plc課程設(shè)計-三層電梯控制設(shè)計及protel課程設(shè)計汽車尾燈

《Protel與EDA技術(shù)》課程考查論文題目：三層電梯控制設(shè)計專業(yè)班級：自動化2班學(xué)號：姓名：成績：一課題意義 1二設(shè)計任務(wù)及要求 1三方案說明 1四PLC的選擇及I/o分配 2五程序設(shè)計 4六調(diào)試過程 6七總結(jié)心及得體會 7一課題意義可編程控制器是一門實踐性非常強的專業(yè)課程,只有通過學(xué)生積極動手,主動參與才能掌握實際技能。在完成任務(wù)的過程中掌握知識,同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力以及自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,讓學(xué)生自己提出問題,并經(jīng)過思考,自己解決問題,才能達(dá)到學(xué)生真正掌握知識與技能之目的。不僅要讓讓學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣,還讓學(xué)生在設(shè)計當(dāng)中不必花費太多精力了解控制對象的工藝,給學(xué)生信心保證能夠較為順利地完成設(shè)計任務(wù)。二設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計一個三層電梯。電梯由乘客控制執(zhí)行，轎內(nèi)優(yōu)先；行車方向由內(nèi)選信號和呼梯信號決定，順向優(yōu)先執(zhí)行；停層時可自動開門；可本層呼梯信號開門；有樓層信號顯示。有夾人和超重保護。三方案說明四PLC的選擇及I/o分配1、PLC選擇為歐姆龍公司CPM2A-60CDR-A機型端子2、輸入端子分配0000開門按鈕0100廳門鑰匙開關(guān)0200下限位信號0001關(guān)門按鈕0101轎箱鑰匙開關(guān)0201一層下平層信號0002開門到位信號0102消防按鈕0202一層上平層信號0003關(guān)門到位信號0103直駛按鈕0203二層下平層信號0004超重保護信號0104燈按鈕0204二層上平層信號0005防夾保護信號0105風(fēng)扇按鈕0205三層下平層信號0006一層上呼按鈕01060206三層上平層信號0007二層上呼按鈕0107一層內(nèi)選按鈕0207四層下平層信號0008三層上呼按鈕0108二層內(nèi)選按鈕0208四層上平層信號0009二層下呼按鈕0109三層內(nèi)選按鈕0209上限位信號0010三層下呼按鈕0110四層內(nèi)選按鈕0210孔盤信號0011四層下呼按鈕0111自動司機按鈕0211門聯(lián)鎖保護3、輸出端子分配1000門電機正轉(zhuǎn)1100三層內(nèi)選指示1200上行方向指示1001門電機反轉(zhuǎn)1101四層內(nèi)選指示1201下行方向指示1002門電機高速1102一層上呼指示1202一層指示1003升降電機正轉(zhuǎn)1103二層上呼指示1203二層指示1004升降電機反轉(zhuǎn)1104三層上呼指示1204三層指示1005升降電機高速1105二層下呼指示1205四層指示1006一層內(nèi)選指示1106三層下呼指示12061007二層內(nèi)選指示1107四層下呼指示1207報站鐘五程序設(shè)計六調(diào)試過程武漢理工大學(xué)《protel課程設(shè)計》4/30再點擊工具欄PLC——傳送——PLC就可以將編輯好的程序傳送的PLC里面運行七總結(jié)心及得體會電梯課程設(shè)計中，自己所編輯的梯形圖很多錯誤，自己所分配的I/o端口不符合實驗設(shè)備要求的輸入輸出接口，從而使程序下載到PLC不能夠正確運行，編寫梯形圖時對程序的整體把握度不夠。PLC程序是一門簡單的程序語言，雖然花費兩天時間學(xué)習(xí)PLC程序，但反映出對PLC程序不熟悉，不能在大腦里面有一個整體思維，實驗結(jié)果采用了老師的梯形圖，在仿真的時候感受了一下PLC程序的神奇，親眼看見了下載程序后電梯的自動運行。通過這次的課程設(shè)計增加了自己對PLC程序的認(rèn)識，使以前學(xué)到的知識在實踐中得以運用。plc課程設(shè)計三層電梯控制設(shè)計及protel課程設(shè)計汽車尾燈目錄Abstract 31引言 42設(shè)計方案 52.1汽車尾燈電路設(shè)計要求 52.2設(shè)計原理及原理框圖 53單元設(shè)計電路 63.1時鐘脈沖電路 63.2開關(guān)控制電路 83.3三進(jìn)制計數(shù)器 83.4譯碼顯示電路 104性能測試與仿真 114.1NIMultisim10的簡單介紹 114.2利用NIMultisim10進(jìn)行仿真 114.2protelDXP原理圖（sch）和PCB 124.2.1原理圖流程設(shè)計 124.2.2新建項目和原理圖 134.2.2PCB 154.2.3生成元件清單 184.2.4生成3D圖 19心得體會 20參考資料 21摘要protel設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套將EDA環(huán)境引入到Windows環(huán)境中的EDA開發(fā)工具，是具有強大功能的電子設(shè)計CAD軟件，它具有原理圖設(shè)計、印刷電路板（PCB）、設(shè)計層次原理圖設(shè)計、報表制作、電路仿真以及邏輯器件設(shè)計等功能，是進(jìn)行電子設(shè)計最有用的軟件之一。