電子線路CAD課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、第一章緒論21.1設(shè)計(jì)目的及要求21. 2設(shè)計(jì)流程2第二章 原理分析 32. 1最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)32.2各電路的原理分析3第三章原理圖繪制83. 1原理圖設(shè)計(jì)的一般步驟 83.2元件庫的設(shè)計(jì) 8第四章PCB圖的繪制124. 1創(chuàng)建該項(xiàng)目下的PCB文件 124.2繪制 PCB 12總結(jié)15參考文獻(xiàn)16附錄17第一章緒論1.1設(shè)計(jì)目的及要求電子線路CAD是以電為主的機(jī)電一體化工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，作為通信 工程專業(yè)，要通過學(xué)習(xí)一種典型電子線路CAD軟件altium designer,掌握計(jì)算機(jī) 繪制包括電路（原理）圖、印刷電路板圖在的電氣圖制圖技能和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿 真技能。通過本次設(shè)計(jì)，達(dá)到了解DX

2、P軟件的運(yùn)用，認(rèn)識(shí)51單片機(jī)的最小系統(tǒng) 的構(gòu)成以及學(xué)會(huì)改正制圖過程中遇到的問題。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的題獨(dú)立設(shè)計(jì)、繪制和仿真電路，實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)的最最 小系統(tǒng)。要求如下：（1）設(shè)計(jì)出原理圖自己繪制51單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖，分析電路圖中各 小電路的工作原理；（2）用DXP軟件畫出原理圖；（3）用DXP軟件仿真出PCB板，熟悉電路板的加工工藝；1 2設(shè)計(jì)流程本次設(shè)計(jì)主要是熟練運(yùn)用DXP作出最小單片機(jī)系統(tǒng)的電路圖，以下通過介紹 最小系統(tǒng)的各部分電路的電路圖及原理，通過在DXP上繪制原理圖，檢查并修改 錯(cuò)誤，最后生成完整PCB板。第二章原理分析2. 1最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)單片微控制器，是在一塊芯片中集成了

3、CPU （中央處理器）、RAM （數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器）、ROM （程序存儲(chǔ)器）、定時(shí)器/訃數(shù)器和多種功能的1/0（輸入和輸 出）接口等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件，從而可以完成復(fù)朵的運(yùn)算、邏輯 控制、通信等功能。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路主要集合了串口電路、USB接口電路、蜂鳴器與繼電器 電路、AD&DA轉(zhuǎn)換電路、數(shù)碼管電路、復(fù)位電路、晶振電路和4*4矩陣鍵盤等電 路。如下介紹兒種簡單的電路設(shè)計(jì)。下圖是本次設(shè)計(jì)的的兒個(gè)有關(guān)電路圖總體框圖：4*4矩陣鍵盤(SW_BP16)51單,時(shí)鐘晶振電路顯示電路（8SEG）蜂鳴器<b(Bell)AD&DA轉(zhuǎn)換串口電路（MAX232）=匸復(fù)位電路丿

4、圖2-1總體設(shè)計(jì)框圖2.2各電路的原理分析2. 2. 1晶振電路+按鍵復(fù)位電路設(shè)計(jì)串口電路設(shè)計(jì)51系列單片機(jī)片有一個(gè)串行I/O端口，通過引腳RXD(P3. 0)和TXD(P3. 1) 可與外設(shè)電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信。8051單片機(jī)的串行端口有4種基本 工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應(yīng)用場合的需 要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴(kuò)展單片機(jī)的I/O電路；方式 1多用于雙機(jī)之間或與外設(shè)電路的通信；方式2, 3除有方式1的功能外，還可 用作多機(jī)通信，以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng)。審行端口有兩個(gè)控制寄存器，用來設(shè) 置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特

5、率(每秒傳送的位數(shù)) 以及作為中斷標(biāo)志等。在一定條件下，向陽UF寫入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過程；讀 SBUf就啟動(dòng)了接收過程。串行通信的波特率可以程控設(shè)定。在不同工作方式中, 山時(shí)鐘振蕩頻率的分頻值或山定時(shí)器T1的定時(shí)溢出時(shí)間確定，使用十分方便靈 活。串口電路設(shè)計(jì)主要是采用RS232與上位機(jī)PC相連，驅(qū)動(dòng)審口電路則使用 MAX232芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)如圖2-3所示。u?圖2-3串口電路設(shè)計(jì)2. 2. 3.蜂鳴器設(shè)計(jì)蜂鳴器一般作為報(bào)警功能使用，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用起來很方便。 蜂鳴器設(shè)計(jì)電路如圖2-2-2所示。圖2-4 Bell設(shè)計(jì)電路2. 2. 4. AD&DA轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)AD轉(zhuǎn)換器也就是模

