且供電容

6、易，具有較高的實(shí)用性。附表列出了各擋量程的組成關(guān)系。基準(zhǔn)脈沖周期定時(shí)電阻R測量范圍11 As10M?1pF999pF1.1ms11ms、電路原理圖設(shè)計(jì)100K?10K?10K?1K?1n F9.99 nF10nF-999nF1 y F99.9 yF100 y F9990y倍率X 1pFX 0.1 nFX 1nFX 0.1 yFX 10yF1、設(shè)計(jì)說明本電路通過接插件P1外接待測電容，將測量值通過數(shù)碼管顯示出來，其中通 過兩個(gè)單刀多擲開關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)脈沖周期與定時(shí)電阻的選擇，從而達(dá)到換擋以實(shí) 現(xiàn)對(duì)不同范圍的測量。電源方面，選用PWR2.5外接電源，只需一根線接日常生活中常見的手機(jī)充電器即可，方

7、便省心。原理圖中，左方為接入，中間是調(diào)檔與轉(zhuǎn)換電路，右邊為譯碼顯示部分2、原理圖二、網(wǎng)表文件COMPONENT PROTEL.PCBENVIRONMENTPROTEL.SCHDETAILSUBCOMPI RAD0.2.PRT C1CN1 GND2 NetC1_22 NetC7_2I RAD0.2.PRT C2 CN1 NetC2_12 GNDI RAD0.2.PRT C3 CN1 GND2 NetC3_2I RAD0.2.PRT C4 CN1 GND2 NetC4_2)I RAD0.2.PRT C5 CN1 NetC5_12 NetC5_2)I RAD0.2.PRT C6 CN1 vcc2 N

8、etC6_2)I RAD0.2.PRT C7 CN1 NetC7_1I 8SEG_LED.PRT DS1 CN1 NetDS1_12 NetDS1_23 NetDS1_34 NetDS1_45 NetDS1_57 NetDS1_78 NetDS1_89 NetDS1_910 NetDS1_1011 NetDS1_1112 NetDS1_12)I HDR-1X2.PRTP1CN1 NetP1_12 GND)ITO-216.PRTQ1CN1 GND2 NetQ1_23 NetDS1_12)ITO-216.PRT Q2CN1 GND2 NetQ2_23 NetDS1_9)ITO-216.PRT Q3

9、 CN1 GND2 NetQ3_23 NetDS1_8)I AXIAL0.4.PRT R1 CN1 NetR1_12 VCC)I AXIAL0.4.PRT R2 CN1 NetC1_22 NetR1_1)I AXIAL0.4.PRT R3 CN1 VCC2 NetR3_2)I AXIAL0.4.PRT R4 CN1 VCC2 NetR4_2)I AXIAL0.4.PRT R5CN1 VCC2 NetR5_2I AXIAL0.4.PRT R6CN1 VCC2 NetR6_2)I AXIAL0.4.PRT R7CN1 NetR7_12 NetR7_2)I AXIAL0.4.PRT R8CN1 Ne

10、tR7_12 NetR8_2)I AXIAL0.4.PRT R9CN1 NetR7_12 NetR9_2)I AXIAL0.4.PRT R10CN1 NetC5_12 GND)I AXIAL0.4.PRT R11CN1 NetR11_12 NetDS1_11I AXIAL0.4.PRT R12CN1 NetR12_12 NetDS1_7)I AXIAL0.4.PRT R13CN1 NetR13_12 NetD81_4)I AXIAL0.4.PRT R14CN1 NetR14_12 NetDS1_2)I AXIAL0.4.PRTR15CN1 NetR15_12 NetDS1_1)I AXIAL0

11、.4.PRTR16CN1 NetR16_12 NetDS1_10)I AXIAL0.4.PRT R17CN1 NetR17_12 NetDS1_5)I AXIAL0.4.PRTR18CN1 NetR18_12 NetQ3_2)I AXIAL0.4.PRT R19CN1 NetR19_12 NetQ2_2)I AXIAL0.4.PRT R20 CN1 NetR20_12 NetQ1_2)I sw-pb.PRT S1 CN1 GND2 NetR1_1)I dpdt-6.PRT S2 CN1 NetP1_12 NetR6_23 NetR5_24 NetR4_25 NetR3_2 )I dpst-4.