在原來Protel99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè)計方法，率先推出了一款基于Windows2000和WindowsXP操作系統(tǒng)的EDA設(shè)計軟件ProtelDXP。ProtelDXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。ProtelDXP是第一個將所有設(shè)計工具集于和一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。ProtelDXP運行在優(yōu)化的設(shè)計瀏覽器平臺上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計特點，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，ProtelDXP提供了全面的設(shè)計解決方案。本次protel課程設(shè)計實現(xiàn)汽車尾燈的原理圖,PCB板制作，以及電路仿真。這里用protelDXP進(jìn)行原理圖繪制和PCB板制作，用Multisim12進(jìn)行電路的仿真。關(guān)鍵字：Protel；PCB；汽車尾燈設(shè)計；Multisim

AbstractProteldesignsystemistheworld'sfirstsetofEDAenvironmentwillbeintroducedtotheWindowsenvironmentintheEDAdevelopmenttools,isastrongfeatureoftheelectronicdesignCADsoftware,ithasaschematicdesign,printedcircuitboard(PCB),schematicdesignleveldesign,Makingstatements,circuitemulationandlogicdevicedesign,andotherfunctions,istheconductofelectronicdesignoneofthemostusefulsoftware.

IntheoriginalProtel99SEonthebasisofthemostadvancedsoftwaredesignmethods,firstintroducedaBasedonWindows2000andWindowsXPoperatingsystemEDAdesignsoftwareProtelDXP.ProtelDXPonthebasisofthepreviousversionoftheincreaseinthenumberofnewfeatures.ProtelDXPisthefirstall-indesigntoolsandaboard-leveldesignsystem,electronicdesignersoftheprojectmodulefromtheinitialplanningtofinalproductiondatacanbeformedinaccordancewiththeirowndesigntoachieve.ProtelDXPoperationinoptimizingthedesignofthebrowserplatform,andhavealloftoday'sadvanceddesignfeatures,canhandlecomplexPCBdesignprocess.Enterthroughthedesignsimulation,PCBdrawingediting,topologyautowiring,signalintegrityanalysisanddesignofoutput,andothertechnicalintegration,ProtelDXPprovidesacomprehensivedesignsolution.Keywords：Protel；PCB；simulate；multisim

1引言汽車尾燈是汽車的主要部分，在我們的生活中不可缺少，正是有了它才是我們的交通得以正常進(jìn)行?，F(xiàn)在社會上出現(xiàn)交通事故的比例很高除了自身原因外，汽車尾燈也發(fā)揮著主要的作用，尾燈的指示燈按正常指定閃爍將會避免很多事故的發(fā)生。汽車尾燈控制電路是數(shù)字電路在交通控制電路中的典型應(yīng)用，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計基本上模擬了汽車運行過程中的實際狀況，一般有左右各三個燈，當(dāng)人們看到燈不同形式的亮滅閃爍時，就會知道駕駛員的操作意圖，即行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及剎車。本設(shè)計將借助Protel99se和NIMultisim10仿真。

