光伏发电太阳跟踪装置实验综合报告精品

四、电气软件工具

使用计算机辅助设计工具进行电子电路设计绘制电路原理图与印制

电路板图是现代电子工程技术人员必备的技能。在我国最普及的辅助设计软件是Protel，目前最流行的版本是Protel DXP 。但是基于设计的方便及熟练性（大多高校都采用Protel 99se作为教材），本设计的电原理图和印制电路板图均使用Protel 99se完成 4.1 PROTEL99SE概述

Protel 设计系统是世界上第一套被引入Windows环境EDA开发工具，一向是以其高度的集成性及扩展性著称于世。它主要应用于电子原理图的设计、电路板的设计和绘制，以及电子逻辑分析和仿真等。它凭借其强大的功能，大大提高了电子线路的设计效率，现已成为电子线路设计工作者的计算机辅助电子线路设计软件，特别适合初级电路设计者。我们需要了解电子线路设计的基本过程以及在设计中主要注意的细节，我们选用Protel99SE来设计电子线路。该软件操作简单，易掌握。同时，工作效率较高。 4.2 电路原理图设计

Protel99SE电路原理图常用工具栏我们所使用工具条主要有以下几种： 主工具条----执行设计管理器Design Explorer下的View﹨Tool Bars﹨Main Tools。

布线工具条----执行View﹨Tool Bars﹨Wiring Tools。 绘图工具条----执行View﹨Tool Bars﹨Drawing Tools。 电源及接地工具条----执行View﹨Tool Bars﹨Power Objects。 模拟信号源工具条----执行View﹨Tool Bars﹨Simulation Sources。 常用器件工具条----执行View﹨Tool Bars﹨Digital Objects。 4.3电路原理图的设计步骤

（1）进入protel99SE设计界面：点击WINDOWS开始菜单上的protel99SE，进入设计管理器。

（2）新建一个原理图文件：执行FILE/NEW，弹出NEW DOCUMNT对话框，选取SCHEMATIC DOCUMENT图标，然后单击OK按钮。

（3）装载元件库：用鼠标键点击设计管理器中的BROWSE SCH选项卡，然后单击ADD/REMOBE按钮，屏幕将出现一对话框，CHANGE LIBRARY FILE LIST 改变元件库文件一览表，查找并选取你所要添加的库。

注：在设计绘制电路原理图时，首先要在内存中装入所要设计绘制的电路原理图元器件，以备调用，一般只载入常用的元件库，特殊的元件库则当需要时临时载入。这样才不会因装

载过多的文件库占用较多的资源，而降低应用程序的执行速度。

（4）设置电路图大小：用鼠标点击设计管理器DESIGN EXPLORE下菜单的DESIGN/OPTIONS，按图纸要求选STANDARD项的A4，最后按OK钮则设置完毕。

（5）放置元器件：在Filte查找元器件窗口中输入你要的元件名然后按回车键，在下面窗口中就出现了你所要的元件（注意，你必须知道所要的元件放在什么元件库中，并且要选中此元件库才会调出来），双击元件名或者点一下元件然后点Place都能调出元件符号,然后把元件放置在原理图的适当位置。

（6）放置节点和连接线路：在有电气连接的导线交叉点一定放置接点；在连线时注意不要将导线连入器件引脚端点以内。

（7）放置电路输入输出点：设计中若一张图不能完成原理图设计，则可采用多张图通过输入输出口完成。如电路图需要输入输出点可选WIRING TOOLS工具条的

即可。

（8）检查原理图：使用Protel 99 SE的电气规则检查功能检查原理图的连接是否合理与正确，给出检查报告。值得注意的是此功能只是检测电气连接性质，如果绘制的原理图连接错了但没有电气连接性质的错误，它是检查不出来的，所以绘制时要特别仔细、小心。

（9）保存与打印。

另外，在画原理图时使用网络标号进行电气连接也是常用的方法，这样能让原理图变得简单明了，这种方法常用于较复杂的设计中，本设计就采用此方法。

注：按照上章叙述过程，完成了太阳光自动跟踪控制器的原理图设计。全电路图见附录1 。

清单请见附录3。 4.4 PCB布局规则

根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则： （1）按照电路的流程安排各个功能电路单元位置使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致方向。

（2）以每个功能电路的核心器件为中心，围绕它来进行布局，元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB板上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

（3）在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数，一般电路应尽可能使元器件平行排列，这样不仅美观，而且装焊容易，易于批量生产。 4.5 PCB布线规则

双面印制板中在同一层中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决，即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，对于实在无法通过

的引线采用过孔在另一层布线（注意：过孔应越少越好），同一级的电路接点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用把接地点都连在一起接地，这样工作才稳定，不易自激。

总之，印制板布局和布线应在讲究功能的同时与美观程度相互达到最佳（也就是常说的“横平竖直”）。 4.6 印制电路板设计注意事项

（1）元件封装------纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此不同的零件可以共用封装，同时，同种元件也可以用不同的封装。在实际的设计中，元件的封装图最好根据实际的元件自制，以避免出错。

（2）焊盘大小------无论是在调用封装还是在自制封装的过程中，需要特别注意的是元件焊盘大小的设计。焊盘小了，在钻孔的时候很容易损坏，即使没有在钻空时损坏，且安装元件时不易插进去，但它对焊接技术的要求是比较高的；焊盘太大，可能会造成“路径堵塞”，给走线造成困难。焊盘孔太大，在焊接的时候，高温的锡液就很容易通过通孔流向在面板另一面上的元件引脚，这样就很容易使元件受高温影响而坏掉。

（3）工作层------KeepOut Layer禁止布线层，它限制了走线的范围，一般常用它作为印制板的轮廓界限，但是并不好。实际上，元件布局和走线都应该与印制板边沿保持大约1mm的间隙，所以应该选取一个机械层绘制印制板轮廓，而适当“缩小”，用禁止布线层绘制真实的布线限制范围。另外，在布线时，注意层的正确选择。

（4）走线------电源线和接地的走线应比元件之间的走线要宽得多，本设计中的电源走线全部宽度为20mil，这样可以很方便在做PCB板时可以减少出错的机会

总之，设计电路原理图和PCB图时，首先要保证图纸的质量。所有的元件标示要清晰准确，器件的型号也要清楚，然后要求美观。在元件布局和布线时尽量优化网格。除此之外，对于一个产品的开发而言还要考虑实际的成本。

五、软件编程方案

5.1系统软件流程图

该系统采用多个模块的方式来实现对步进电机的控制。控制模块采用单片机STC89C52 来控制JP1和JP2驱动电机转动。

启动（开始） 初始化程序I/O口 进入判断程序 输出相应的控制信号 取消