第11章 工程案例

第11章工程案例

本章將以三個(gè)具體的工程實(shí)例為基礎(chǔ)向讀者介紹整個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程，讀者在進(jìn)行自己的設(shè)計(jì)時(shí)可以參考本章的案例完成自己的工程。11.1數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)11.1.1數(shù)字時(shí)鐘的原理圖設(shè)計(jì)1.創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目

1)單擊菜單中的“文件”→“創(chuàng)建”→“項(xiàng)目”→“PCB項(xiàng)目”，將建立一個(gè)新的項(xiàng)目文件；

2)然后單擊“文件”→“另存項(xiàng)目為”進(jìn)行保存，項(xiàng)目名稱為“數(shù)字時(shí)鐘.PrjPCB”。2.建立層次原理圖母圖

1)單擊菜單中的“文件”→“創(chuàng)建”→“原理圖”，建立一個(gè)新的原理圖文件，然后對(duì)其保存并命名為“數(shù)字時(shí)鐘的原理圖.SchDoc”。

2)繪制方塊電路。單擊菜單中的“放置”→“圖紙符號(hào)”或單擊配線工具欄中的按鈕，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中螤畈в蟹綁K電路，將光標(biāo)移動(dòng)到原理圖紙中適當(dāng)?shù)奈恢茫瑔螕羰髽?biāo)確定方塊電路左上角，然后拖動(dòng)鼠標(biāo)到適當(dāng)?shù)奈恢?，單擊即可確定方塊電路的大小和位置。

3)在放置方塊電路過(guò)程中按【Tab】鍵或者放置完成后雙擊方塊電路對(duì)其進(jìn)行屬性設(shè)置。設(shè)置的最終結(jié)果如圖11-1所示

圖11-1方塊電路屬性對(duì)話框

4)放置方塊電路端口。單擊菜單中的“放置”→“加圖紙入口”或者單擊配線工具欄中的按鈕，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中螤睿缓笤谛枰胖枚丝诘牡胤絾螕羰髽?biāo)，完成放置。5)在放置方塊電路端口過(guò)程中按【Tab】鍵或者放置完成后雙擊方塊電路端口對(duì)其進(jìn)行屬性設(shè)置。按照上述方法完成剩余的方塊電路和方塊電路端口的放置，放置的結(jié)果如圖11-2所示。

圖11-2放置完成的方塊電路模塊

6)將有電氣關(guān)系的的端口用導(dǎo)線連接在一起，完成層次原理圖母圖的繪制。最終的效果圖如圖11-3所示。圖11-3層次原理圖母圖3.將有電氣關(guān)系的的端口用導(dǎo)線連接在一起，完成層次原理圖母圖的繪制。最終的效果圖如圖11-3所示。1)在“Projects”面板中單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中單擊“追加新文件到項(xiàng)目中”→“SchematicLibrary”，創(chuàng)建一個(gè)原理圖元件庫(kù)，保存并命為“AT89S52.Schlib”。具體的繪制過(guò)程，在此就不再贅述。2)如果繪制的AT89S52元件已經(jīng)繪制完成，可以直接添加到項(xiàng)目中，而不必要重新繪制。在“Projects”面板中單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中單擊“追加已有文件到項(xiàng)目中”，會(huì)彈出如圖11-4所示的對(duì)話框，在其中選擇需要的文件添加到項(xiàng)目中圖11-4添加文件到項(xiàng)目對(duì)話框4繪制層次原理圖子圖

1)單擊菜單中的“設(shè)計(jì)”→“根據(jù)符號(hào)創(chuàng)建圖紙”，此時(shí)光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，移?dòng)光標(biāo)到方塊電路上，單擊鼠標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中選擇，是所產(chǎn)生的端口的電氣特性與原來(lái)的方塊電路中的相同，及輸出仍為輸出。

2)ProtelDXP2004自動(dòng)生成一個(gè)名為“控制電路.SchDoc”的原理圖文件并已經(jīng)布置好端口，如圖11-5所示。從方塊電路創(chuàng)建的原理圖圖11-5

3）在此原理圖中放置元件并依照電氣關(guān)系連接起來(lái)，適當(dāng)布局調(diào)整后，得出的控制電路子圖如圖11-6所示。圖11-6控制電路子圖4）顯示電路子圖如圖11-7所示。圖11-7顯示電路子圖5）原理圖繪制好后，需要重新排列所有元件的序號(hào)，單擊菜單中的“工具”→“注釋”，打開(kāi)如圖11-8所示的對(duì)話框，并在其中重置元件的序號(hào)。圖11-8“注釋”對(duì)話框

11.1.2編譯工程及查錯(cuò)1）單擊菜單中的“項(xiàng)目管理”→“項(xiàng)目管理選項(xiàng)”，彈出“OptionsforProject”窗口，如圖11-9所示。2)在“ErrorReporting”選項(xiàng)卡中，可以設(shè)置所有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的報(bào)告類型。

