Protel軟件訓(xùn)練課程設(shè)計倒計時器畢業(yè)論文

1、 成成 績績 評評 定定 表表 學(xué)生姓名班級學(xué)號 專 業(yè)通信工程課程設(shè)計題目365 倒計時器 評 語 組長簽字： 成績 日期 20 年 月 日 課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué) 院信息科學(xué)與工程專 業(yè)通信工程 學(xué)生姓名班級學(xué)號 課程設(shè)計題目365 倒計時器 實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù): : 1. 認(rèn)真完成 protel 軟件學(xué)習(xí)，熟練掌握基本操作。 2.繪制365 倒計時器電路原理圖，要求布局符合電器規(guī)范、制圖美觀、可讀 性好。 3.繪制365 倒計時器電路原理圖相應(yīng)的雙面印刷版圖。 4. 提交課程設(shè)計報告，要求條理清楚、圖文并茂，體現(xiàn)制圖的必要過程。 工作計劃與進(jìn)度安排工作計劃與進(jìn)

2、度安排: : 1 月 6 日-7 日 布置設(shè)計任務(wù)、查閱資料、學(xué)習(xí) protel 基礎(chǔ)知識， 1 月 8 日-10 日 繪制電路原理圖及相應(yīng)的雙面印刷版圖， 1 月 11 日-12 日 撰寫課程設(shè)計報告及答辯。 指導(dǎo)教師： 201 年 月 日 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 201 年 月 日 學(xué)院教學(xué)副院長： 201 年 月 日 摘 要 protel 設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套將 eda 環(huán)境引入到 windows 環(huán)境中的 eda 開發(fā)工具， 是具有強(qiáng)大功能的電子設(shè)計 cad 軟件，它具有原理圖設(shè)計、印刷電路板（pcb） 、設(shè)計 層次原理圖設(shè)計、報表制作、電路仿真以及邏輯器件設(shè)計等功能，是進(jìn)行電子設(shè)計最有 用的

3、軟件之一。是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬 電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線） 、可編 程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有 client/server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式， 如 orcad，pspice，excel 等，其多層印制線路板的自動布線可實(shí)現(xiàn)高密度 pcb 的 100%布 通率。在國內(nèi) protel 軟件較易買到，有關(guān) protel 軟件和使用說明的書也有很多，這為 它的普及提供了基礎(chǔ)。想更多地了解 protel 的軟件功能或者下載 protel

4、99 的試用版， 可以在 internet 上。 單片機(jī)全稱為單片微型計算機(jī)（single chip microcomputer） 。因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要用 于控制系統(tǒng)中，所以又稱微控制器或嵌入式控制器。它具有嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)所要求的體 系結(jié)構(gòu)，微處理器、指令系統(tǒng)、總線方式、管理模式等。它把計算機(jī)的基本部件都微型 化集成到一塊芯片上，通常片內(nèi)部都含有中央處理器（cpu） 、數(shù)據(jù)存儲器（ram） 、程序 存儲器（rom，eprom，flsh rom） 、定時器/計數(shù)器和各種輸入/輸出（i/o）接口。 本次實(shí)驗(yàn)課設(shè)是利用單片機(jī)設(shè)計一個簡易的 365 倒計時器，并利用 protel 99 se 對其 原理圖

5、進(jìn)行繪制，pcb 圖制作和仿真. 關(guān)鍵字：protel 設(shè)計. 單片機(jī).365 計數(shù)器原理圖繪制. pcb 制作. 目目 錄錄 1. protel 原理圖繪制.1 1.1 創(chuàng)建文件 .1 1.2 原理圖繪制 .3 1.2.1 選取原件 .3 1.2.2.擺放原件，設(shè)置屬性.3 1.2.3 元件連線 .6 1.3 電氣規(guī)則檢查.6 1.4 生成網(wǎng)絡(luò)表.7 1.5 生成材料清單.8 2.365 倒計時原理.9 2.1 總體設(shè)計思想 .9 2.2 復(fù)位電路 .9 2.3 時鐘電路 .10 2.4 按鍵電路 .11 2.5 數(shù)碼管顯示電路 .11 3pcb 圖的制做.11 3.1 創(chuàng)建 pcb 文件

