認識實習模版.(DOC)

1、東北大學實習報告學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板班 級：測控08-1班姓名:楊慶勝學號:20082298組員:薛凱指導教攵師：李新光，張平學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板目錄2011年1月19日目錄第 1 章實習目的、任務和內容. 1.1.1 實習目的 .1.1.2 實習任務 .1.1.3 實習內容 .1.第 2 章多功能智能測量儀原理簡介 . 2.2.1 多功能智能測量儀示意圖.2.2.2 工作流程簡介 .2.2.3 主要器件簡介 .4.2.4 源程序.4.第 3 章 Protel 繪圖軟件及其使用 .133.1 設計原理.133.2 基本步驟.133.2.1

2、 PCB 設計基本操作 .133.2.2 PCB 布線設計. 14實習心得體會 .錯誤！未定義書簽。學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板目錄第 1 章實習目的、任務和內容1.1 實習目的根據(jù)多功能智能測量儀原理圖繪制 PCB 板圖，或使用 C8051F040 單片機設計原理圖并 繪制PCB 板圖；1.2 實習任務根據(jù)多功能智能測量儀原理圖繪制 PCB 板圖，或使用 C8051F040 單片機設計原理圖并 繪制PCB 板圖；1.3 實習內容(1)了解多功能智能測量儀的原理、結構及單片機C8051F040 的主要功能(2)根據(jù)多功能智能測量儀原理圖繪制 PCB 板圖，或使用 C8051

3、F040 單片機設計 原理圖并繪制 PCB 板圖(每兩人一組)；(3)每人都寫出各自的認識實習報告。學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介第 2 章 多功能智能測量儀原理簡介2.1 多功能智能測量儀示意圖2.2 工作流程簡介多功能智能測量儀表可以實現(xiàn)很多功能，例如，單片機系統(tǒng)的顯示及鍵盤調試、 單片機系統(tǒng)溫度測量、單片機系統(tǒng)位移測量、單片機系統(tǒng)轉速測量、單片機系統(tǒng) RS232 通信、單片機系統(tǒng) CAN 通信、DS18B20 組網等等。本次實習所實現(xiàn)的為測溫功能，工作流程圖如下學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原

4、理簡介具體流程圖解釋如下：首先，由 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)，在其內部進行數(shù)據(jù)鎖存緩沖后傳入主芯片C8051F040 中進行分析處理，由于 C8051F040 具有模數(shù)轉換功能，將采集來的數(shù)據(jù)進行 分析處理后，轉換成數(shù)字量，然后經過光耦隔離裝置6N137,進行輸入輸出隔離，然后經過 PCA82C250 裝置，協(xié)議控制器輸出一個串行的發(fā)送數(shù)據(jù)流到收發(fā)器的TxD 引腳，內部的上拉功能將 TxD 輸入設置成邏輯高電平。也就是說總線輸出驅動器默認是被動 的，在隱性狀態(tài)中 CANH 和 CANL 輸出通過典型內部阻抗是 17k 的接收器輸入網絡偏 置到 2.5V 的額定電壓。另外如果 TxD 是邏輯

5、低電平，則總線的輸出級將被激活在總線 電纜上并產生一個顯性的信號電平。 輸出驅動器由一個源輸出級和一個下拉輸出級組成 CANH 連接到源輸出級CANL 連接到下拉輸出級在顯性狀態(tài)中 CANH 的額定電壓是 3.5V， CAN_L 是 1.5V。輸出數(shù)據(jù)傳送至 MAX7219，MAX7219 和 MCU 連接有三條引 線（DIN、CLK、LOAD），采用16 位數(shù)據(jù)串行移位接收方式。即單片機將 16 位二進制 數(shù)逐位發(fā)送到 DIN 端，在 CLK 上升沿到來前準備就緒，CLK 的每個上升沿將一位數(shù)據(jù) 移入 MAX7219 內移位寄存器，當 16 位數(shù)據(jù)移入完， 在 LOAD 引腳信號上升沿將 1