3在“ConnectionMatrix”選項(xiàng)卡中顯示設(shè)置的電氣連接矩陣，如圖11-10所示。

圖11-9“ErrorReporting”選項(xiàng)卡

4)單擊,完成對(duì)“項(xiàng)目管理選項(xiàng)的設(shè)置”。5)單擊“項(xiàng)目管理”→“CompilePCBProject數(shù)字時(shí)鐘.PrjPCB”，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行編譯。圖11-10“ConnectionMatrix”選項(xiàng)卡11.1.3生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表圖11-11Projects面板11.1.4生成元件報(bào)表1)單擊菜單中的“設(shè)計(jì)”→“設(shè)計(jì)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)表”→“Protel”，系統(tǒng)將自動(dòng)在當(dāng)前項(xiàng)目文件下添加一個(gè)與項(xiàng)目文件名相同的網(wǎng)絡(luò)表文件，如圖11-11所示。2)雙擊該文件，就顯示出網(wǎng)絡(luò)表文件。1)單擊菜單中的“設(shè)計(jì)”→“設(shè)計(jì)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)表”→“Protel”，系統(tǒng)將自動(dòng)在當(dāng)前項(xiàng)目文件下添加一個(gè)與項(xiàng)目文件名相同的網(wǎng)絡(luò)表文件，如圖11-11所示。2)雙擊該文件，就顯示出網(wǎng)絡(luò)表文件。

圖11-12“BillofMaterials”對(duì)話框11.1.5數(shù)字時(shí)鐘的PCB設(shè)計(jì)

1)新建一個(gè)PCB文件并保存為“數(shù)字時(shí)鐘的PCB設(shè)計(jì).PCBDOC”。在“Projects”面板中右擊數(shù)字時(shí)鐘項(xiàng)目，在彈出的菜單中選擇“追加新文件到項(xiàng)目中”→“PCB”，完成創(chuàng)建一個(gè)新的PCB文件，保存該P(yáng)CB文件。2)創(chuàng)建集成元件庫(kù)并加載到元件庫(kù)中。本設(shè)計(jì)中只需要?jiǎng)?chuàng)建AT89S52單片機(jī)元件。3)規(guī)劃電路板。在此需要一個(gè)雙層板就可以了，創(chuàng)建的PCB文件默認(rèn)情況下是雙層板。用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和要求設(shè)置PCB環(huán)境參數(shù)。4）然后在“Keep-OutLayer”工作窗口中設(shè)置電氣邊界，由于在實(shí)際的制板過(guò)程中是以電氣邊界為標(biāo)準(zhǔn)的，因此在此就不用設(shè)置印刷電路板的物理邊界了。5）載入網(wǎng)絡(luò)表。在PCB編輯器中單擊菜單中的“設(shè)計(jì)”→“ImportChangesFrom數(shù)字時(shí)鐘.PrjPCB”將彈出工程變化訂單對(duì)話框。在工程變化訂單對(duì)話框中“AddRooms”中的Room文件不要選擇。然后單擊，檢查變化操作是否正確，如果有錯(cuò)誤之處，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示，此時(shí)用戶要進(jìn)行查錯(cuò)修改。檢查沒(méi)有錯(cuò)誤之后，單擊，完成網(wǎng)絡(luò)表的加載，如圖11-13所示。圖11-13工程變化訂單對(duì)話框網(wǎng)絡(luò)表加載完成后，關(guān)閉工程變化訂單對(duì)話框，此時(shí)就可看到元件封裝已經(jīng)加載到PCB文件中了，如圖11-14所示。圖11-14載入網(wǎng)絡(luò)表后的PCB圖

6）元件自動(dòng)布局。單擊菜單中的“工具”→“放置元件”→“自動(dòng)布局”，打開(kāi)自動(dòng)布局對(duì)話框，如圖11-15所示。在其中選擇“分組布局”單選按鈕。自動(dòng)布局結(jié)束后的PCB如圖11-16所示。圖11-15自動(dòng)布局對(duì)話框圖11-16自動(dòng)布局結(jié)束后的PCB7）手動(dòng)調(diào)整布局。自動(dòng)布局完成后，效果往往不理想，需要進(jìn)行手工調(diào)整。手動(dòng)調(diào)整布局后的效果如圖11-17所示。

