電子線路CAD課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、目錄第一章緒論 2設(shè)計(jì)目的及要求2設(shè)計(jì)流程 .2第二章原理分析3最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu).3各電路的原理分析 .3第三章原理圖繪制 8原理圖設(shè)計(jì)的一般步驟 8元件庫(kù)的設(shè)計(jì) .8第四章PCB圖的繪制12創(chuàng)建該項(xiàng)目下的PCB文件.12繪制9 PCB 12總 結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16附 錄17第一章 緒論設(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(guò)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、印刷電路板圖在內(nèi)的電氣圖制圖技能和相應(yīng)的計(jì)算機(jī) 仿真技能。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，達(dá)到了解 DXP軟件的運(yùn)用，認(rèn)識(shí)51

2、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(guò)程中遇到的問(wèn)題。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的題目，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；設(shè)計(jì)流程本次設(shè)計(jì)主要是熟練運(yùn)用 DXP 乍出最小單片機(jī)系統(tǒng)的電路圖，以下通過(guò)介紹 最小系統(tǒng)的各部分電路的電路圖及原理， 通過(guò)在DXP上繪制原理圖，檢查并修改 錯(cuò)誤，最后生成完整PCB板o第二章原理分析最小系統(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）、RA（數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器）、R0（程序存儲(chǔ)器）、定時(shí)器/計(jì)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)雜的運(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專換電路、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。如下介紹幾種簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)。下圖是本次設(shè)計(jì)的的幾個(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（Bell）AD&DA轉(zhuǎn)換串口電路（MAX232）復(fù)位電路丿I圖2-1總體

4、設(shè)計(jì)框圖各電路的原理分析晶振電路+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)片內(nèi)有一個(gè)串行I /0端口，通過(guò)引腳RXD(P30)和TXD(P31) 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(guò)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(chǎng)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I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)。串行端口有兩個(gè)控制寄存器，用來(lái)設(shè) 置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特率(每秒傳送的位數(shù)) 以及作為中

5、斷標(biāo)志等。在一定條件下，向陽(yáng)UF寫入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程；讀SBUf就啟動(dòng)了接收過(guò)程。串行通信的波特率可以程控設(shè)定。在不同工作方式中， 由時(shí)鐘振蕩頻率的分頻值或由定時(shí)器 Tl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)串口電路則使用 MAX232芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)如圖 2-3所示。u?P3DjpiGNI>®o *l|CI*VDDC1-C2*dT1D；TIOVTT2INtiovtR1DCTR1INEtZOCTJU3XXiACSJACEZ11111' ® O.lpF-io圖2-3串口電路設(shè)計(jì)蜂鳴器設(shè)計(jì)蜂鳴器一

6、般作為報(bào)警功能使用，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用起來(lái)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&DA轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)AD轉(zhuǎn)換器也就是模數(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(kāi)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所示圖2-5 AD&DA轉(zhuǎn)換電路四位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

7、示DO：co圖2-6數(shù)碼管的電路設(shè)計(jì)矩陣鍵盤的設(shè)計(jì)在按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)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(kāi)關(guān)的 兩端。列線通過(guò)上拉電阻接到+5V。平時(shí)無(wú)按鍵動(dòng)作時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)由按鍵按下時(shí)，列線電平狀 態(tài)將由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(lái)產(chǎn)生中斷信號(hào)，當(dāng)鍵盤中沒(méi)有鍵按下 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

8、門輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑駽PU申請(qǐng)中斷，由于矩陣鍵盤中行、 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(lái)并作適當(dāng)?shù)奶幚恚?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。-1 1U31L .141LJ圖2-7矩陣鍵盤第三章 原理圖繪制原理圖設(shè)計(jì)的一般步驟( 1)打開(kāi) altium designer ，建立一個(gè)項(xiàng)目，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(kāi)文件中創(chuàng)建原理圖，點(diǎn)擊。進(jìn)入原理圖界面，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

9、元件。從元件庫(kù)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 檢查電路圖元件庫(kù)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(kù)里面 沒(méi)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(kù)， 然后放在“mydevice 元件庫(kù)中。(2)如下圖所示。先點(diǎn)擊文件選項(xiàng)中創(chuàng)建，選中庫(kù)，繼續(xù)點(diǎn)擊原理圖庫(kù)。根 據(jù)要求畫出元件的引腳圖。手動(dòng)繪制元件如下40414243441345789101112131415161728Pl.0VCCPlPO.O(ADO)PL2PO.l(ADl)pl.3P0.2(AD2)PL4P0.3CW3)Pl.5

