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1、题目题目_班级班级_学号学号_姓名姓名_时间时间_景德镇陶瓷学院电子线路电子线路 CADCAD 课程设计任务书课程设计任务书姓名_ _ 班级 指导老师： 设计课题：电子线路设计课题：电子线路 CADCAD 课程设计课程设计设 计 任 务 与 要 求基本要求：基本要求：1、进一步熟悉PROTEL 软件； 2、 用 PROTEL 软件绘制一个（50100）个元件的电子线路原理图；3、根据电原理图绘制该电路的 PCB（单面板和双面板均可） ； 4、 撰写课程设计说明书。设计说明书包括：封面、任务书、自己绘制的电路图、原电路图（复印件打印件 均可，但是和自己绘制的电路图排版上应该有明显区别） 、PCB
2、 图、元件清单、电子 线路 CAD 课程设计过程说明、设计小结等。设 计 步 骤1、 找一个 50100 个元件的电子电路，保存原件。 ；2、熟悉PROTEL 软件的使用； 3、绘制上述电原理图； 4、根据电路规模设计并绘制该电路的 PCB（单面板和双面板均可） ； 5、尽可能详细地提供相应的电路文件。 6、 撰写电子线路 CAD 课程设计过程说明书； 7、 列出参考文献。参 考 文 献（要交封面、任务书和以下所有的模板内容，字数在（要交封面、任务书和以下所有的模板内容，字数在 3000 字以上）字以上）（以下是模板，大家选择自己的题目按照这样的格式进行填写，题目可以是电（以下是模板，大家选择
3、自己的题目按照这样的格式进行填写，题目可以是电 子创新所做的题目，包括的内容是总体方案与原理说明、单元电路设计、总体子创新所做的题目，包括的内容是总体方案与原理说明、单元电路设计、总体 电路原理图、电路原理图、PCB 版图、元器件明细表、设计心得体会）版图、元器件明细表、设计心得体会）总体方案与原理说明总体方案与原理说明要显示一个中文汉字至少的组成点素为 1616 点，因此一帧显示 4 个汉字最少需要点阵的点数为 1664 点。可以由 8 块 88 点阵拼构而成。点阵屏越大，数据的传送就越多，仅仅依靠单片机 I/O 并口输出已不能达到要求，需要采用串口输出再转成并口输入到点阵屏。对于时钟的显示
4、，如果采用单片机软件方式，误差较大，一旦断电，就需要重新设置走时，不适用。因此采用专门的时钟芯片提供时间日历等信息。温度传感器也是各式各样，而进行室内温度测量的温度精度要求并不是很高，温度变化范围小，最好采用电路结构简单的集成芯片。对切换显示内容的无线遥控功能，可以使用无线模块，但增加了电路的复杂程度，与无线红外遥控比较，价格也偏贵，因此选择红外发射管与红外一体化接收头更加简洁廉价。为了能够调节校正时间，需要接上按键。至少应该应该有“模式” 、 “加数” 、“减数”三个按钮。根据上述要求，所需的单片机 I/O 口为 20 个左右，存储广告内容需要更大的 Flash 程序存储器，经过比较后，新型
5、的 STC 系列单片机较为适用。感应人体的传感器通常使用人体热释电红外传感器。通过该传感器控制系统电源的输出与否。但人体热释电红外传感器的供电需要另外一电源供电，因此整个系统需要两个电源。按照这个思路，设计出系统整体框图如下：STC单 片 机人体热释 电红外电源 1时钟芯片1664 点阵屏显示串口通信 程序下载温度传感器电源 2键盘红外接收头红外 遥控740V 交流电数码管显示图 1.1 总体方案框图如图 1.1 所示，整个系统包括单片机核心模块、1664 点阵显示屏模块、数码管显示模块、串口程序下载模块、日历时钟模块、温度测量模块、键盘模块、红外接收头模块、红外遥控模块，电源模块（两个） 、
6、人体热释电红外感应模块。通过电脑串口，可以将程序下载到单片机内部。时钟芯片在备用电池的供电情况下，实时记录和保持着走时。温度传感器检测着室内温度变化，将温度转换成单片机可以识别的数据。单片机将时钟和温度数据通过串口发送到点阵屏上显示，并且可以显示保存在单片机内部的广告内容，当前显示的第几条内容通过数码管显示，如果想改变现实内容，可以按下按键切换，或者通过无线红外遥控切换。当时钟走时不正确时，可以通过按键调整日历，退出后修改了的日历就已经保存在时钟芯片内部。该系统还有一优点是无人关断总电源功能，虚线框内使用总电源（电源 2）供电，而热释电红外检测部分使用电源 1 供电，当人体热释电红外传感器检测
7、到活动人体时电源 2 开始有电流输出，单片机工作，LED 点阵屏显示，延时一段时间。当没有检测到移动的人物时，电源 2 进入低功耗待机模式，没有电流输出，单片机以及其它芯片断电，系统处于实时监测节省电源状态。（以下是单元电路的介绍，可以分成单元电路（以下是单元电路的介绍，可以分成单元电路 1 1、2 2、3 3进行介进行介绍）绍）16641664 点阵屏电路设计点阵屏电路设计（这里是单元电路（这里是单元电路 1 1 的介绍）的介绍）发光 LED 点阵模块的选择通常市场上的 LED 点阵模块分类有单色、双色、三色；点数 57、88、及 1616；接法共阴、共阳极（共阳是指对每一行 LED 来讲是
8、共阳） ；还分为室内、室外点阵等。这里选用 16 块 5mm 红色 88 LED 共阳点阵模块SZ412388K 组成 1664 点阵屏。SZ412388K 点阵模块的内部结构与引脚图 1.3 LED 点阵模块与内部示意图通常 LED 点阵的管脚并没有按照行列顺序规律的排列，使用前必须查找相关资料和测试管脚。LED 点阵屏的送显方案选择要点亮点阵屏，例如共阳 LED 点阵只要在行上加上高电平，列上加上低电平。但从 LED 点阵内部结构了解到要显示字符就必须扫描点亮，因此显示方式可以分为两种：1.逐列扫描方式。即列依次轮流被点亮，行发送对应字码，使得能亮的一列点从左到右或从右到左扫描。2.逐行扫