6、.11 3.2 規(guī)劃 pcb 版并導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表 .12 3.3 元器件的擺放及布線.14 4.總結(jié) .15 參考文獻(xiàn) .16 1.1. protelprotel 原理圖繪制原理圖繪制 1.11.1 創(chuàng)建文件創(chuàng)建文件 （1）打開 protel 99se 程序，點(diǎn)擊 file，new 選擇路徑建立一個工程，如圖 1.1 圖 1.1 建立工程 （2）點(diǎn)擊 ok，下一步，新建一個 sch 文件，也就是電路圖設(shè)計項目，選擇 schematic document 如圖 1.2 如圖 1.2 新建 sch 文件 （3）初始界面形成以后，可以更改圖紙，點(diǎn)擊 design-option-彈出如圖 1.3 所示的對

7、話框 圖 1.3 更改圖紙 （4）如果原始元件庫中還沒有自己需要的原件，還可以自己增加元件庫，選擇需要的原件所在 的庫，點(diǎn)擊對話框下方的 add，再點(diǎn)擊 ok，如圖 1.4 如圖 1.4 添加原理庫 1.21.2 原理圖繪制原理圖繪制 1.2.1 選取原件選取原件 點(diǎn)擊左邊工具欄的 browse sch，在元件庫中找到所需要的原件，雙擊后仿真設(shè)計圖紙中。如圖 1.5 圖 1.5 選取原價圖 1.2.2.擺放原件，設(shè)置屬性擺放原件，設(shè)置屬性 1.雙擊原件后，按 tab 鍵設(shè)計元件的屬性，如圖 1.6如圖更改原件屬性，更改原件名稱，注 意名稱每個原件不能相同，更改封裝（footprint） ，每種

8、元器件對應(yīng)一種封裝.，如圖是開 關(guān)原件的屬性。 圖 1.6 屬性圖 如圖為單片機(jī) 89c52 的屬性對話框 圖 1.7 屬性圖 表表 2.1 原件清單表原件清單表 物理原件標(biāo)識注釋封裝 at89c52u1at89c52dip-40 2n3904q12n3904bcy-w3/e4 2n3904q12n3904bcy-w3/e4 2n3904q12n3904bcy-w3/e4 普通電容 c1 普通電容 rad0.1 普通電容 c2 普通電容 rad0.1 crystalc3crystalcb2 電解電容 c4 電解電容 cd6 sw-pbs1sw-pbsip2 sw-pbs1sw-pbsip2 s

9、w-pbs1sw-pbsip2 sw-pbs1sw-pbsip2 res1r1res1axial0.4 res1r2res1axial0.4 res1r3res1axial0.4 res1r4res1axial0.4 res1r5res1axial0.4 res1r6res1axial0.4 res1r7res1axial0.4 dpy red-ccds1dpy red-ccleddip-10/c5.08rhd dpy red-ccds2dpy red-ccleddip-10/c5.08rhd dpy red-ccds3dpy red-ccleddip-10/c5.08rhd 2.將原件按照電

10、路要求擺放好，注意要給連線做好準(zhǔn)備。如圖 1.8 圖 1.8 擺放原件 1.2.3 元件連線元件連線 使用 wiringtools 中的連線工具對電路圖中的原件進(jìn)行連線。要注意該線是否有電氣 性質(zhì)。當(dāng)預(yù)拉線的指針移動到元件的引腳或其他電氣特性線時，指針的中心將會出現(xiàn)一 個黑點(diǎn)，它提示我們在當(dāng)前狀態(tài)下單擊鼠標(biāo)左鍵就會形成一個有效的電氣連接。連接好 的原理圖如圖 1.9。 圖 1.9 365 倒計時原理圖 1.3 電氣規(guī)則檢查電氣規(guī)則檢查 當(dāng)整個電路設(shè)計完成后，可以進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。主要是檢查電路圖中是否有電氣 性質(zhì)不一致的情況。電氣規(guī)則檢查依據(jù)問題的嚴(yán)重性分別以錯誤或警告信息來提示用戶。 erc

11、 檢查報告無錯后進(jìn)行下一步。報告如圖 1.10。 圖 1.10 電氣檢查 1.41.4 生成網(wǎng)絡(luò)表生成網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表非常重要，它是 pcb 中自動布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計軟件 sch 與印刷電 路板軟件 pcb 之間的接口。所以必須生成網(wǎng)絡(luò)表。選取設(shè)計菜單下的 create netlist 選項， 點(diǎn)擊 ok 后生成網(wǎng)點(diǎn)擊 ok 后生成網(wǎng)絡(luò)表.如圖 1.11 圖 1.11 生成網(wǎng)絡(luò)表 1.51.5 生成材料清單生成材料清單 執(zhí)行菜單命令 report/bill of material 出現(xiàn)新的對話框選擇sheet點(diǎn)擊下一步， 其他默認(rèn)直到倒數(shù)第二步將 protel format、csv fo

