Protel课程设计报告

Protel电路板制作报告

课题：步进电机正反转设计

系 别： 电气与信息工程学院

专 业： 自动化

姓 名： 李鹏

学 号： 092412218

成 绩：

河南城建学院

2015年5月25日 I

目录

一、设计目的 ............................................................................................................... 1

二、设计任务及要求 ................................................................................................... 1

三、总体方案设计 ....................................................................................................... 1

3.1、方案与思路 .................................................................................................................. 1

3.2、系统方框图 ..................................................................................................................... 2

四、Protel DXP简介 .................................................................................................. 2

五、DXP硬件电路设计 ................................................................................................ 3

5.1、各部分电路设计 ............................................................................................................. 3

5.1.1、系统时钟电路设计 ........................................................................................ 3

5.1.2、系统复位电路设计 ........................................................................................ 3

5.1.3、步进电机驱动电路设计 ................................................................................ 4

5.1.4、步进电机转向显示电路设计 ....................................................................... 4

5.2、系统整体电路图设计 ..................................................................................................... 5

六、软件设计 ............................................................................................................... 5

七、整体PCB电路图 ................................................................................................. 8

八、实物调试 ............................................................................................................... 8

8.1、实物电路主要元件介绍 ................................................................................................. 8

8.1.1、STC89C52单片机 ................................................................................................ 8

8.1.2、ULN2003A驱动芯片 ............................................................................................ 9

8.1.3、28BYJ-48步进电机 .......................................................................................... 10

8.2、系统实物电路 ............................................................................................................... 11

九、设计总结 ............................................................................................................. 12

参考文献 ..................................................................................................................... 12

1

一、设计目的

运用已学的Protel电路设计课程的知识考查解决实际问题的能力和查阅资料的能力。培养一定的自学能力和独立思考问题、分析问题、解决问题的能力，能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，寻找合理的解决方案；完成所选课题的分析设计与PCB电路制作，提升学生的动手能力，实现理论与实践相结合的目的，达到相应技术指标要求。

二、设计任务及要求

1、具有转向设定功能。

2、设置开始、停止以及正反转键。

3、要求电路有独立的正转按键、反转按键、停止按键、复位按键。步进电机转向由发光二极管显示，能按键复位。

4、利用Protel DXP 设计出电路原理图、PCB图、以及所画的原理图符号和PCB封装。

5、通过画出的PCB图，制作电路板。

三、总体方案设计

3.1、方案与思路

因为步进电机的控制是通过脉冲信号来控制的，步进电机是将电脉冲信号转变为转角位移或线位移的控制元件。所以怎样产生电脉冲信号和产生怎样的电脉冲信号是步进电机控制的关键。电脉冲信号的产生可用软件控制单片机产生脉冲信号，通过单片机的P2口输出电脉冲信号控制步进电机，因为所选步进电机是五线四相制的，所以只需要P2口的四位口线，现选用P2.0-P2.3分别接到步进电机的四根相应驱动线上。可以通过控制输出脉冲的频率来调整步进电机的转速，通过控制输入脉冲的顺序来改变转动方向，停止键由P3.0控制，正转由P3.3控制，反转由P3.2控制。由此可实现步进电机的正反转。由P1.0控制红色发光二极管，表示步进电机反转，P1.1控制绿色发光二极管，表示步进电机正转。由此可以显示当前的步进电机转速和转向，设置有复位电路可使正在运行的电路进行复位。 2

3.2、系统方框图

图1系统方框图

四、Protel DXP简介

Protel DXP 是一款电子线路设计的自动化软件，是Altium公司于2002年下半年推出的，除了能给用户带来了焕然一新新的感觉，使用起来也是非常方便和简单。Protel DXP融合了设计输入仿真、拓扑自动布线、PCB绘制编辑、信号完整性分析和输出等技术，其设计风格十分完美，功能也是十分齐全，采用优化的设计浏览器，为用户提供全新的设计解决方案，集成了多种工具软件，主要可以分为四大部分：

1、可编程逻辑门阵列（FPGA）设计系统：对于原理图和电路板设计系统来说，是一个相对比较独立的系统，用来设计数字电路。

2、原理图设计系统。可以用来做电路仿真，也可以设计电路原理图。

3、印刷电路板设计系统。用来设计印刷电路板的，将生成相关设计文件送至工厂去加工所设计完成的电路板。 这个印刷的电路板与原理图密切相关，它可以有设计好的电路原理图直接生成。

4、硬件描述语言（VHDL）设计系统。在该设计系统中，可以用目前流行的VHDL语言开发可编程逻辑器件，并进行仿真分析。

Protel DXP融入了新的功能：全新的设计方法、集成元件库、增强的自动发光二极管转向显示

控制按键

复位部分

步进电机 驱动

部分 外部晶

振电路

p0.0~p0.7

AT89C52

单片机

p1.0~p1.3

p2.0~p2.3 p3.1~p3.3 3

布线器、增强的同步器功能、增强的编译功能。

五、DXP硬件电路设计

5.1、各部分电路设计

5.1.1、系统时钟电路设计

时钟电路是用于产生单片机工作时所必需的时钟信号。时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准的，有条不紊地一拍一拍地工作。时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。在本系统中采用外部时钟方式的电路，如图2所示。

图2 时钟电路

在本设计中的电容C1、C2典型值为30±10 pF。外接电容的值虽然没有严格的要求，但是电容的大小会影响振荡器的稳定性和起振的快速性。同时，在系统中采用12MHz的晶体振荡器来产生时钟脉冲。这样可以满足系统在设计时的机器周期的需要。

5.1.2、系统复位电路设计

复位是单片机的初始化操作，只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，即可使单片机复位。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或是操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱死锁状态，也需要按复位键重新复位。在系统中，为了实现上述的两项功能，采用常用的按键电平复位电路，这样复位键有复位和停止两个功能，如图3所示。