圖11-17手動(dòng)布局后的PCB

8）布線。運(yùn)用自動(dòng)布線和手動(dòng)布線相結(jié)合的方法完成布線。布線效果如圖11-18所示。

9）設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。單擊菜單中的“工具”→“設(shè)計(jì)規(guī)則檢查”，在彈出的“設(shè)計(jì)規(guī)則檢測(cè)器”中單擊“運(yùn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查”按鈕，如果有違反規(guī)則的地方，則在彈出的“Messages”面板中會(huì)顯示出來(lái)。關(guān)閉“Messages”面板，DRC檢查生成的報(bào)表文件如下，該報(bào)表中列出了此次DRC檢查的詳細(xì)信息。圖11-18布線效果圖ProtelDesignSystemDesignRuleCheckPCBFile:\ProtelDXP2004數(shù)字時(shí)鐘的PCB設(shè)計(jì).PCBDOCDate:2010-3-12Time:18:09:49ProcessingRule:Short-CircuitConstraint(Allowed=No)(All),(All)RuleViolations:0ProcessingRule:Broken-NetConstraint((All))RuleViolations:0ProcessingRule:ClearanceConstraint(Gap=10mil)(All),(All)RuleViolations:0ProcessingRule:WidthConstraint(Min=10mil)(Max=50mil)(Preferred=10mil)(All)RuleViolations:0ProcessingRule:HeightConstraint(Min=0mil)(Max=1000mil)(Prefered=500mil)(All)RuleViolations:0ProcessingRule:HoleSizeConstraint(Min=1mil)(Max=100mil)(All)RuleViolations:0ViolationsDetected:0TimeElapsed:00:00:02最終得到的結(jié)果便如圖11-18所示。11.2U盤的設(shè)計(jì)與制作

11.2.1原理圖11.2.2創(chuàng)建項(xiàng)目文件1）單擊【文件】/【創(chuàng)建】/【項(xiàng)目】/【PCB項(xiàng)目】命令，新建一個(gè)項(xiàng)目文件。單擊【文件】/【保存項(xiàng)目】命令將新建的項(xiàng)目文件保存到文件夾下，并將其命名為“USB.PrjPCB”。2）單擊【文件】/【創(chuàng)建】/【原理圖】命令，然后單擊【文件】/【保存】命令將新建的原理圖文件保存到項(xiàng)目文件夾下，并將其命名為“USB.SchDoc”。11.2.3元件制作

1)單擊【文件】/【創(chuàng)建】/【庫(kù)】/【原理圖庫(kù)】命令新建庫(kù)元件設(shè)計(jì)文件，名稱為Schlibl.SchLib。2)單擊按鈕，彈出“新建元件名”窗口，將名稱改為Flash，如圖11-20所示。單擊OK按鈕，轉(zhuǎn)到庫(kù)元件編輯器界面。3) 單擊按鈕繪制矩形。畫完矩形后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的矩形虛框，可以連續(xù)放置。如果不想再繼續(xù)放置，單擊鼠標(biāo)右鍵或者按Esc鍵取消。4) 單擊按鈕，放置管腳。K9F080U0B一共48個(gè)管腳，如圖11-21所示選中Flash，單擊按鈕，彈出如圖11-23所示的“元件屬性”窗口。單擊框中按鈕，彈出“管腳屬性編輯器”窗口，如圖11-24所示。

圖11-20新建Flash庫(kù)元件

圖11-21放置管腳

圖11-22庫(kù)編輯工作面板圖11-23元件屬性窗口圖11-24管腳屬性編輯器窗口在此對(duì)話框中可以同時(shí)修改元件管腳的各種屬性，包括Designator、Name、Type等，如圖11-25所示。修改管腳屬性后的元件如圖11-26所示。圖11-25修改管腳屬性

圖11-26修改完成的Flash元件

5) 單擊SCHLibrary工作面板【模型】選項(xiàng)組中的按鈕，彈出如圖11-27所示窗口，選中Footprint為Flash添加封裝。查找DIP-48型的封裝

2制作IC1114元件1) 進(jìn)入庫(kù)元件設(shè)計(jì)文檔Schlibl.SchLib，單擊按鈕彈出“新建元件”窗口，改名為IC1114.2) 單擊按鈕，繪制元件邊框，元件邊框?yàn)檎叫巍?) 單擊按鈕，放置管腳。IC1114共有48個(gè)管腳，如圖11-28所示。4) 修改管腳屬性。單擊標(biāo)簽欄的SCHLibrary標(biāo)簽，切換到“庫(kù)編輯”面板元件欄中，選中IC1114，單擊按鈕，彈出與圖11-23相同的“元件屬性”窗口，單擊框中按鈕，進(jìn)行管腳屬性設(shè)置。修改好的IC1114元件如圖11-29所示。5) 單擊SCHLibrary標(biāo)簽頁(yè)【模型】選項(xiàng)組中的按鈕，彈出如圖11-27所示的窗口，選中Footprint為IC1114添加封裝。如圖11-30所示圖11-28放置管腳

圖11-29修改完成的IC1114

6) 單擊按鈕保存庫(kù)元件。單擊按鈕將其放置到原理圖中圖11-30為IC1114添加封裝

3．制作AT1201元件電源芯片AT1201為U盤提供標(biāo)準(zhǔn)工作電壓，制作步驟如下。1) 進(jìn)入Schlibl.SchLib文檔，單擊按鈕，彈出“新建元件”窗口，改名為AT1201。2) 單擊按鈕，繪制元件邊框。元件邊框?yàn)榫匦巍?) 單擊按鈕，放置管腳。AT1201共有5個(gè)管腳，制作好的AT1201元件如圖11-31所示。4) 單擊面板中【模型】選項(xiàng)組中的按鈕，選中Footprint為AT1201添加封裝。圖11-31制作好的AT1201元件11.2.4原理圖輸入