10、P0.4(AD4)P1.6P0.5(AD5)Pl.7P0.6(AD6)RSTP0.7(AD7)P3.0(TXD)EA(VPP)P3.1CRXD)ALECTROG)P3.2(INT0)PSENP3.3QNT1)P2.7(A15)P3.4(T0)P2.6(A14)P3.5(T1)P2.5(A13)P36(WR)P2.4(A12)P3.7(RO)P23(Ail)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P2.1(A9)GNDP2.O(A8)P4.0P4.4P4.1P4.338門363534333231302927262524232221201918396349OEVCCD0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D

11、4Q4D5Q5D6Q6D7Q7GNDCP1201921817161514131210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畫出內(nèi)部封裝形式，需要加入焊盤等。圖3-3 STC8C52的封裝圖 3-4 74IS574 封裝(4) 封裝完成后，對(duì)兀件進(jìn)行追加，保存，進(jìn)而完成兀件庫(kù)中一個(gè)芯片的設(shè)計(jì)。然后將自己繪制的元件圖庫(kù)和封裝圖庫(kù)放置在新建一個(gè)集成庫(kù)“mydevice中，編譯集成庫(kù)，即可將繪制的元件導(dǎo)入到library 中。(5) 畫好原理圖之后，所有的元器件的標(biāo)號(hào)都沒(méi)標(biāo)號(hào)，因此需要統(tǒng)一注釋,圖3-5原理圖注釋(6) 然后點(diǎn)擊更新變化表，會(huì)提示有

12、多少個(gè)變化，點(diǎn)擊0K即可如下圖3-6是總原理圖：iiiii-a/圖3-6總原理圖-u fw.一(7)對(duì)生成的原理圖進(jìn)行編譯，project中選擇的compile document,如下圖3-7CIhhEWbW i “rMLW«i* T*Lm0#EB鈉曲4"qFWii» ngfnaiqq Im * Amrms3TFLMwin1* 1 fE| 応 Mr«!1WBmtI|En|mivqn* w wznnJFV1Z牛J |n|HMLdHgriv&VW >U«*W<r|I|q4ai MvlAioJVftBN4MVPI4CW*>

13、耳 as*ms 10JWlltMlWtPy約亙歹直初<Ei* jiHIrtjpkilfMHIff KtoLdfsplw£44*1E T«a HL OHiZJ-SiDJIK41HM jilVflFflMlf - M m.WVllAhirt*Lnrt?1br1* '"mBv1" J K' *wi "e *w.11Ml pnflH4MB WKr«*««*7*.呻>吃4aneIK圖3-7出現(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

14、的繪制創(chuàng)建該項(xiàng)目下的PCB文件點(diǎn)擊files ，選擇PCB Board Wizard，如下圖4-1所示。Embedded ProjectsU PCB 6oard Wizard 圖4-1創(chuàng)建PCB文件繪制PCB在PCB界面，點(diǎn)擊design中的Import Changes from ，出現(xiàn)如圖4-2所示 界面。LT-'WTk-_JJ 5_ .FulfilkWlilQ ( Iwrii1 (l¥iliil&wMi r |AimTf>L»ed Cte<«C>e.-Z-X+ t*7 - *jk-'tEMFHffc3-單S4Pd

15、63;c-J .H914 *M!£iK : Y# 丹4 i-D i LiMJJWfcMra* pEKHFWAB|iWlP#Mr- 丄b岸坊対g 丄 9 F(|l* NN" / Itfl濤 Ox; y Hii -«.- i 乞tro：WMltt * 衛(wèi)咳I*r« 1 P-Tfiw命百T苗 £匸1 !E!rv Ml舌1咤R曲 IPUL NQZa y 刨 Set ：1 刨 MdUte -fl ftl P«£!m sfl刨氏tg *1協(xié)2)莎 sfif 超 Zw 一 樹(shù).Z. afl榔冷皿 弋亠說(shuō)LZg 屈3書 *S盤氏e£

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