繪制單片機控制系統(tǒng)原理圖

1、 第4章繪制單片機控制系統(tǒng) 原理圖 本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章主要繪制單片機控制系統(tǒng)原理圖，以達到以下學(xué)習(xí)目標(biāo)：u理解總線、總線分支、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的作用。u掌握總線、總線分支、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的繪制方法。u掌握工程的編譯和查錯方法。u掌握原理圖元件的打印和報表生成。u了解元件的陣列粘貼方法。 4.1 創(chuàng)建單片機控制系統(tǒng)單片機控制系統(tǒng)(U盤盤)原理圖元件 U盤的整體電路圖如下頁圖所示，分析該原理圖可知，該電路主要由U盤控制器U2（IC1114）和存儲器U3（三星K9F0BDUDB）組成，而電壓轉(zhuǎn)換器U1完成將電腦提供的VUSB電壓轉(zhuǎn)換為VCC電壓。其中幾個核心元件，電壓轉(zhuǎn)換器U1、控制器U2、存儲器U3和寫保護開關(guān)S

2、W1，都必須自己創(chuàng)建。同時為了連線簡單清晰，控制器和存儲器之間采用了總線的方式連接。 Vi n1GND2C o n t3NDI S4Vo u t5AT 1 2 0 1U11 0 u FC 1 20 . 1 u FC 1 34 . 7 u FC 1 40 . 0 1 u FC 1 5VUS BVC C1324US B C ONNJ 1VC CVUS B0R 11 . 5 KR 20R 2 6S D A2 4R 32 4R 43 3 p FC 1 63 3 p FC 1 7V C C F1V S S2R S T3V C C F4V S S F5T M 16T M 27P B 48X _ IN T

3、R Q9P C 01 0P B 51 1P 3 11 2P 3 21 3X_ A01 4X_ A11 5P C 11 6X_ R DN1 7X_ WR N1 8P 4 61 9P 1 42 0P 4 72 1P 3 02 2P A_ WE2 3P C 22 4P C 32 5P B 62 6V D D2 7P 3 72 8P B 72 9P 3 53 0P 4 53 1V D D3 2V S S3 3P C 43 4P 3 63 5P C 53 6DP L US3 7DMI NUS3 8VDDP3 9VS S P4 0F I L T E R4 1VS S P4 2VDDP4 3P C 64 4

4、XT AL 14 5XT AL 24 6X_ C S 04 7P C 74 8I C 1 1 1 4U28 2 0 p FC 1 8VC CS M D 6121 2 MY11 0 p FC 1 91 0 p FC 2 01 . 2 MR 6S M D 78 . 2 KR 1 21 KR 1 81 KR 1 91 KR 1 11 0 u FC 2 1VC CVC CS M D 0S M -R ES C L12L E D1T M5S M D 1S M D 2P 1 1S DAS M- AL ES M- E N1S M- R DYS M D 3S M -W RV C CT M 4S M -W PP

5、3 5S M -C L RV C CG N DS M D 4T M 3S M D 51 KR 2 1VC CVC C1 KR 2 0VC CK9 F 0 B DUDBNC1NC2NC3NC4NC5S E6R / B7R E8C E9NC1 0NC1 1VC C1 2VS S1 3NC1 4NC1 5C L E1 6AL E1 7WE1 8WP1 9NC2 0NC2 1NC2 2NC2 3NC2 4NC2 5NC2 6NC2 7NC2 8I / O02 9I / O13 0I / O23 1I / O33 2NC3 3NC3 4NC3 5VS S3 6VC C3 7NC3 8NC3 9NC4 0

6、I / O44 1I / O54 2I / O64 3I / O74 4NC4 5NC4 6NC4 7NC4 8U35 0 KR 1 41 0 KR 2 31 0 KR 1 34 7R 1 54 7R 1 6VC CS M- R DYS M- R ES M- E N10 . 1 u FC 2 5VC CS M- C L ES M- AL ES M- WES M- WPS MD0S MD1S MD2S MD3S MD4S MD5S MD6S MD70 . 1 u FC 2 3VC C4 . 7 u FC 2 4123S W11 0 KR 2 4VC CP 1 10 . 1 u FC 10 . 1