6、數(shù)(Analog to Digital)轉(zhuǎn)換器，即將模擬量(如電壓、電 流等)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量顯示。設(shè)計(jì)采用了 TI公司的AD芯片TLC549 ,這是一種低 價(jià)位、高性能的8位AD轉(zhuǎn)換器，是以8位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn)A/D 轉(zhuǎn)換。DA轉(zhuǎn)換器就是數(shù)模(Digital to Analog)轉(zhuǎn)換器，即將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模 擬信號(hào)。AD&DA轉(zhuǎn)換電路如圖2-5所示。UliVCCieVCCAOUTAIXO.UK1JUK2ADOAOAlA2GND14GNDVKEGUAGND11P2110useP2O9XL5UAPCFS591PIAINOAINl3AIN24AIN3DA圖2-5 AD&DA轉(zhuǎn)

7、換電路2. 2. 5.四位8段數(shù)碼管的設(shè)計(jì)數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)如圖2-6所示。圖2-6數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì)2. 2. 6. 4*4矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤與獨(dú)立按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O 口。矩陣鍵盤的按鍵設(shè)置在行、列線的交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的 兩端。列線通過上拉電阻接到+5V。平時(shí)無按鍵動(dòng)作時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)山按鍵按下時(shí)，列線電平狀 態(tài)將山與此列線相連的行線電平?jīng)Q定。行線電平如果為低，則列線電平為低：行 線電平如果為高，則列線電平亦為高。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的 關(guān)鍵所在。該電路中還有一個(gè)與門，這個(gè)與門用來產(chǎn)生中斷信號(hào)，當(dāng)鍵盤中沒有鍵按下

8、時(shí)，所有行線的輸出都應(yīng)為低電平，以區(qū)別于列線狀態(tài)，當(dāng)矩陣鍵盤中任何一只 鍵按下時(shí)，與門輸出山高電平變?yōu)榈碗娖?，向CPU申請(qǐng)中斷，山于矩陣鍵盤中行、 列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此各按鍵彼此將相互 發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來并作適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵 的位置。矩陣鍵盤的電路設(shè)計(jì)如圖2-7所示。圖2-7矩陣鍵盤第三章原理圖繪制3. 1原理圖設(shè)計(jì)的一般步驟< 1）打開dltium designer ,建立一個(gè)項(xiàng)LL并保存為"cad課設(shè)”。（2）下面所有元件設(shè)計(jì)及PCB的制作都要求在這個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行。（3）打開文件中創(chuàng)建原理圖，點(diǎn)擊。進(jìn)入原理圖界

9、面，此時(shí)根據(jù)原理圖圖紙大 小及版圖選擇符合自己的板式。（4）放置元件。從元件庫中選取所需元件。（5）原理圖布線。（6）檢查原理圖是否正確，顯示詳情。圖3-1檢查電路圖3. 2元件庫的設(shè)計(jì)（1）根據(jù)所給的原理圖，在altium designer上畫出圖形。對(duì)于元件庫里面 沒有的器件，需要自己查閱芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)手動(dòng)畫出元件庫，然后放在“my device" 元件庫中。（2）如下圖所示。先點(diǎn)擊文件選項(xiàng)中創(chuàng)建，選中庫，繼續(xù)點(diǎn)擊原理圖庫。根 據(jù)要求畫岀元件的引腳圖。手動(dòng)繪制元件如下414243441234廠789101112131415161728Pl.0VCCplPO.O(ADO)Pl.2PO

10、.l(ADl)pl.3P0.2(AD2)Pl.4P0.3(AD3)Pl.5P0.4GW4)PL6P0.5(AD5)Pl.7P0.6(AD6)RSTP0.7(AD7)P3.0(TXD)EA(VPP)P3.1CRXD)ALE(PROG)P3.2(I?CT0)PSENP3.3(INT1)P2.7(A15)P3.4(T0)P2.6(A14)P35(T1)P2.5(AB)P36(VRP24(A12)P3.7 住0)P2.3(A11)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P2.1(A9)GNDP2.0(A8)P4.0P4.4P4.1P4.3373635343332313029272625242322212

11、01918396圖 3-2 STC89C52、74574、引腳圖（3）對(duì)元件進(jìn)行封裝。點(diǎn)擊文件菜單中的PCB,畫出部封裝形式，需要加入 焊盤等。圖3-3 STC8C52的封裝圖 3-4 741s574 封裝（4）封裝完成后，對(duì)元件進(jìn)行追加，保存，進(jìn)而完成元件庫中一個(gè)芯片的設(shè) 計(jì)。然后將自己繪制的元件圖庫和封裝圖庫放置在新建一個(gè)集成庫“my device” 中，編譯集成庫，即可將繪制的元件導(dǎo)入到1 ibrary中。（5）畫好原理圖之后，所有的元器件的標(biāo)號(hào)都沒標(biāo)號(hào)，因此需要統(tǒng)一注釋， 點(diǎn)擊工具一注釋，會(huì)出現(xiàn)如下圖形3-5所示。S<hawc sum, ros»yV”rFOt>x

