CAD大型作业(洗手间烘手器版的开发)

CAD大型作业
洗
手
间
烘
手
器
板
的
开
发
班级：计控1001
姓名：李晓宇
学号：0502100140
指导教师：王林生
大型作业设计任务书
一、设计题目：洗手间烘手器板的开发
二、设计要求：
1.按照PCB板设计的方法步骤（需求分析、元件设计、原理图设计、PCB
图设计、打印输出）设计给定题目对应的PCB板，并编写相应文档。

2.在Altium Designer中完成原理图及PCB板的创建，并编写要完成
所需功能（元件的设计、封装和放置以及PCB板的布线等），要求设计的PCB板和所给的实物在外观上类似，功能上一样。

3.把以上两步整理编写出《大型作业设计说明书》，《大型作业设计说明
书》的格式为：封面、大型作业任务书、摘要、前言、目录、正文、总结、参考资料。

字数不少于10000字，页数不少于15页。

前言
电路设计自动化(Electronic Design Automtion, EDA)技术,是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成,是在电子计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)技术基础上发展起来的计算机设计技术。

它集计算机、电子、信息和计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）、计算机辅助测试（Computer Aided Test，CAT）等技术于一体，不仅具有强大的设计能力，而且具有测试、分析及管理的功能。

它改变了以往采用定量计算和电路实验为基础的传统设计方式，使电路的分析与设计方法发生了重大的变革、
Protel系列软件已拥有大量的用户群，已经成为电路设计者必备的基础工具之一。

Altium Designer 6.x是Altium公司最新一代的板级电路设计程序，除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。

它将原理图绘制、电路仿真、集成化印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）设计、涉及规则检出、文档报表输出、可编程序器件及逻辑器件设计等完美融合，为用户提供了全面的设计解决方案，是电子线路设计者首选的EDA设计软件。

本次作业就是在Altium Designer 6软件中设计完成的。

摘要
现在烘手器的使用已相当普遍．其维修量也随之增多。

尽管其电路工作原理与结构大同小异．但由于厂家很少提供电路图纸．故使烘手器的故障维修颇费周折。

本文以较为典型的西帝牌SBS-200型烘手器控制电路为例介绍其工作原理．以供维修人员参考。

烘手器是通过红外线发射和红外线接收两大环节完成烘干任务的。

控制电路如附图所示。

烘手器红外线发射电路的核心器件是双极型时基电路KA555．该芯片内部电路主要由两个高精度电压比较器、一个RS触发器和一个由VT构成的电子开关组成。

它与外围电阻器R1、R2和电容器C5、C6构成一个多谐振荡器。

KA555⑥脚为阈值输入端，②脚为触发输入端。

⑥脚和②脚直接连接在C5正极端；⑦脚为电容器C5放电端口，其内部与电子开关连接。

电路利用电源通过R1、R2向C5充电．以及C5经过R2和VT放电．建立自激振荡。

⑤脚的作用是用来从外部设定电压比较器的参考电压(本电路未使用．而是通过消除干扰电容C6接地)。

可见R1、R2和C5是决定振荡频率的定时元件。

振荡脉冲由KA555③脚输出．通过限流电阻R3驱动红外线发射管VD5向外不断发射红外线光波。

烘手器红外线接收环节主要由接收和控制执行两部分电路构成。

接收部分的核心器件是运算放大集成电路LM358．控制执行部分则主要由控制三极管VT、继电器KA、吹风电动机M及电热管EH组成。

VD6为红外线接收管．接收VD5发射的红外光波信号。

VD6接收到的红外光波信号通过电容器c7耦合至IC3A②脚，将电流信号变换为电压信号并进行前置放大。

放大后的电压信号从其①脚输出，再通过电容器C8耦合至由二极管VD7、VD8组成的整流器整流及电容器C9滤波．在电阻器R8上形
成二个直流电压信号。

该信号经过隔离电阻R9耦合至IC3B⑤脚。

进行直流放大。

由⑦脚输出的直流信号经电阻器R13、R14分压，驱动控制三极管VT 饱和导通。

VT导通后．二极管VD10发光(显示工作状态)：串联在其集电极的继电器KA线圈形成电流回路．KA工作．其触点KA-1闭合．电热管EH和吹风电机M同时得电．吹风电机将热风从出风口吹出。