7、 u FC 20 . 1 u FC 30 . 1 u FC 40 . 1 u FC 50 . 1 u FC 6VC CU盤原理圖4.1.1 創(chuàng)建原理圖元件 參考3.2節(jié)，創(chuàng)建電壓轉(zhuǎn)換器U1、控制器U2、存儲器U3和寫保護開關(guān)SW1的原理圖元件。1. 創(chuàng)建新的PCB工程文件“UPAN.PRJPCB”。2. 創(chuàng)建新的原理圖文件“UPAN.SCHDOC”。3. 創(chuàng)建新的原理圖庫文件“UPAN.SCHLIB”。 3. 新建原理圖元件U盤控制器IC11144. 新建原理圖元件存儲器U3三星K9F0BDUDB5. 新建原理圖元件電壓轉(zhuǎn)換器AT2101新建原理圖元件寫保護開關(guān)4.1.2 放置自制的原理圖元件

8、 對于自制的原理圖元件，可以點擊【Place】放置按鈕，將選中的元件放置到原理圖圖紙中，如圖所示，將自制的U盤控制器IC1114放置到原理圖中。補充：利用庫文件面板放置自制的原理圖元件 4.2 添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號和繪制總線 放置完元件后，接下來就是繪制元件引腳之間的連線了，由于控制器和存儲器之間的連線非常復(fù)雜，地址線、數(shù)據(jù)線、控制線達到幾十條之多。如果還是采用2.3節(jié)介紹的方法直接連接控制器和存儲器之間的連線，勢必導(dǎo)致連線交叉太多，距離過長，既不便于繪制，又不便于原理圖的識圖和分析，因此必須采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號和總線的方法進行繪制。 1. 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號一般由字母或數(shù)字組成，用于表示圖紙中相同的導(dǎo)線。具

9、有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的導(dǎo)線表示是連接在一起的導(dǎo)線，只是由于距離過長，或減少交叉導(dǎo)線等原因，沒有直接連接在一起，如下頁圖所示。 相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號表示導(dǎo)線連在一起4.2.1 添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 1. 繪制要添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的導(dǎo)線 2. 修改網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號屬性 選擇原理圖工具中的 工具，按下鍵盤上的【Tap】鍵，彈出網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號屬性對話框，如圖所示，在【Net】欄輸入“SM-ALE”，可以點擊【Font】欄的【Change】按鈕。改變文字的字體和大小,點擊【OK】按鈕完成設(shè)置 3. 添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號屬性 光標(biāo)變?yōu)槭中?，并且?guī)С鼍W(wǎng)絡(luò)標(biāo)號“SM-ALE”，將光標(biāo)移動到要添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的導(dǎo)線上，此時導(dǎo)線上出現(xiàn)黑色小十字型電氣節(jié)點，如圖所示

10、，單擊鼠標(biāo)左鍵即可放置該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。 4. 添加另一端導(dǎo)線的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號 依據(jù)相同的方法，添加另一端導(dǎo)線的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，完成后的效果如圖所示。 總結(jié)：（1）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號是一個電氣連接點，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的電氣連接線、引腳及網(wǎng)絡(luò)表明是連接在一起的。（2）無論是單張或?qū)哟问皆韴D，都可使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號來定義其網(wǎng)絡(luò)。（3）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號必須放置在導(dǎo)線上。 4.2.2 繪制總線 單純的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號雖然可以表示圖紙中相連的導(dǎo)線，但是由于連接位置的隨意性，給工程人員分析圖紙，查找相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號帶來一定困難。如果需連接的一組導(dǎo)線雖然距離較長，數(shù)量較多，但具有相同的電氣特性，此時采用總線的方式可以增加識圖的方便直觀性，因為此時同一組的網(wǎng)