6、6 位 數(shù)據(jù)裝入 MAX7219 內的相應位置， 在 MAX7219內部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用 下將數(shù)據(jù)最后傳送至 LED 數(shù)碼顯示管中實現(xiàn)動態(tài)顯示。學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介2.3 主要器件簡介PCA82C250PCA82C250 測溫裝置簡介：PCA82C250/251 收發(fā)器的典型協(xié)議控制器是通過串行數(shù)據(jù)輸出線 TX 和串行數(shù)據(jù)輸入 線RX 連接到收發(fā)器收發(fā)器。通過有差動發(fā)送和接收功能的兩個總線終端CANH 和 CANL連接到總線電纜。輸入 Rs 用于模式控制參考電壓，輸出 VREF 的輸出電壓是額定 VCC 的 0.5倍，其

7、中收發(fā)器的額定電源電壓是 5V .TXD1U8RsGND2PCA82C2507 7 CANHVCC36CANLRXD45 MefMKA67C圖 1.1 PCA82C250表 1.1PCA82C250 羊細引腳功能描述2TXDQ發(fā)送數(shù)據(jù)伏5初Vref+J參考電壓輸岀2aGNDQ接地門6心CANL低電位總線電壓心工作電壓儀CANH高電位總線電壓屮RXDP接收數(shù)據(jù)扶RSP斜率電阻輸入卩6N1376N137 光耦隔離裝置：6N137 光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其內部有一個850 nm 波長AlGaAs LED 和一個集成檢測器組成，其檢測器由一個光敏二極管、高增益線性運放及 一個肖特基鉗

8、位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸 入輸出隔離，LSTTL/TTL 兼容，高速（典型為 10MBd），5mA 的極小輸入電流。6N137 光耦合器的內部結構、管腳如圖 5.1 所示:學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介圖 5.1 6N137 內部結構及引腳1:無內部連接；5:接地；2:正極；6:輸出；3:負極；7:使能端;4:無內部連接；8:電源。C8051F040C8051F040 微控制器：-JTAfi遲吒卜口示H:耳仝艮皿1 sra AM80粉年fAirMMMBS這拼學習使用 Protel2004 繪制 PCB

9、板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介C8051F040 內部原理圖引腳和封裝定義:學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介9191叭ft*F040 2 4 6RMl/J/S/7VDD34r4L.；7姑屯蒲必貳接 77VSGDGXD3S.63.S925,4C.S*AV-E.U,143,6期電源必乘接.TV* T 溥 V*AGND9.10.134,515KITAG 龍出模式近碼.芒內殺上揑TCK259時入JTAG 見試卜:忡書內吒上匕TDIi6C班字進人JTAG年內氏上 tlTDt fETCK上開沿衩鎖學.TDO461銳字輸出fTAG 激認銳持龜出厳為戰(zhàn)上

10、?探捧徉 TCX 的下幽 9從 TDO 引腳楡出.TDO 輸出是一牛三 酹（珂俎/RST562我字VO癢件盤乜.內第 TDD 盤鋰岸噸君檻護珞卻:出 當 DDtSrIL為廊膽?zhàn)B也農為氐_y. -*卜執(zhí)蕭口:嘆通過婆鎮(zhèn)引腳為 It 電平啟拗錄址復嶼?CTALIIt早怵檢入.翻 I，-亢品井云幀屈漏的魯 Mt 擒銀電略前反幔輸入.為了福封一啊 1 確的內部 時憐 可以在 XTA口 XTAL2 之同揍上一牛晶 f*或陶瓷時惟需XI 果 Ke卜鵲 CMOS IT：忡 曬 IL 詵引腳提供豪址時特.X1AL2怡模擬端出晶怵逾出.諫專腳是晶啊陛能曙環(huán)的勵舸VONEN【9Jft 字*t 入VDD 瓷嚨髓桂隹