红外线发射管VD5和红外线接收管VD6同向安装在出风口一边．且两者中间相互隔离。

使用者将手伸到出风口时．VD5发射的红外线光波信号通过手反射到VD6上．经上述红外接收电路处理后．烘手器送出热风：手离开出风口后．VD6接收不到VD5发射的红外线信号．电热管EH和吹风电机M停止工作．出风口亦无热风送出。

红外线接收管VD6上安装有滤光板．可屏蔽干扰杂波．以防止烘手器的误动作。

另外．滤波电容器C9的容量较大．以延长其放电时间．这样在手离开出风口后．控制信号不会立即消失．电热管EH和吹风电机M延时几秒钟才能停止工作．用以驱散使用后出风口的潮气．确保其干燥状态。

本机的电源电路由两部分组成．一是控制执行器件电热管EH和吹风电机M 由AC220V直接供电：二是控制电路的电源是由AC220V通过变压器T变压、桥式整流器VD1～VD4整流、电容器C1和C2滤波及稳压器LA7812稳压后．得到DC12V提供。

目录
一、需求分析.............................................................................................................................. - 7 -
二、元件设计.............................................................................................................................. - 7 -
三、原理图设计........................................................................................................................ - 11 -
四、PCB板设计......................................................................................................................... - 14 -四、PCB板设计......................................................................................................................... - 14 -总结........................................................................................................................................ - 17 -参考文献. (18)
一、需求分析
自动烘手器具有方便、卫生等特点，在旅馆、医院、车站等人群密集的公共卫生间相家庭中得到广泛应用。

现在烘手器的使用已相当普遍．其维修量也随之增多。

尽管其电路工作原理与结构大同小异．但由于厂家很少提供电路图纸．故使烘手器的故障维修颇费周折。

通过本次实践可以了解烘手器的工作原理，对烘手器的工作原理了解以后，对烘手器使用中出现的各种故障都能够很好的检测出来，做到对症下药。

二、元件设计
在绘制原理图的过程中，有些元器件在元件库中无法找到，或者与要求不符需要修改，现把所需元件的清单与所要设计的元件的设计步骤进行说明。

1、所需元件清单
2、其他的元器件与要求不符，需要进行修改。

利用改成
利用改成
利用改成
利用改成
（1）新建原理图元件库文件
首先需创建原理图元件库文件，选择菜单File/New/Schematic Library，进入元件库编辑器，如图所示
双击该文件打开。

显示如图所示对话框
单击（释放集成库）按钮，即可调出该库中的原理图库文件。

（3）在project面板上双击“Miscellaneous Devices.IntLib”文档图标，打开该文件。

进入编辑状态。

（4）单击工作面板下部的“SCH”标签，选择“SCH Library”即可进入到元艰苦编辑管理状态。

（5）找到Brighe 1，如图所示
（6）执行菜单命令“Tools\Copy Component”，显示“Destination Library”对话框，在此处选择自己创建的库文件。

然后单击“OK”按钮（7）单击工作面板下部的“Projects”标签，选择已创建的元件库编
辑器，对已选择的元件进行编辑，完成后的效果如图所示
其他的元器件编辑方法同上。

三、原理图设计
1、启用Altium Designer 6.0软件
2、新建项目文件
（1）执行菜单命令File/New/Project/PCB Peoject。

（2）执行菜单命令 File/Project Save AS，弹出保存路径菜单，确定保存路径和输入项目名为“贺春灯电路”保存。

3、新建原理图文件
执行菜单File/New/Schematic，启动原理图编辑器，在Project工作面板的项目文件下新建一个原理图文件，保存为“洗手间烘手器板的开发.SchDoc”。