11、絡(luò)標(biāo)號全部位于該總線上，縮小了查看的范圍。 總線的概念 總線代表的是具有相同電氣特性的一組導(dǎo)線，因此它不是單獨的一根普通導(dǎo)線，它以總線分支引出各條分導(dǎo)線，而以網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號來標(biāo)識和區(qū)分各分導(dǎo)線，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的分導(dǎo)線是同一根導(dǎo)線，如圖所示。 總線總線分支網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號1. 繪制分導(dǎo)線 因為要添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號標(biāo)識各分導(dǎo)線，在添加各網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號前，必須先繪制好各分導(dǎo)線，如圖所示。 2. 放置總線分支 選擇原理圖工具中的繪制總線工具 ，放置總線分支3. 添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號選擇原理圖工具中的工具 ，為各分導(dǎo)線添加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號，如圖所示 4. 繪制總線 選擇原理圖工具中的繪制總線工具 ，繪制總線按【Shift】+【空格】轉(zhuǎn)換拐角類

12、型 總線繪制總結(jié)（1）總線是用一條線來表達數(shù)條并行的導(dǎo)線，這樣可以簡化原理圖的繪制，有助于原理圖的閱讀。（2）總線代表一組導(dǎo)線，通常需要與總線分支配合使用?？偩€不具有電氣上相通的意義，如果要表示具體的電氣情況，需要通過網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號來解決。（3）一般來說，總線、總線分支、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號要配合使用。 4.3 工程的編譯和查錯 正確的原理圖是制作美觀可靠PCB板的前提和基礎(chǔ)，所以原理圖繪制完成后，應(yīng)該根據(jù)原圖或電路原理進行仔細(xì)的檢查，確保正確無誤。否則由于原理圖的錯誤，將導(dǎo)致后期的PCB板無法制作完成，或?qū)е轮谱鞯腜CB板存在嚴(yán)重錯誤甚至報廢。為了確保原理圖的正確，Protel DXP提供了編譯功能對原理圖進

13、行編譯，相當(dāng)于Protel以前版本的ERC（電氣規(guī)則檢查）檢查，利用工程編譯可以對原理圖中的導(dǎo)線連接、元件編號、總線繪制等進行電氣規(guī)則檢查，對違反電氣規(guī)則的元件和導(dǎo)線等對象生產(chǎn)相應(yīng)的報告，提示用戶進行相應(yīng)的修改。 4.3.1 設(shè)置工程編譯參數(shù) 執(zhí)行菜單命令【Project】/【Project Options】，將彈出如圖所示的工程編譯參數(shù)設(shè)置對話框，選擇【Error Reporting】錯誤報告標(biāo)簽項 違規(guī)等級 主要分為4個等級：【No Report】：不產(chǎn)生報告，表示連接正確?！網(wǎng)arming】：警告，主要起提醒警示作用，警示設(shè)計者注意該規(guī)則，設(shè)計者根據(jù)具體的設(shè)計要求和實際情況決定是否修改或

14、忽略，如某些元件的管腳沒有連接，根據(jù)實際情況可能是正常的，如本例中存儲器名稱為NC的管腳，也可能是錯誤，如電源引腳沒有連接。【Error】：錯誤，與原理圖設(shè)計規(guī)則相違背的錯誤，如元器件序號重復(fù)等?！綟atal Error】：嚴(yán)重錯誤，一般由用戶設(shè)定的決對不容許出現(xiàn)的錯誤，出現(xiàn)該錯誤可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。 設(shè)置違規(guī)等級 用戶根據(jù)實際的設(shè)計要求，可以設(shè)定各違規(guī)選項的違規(guī)等級 4.3.2 編譯工程 執(zhí)行菜單命令【Project】/【Compile All Projects】即可對當(dāng)前工程中的所有原理圖進行編譯 4.3.3 利用編譯信息修改錯誤 按照違規(guī)的等級，我們可以利用錯誤信息報告面板的信息修改錯誤