11、淺弓事接 0：.仁匸 3 竺 VDD 迪撫祥工肖口口：治旺購刊點荒更 隹淺弓卿接低豈鄢比內已 VDD 仝 q 眸五魏一 在大劉 USE 用札 總列應宜擴泄 巾嘰VREF12權擬 L O換唱壓基隹魅出所存器件）.DAC :近基茫號入限于匸卻 5【F04L陽.VREFASADCO CCS051F04I ? * )刊 ADC2 9 窗 BF04】“王丄壓基芾堆入.VAEFO16ADC0 ：:,呂氐基花維入X REF217ACC2 -:; CS：c：F：4 ) 2VRED5DAC : .入：殳 C8051FM0.2)*DS18B20DS18B20 溫度傳感器：DS18B20 溫度傳感器是美國 DALL

12、AS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要 求通過簡單的編程實現(xiàn) 912 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。TO92 封裝的 DS18B20 勺引腳排列見圖 1.1，其引腳功能描述見表 1.1圖 1.1 底視圖學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介表 1.1DS18B20 詳細引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源 下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的 VDD 引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。MAX

13、72MAX72 佃驅動器:MAX7219 和 MCU 連接有三條引線（DIN、CLK、LOAD），采用 16 位數(shù)據(jù)串行移 位接收方式。即單片機將 16 位二進制數(shù)逐位發(fā)送到 DIN 端，在 CLK 上升沿到來前準備 就緒，CLK的每個上升沿將一位數(shù)據(jù)移入 MAX7219 內移位寄存器，當 16 位數(shù)據(jù)移入 完，在 LOAD 引腳信號上升沿將 16 位數(shù)據(jù)裝入 MAX7219 內的相應位置，在 MAX7219 內部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下實現(xiàn)動態(tài)顯示。2.4 源程序2.4.1 DS18B20 測溫程序返回 0,有設備連接；返回 1,無設備連接 bit RstDS18B20(void)uc

14、har i;bit RstFlag=1;DQ=0;for(i=0;i40;i+)/* 延時 480us*/Delay15us();DIN DTGOrrD1G4莊匡rED6J2NIGIG GD DDIGSDIG 7區(qū)GND TD】G5 ED1G1 ELOAD ITTMAX7219aasil回回叨回FlEIE1DOUTSEGDSEGDpSEGCV+SETSEGGSEGBSEGFSEGA學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介DQ=1;for(i=0;i4;i+)/* 延時 15 60us*/Delay15us();for(i=0;i16;i+)/*延時 6

15、0240us*/Delay15us(); if(DQ=0) RstFlag=0;for(i=0;i16;i+)/*240us*/ Delay15us();return RstFlag;void WriteDS18B20(uchar val)uchar i;DQ=1;Delay1us(1);for(i=0;i8;i+)DQ=0;Delay15us();DQ=va l&0 x01;Delay15us();Delay15us();Delay15us(); DQ=1;val=val/2;Delay1us(1);uchar ReadDS18B20(void)uchar i,value=0;DQ=

16、1;Delay1us(1);for(i=0;i=1;if(DQ=1) value|=0 x80;Delay15us();Delay15us();Delay15us();學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介return(value);/主機發(fā)送跳過讀序列號的操作命令：0 xCCvoid SkipROMCode(void)RstDS18B20();WriteDS18B20(0 xCC);void StartADC(void)RstDS18B20();WriteDS18B20(0 xCC);WriteDS18B20(0 x44);/讀取溫度值的程序flo

17、at GetTempValue(void)uchar i,j; float T;SkipROMCode();WriteDS18B20(0 xBE);i=ReadDS18B20();j=ReadDS18B20();StartADC();T=i+j*256; if(T=0 xFFFF)return 0 xFFFF; if(T0 x8000)return(T-65536)/16.0);elsereturn(T/16);void In itDS18B20(void)SkipROMCode();WriteDS18B20(0 x44);void sleep_ms( uint count) _uchar i

18、i,jj; for(ii=0;iico unt;ii+) for(jj=0;jj250;jj+)_nop_();/*復位*/*skip ROM*/*啟動溫度轉換 12 位 700ms*/*發(fā)布讀取溫度值的命令（0 xBE）*/*溫度為負號*/*計算溫度值*/*溫度為正*/*計算溫度值*/學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介2.4.2 顯示程序傳送 1 字節(jié)(8 位)void Sen dChar (uchar ch)uchar i,temp; dis_CLK=0; for (i=0;i8;i+) temp=ch&0 x80; ch=ch1;i