12、PRT S3 CN1 NetC3_22 NetR9_23 NetR8_24 NetR7_2)I N14A.PRTU1 CN1 NetR1_12 NetR1_13 NetU1_34 NetU1_47 GND8 NetC5_29 NetC5_210 NetU1_1011 ?12 ?13 ?14 VCC)I DIP-14.PRT U2 CN1 NetP1_12 NetP1_13 NetC2_14 VCC5 NetC5_26 NetU1_47 GND8 NetC3_29 NetR7_110 VCC11 NetC4_212 NetC3_213 NetU2_1314 VCC)I DIP-16.PRT U3

13、 CN1 NetU1_102 NetU3_23 NetU3_34 NetU3_45 NetU3_56 GND7 GND8 GND9 NetR11_110 NetR12_113 NetR15_114 NetR17_115 NetR16_116 VCCI DIP-16.PRT U4 CN1 NetR19_12 NetR18_13 NetC7_24 NetC7_15 NetU3_46 NetU3_27 NetU3_38 GND9 NetU3_510 NetU1_1011 GND12 NetR7_113 NetC6_214 NetU4_1415 NetR20_116 VCCI PWR2.5.PRT U

14、5CN1 VCC1A VCC1B VCC2 GND2AGND2B GND3 GND3AGND3B GND5 NetU1_36 NetC1 211 NetR13_112 NetR14 1四、PCB(單面板)設(shè)計(jì)1'設(shè)計(jì)流程(1)繪制原理圖，對(duì)于個(gè)別找不到的元件，自己繪制元件相應(yīng)的圖形模塊與 封裝。(2)生成網(wǎng)表文件，與原理圖進(jìn)行對(duì)照檢查。若有誤，則更正原理圖并重新 生成網(wǎng)表文件。(3)新建PCB文件并加載網(wǎng)表文件。(4)根據(jù)具體情況，設(shè)置合適的電氣邊界與物理邊界。(5)放置定位孔。(6)對(duì)元件進(jìn)行布局，注重布局規(guī)范，將元件功能模塊進(jìn)行放置，大致依原 理圖進(jìn)行擺放即能得到較好結(jié)果。(7 )

15、設(shè)置焊盤與布線規(guī)則。(8 )進(jìn)行自動(dòng)布線。(9)若布線無法布通，則調(diào)整元件布局并重新布線，可先對(duì)各個(gè)模塊某些較 為復(fù)雜的局部手動(dòng)布線并鎖定，再將各個(gè)模塊元件之間線布好，最后全局布線直至 布線成功為止。(10)手動(dòng)布線調(diào)整，對(duì)已成功布線結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，使其更為美觀大方，并符合布線規(guī)則。(11 )對(duì)PCB板進(jìn)行加淚滴、敷銅。(12)生成3D圖形進(jìn)行瀏覽。根據(jù)3D實(shí)物圖觀察是否有考慮不周之處并進(jìn) 行調(diào)整。(13)將PCB板與原理圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接對(duì)照檢查。若有誤，則進(jìn)行更正 并重 新執(zhí)行上述步驟。2、設(shè)計(jì)規(guī)則(1)繪制原理圖時(shí)，依信號(hào)左入右出進(jìn)行繪制。(2)經(jīng)多次布局調(diào)整，確定物理邊界(位于機(jī)械層4,打印效果為黑色，實(shí)為 深黃色。)為4500mil x 2400mil 與電氣邊界相隔50mil，邊界線寬均 為20mil。(3)定位孔距電氣邊界100mil，孔徑lOOmil。(4)布局時(shí)，根據(jù)個(gè)功能模塊，以信號(hào)流向依次進(jìn)行布局，輸入信號(hào)與電源 均從左下角輸入，右下腳為輸出(顯示)部分。換擋電路模塊設(shè)置為 左上，中間為轉(zhuǎn) 換模塊，輸出譯碼電路位于右上。(5)設(shè)置焊盤