4、装载原理图元件库
洗手间烘手器板的开发电路中所包含的元件类型有：电阻、电容、三极管、发光二极管、二极管、光敏电阻。

这些常用的元件在集成库Miscellaneous Devices.IntLib中都可以找到。

默认情况下，创建原理图文件时，该库会自动加载，若在库列表中无此元件库，可通过下面方法加载。

（1) 在Libraries工作面板上单击,弹出如下左图所示对话框。

（2) 单击选项下方按钮，选择添加Miscellaneous Devices.IntLib，单击打开添加库完成，如下右图所示。

5、放置元器件
（1）在Miscellaneous Devices.IntLib元件库中查找Res 2 。

找到后
双击开始放置元器件。

（2）当光标变成十字时按下Tab键，设置元件属性，主要是：标号（Designator）、标示值（Value）。

Conpoment 一般设置不可见。

然后依次查找并放置电容Cap、三极管NPN等元器件。

（3）有些元器件在库里没有，又或者与库里的元器件不符是自己设计的，按照上面介绍的元器件添加的方法，找到创建的新库将修改后的元器件添加进去。

（4）元器件添加完成过后在工具栏上点击按钮。

选择电源
地线
6、元器件加载完成后开始连线。

点击工具栏上的按钮，光标变成
十字之后开始布线。

移动鼠标指针至连线起点，单击鼠标左键，确定导线起点。

）拖动鼠标到连线终点时，单击鼠标左键确定。

结束本次连线。

此时仍处于连线状态，如需退出，可单击ESC键。

7、导线放置完成后，放置网络节点。

执行菜单命令Place/Manual Junction。

四、PCB板设计
1、新建 PCB 文件。

执行菜单命令“File\New\PCB（因为本次大型作业对PCB板的大小没有要求，所以直接新建PCB板，不再利用创建向导创建指定大小的PCB板）
2、打开绘制好的原理图文件，创建网络报表。

执行命令Design\Import Changes From命令，系统会弹出如图所示的对话框。

单击按钮，如果有效，将在右边Check烂对应位置打勾，否则将显示红色错误标识。

单击按钮，如果执行成功，Status下Done列表栏将被钩选，结果如图所示
单击按钮，关闭该对话框。

最后生成结果如图。

2、在PCB电路板的Top Layer层手动布局元器件封装。

该操作主要对原件进行移动、旋转操作，操作方法同原理图中移动、旋转原件相同。

3、元器件布局完成后，进行自动布线。

执行菜单命令Auto Route\All。

单击【Routing All】按钮，程序就开始对电路板进行自动布线，同时打开Message窗口显示自动布线信息。

（布线之前要注意保存，以免在布线时出现异常情况导致文件丢失）
布线完成后的PCB图如图所示
4、浏览3D效果图。

执行菜单命令View\Legacy 3D View。

3D效果图如图所示
总结
通过这次大型作业设计，让我对这学期所学的电子CAD知识有了更加全面系统的认识，也发现了CAD学习的乐趣。

与此同时，这一周的实训也考验了我对所学知识的掌握程度，以及分析问题的全面性和解决问题的能力，使我在理论学习的基础上，也大大提高了实践能力。

这次大型作业设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识永远也不能真正掌握这门课程的真谛，只有把所学的理论知识与实践相结合，从理论中得到结论，才能真正运用到实践当中去，从而提高自己的实际操作能力和独立思考的能力。

在这次大型作业设计中，我遇到了很多困难，最后通过向同学请教和问老师，还有自己坚持不懈的努力，所有的困难都迎刃而解，终于完成了作业设计。

当时心中真的很高兴，很有成就感！不过，也不得不承认，自己对所学知识掌握的不够牢固，还需要继续努力。

其实我在做大型作业时候，也是我回顾复习我的课本知识的时候，让我对课本的知识印象更深刻，以前学习的知识很琐碎很杂一下子消化不了，但是在这次大型作业中我运用到了很多书上琐碎的技巧，以及了解到了很多元件的功能等等。

平时看书的时候有些问题老是弄不明白，主要原因就是没有与实践相结合，现在做完大型作业之后这些问题都迎刃而解。

而且还记住了很多有用的东西。

所以说，这为期一周的电子CAD 实训对我们的帮助是很大的！
参考文献
1、胡应占《Altium Designer 6 电路设计实用教程》河南科学技术出版社
2、王林生《Altium Designer6实验实训指导书》河南工业职业技术学院。