19、f(temp) dis_DIN=1; dela yn s(); dis_CLK=1; dela yn s(); dis_CLK=0; else dis_DIN=0; dela yn s(); dis_CLK=1; dela yn s(); dis_CLK=0;/向 MAX7219 寫入字(16 位) void WriteWord (uchar addr,uchar num) dis_LOAD=0;dela yn s();Sen dChar(addr);dela yn s();Sen dChar( nu m);dela yn s(); dis_LOAD=1;dela yn s();/數(shù)值顯示vo

20、id dis_result() _WriteWord(0 x01,dispbuff3);WriteWord(0 x02,dispbuff2);WriteWord(0 x03,dispbuff1);WriteWord(0 x04,dispbuff0);/利用遞歸法實現(xiàn)指數(shù)運算學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介ulong power(u long nu mber,u int in dex)ree ntrantulong result;if(i ndex=0) result=1;else result=nu mber*power( nu mber,i

21、ndex-1); return(result);/數(shù)值計算void disp(float f)int i,j;if(f0.0)bit_sym=1;f=-f;part_i nt=(l on g)f;part_dec=f-part_i nt;part_dec_int=(long)(part_dec*1000);/*小數(shù)部分取整 */bit_dec=3;/*小數(shù)部分的最多位數(shù)*/bit_int=1;/*整數(shù)部分的最少位數(shù)*/bit_all=1;/*總顯示的最少位數(shù)*/計算小數(shù)位數(shù)for(i=1;i=3;i+)if(part_dec_i nt%(power(10,i)=0) bit_dec=bit_d

22、ec-1; 一 一計算整數(shù)位數(shù)for(i=0;i=power(10,i)bit_i nt=i+1; _總的顯示位數(shù)最多為 4if(bit_dec+bit_i nt+bit_sym4)bit_dec=4-bit_i nt-bit_sym;總的顯示位數(shù)bit_all=bit_sym+bit_i nt+bit_dec;顯示小數(shù)位if(bit_dec0) _for(i=bit_dec-1,j=3;i=0,j=1;i-,j-) _dispbuffi=nu m(part_dec_int%(power(10,j)/(power(10,j-1);/*實現(xiàn)對各位的求取*/該語句學習使用 Protel2004 繪

23、制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介顯示整數(shù)位for(i=bit_all-bit_sym-1,j=bit_i nt;i=bit_dec,j=1;i-,j-) dispbuffi=nu m(part_i nt%(power(10,j)/(power(10,j-1); _顯示符號位 if(bit_sym=1) dispbuffbit_all-1=num12;小數(shù)點位置if(bit_dec0) dispbuffbit_dec=dispbuffbit_dec+0 x80;位不足則高位不顯示一if(4-bit_all0) for(i=0;i4-bit_all;i+) _ dispbuffbi

24、t_all+i=num10; _學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介第 3 章 Protel 繪圖軟件及其使用3.1 設計原理1.原理圖利用 Protel DXP 2004 繪制設計原理圖。2.PCB 圖(1)建立 PCB 文件、設置相關參數(shù)并將零件封裝擺放在PCB 板上；參照繪制的原理圖，為 PCB 的零件手工布線；(3)為布線后的 PCB 板，作最后必要的處理，如：打淚滴、覆銅等。3.2 基本步驟3.2.1PCB 設計基本操作1. 進入 PCB，新建一個 PCB 文件，設置參數(shù)為：板層選擇 Top Layer、Bottom Layer、Keep

25、-Out Layer、Top Silkscreen Multi Layer 和 Mechanical Layer1 可視柵格 1 設 置為 20mil， 可視柵格 2 均設置為 20mil， 捕獲柵格設置為 10mil， 元件網格設置 為 10mil。2. 裝入元件庫。3. 在 Keep Out Layer 層上，繪制電路板的邊框，設置大小。邊框線的寬度選擇為 10mil。4. 放置元件，并按圖所示調整其位置、設置每個元件的標號，元件標號設置在頂層 絲印層。5. 參照圖進行雙面布線，寬度為 8mil。由于圖中存在貼片元件和插針式元件，因此應在不同層上布線，貼片元件的連線在頂層，插針式元件的連線