9、描方式。即行依次轮流被点亮，列发送对应字码，使得能亮的一行点从上到下或从下到上扫描。由于点阵屏行为 16，列为 64，如果要达到同样的显示效果，采用逐列扫描的速度要比逐行扫描速度加快 4 倍。如果频率不够高显示的文字就会闪烁，因此采用了逐行扫描的方式连接电路。LED 点阵屏行扫描电路设计16 行如果直接采用单片机的 I/O 口扫描，占用太多的端口，因此采用 4 线-16 线译码器 74HC154 作为扩展端口辅助芯片可以节省 I/O 口。74HC154 引脚配置图如图 1.4 所示，引脚说明：VCC:电源端（4.5V5.5V）GND:地端A、B、C、D：译码地址输入端（低电平有效）、：选通端（
10、低电平有效）1G2G：输出端（低电平有效）015YY:74HC154 的逻辑真值表如表 1.1所示。表 1.1 74HC154 的逻辑真值表输 入1G2GDCBA选择的输出端 （L） L L L LL L L LL L L LL L L LL L H HL H L H0 1 2 3Y Y Y Y L L L LL L L LL L L LH H H HL L H HL H L H4 5 6 7Y Y Y Y L L L LL L L LH H H HL L L LL L H HL H L H8 9 10 11Y Y Y Y L L L LL L L LH H H HH H H HL L H H
11、L H L H12 13 14 15Y Y Y Y图 1.4 74HC154 管脚图 HH 无有效输出 无有效输出说明 H：高电平 L：低电平 ：任意电平当选通端（、）均为低电平时，可将地址端（ABCD）的二进制编码在1G2G一个对应的输出端，以低电平译出。将 A、B、C、D 端口接到单片机的 I/O 口，给予二进制 00001111 便能依次扫描 16 个行点阵。74HC154 的输入输出电流大小为 25mA，假设一行 64 个 LED 全部点亮，所需的电流大约为 10mA64=640mA，因此 74HC154 的输出端必须加达林顿管驱动。PNP 型达林顿管 TIP127 完全符合了这个电流
12、要求，并且将 74HC154 的低电平输出有效转成高电平有效点亮共阳 LED 点阵。LED 点阵屏列送字码电路设计64 个列字码，必须得用串行转并行发送字码数据。8 位移位寄存器74HC164 可以将串行数据转换成并行输出，数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。74HC595 也是 8 位移位寄存器，但驱动电流(35mA)比 74HC164(25mA)的要大, 74HC595 的优点还具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变，这在串行速度慢的场合很有用处，使得 LED 点阵屏没有闪烁感。同时输出端有使
13、能禁止控制端，可以使输出为高阻态。74HC595 引脚配置与功能逻辑符号如图 1.5。图 1.5 74HC595 引脚配置与内部逻辑图表 1.2 列出了 74HC595 的引脚控制端功能，芯片时序功能描述见表 1.3 所示。表 1.2 74HC595 的引脚控制端说明：符号引脚描述VCC、GND16、8电源、地DS14串行数据输入端Q0Q715、17并行数据输出端Q79串行数据输出MR10主复位（低电平有效）SH_CP11移位寄存器时钟输入ST_CP12存储寄存器时钟输入OE13输出有效控制端（低电平有效）表 1.3 74HC595 功能表输入输出SH_CPST_CPOEMRDSQ7Qn功能L
14、LNC为低电平时仅仅影响移位寄存器MRLLLL空移位寄存器到输出寄存器HLLZ清空移位寄存器，并行输出为高阻状态LHHQ6NC移位寄存器的数据移位，下降沿移位寄存器数据不变。LHNCQn移位寄存器的内容到达存储寄存器并从并口输出。下降沿时存储寄存器数据不变LHQ6Qn移位寄存器内容移位，先前的移位寄存器的内容到达存储寄存器并输出。H高电平状态 L低电平状态 上升沿 下降沿 Z高阻 NC无变化 无效LED 点阵屏模块电路设计LED 点阵屏显示模块电路图如图 1.6 所示。行总共为 16 个 TIP127 驱动，列为 8 个 74HC595 送字码。A0A3 接到单片机输出端，用四位二进制控制 1
15、6 行扫描输出，OE 控制 74HC154 的使能输出，为高电平时行无有效输出，屏幕黑屏。DS 为字码串行发送端。Y01 Y12 Y23 Y34 Y45 Y56 Y67 Y78 Y89 Y910 Y1011GND12Y1113 Y1214 Y1315 Y1416 Y1517OE118 OE219A320A221A122A023VDD24U2174HC154 GND+5VQ16TIP127Q1 TIP127 ROW1 ROW2ROW15 ROW16X16COL1 COL2 COL3 COL4 COL5 COL6 COL7 COL8OE13ST_CP12DS14MR10SH_CP11Q015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q79VCC16GND8U2274HC