1．U盤接口電路模塊設(shè)計(jì)1) 雙擊打開(kāi)“USB.SchDoc”文件。2) 從自建庫(kù)中取出IC1114元件，放置在原理圖中。然后放置好電容元件、電阻元件。從元件庫(kù)中取出晶體振蕩器、放光二極管LED、連接器Header4等放入原理圖中。雙擊元件進(jìn)行屬性設(shè)置，然后進(jìn)行布局，如圖11-32所示。圖11-32放置元件并布局3) 單擊按鈕，將元件連接起來(lái)。然后單擊按鈕，在信號(hào)線上標(biāo)注電氣網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，如圖11-33所示。圖11-33連接號(hào)的接口電路原理圖2．濾波電容電路模塊設(shè)計(jì)1) 從元件庫(kù)中選取一個(gè)電容，選擇為1uF，放置到原理2) 設(shè)置粘貼個(gè)數(shù)為5，水平間距為30，垂直間距為0，單擊OK按鈕確定。選擇粘貼的起點(diǎn)在第一個(gè)電容右側(cè)30的地方，單擊完成5個(gè)電容的放置。然后單擊按鈕執(zhí)行連線操作，接上電源和地，濾波電容模塊就繪制完成了，如圖11-35所示。圖11-34粘貼陣列設(shè)置窗口圖11-35濾波電容電路模塊

3.Flash電路模板設(shè)計(jì)1) 把自建庫(kù)中的Flash元件取出，放置在原理圖中。2) 放置通用的電阻、電容器件，設(shè)置屬性后進(jìn)行元件布局，然后單擊按鈕連接，最后單擊按鈕標(biāo)注電氣網(wǎng)絡(luò)符號(hào)，至此Flash電路模塊設(shè)計(jì)完成，如圖11-36所示。圖11-36Flash電路模塊4.供電模塊設(shè)計(jì)圖11-37電源模塊5.在元件庫(kù)中取出連接器Header6，并完成其他電路連接，如圖11-38所示。圖11-38接頭電路

11.2.5PCB板設(shè)計(jì)

1.創(chuàng)建PCB文件1) 點(diǎn)擊【文件】/【創(chuàng)建】/【PCB文件】新建一個(gè)PCB文檔，重新保存為USB.PcbDoc。2) 單擊【設(shè)計(jì)】/【PCB板形狀】/【重新定義PCB板形狀】命令定義PCB的大小。

2.編輯元件封裝雖然前面已經(jīng)為自己制作的元件指定了PCB封裝形式，但對(duì)于一些特殊的元件還可以自己定義封裝形式，這會(huì)給設(shè)計(jì)帶來(lái)更大的靈活性。下面以IC1114為例制作PCB封裝形式。1) 單擊【文件】/【創(chuàng)建】/【庫(kù)】/【PCB庫(kù)】命令，建立一個(gè)新的封裝文件，命名其為IC1114.PcbLib。2) 單擊【工具】/【新元件】命令，彈出如圖11-39所示的自定義導(dǎo)向窗口。3) 單擊【下一步】按鈕，在彈出的窗口中選擇QuadPacks選項(xiàng)，如圖11-40所示，然后單擊【下一步】按鈕。以下幾步采用系統(tǒng)默認(rèn)值。圖11-39自定義向?qū)Т翱趫D11-40選擇封裝外形4）在系統(tǒng)彈出如圖11-41所示的窗口時(shí)，設(shè)置每條邊的管腳數(shù)為12.之后器件命名，如圖11-42所示。最后單擊【完成】按鈕，完成IC1114封裝形式的設(shè)計(jì)。結(jié)果顯示在編輯區(qū)域，如圖11-43所示。圖11-41設(shè)置管腳數(shù)

圖11-42封裝命名5）單擊原理圖狀態(tài)下【設(shè)計(jì)】/【追加|刪除元件庫(kù)】命令，在彈出的窗口中單擊【安裝】按鈕，將設(shè)計(jì)的庫(kù)加入到項(xiàng)目庫(kù)中。單擊【關(guān)閉】按鈕，關(guān)閉窗口。6）回到原理圖編輯環(huán)境，雙擊IC1114元件，彈出如圖2-23所示的“元件屬性編輯”窗口。在會(huì)話框的右下編輯區(qū)域選擇屬性Footprint，按步驟把繪制的IC1114封裝形式導(dǎo)入。圖11-43生成的IC1114元件封裝