26、在底層，兩層線間的連接通過過孔實現(xiàn)，連線轉折方式的切換通過shift+空格鍵實現(xiàn)。6. 將完成的文件存盤學習使用 Protel2004 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介3.2.2PCB 布線設計1.規(guī)劃電路板2.元件布局（1）手工調整元件布局1）設定刪格的間距和光標移動的單位距離：執(zhí)行desig n/optio ns ，在出現(xiàn)的options 對話框中選擇 options 選項卡，設定各項參數(shù)，最后單擊 ok 確定；2）移動元件：單擊元件選中，按住左鍵不放，移動至適當位置松開左鍵；3）旋轉元件：單擊元件按住左鍵不放，按空格鍵或者x 鍵 y 鍵，可調整元件的放置方向；4）調整好

27、元件布局后，為了以后的自動布線和手工調整，最好將各個元件的管腳移動到柵格上，執(zhí)行命令 tools/aligncomponents/move to grid，在隨后出現(xiàn)的對話框中輸入格點的間距，單擊 ok 確定。（2）元件標注的調整：雙擊想要編輯的元件標注，在隨后出現(xiàn)的對話框中編輯； 單擊選中編輯后的元件標注，拖動至適當位置松左鍵。3.自動布線所謂自動布線就是程序根據(jù)用戶設定的有關布線參數(shù)和布線規(guī)則，依照一定的程序 算法，按照實現(xiàn)生成的網絡宏自動在各個元件之間進行連線從而完成印制電路的布線工 作。通常我們采用手工布線，自動布線的參數(shù)設定這里不再累述。4. PCB 放置工具欄（placement

28、tools ）介紹最常用工具，從第一行左起第一、二、三、四個按鈕和第二行第一個按鈕，其功 能分別為繪制導線、放置焊盤、放置過空、放置字符串和放置元件。具體介紹如下：（1） 繪制導線：單擊放置工具欄中的第一個按鈕，光標變成十字形狀，即可開始繪制 導線；方法同原理圖中導線的繪制；（2） 放置焊盤、過孔：方法同上；（3） 放置字符串：單擊放置工具欄中的第四個按鈕， 光標變成十字形狀并帶著一個缺 省的字符串出現(xiàn)在工作區(qū)，按 tab 鍵，則會出現(xiàn)字符串屬性對話框，在該對話框 內修改；（4）放置元件：1）單擊放置工具欄中的放置元件按鈕，在出現(xiàn)的對話框中輸入元件的封裝形式、序 號、學習使用 Protel20

29、04 繪制 PCB 板第 2 章多功能智能測量儀原理簡介注釋等參數(shù)， 單擊 ok 確認； 如果用不太清楚元件的封裝形式， 可以單擊對話框中的 add/remove按鈕來添加/刪除元件庫，然后在庫中尋找所需元件，找到后單擊 close 退出 該對話框；2）此時光標變成十字形狀并帶著選定的元件出現(xiàn)在工作平面上，單擊左鍵可將元件放置在當前光標所在位置；雙擊元件進入元件屬性對話框框可設置元件屬性。5.手工調整（1）調整布線（2）加寬電源/接地線將光標移動到電源線或地線上，雙擊；在出現(xiàn)的對話框中設定線寬，然后單擊 global 按鈕即可進入整體修改對話框；在對話框中將 attributes to match by 功能區(qū)中的 net 選項設為same 在 copy attributes 功能區(qū)選中 width 選項，單擊 ok 確認；（3）添加注釋文字：執(zhí)行 place/stri ng ，光標變成十字形妝并帶著一個字符串出現(xiàn) 在工作平面中，按 tab 鍵，會出現(xiàn)字符串對話框，在該對話框中修改；將光標移動到適 當位置，單擊將該字符串放置在當前位置。6.文字、尺寸的標注（1） 元件重新編號和標注：執(zhí)行 tools/re-a nn otate，選擇不同的工作方