计算机课程设计___应用EDA技术中的印制板设计.docVIP

1 引言 随着计算机的发展，某些特殊类型电路的设计可以通过计算机来完成，但目前能实现完全自动化设计的电路类型不多，大部分情况下要以“人”为主体，借助计算机完成设计任务，这种设计模式称作计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）。EDA技术是计算机在电子工程技术上的一项重要应用，是在电子线路CAD技术基础上发展起来的计算机设计软件系统，它是计算机技术、信息技术和CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）等技术发展的产物。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析、器件制作到设计印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。EDA是以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术必威体育精装版成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计、电子线路设计和印制板设计。 本次的课程设计主要应用EDA技术中的印制板设计，采用的软件为Protel99SE。Protel99SE是PROTEL公司在80年代末推出的EDA软件,应用广泛功能强大,是个完整的板级全方位电子设计系统.它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。 2 数字频率计 2.1 数字频率计概述 数字频率计设计是用来对脉冲信号和正弦信号等各种波形进行频率测量的仪器，它将测量的结果直接用十进制数显示出来。数字频率计测量目标是输入信号的频率，改变输入信号的幅值，波形不会影响对频率的测量。如果是低频信号，将输入信号转换为与输入信号同频率的而且符合控制器幅值要求的信号输入到控制器，控制器将采集到的信号按预先编制的程序转换为控制信号，输出到显示器件上。如果是高频信号，则控制器无法直接采集，可以将输入信号经处理后在分频输入到控制器上，控制器根据采集到的信号计算出原信号的频率，输出控制信号并且由显示电路显示计算结果。信号处理功能由信号调理电路完成，本次设计中的控制器选为单片机。 2.2 频率计设计内容 要求设计一个由微机（单片机）控制的数字频率计，具体要求如下： 1、能测量1HZ～10MHZ频率范围的矩形和正弦波的频率或周期 2、在全频率范围内测量误差﹤＝0.1％ 3、以十进制数字显示出被测信号的频率或周期 4、数字频率计的设计原理 3 系统设计的总体方案 本次设计由硬件和软件两部分组成。总体方案如图3.1 图3.1 3.1 软件系统 定时程序；区分频率段；对低频信号，高频信号分频后脉冲信号分别计数。技术频率；根据计算结果输出控制信号，使8位LED用十进制数字显示出来结果。 3.2 硬件系统 将输入的低频正弦信号或矩形波形信号转换为与输入信号频率相等，而且幅值能够被单片机识别的矩形脉冲信号。将输入的高频信号分频为控制器能够识别的低频信号，将单片机输出的控制信号锁存并驱动7段LED。 4 软件设计 频率是交变信号在单位时间内的重复次数，即f=N/t。频率可以通过测量一定时间内脉冲的个数计算得出，也可以通过测量一定个数脉冲所用时间计算出来。本次设计要求的频率范围较大，很难找到一个脉冲数量的值来保证高频段和低频段测量的准确性，因此不采用这种测量方法。而测量一定时间内的脉冲个数比较容易实现，而且准确度高，故采用这种方法。单片机内有两个定时器/计数器，可以一个用来定时一个用来计数。 由于频率范围比较大，把整个测量范围分为几个测量范围进行测量能提高测量精度，划分的范围段越多，测量精度越高，但由于单片机内部的定时器和计数器个数的限制，若采用一片单片机只能对两个频段进行测量，若要提高测量精度可以通过多次测量求取其平均值等测量方法。在此次设计中只是用对两个测量频段的研究。把测量范围划分为两个频率段，每段的范围仍然较大。单片机内部计数的最大计数范围为216=65536个脉冲。在较高频率段内若计时时间过长则计数器会溢出中断，停止计数，故选择对1s内的脉冲进行计数，这样也能简化软件的编程，则计数结果就是测量结果。 4.1 1s定时程序 单片机的定时器/计数器T0和T1有四种工作方式，模式0最长定时时间为16.384ms，模式1的最长定时时间为131.072ms，模式2的最长定时时间为512us。要定时1s可选用模式1，则为每隔100ms进行一次中断，中断10次为1s。 4.2 划分频率段 T0和T1最多可计数为216=65536个脉冲，低频段的频率不能超过65536HZ。为了提高精度和简化计算，将低频段的上限定为29HZ,则低频段的测量范围为1H