12、rmat、client spreadsheet 全部選 中點(diǎn)擊下一步和 finish 就生成了材料清單， 如圖 1.12 2.3652.365 倒計時原理倒計時原理 2.12.1 總體設(shè)計思想總體設(shè)計思想 倒計時器以 at89c52 單片機(jī)為核心，起著控制作用。系統(tǒng)包括四位數(shù)碼管 顯示電路，按鍵電路，復(fù)位電路，時鐘電路。倒計時的總體框圖如下圖所示： 按鍵電路模塊復(fù)位電路晶振電路模塊 at89c52 數(shù)碼管顯示電路模塊 倒計時的總體框圖 2.1 2.22.2 復(fù)位電路復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給 at89c52 的復(fù)位引腳 rst 加上大于 2 個機(jī)器周期（即 24 個時鐘振蕩周期

13、）的高電平就可得單片機(jī)復(fù)位.復(fù)位時，pc 初始化為 0000h，使單片機(jī)從 out 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初 始化之外，由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)。為擺脫死鎖 狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使得 rst 腳為高電平，使單片機(jī)重新啟動。 在系統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)顯示不正常。為了調(diào)試方便，需要設(shè)計一個復(fù)位電 路。at89c52 單片機(jī)復(fù)位電路共有上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運(yùn)行時用戶的按鍵復(fù)位功 能。復(fù)位電路可由簡單的 rc 電路構(gòu)成，也可使用其它的相對復(fù)雜，但功能更完 善的電路。本系統(tǒng)采用的電路工作原理是：上電瞬間，rc

14、 電路充電，reset 引 腳端出現(xiàn)正脈沖，只要 reset 保持 10ms 以上高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。 當(dāng)時鐘頻率選用 12mhz 時，c 取 10uf，r 取 10k，上電自動復(fù)位電路由上電瞬 間 c 與 r 構(gòu)成充電電路，reset 端的電位與電源 vcc 相同，隨著充電電流的減 少，reset 的電位逐漸下降。rc 時間常數(shù)越大，上電時 reset 端保持高電平的 時間越長，這組參數(shù)足以保證復(fù)位操作。若復(fù)位電路失效，加電后 cpu 從一個 隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)行。按鍵 s5 的功能是按鍵復(fù)位，按下 s5 鍵時 rst 為高電平，只要保持 10ms 以上的高電平

15、，就可以使單片機(jī)復(fù)位。 按鍵復(fù)位用在系統(tǒng)運(yùn)行時的復(fù)位，使系統(tǒng)重新運(yùn)行。 圖 2.1 復(fù)位電路 2.32.3 時鐘電路時鐘電路 時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)有 條不紊地一拍一拍地工作的。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電 路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)得穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種 是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。 單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。在單片機(jī)內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路， 只要外界一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個單元，決 定單片機(jī)的工作速度。本系統(tǒng)使用的是內(nèi)部時鐘方式。一般選用石英晶體振蕩 器。此電路在加電大約

16、延遲 10ms 后振蕩器起振，在 xtal2 引腳產(chǎn)生幅度為 3v 左右的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個 電容的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。 圖 2.2 時鐘電路 2.42.4 按鍵電路按鍵電路 本系統(tǒng)的按鍵電路的作用是能夠調(diào)整倒計時的初始值。用四個按鍵分別設(shè) 定它們的四種初始狀態(tài)。所達(dá)到的效果是按一下對應(yīng)的鍵時，所對應(yīng)的值出現(xiàn)。 s3 對應(yīng) 365 的設(shè)定，s2 對應(yīng)十位的設(shè)定，s1 對應(yīng)個位的設(shè)定。另外 s1 按鍵不 但可以設(shè)定個位的初值，還可以起到暫停倒計時運(yùn)行的作用；即當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行 時，按 s1 鍵，系統(tǒng)暫停，如果繼續(xù)按

17、s1 鍵，則數(shù)的值增加，完成的是設(shè)定 9 的功能。同樣，s4 也有兩個功能：一個是設(shè)定三位數(shù)的初值，一個是起到開啟 系統(tǒng)的作用，即當(dāng)系統(tǒng)處于暫停時，按 s4 鍵，則系統(tǒng)開始運(yùn)行，如果繼續(xù)按 s4 鍵，則完成的是設(shè)定天的初值的功能。 2.52.5 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路 顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前 提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。 通常在顯示上采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一種是動態(tài) 顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資 源多，所耗得電能較大；動態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù) 雜，但是