12、rn Ccn(iat£itngPadi.agM HereCMadPtoc*nr<0C<r<«r<l P4r<<&lojK7|Q>KJECCI QCannert75<hw*fc5h» / 7 X SOwOetv MatCb如 Mi WbA/r««kn icct Odd SiMl«dtiAnnotatesft 復(fù) SdCoer*rtFV©o<*d34O卩旳ScMwn&$hM<O<02"夜 $<Qc$<>C9CsW 鼓 3

13、x 5* 玫 3OM XtQ 3n ZQS<fO»c c*® WCW心*復(fù)$<3 TgZsc sftQSchQM ctcfCx SgSsc sff 喪 S<2«Amtan £a«vwA/Evn a cr«M 匕 <1 Kf*Wc 4oc*w«t Ph V gung 2.出 d *HchMb9 tfKt» r<«hfe Lw*» i»ri “rc S SB心他mr« P*mtWmx r»d xarrwlBf Mtped !»(&

14、gt; erfefv ciMtta W “ardb<*kW<4 卻昨 忖比*65 2 *“ g Ze 仁 8XVM»0 匕 心<00*» IEKdr«p«r«xc w4 rvi tn carHM Al rwMp«u «r4 tapjt r*> n»w(wj«0uAl®U 咖Ek"g«l ArrvMi圖3-5原理圖注釋(6) 然后點(diǎn)擊更新變化表，會(huì)提示有多少個(gè)變化，點(diǎn)擊OK即可。 如下圖3-6是總原理圖：圖3-6總原理圖(7)對(duì)生成的原理圖進(jìn)行編譯，pr

15、oject中選擇的compile document., 如下圖3-7Ka»u Dd&jrM< 丿 xJiMsoco:丿 tnHW3«*Jxwwic- ；* 丿 E.gJOftNF-1Htt«» 仏4* g"Z« im9l9x HM9UK>« Htt" k«0« v”g MHWOoc 陽 tmtrkox Ftta»uickxSK4Yv<grW25E r® <x.M»F<Fy t*r«也 m”三三三?"力JhVU

16、 1 aaivn 2 xhvii 3 »n/u »iyi: z WV12 6 3M/U 7 »1V12 0 Xh5> ft WlHi - M XJ1V12 11圖3-7岀現(xiàn)如上界面，根據(jù)消息messages中的錯(cuò)誤和警告對(duì)原理圖進(jìn)行修改，直到錯(cuò) 誤和警告全部改好。四、PCB圖的繪制4.1創(chuàng)建該項(xiàng)目下的PCB文件點(diǎn)擊files,選擇PCB Board Wizard,如下圖4T所示。；Core Projects.Embedded Projects.則I PCB Board Wizard. .Files ( Projects "7圖4-1創(chuàng)建PCB文件4

17、. 2繪制PCB在 PCB 界面，點(diǎn)擊 design 中的 Import Changes from PCB_Projectl. PRJPCB,岀現(xiàn)如圖4-2所示界面。CMMa'SgM1 Ccrpwrt«r I7J AO1Tow*SqggayfoToSca*ce C«»re«ijaToUC3To :gu 氏g. C4ToucsTo，曲dSCMK CSTpPdCy C?Tow l)rcc»wm»«jcaToC«4>W«t C3To丿壬MB曲DOC7 o®TovUCMToJ CPjflW

18、 Sd£»ocv DITo丄歸gw(J pAIToVil p$1to,0佗心上仝3"：心対gU p><*0V 053VovTov 0«fovTo匕 M?To*U旳To越J旳To M'OToyToVJUTo7 FlTo7UP2ToV nToy»J LSIToyJ roToyToVoMote O>«i9e! E«soleOv«*0BtErujinwlng C»Mn<>?Odef 劎 fctDcc 4V0 h±£oe c皿法Zoc sflmiRWoc sW 那 xfligfRig wfl 妙Zk ，.皿如氏曲 sll 痂 PHWcc 湖吒Mg1 rl . cwMlPttQg1 r/ <. yWcg *9法 Zee si*和代ig 5 沂Zoe sW 和 ZlM 3 爐 RMkc ZS 刨 AWoc3亦 cM# 刨此tOs slftQKtgOm圖4-2導(dǎo)入PCB 1：程變化訂單依次點(diǎn)擊是變化生效、執(zhí)行變化，如果沒有錯(cuò)誤顯示，就可以關(guān)閉了。若有 錯(cuò)誤出現(xiàn)，根據(jù)錯(cuò)誤提示改正，然后重復(fù)操作導(dǎo)入步驟，直到?jīng)]錯(cuò)誤為止，最后 關(guān)閉該窗口。先自動(dòng)布局，然后手工調(diào)整，盡可能按照原理圖的元件安排對(duì)元件進(jìn)行布局。因?yàn)橛泻芏嘈酒瑸楸碣N元