2設(shè)計方案2.1汽車尾燈電路設(shè)計要求汽車行駛時有正常行駛、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和剎車四種情況，設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個指示燈（用發(fā)光二極管模擬）。(1)汽車正常行駛時指示燈全滅。(2)汽車右轉(zhuǎn)彎時，右側(cè)三個燈循環(huán)點亮。(3)汽車左轉(zhuǎn)彎時，左側(cè)三個燈循環(huán)點亮。(4)汽車臨時剎車時所有指示燈同時閃爍。2.2設(shè)計原理及原理框圖汽車尾燈控制電路主要由開關(guān)控制電路，三進(jìn)制計數(shù)器，譯碼、顯示驅(qū)動電路組成。由于汽車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)時，三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進(jìn)制計數(shù)器控制譯碼器電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求點亮。首先，設(shè)置兩個可控的開關(guān)，可產(chǎn)生00、01、10、11四種狀態(tài)。開關(guān)置為00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；開關(guān)置為01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)；開關(guān)置為10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎的狀態(tài)；開關(guān)置為11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。三進(jìn)制計數(shù)器可由74LS163芯片和74LS00構(gòu)成；譯碼電路可用譯碼器74LS138和6個與非門構(gòu)成；顯示、驅(qū)動電路由6個發(fā)光二極管和6個反向器構(gòu)成。原理框圖如圖所示：圖2.1原理框圖3單元設(shè)計電路3.1時鐘脈沖電路55定時器簡介：555定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)電路和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時，則電壓比較器A1的反向輸入端的電壓為2/3Vcc,A2的同相輸入端的電壓為1/3Vcc,若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于1/3Vcc,則比較器A2的輸出為1，，可使RS觸發(fā)置1。，使輸出端OUT為1。如果闕值輸入端TH的電壓大于2/3Vcc，同時TR電壓大于1/3Vcc，則A1輸出為1，，A2輸出為0，，可將RS觸發(fā)器置0，可使輸出為0電平。下圖為555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳圖3.1：圖3.1555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖如圖3.2為由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器。接通電源后，電容C被充電，Vc上升，當(dāng)Vc上升到2/3Vcc時，觸發(fā)器被復(fù)位，此時Vo為低電平，電容C通過R2和T放電，使Vc下降。當(dāng)Vc先講到1/3Vcc時，觸發(fā)器又被復(fù)位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。周期T為：T=（R1+2R2）Cln2≈0.7(R1+2R2)C=0.7(28.6K+56.7K×2)×10nF=0.994us圖3.3所示的為電路的輸出波形，結(jié)果符合預(yù)期。圖3.2時鐘電路圖3.3時鐘電路輸出

3.2開關(guān)控制電路開關(guān)控制電路通過控制開關(guān)J1和J2的開通于關(guān)斷，實現(xiàn)汽車正常行駛、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車四種狀態(tài)。J1、J2置于00狀態(tài)時，汽車處于正常行駛狀態(tài)；J1、J2置于01狀態(tài)時，汽車處于右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；J1、J2置于10狀態(tài)時，汽車處于左轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；J1、J2置于11狀態(tài)時，汽車處于剎車狀態(tài)。設(shè)計的開關(guān)控制電路如圖3.4所示：圖3.4開關(guān)控制電路3.3三進(jìn)制計數(shù)器汽車左或右轉(zhuǎn)彎時由于是三個指示燈循環(huán)點亮，所以用三進(jìn)制計數(shù)器控制譯碼電路順序輸出低電平，從而控制尾燈按要求電路，由此得出在每種運行狀態(tài)下，各指示燈與各給定條件的關(guān)系，即邏輯功能表：（0表示燈滅，1表示燈亮）開關(guān)控制J1J2三進(jìn)制計數(shù)器Q1Q0六個指示燈12345600000000010001101000000100000010001000011100010000001000000111cpcpcpcpcpcp此計數(shù)器由74LS163芯片主要構(gòu)成，74LS163計數(shù)功能簡介：其計數(shù)是同步的，靠CP同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的，當(dāng)CTp和CTt均為高電平時，在CP上升沿作用下Q0-Q3同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于74LS163，只有當(dāng)CP為高電平時CTp和CTt才允許高至低電平的跳變，而與CP無關(guān)。