3.繪制PCB板繪制PCB之前先檢查好每個(gè)元件的封裝然后才能進(jìn)行PCB的繪制。1）點(diǎn)擊【設(shè)計(jì)】下的更新PCB彈出對(duì)話框單擊【使變化生效】然后單擊【執(zhí)行變化】。2）手工布局。根據(jù)PCB板的結(jié)構(gòu)合理調(diào)整元件封裝放置位置，手工布局后的PCB板如圖11-44所示。圖11-44手工布局3)手工布線。單擊按鈕，根據(jù)原理圖來(lái)完成PCB導(dǎo)線連接。在連接導(dǎo)線前需要設(shè)置好布線規(guī)則，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)給出出錯(cuò)提示。手工布線后的PCB板如圖11-45所示。圖11-45手工布線后的PCB板圖

11.3單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)

11.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)和實(shí)現(xiàn)方案介紹

實(shí)驗(yàn)板通過(guò)單片機(jī)串行端口控制各個(gè)外設(shè)，可以完成大部分經(jīng)典的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，包括串行口通信、跑馬燈實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)音樂(lè)播放、LED顯示，以及繼電氣控制等。本實(shí)例中說(shuō)明的實(shí)驗(yàn)板主要有以下7個(gè)部分組成。電源電路。發(fā)光二極管部分的電路。發(fā)光二擊管部分相鄰的串口部分電路。串口和發(fā)光二極管都有電氣連接關(guān)系的紅外接口部分。晶振和開(kāi)關(guān)電路。蜂鳴器和數(shù)碼管部分電路。繼電器部分電路。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的全局原理圖，如圖11-46所示。

圖11-46單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板原理圖

11.3.2創(chuàng)建工程項(xiàng)目

1)首先使用菜單命令，創(chuàng)建一個(gè)空白PCB工程“89C51.PRJPCB”，再創(chuàng)建空白原理圖“89C51.SCHDOC”.2)通過(guò)選擇“文件”→“創(chuàng)建”→“項(xiàng)目”→“PCB項(xiàng)目”命令，來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的工程文件，如圖11-47所示。也可以通過(guò)單擊快捷鍵來(lái)新建。新建工程文件之后通過(guò)選擇“文件”→“另存項(xiàng)目為”命令，將項(xiàng)目保存為89C51.PRJPCB。3)項(xiàng)目文件創(chuàng)建之后，再選擇“文件”→“創(chuàng)建”→“原理圖”命令，新建原理圖文件，或者通過(guò)在“Projects”面板中，右鍵單擊新建的工程，然后在彈出的快捷菜單中創(chuàng)建新的原理圖，并將其命名為“89C51.SCHDOC”。圖11-47創(chuàng)建一個(gè)新的工程文件

11.3.3原理圖設(shè)計(jì)

本實(shí)例介紹的實(shí)驗(yàn)板通過(guò)單片機(jī)串行端口控制各個(gè)外設(shè)，可以完成大部分經(jīng)典的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，包括串口通信、跑馬燈實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)音樂(lè)播放、LED顯示及繼電器控制等。1、創(chuàng)建原理圖庫(kù)

AT89C51在已有的元件庫(kù)中沒(méi)有，需要自己設(shè)計(jì)。操作步驟：在“Projects”面板上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中執(zhí)行“追加新文件到項(xiàng)目中”→“SchematicLibrary”命令，創(chuàng)建一個(gè)原理圖庫(kù)文件“AT89C51.SCHLIB”，如圖11-48所示。單擊右下下方中的標(biāo)簽，選擇“SCHLibrary”切換到“SCHLibrary”面板，如圖11-49所示。單擊元件列表欄下的“編輯”按鈕，如圖11-49所示。

圖11-48創(chuàng)建新的原理圖庫(kù)文件

圖11-49“SCHLibrary”面板

3)在彈出的“LibraryComponentProperties”（庫(kù)元件屬性）對(duì)話框中，如圖11-50所示，將“DefaultDesignator”項(xiàng)設(shè)為“D”，“庫(kù)參考”項(xiàng)設(shè)為“AT89C51”。確定后，下面就可以在繪圖區(qū)開(kāi)始繪制該元件的原理圖符號(hào)了。圖11-50“LibraryComponentProperties”對(duì)話框中

4)在繪圖區(qū)中單擊鼠標(biāo)右鍵，執(zhí)行“選項(xiàng)”→“文檔選項(xiàng)”命令，彈出如圖11-51所示的“庫(kù)編輯器工作區(qū)”對(duì)話框中將“捕獲”選項(xiàng)設(shè)為“5”，也就是“5mil”。

圖11-51“庫(kù)編輯器工作區(qū)”對(duì)話框5）單擊工具欄上的圖標(biāo)，如圖11-52所示。繪制元件輪廓。通過(guò)設(shè)置其屬性對(duì)話框中的定點(diǎn)位置來(lái)確定元件輪廓的位置和大小，如圖11-53所示圖11-52“放置矩形”圖標(biāo)