18、相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計中，為了減少端口資源， 降低電能消耗，采用的是動態(tài)顯示方法。 本系統(tǒng)的倒計時時間的最大范圍是 365。從格式可知數(shù)碼管顯示電路要用 到 3 位數(shù)碼管。本系統(tǒng)選了三個數(shù)碼管有段選和位選控制，在此電路中有 8 個 位選，8 個段選，分別用單片機(jī)的 p0 口和 p1 進(jìn)行 8 個位的控制。 3 3pcbpcb 圖的制做圖的制做 在原理圖繪制后就進(jìn)行其 pcb 板設(shè)計制作了. 3.13.1 創(chuàng)建創(chuàng)建 pcbpcb 文件文件 如圖 3.1 創(chuàng)建 pcb 文件同創(chuàng)建 sch 電路圖文件一樣，雙擊進(jìn)入 document， 執(zhí)行菜單命令/【new】 ，雙擊 即可創(chuàng)建 p

19、cb 文件。在生成 pcb 文件之 前應(yīng)保證原理圖沒有錯誤，文件生成后將所需要的庫文件導(dǎo)入到 pcb，否則即 使原理圖無錯誤系統(tǒng)也會報錯。 圖 3.1 創(chuàng)建 pcb 3.2 規(guī)劃規(guī)劃 pcb 版并導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表版并導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表 （1）設(shè)定工作層面：執(zhí)行菜單命令 design/options 后， design/options 頁面 基本工作層面說明： 信號層（signal layers）：用來放置元件、導(dǎo)線等與電氣 信號有關(guān)的電氣元素。對于制作雙面板而言，要選中頂層銅膜布線面 （top layers）和底層銅膜布線面（bottom layers） 。絲印層（silkscreen）：用 于繪制元件的外

20、形輪廓，元件序號和標(biāo)注字符等。一般選中頂層 （top overlay）即可。防護(hù)層（mask）：自動生成，不選。禁止布線層 （keep out layer）：用于規(guī)定放置元件和布線的區(qū)域。多層面（multi layer）： 用于快速把對象（例如，焊盤和過孔）加入到所有的信號層，選中即可。其它 的選項使用默認(rèn)設(shè)置即可。 （2）規(guī)劃電氣邊界：在禁止布線層（keep out layer）進(jìn)行。首先點(diǎn)擊相應(yīng) 的層面標(biāo)簽：然后在此層面上繪制一個區(qū)域（一般為方形） 。在*.sch 文件界面 下，執(zhí)行菜單命令 design/update pcb,會出現(xiàn)一個界面。全部使用默認(rèn)值。然 后單擊按鈕進(jìn)入 updat

21、e design 對話框的 changes 選項卡，可以 發(fā)現(xiàn)更新過程是否存在錯誤。如果沒有錯誤，單擊對話框的按鈕 execute 即可 將本次更新的變動反映在 pcb 文件中。 （3）在 pcb 狀態(tài)下執(zhí)行菜單命令【design】/【netlist】, 在出現(xiàn)的對話框中點(diǎn)擊標(biāo)簽 然后選擇之前創(chuàng)建好的后綴名為.net 的網(wǎng)絡(luò)表。若 元件封裝、原理圖均無錯誤后即可在 pcb 版上生成元器件。在網(wǎng)絡(luò)表文件載入 時，常常會出現(xiàn)兩種錯誤：footprint not available(封裝元件遺漏)、 node not found(引腳遺漏)。在加載的時候，應(yīng)該注意改正錯誤，得到正確的網(wǎng) 絡(luò)表。生成的 pcb 如圖 3.2 圖 3.2 生成的 pcb （4）定義邊框。 在設(shè)計工作區(qū)的版層標(biāo)簽上選擇 keepout layer，選取工具條上的放置銅膜 走線，畫一個邊框。只要圈住所有器件就行，不用太大。 圖 3.3 pcb 邊框 3.33.3 元器件的擺放及布線元器件的擺放及布線 (1)擺放原件 將原件擺放合理，把重疊的元件拖開，將原件標(biāo)注等擺正。如圖 3.3 圖 3.4 擺放原件 (2)自動布線 .protel pcb 內(nèi)集成了一個功能強(qiáng)大而品質(zhì)高超的自動布線程序，能自動地 設(shè)計出最佳的自動布線策略。選擇自動布線菜單中的 all，在彈出的對話框中選 routeall 便開始