15、，如雙擊上頁圖中違規(guī)等級【Class】為【Error】的選項，將彈出如圖所示的編譯錯誤面板【Compile Errors】。 修改錯誤信息 經(jīng)過查看和信息提示，原來是電容“C21”輸人時誤輸成“C12”所致。雙擊該電容，在彈出的屬性對話框修改過來 清除蒙板 清除蒙板4.4 生成元件報表清單 對于比較復(fù)雜的設(shè)計項目而言，元件數(shù)量較多，種類繁雜，即使同類型的元件，封裝可能也不相同，如果憑人工統(tǒng)計，很難將項目中用到的所有元件統(tǒng)計正確，為了更好的安裝、購買元件，利用Protel DXP提供的報表功能可以輕松地生成元件報表清單。 打開元件列表對話框 打開U盤原理圖文件，執(zhí)行菜單命令【Reports】/【

16、Bill of Materials】,彈出下頁圖所示的元器件列表對話框?！綝esignator】元件序號【LibRef】原理圖元件名稱【Discription】元件描述【Footprint】封裝名稱【Comment】元件參數(shù)或型號元器件列表對話框 顯示的列隱藏的列將【Value】項移到【Visible Columns】欄 3. 生成元件報表清單 單擊元器件列表對話框中的【Report】按鈕，可以生成如圖所示的元件報表清單。 導(dǎo)出元件報表清單 4.5 打印原理圖文件 1. 打印預(yù)覽 當(dāng)原理圖文件設(shè)計完成后，Protel DXP可以方便的將原理圖打印出來。執(zhí)行菜單命令【File】/【Print p

17、review】將彈出打印預(yù)覽對話框，可以預(yù)覽和設(shè)置原理圖的打印效果，如圖所示。 2. 設(shè)置紙張 在圖紙中心單擊鼠標(biāo)右鍵，將彈出浮動菜單 ，執(zhí)行【Page Setup】命令3. 設(shè)置打印機和打印 點擊【Print】按鈕可以彈出如圖所示的打印設(shè)置對話框，可以進一步設(shè)置打印參數(shù)，設(shè)置好后點擊【OK】按鈕開始打印。 上機實訓(xùn)：繪制單片機數(shù)碼管顯示電路原理圖 1. 上機任務(wù)上機任務(wù) 繪制如下頁圖所示的單片機數(shù)碼管顯示繪制如下頁圖所示的單片機數(shù)碼管顯示電路原理圖。電路原理圖。 單片機數(shù)碼管顯示電路原理圖 2. 任務(wù)分析 該圖并不復(fù)雜，數(shù)碼管可以參考第三章的方法自己繪制，單片機CPU采用89C51，和803

18、1（或8051）的原理圖元件相同，可用查找原理圖元件的方法找到該元件。 3. 操作步驟和提示 （1）新建工程文件，并保存為“單片機顯示.PRJPCB”。（2）新建原理圖庫文件，并保存為“數(shù)碼管.SCHLIB”，并繪制數(shù)碼管原理圖符號。（3）新建原理圖文件，并保存為“數(shù)碼管顯示電路.SCHLIB”。（4）利用查找功能找到元件U1。查找時使用通配符*，在【Name】欄輸入“*80*31*”，可以在Dallas Microcontroller 8-Bit.IntLib庫中找到元件“DS80C310-MCG”。（5）放置數(shù)碼管和74LS245，74LS245也可利用查找功能找到該原理圖元件。 陣列粘貼前準(zhǔn)備 （6）利用陣列粘貼功能放置電阻R1R8。對于電路中數(shù)量較多且擺放有序的同類型元件，可以采用陣列粘貼的方式快速放置元件。先在原理圖中放置一個電阻R0，如圖所示，將電阻編號設(shè)為R0，主要是為后面陣列粘貼的電阻編號從1開始。并復(fù)制該電阻。 設(shè)置陣列粘貼參數(shù) （7）執(zhí)行菜單命令【Edit】/【Paste Array