圖11-53元件輪廓屬性對(duì)話框

6）單擊如圖11-7所示工具欄上的圖標(biāo)，放置元件各個(gè)管腳。各管腳參數(shù)如表11-1所示。管腳序號(hào)管腳名稱

類

型

1～8

P10～P17

I/O

9

Reset

Input

10

RXDI/O

11TXD

I/O

12～13

INT0～I(xiàn)NT1

I/O

14～15

T0～T1

I/O

16

W\R\

I/O

17

R\D\

I/O

18～19

X2～X1

Input

20

GND

Power

21～28

P20～P27

I/O

29

PSEN

Output

30

ALE/P\Output

31

E\A\/VP

Input

32～39

P07～P00

I/O

40

VCC

Power表11-1元件“89C51”的管腳參數(shù)最后，“AT89C51”的原理圖符號(hào)如圖11-54所示。圖11-54“AT89C51”的原理圖符號(hào)2、放置其他元件操作步驟：1）在通用元件庫(kù)MiscellaneousDevices.IntLib中選擇發(fā)光二極管LED3、電阻Res2、排阻ResPack3、晶振XTAL、電解電容CapPo13、無(wú)極性電容Cap，以及PNP和NPN三極管、多路開(kāi)關(guān)SW-PB、蜂鳴器Speaker、繼電器Relay-SPDT和按鍵SW-PB。2）在MiscellaneousConnectors.IntLib元件庫(kù)中選擇SMB接頭和串口Dconnect9。3）放置以上各個(gè)元件后，需要根據(jù)本例的需要對(duì)元件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹Ｓ捎趧偛胚x擇的Dconnect9串口的接頭為11針，而在這里只需要9針，所以需要稍加修改，雙擊串口接頭，彈出如圖所示11-55所示的“元件屬性”對(duì)話框圖11-55Dconnect9“元件屬性”對(duì)話框

4）單擊“元件屬性”對(duì)話框中的【編輯引腳】按鈕，彈出“元件引腳編輯器”對(duì)話框，如圖11-56所示。取消選中第10和第11管腳的“表示”屬性，單擊【確認(rèn)】按鈕，元件即被修改好了。修改好之后的串口如圖11-57所示。圖11-56“元件引腳編輯器”對(duì)話框圖11-57修改之后的串口5）在元件庫(kù)MiscellaneousDevices.IntLib中選取7段數(shù)碼管DpyGreen-cc，如圖11-58所示，對(duì)于本原理圖，為了使用方便可以對(duì)管腳稍加修改，修改后的數(shù)碼管如圖11-59所示。圖11-58修改前的數(shù)碼管

圖11-59修改前后的數(shù)碼管

6）放置電源元件。需要添加的電源器件，不在Protel默認(rèn)添加的元件庫(kù)中，需要手動(dòng)添加元件庫(kù)STMicroelectronics目錄下的STPowerMgtVoltageRegulator.IntLib。添加該元件庫(kù)后，在該元件庫(kù)中找到L7805CV，如圖11-60所示。7）放置MAX232.需要添加的串口芯片MAX232，不在Protel默認(rèn)添加的元件庫(kù)中，需要手動(dòng)添加元件庫(kù)Maxim目錄下的MaximCommunicationTransceiver.IntLib.添加該元件庫(kù)以后，在該元件庫(kù)中找到MAX232AEWE，如圖11-61所示。圖11-60電源器件L7805CV

圖11-61串口芯片MAX232AEWE

3、層次原理圖的設(shè)計(jì)現(xiàn)在利用自上而下的層次原理圖設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)講述繪制單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的過(guò)程。首先介紹單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板層次原理圖的母圖的設(shè)計(jì)過(guò)程。

1) 啟動(dòng)原理圖設(shè)計(jì)器，建立一個(gè)原理圖文件，名為“89C51.Schdoc”。

2) 在工作平面上打開(kāi)布線工具欄，執(zhí)行繪制方塊命令，即用鼠標(biāo)單擊布線工具欄上的圖標(biāo)或者選擇“放置”→“圖紙符號(hào)”命令。

3) 執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中螤睿в蟹綁K電路，如圖11-62所示。

4) 在此命令下，按【Tab】鍵，會(huì)出現(xiàn)“圖紙符號(hào)”對(duì)話框，如圖11-63所示。在對(duì)話框中設(shè)置文件名為“RS232.Schdoc”表明該電路代表了串口電路模塊。在標(biāo)識(shí)符中設(shè)置方塊圖名稱為相同即可。圖11-62放置方塊電路狀態(tài)圖11-63“圖紙符號(hào)”對(duì)話框5）設(shè)置完屬性后，確定方塊電路的大小和位置。將光標(biāo)移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢煤?，單擊鼠?biāo)，確定方塊電路的左上角位置。然后拖動(dòng)鼠標(biāo)，移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢煤?，單擊鼠?biāo)，確定方塊電路的右下角位置。這樣就定義了方塊電路的大小和位置，繪制出一個(gè)名為“RS232.Schdoc”的模塊。如圖11-64所示。6）繪制好一個(gè)方塊電路之后，仍處于放置方塊電路的狀態(tài)下，可以用同樣的方法繼續(xù)放置其他的方塊電路，并設(shè)置屬性。7）執(zhí)行放置方塊電路端口命令，方法是用鼠標(biāo)單擊布線工具欄中的圖標(biāo)或者選擇“放置”→“加圖紙入口”命令。8）執(zhí)行該命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，然后在需要放置端口的方塊圖上單擊鼠標(biāo)，此時(shí)光標(biāo)處就帶著方塊電路的端口符號(hào)，如圖11-65所示。