74LS163的引腳圖及真值表如圖3.5和3.6所示：圖3.574LS163引腳圖圖3.674LS163真值表3.4譯碼顯示電路此電路由74LS138芯片和6個與非門，6個反向器和發(fā)光二極管構(gòu)成。74LS138芯片簡介：74138為3線-8線譯碼器，，其工作原理如下：當(dāng)一個選通端為高電平，另兩個選通端為低電平時，可將地址端的二進(jìn)制編碼在一個對應(yīng)的輸出端以低電平譯出。若外接一個反向器可級聯(lián)擴展成32線譯碼器，若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74138還可以做數(shù)據(jù)分配器。下圖為其引腳圖和真值表如圖3.7所示：圖3.774LS138引腳圖和真值表譯碼和顯示電路如圖3.8所示：圖3.8譯碼和顯示電路4性能測試與仿真4.1NIMultisim10的簡單介紹NIMultisim10仿真軟件適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NIMultisim10具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析等功能，可以幫助設(shè)計人員分析電路的性能。還可以設(shè)計、測試和演示各種電子電路，包括電工學(xué)、模擬電路、數(shù)字電路和接口電路等，在進(jìn)行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有原器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)、顯示波形和具體數(shù)據(jù)等。利用NIMultisim10可以實現(xiàn)計算機仿真設(shè)計與虛擬實驗，具有如下特點：設(shè)計與實驗可以同步進(jìn)行；設(shè)計和實驗用的元器件及測試儀器儀表種類齊全；可方便的對電路進(jìn)行測試與分析，且易學(xué)易用，便于電氣類學(xué)生學(xué)習(xí)、開展綜合性的設(shè)計與實驗，有利于培養(yǎng)綜合分析能力、開發(fā)和創(chuàng)新能力。4.2利用NIMultisim10進(jìn)行仿真設(shè)計的總體電路圖如圖4.1所示：圖4.1總體電路仿真時，當(dāng)S1A和S2A都斷開時，留個等都不亮；當(dāng)S1A斷開和S2A閉合時，下方的三個等輪流循環(huán)點亮；當(dāng)S1A閉合和S2A斷開時，上方的三個燈循環(huán)點亮；當(dāng)S1A和S2A都閉合時，六個燈同時閃爍。4.2protelDXP原理圖（sch）和PCB4.2.1原理圖流程設(shè)計下面，要開始進(jìn)行原理圖設(shè)計了。如果初次進(jìn)行原理圖設(shè)計的初學(xué)者，怎樣在DXP中實現(xiàn)自己的設(shè)計構(gòu)想了？再次，給出在ProtelDXP中實現(xiàn)原理圖設(shè)計任務(wù)的一般流程。(1)首先根據(jù)個人的設(shè)計任務(wù)，規(guī)劃設(shè)計層次是單張圖紙還是層次設(shè)計，以及采用何種層次完成設(shè)計。(2)建立板級（PCB）項目文件，建立原理圖和連接圖紙。(3)根據(jù)設(shè)計任務(wù)構(gòu)想、建立和編輯所需要的元件。如果要進(jìn)行PCB設(shè)計，SIM仿真、SI仿真，就不單要有原理圖元件符號，還要有SIM仿真模型、PCB封裝、SI模型。集成庫中的元件可以帶有這些相關(guān)信息?？梢越⒓蓭?，也可以使用分立庫結(jié)構(gòu)。建立的元件要經(jīng)過校驗，確認(rèn)之后方可使用。(4)防止元件。通過連線、總線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、圖紙入口、端口和默認(rèn)電源網(wǎng)絡(luò)等連接方式建立連接，再進(jìn)行元件位號注釋。注釋可以在放置過程中設(shè)置，也可以進(jìn)行自動標(biāo)注。(5)定義項目電氣規(guī)則檢查設(shè)置。進(jìn)行原理圖電氣規(guī)則檢查，完成原理圖編譯/修正。也可以進(jìn)行數(shù)/模混合電路的SIM仿真。如果需要，可以在原理圖設(shè)置PCB設(shè)計規(guī)則，然后在PCB布局前對原理圖進(jìn)行SI分析，找出潛在的信號完整性問題。在文件仿真調(diào)整之后，仍需要進(jìn)行項目的編譯、修正。確認(rèn)沒有錯誤之后，就可以傳遞設(shè)計信息到PCB，進(jìn)行下一步的PCB板設(shè)計。在PCB設(shè)計過程中，如果元件位號發(fā)生變化，可以執(zhí)行從PCB到原理圖的反向注釋。4.2.2新建項目和原理圖下面來創(chuàng)建一個設(shè)計項目和原理圖文件，并保存該文件。（1）選擇菜單命令File|New，能都打開一個創(chuàng)建文件的三級菜單。如圖4.2所示：圖4.2新建工程（2）選擇其中的PCBProject命令，建立一個空的項目文件，這時左邊會出現(xiàn)空的工程，右鍵Saveas，選擇路徑和自定義文件名為mywork，完成后確定。結(jié)果如圖4.3所示： 圖4.3新建工程示意圖（3）執(zhí)行菜單File|New|Schematic，在剛才建立的項目中新建原理圖。如圖4.4所示：圖4.4新建原理圖文件（4）同重命名工程名一樣，重新命名為work1。建立完成后就正式建立了一個新的項目和原理圖文件。（5）接下來就是畫