圖11-64繪制好的方塊電路圖11-65放置方塊電路端口狀態(tài)

9）在此狀態(tài)下，按【Tab】鍵，系統(tǒng)彈出“圖紙入口”對(duì)話框，如圖11-66所示。10）設(shè)置完成后，將光標(biāo)移動(dòng)到合適位置后，單擊鼠標(biāo)將其定位，同樣，根據(jù)實(shí)際電路的安排，可以在該模塊上放置其他端口，如圖11-67所示。圖11-66“圖紙入口”對(duì)話框圖11-67放置完端口的方塊電路11）重復(fù)上述操作，設(shè)置其他方塊電路，如圖11-22所示圖11-68放置完端口的其他模塊12）將電氣關(guān)系上具有相連關(guān)系的端口用導(dǎo)線連接在一起，如圖所示。通過(guò)上述步驟就建立了一個(gè)原理圖的穆圖，如圖11-69所示。圖11-69最終效果圖單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板層次原理圖的子圖設(shè)計(jì)過(guò)程：在制作層次原理圖時(shí)，其子圖端口符號(hào)必須和方塊電路上的端口符號(hào)相對(duì)應(yīng)，這里我們使用ProtelDXP提供的捷徑，由方塊電路符號(hào)直接產(chǎn)生原理圖文件的端口符號(hào)。1）選擇“設(shè)計(jì)”→“根據(jù)符號(hào)創(chuàng)建圖紙”命令。2）執(zhí)行上步的命令后，光標(biāo)變?yōu)槭中螤?，移?dòng)光標(biāo)到方塊電路上。如果單擊鼠標(biāo)，出現(xiàn)如圖11-70所示的對(duì)話框，單擊【Yes】按鈕所產(chǎn)生的端口的電氣特性與原來(lái)的方塊電路中的相反，即輸出變?yōu)檩斎?；單擊【No】按鈕所產(chǎn)生的端口的電氣特性與原來(lái)的方塊電路中的相同，即輸出仍為輸出。圖11-70“確認(rèn)端口屬性”對(duì)話框3）Protel自動(dòng)生成一個(gè)文件名為“RS232.Schdoc”的原理圖文件，并布置好端口，如圖11-71所示。圖11-71產(chǎn)生新的子原理圖4）在此新生成的“RS232.Schdoc”子原理圖中依照電氣關(guān)系放置需要的文件，適當(dāng)布局后，按照電氣連接關(guān)系連接各個(gè)元件和端口，得到如圖11-72所示。圖11-72紅外接口及發(fā)光二極管電路5）重復(fù)上述操作，建立并連接其他部分的子原理圖。CPU電路如圖11-73所示，蜂鳴器和數(shù)碼管電路如圖11-74所示，繼電器電路如圖11-75所示，電源電路如圖11-76所示。圖11-73CPU電路圖11-74蜂鳴器和數(shù)碼管電路圖11-75繼電器電路圖11-76電源電路6）原理圖繪制好之后，可以重新編排原理圖中所有元件的序號(hào)，選擇“工具”→“注釋”命令即可打開(kāi)“注釋”對(duì)話框，如圖11-77所示。在“處理順序”中選擇“AcrossThenDown”。單擊【更新變化表】按鈕，重新編排元件序號(hào)。圖11-77“注釋”對(duì)話框

4、編譯工程及差錯(cuò)在使用ProtelDXP進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，編譯項(xiàng)目是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。編譯時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)用戶的設(shè)置檢查整個(gè)項(xiàng)目。1）選擇“項(xiàng)目管理”→“項(xiàng)目管理選項(xiàng)”命令，彈出“OptionsforProject”窗口，如圖11-78所示。2）在“ErrorReport”（錯(cuò)誤報(bào)告類型）選項(xiàng)卡中，可以設(shè)置所有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的報(bào)告類型。3)在“ConnectionMatrix”（電氣連接矩陣）選項(xiàng)卡中顯示設(shè)置的電氣連接矩陣，如圖11-79所示。4)單擊【確認(rèn)】按鈕，完成對(duì)“項(xiàng)目管理選項(xiàng)”的設(shè)置。本例中單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的項(xiàng)目管理設(shè)置，如圖11-78和圖11-79中所示。圖11-78“OptionsforProject”窗口圖11-79“ConnectionMatrix”選項(xiàng)卡5)在設(shè)置“項(xiàng)目管理選項(xiàng)”之后，可選擇“項(xiàng)目管理”菜單中的“CompileDocument89c51.schdoc”命令或者直接編譯項(xiàng)目“CompilePCBProject89C51.prjpcb”。如有錯(cuò)誤則彈出編譯信息。

5、生成元器件報(bào)表1)打開(kāi)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的原理圖文件AT89C51.schdoc，選擇“報(bào)告”→“BillofMaterials”命令，彈出“BillofMaterials”對(duì)話框，如圖11-80所示。其中列出了整個(gè)項(xiàng)目中所用到的元器件，單擊表格中的標(biāo)題，可以使表格內(nèi)容按照一定的次序排列。2)在“BillofMaterials”窗口中單擊【報(bào)告】按鈕，彈出“報(bào)告預(yù)覽”窗口，如圖11-81所示。其中顯示元器件報(bào)告單。這里可以打印元器件的表單。3)在“報(bào)告預(yù)覽”窗口中單擊【輸出】按鈕在彈出的對(duì)話框中可以將元器件報(bào)告報(bào)表保存為“Excel”格式。圖11-80“BillofMaterials”對(duì)話框圖11-81“報(bào)告預(yù)覽”窗口

6、生成網(wǎng)絡(luò)表文件這里我們根據(jù)采用自動(dòng)標(biāo)注之后的單片機(jī)總原理圖，來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)表文件。在菜單中選擇“設(shè)計(jì)”→“設(shè)計(jì)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)表”→”Protel”命令，系統(tǒng)將自動(dòng)在當(dāng)前項(xiàng)目文件下添加一個(gè)與項(xiàng)目文件同名的網(wǎng)絡(luò)表文件，這里將其命名為“PCB-Project1.NET”,如圖11-82所示。圖11-82生成的網(wǎng)絡(luò)表11.3.4PCB設(shè)計(jì)雙層板與單面板的準(zhǔn)備工作基本相同。右鍵單擊選中“89C51.Prjpcb”工程，然后選擇“文件”→“創(chuàng)建”→“PCB文件命令”新建一個(gè)PCB文件。1、規(guī)劃電路板在創(chuàng)建PCB文件之后，可以選擇“設(shè)計(jì)”菜單中的“層堆棧管理器”和“PCB板層次顏色”命令，進(jìn)行工作層面和PCB環(huán)境參數(shù)的設(shè)置，本例單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板需要二層板，系統(tǒng)默認(rèn)即為二層板，因此不需要更改。操作步驟：1)單擊實(shí)用工具中的圖標(biāo)，如圖11-83所示?；蛘哌x擇“編輯”→“原點(diǎn)”→“設(shè)定”命令在PCB圖的左下角合適位置設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)。2)選擇機(jī)械層“Mechanical1”,單擊實(shí)用工具中的圖標(biāo)，放置直線；或者選擇“放置”→“直線”命令。在PCB圖上畫一個(gè)合適的矩形邊框，如圖11-84所示。3)選擇“Keep-outLayer”層，繪制同樣大小和位置的邊框。

2、導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表和元件導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表和元件到PCB中之前，確保之前所畫的原理文件和新建的PCB文件都已經(jīng)添加到了PCB項(xiàng)目中，并且以保存。操作步驟：

1）為“AT89C51”添加PCB封裝。在母原理圖中雙擊“AT89C51”選項(xiàng)，在彈出的元件屬性對(duì)話框中右下角的“Model”欄中，單擊【追加】按鈕。系統(tǒng)彈出“加新的模型”對(duì)圖11-83實(shí)用工具

圖11-84機(jī)械層上繪制邊界

默認(rèn)值是“Footprint”，單擊【確認(rèn)】按鈕，如圖11-40所示。2)在彈出的“PCB模型”對(duì)話框中，單擊【瀏覽】按鈕，在“庫(kù)瀏覽”對(duì)話框中單擊【查找】按鈕，查找DIP-85封裝。在結(jié)果中選中，單擊【確認(rèn)】按鈕，將此封裝添加給“AT89C51”。如圖11-86所示。圖11-85“加新的模型”對(duì)話框

圖11-86DIP-40封裝的搜索結(jié)果

3)打開(kāi)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的原理圖文件，在編輯器中選擇“設(shè)計(jì)”→“UpdatePCBDocumentAT89C51.Pcbdoc”命令，彈出“工程變化訂單（ECO）”對(duì)話框，單擊對(duì)話框中的【使變化生效】按鈕，系統(tǒng)逐項(xiàng)執(zhí)行所提交的修改并在“狀態(tài)”欄的“檢查”列表中顯示加載的元件是否正確，結(jié)果如圖13-87所示。

4)如果元件封裝和網(wǎng)絡(luò)正確，單擊【執(zhí)行變化】按鈕，即可將改變發(fā)送到PCB，如圖11-88所示，同時(shí)工作區(qū)自動(dòng)切換到PCB編輯狀態(tài)。圖11-87檢查結(jié)果圖11-88加載完成對(duì)話框

5)關(guān)閉“工程變化訂單（ECO）”對(duì)話框，可以看到網(wǎng)絡(luò)表與元件加載到電路板中，如圖11-89所示。圖11-89載入網(wǎng)絡(luò)表和元件之后的PCB圖3、