基于單片機的protel課程設(shè)計報告

PROTEL課程設(shè)計報告專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)號：姓名：班級：教師：電氣與電子工程學(xué)院2012.6.2摘要Protel99SE是一種基于Windows環(huán)境下的電路板設(shè)計軟件。該軟件功能強大，提供了原理圖設(shè)計、電路混合信號仿真、PCB圖設(shè)計、信號完整性分析等電子線路設(shè)計需要用的方法和工具，具有人機界面友好、管理文件靈活、易學(xué)易用等優(yōu)點，因此，無論是進行社會生產(chǎn)，還是科研學(xué)習(xí)，都是人們首選的電路板設(shè)計工具。本課程設(shè)計過程中，通過學(xué)習(xí)和使用Protel99SE軟件對一些單片機系統(tǒng)（以51系列為主）進行原理圖設(shè)計繪制（Schematic）和電路板的印制（PCB），來達到熟悉和掌握Protel99SE軟件相關(guān)操作的學(xué)習(xí)目的。關(guān)鍵詞：Protel99SE單片機原理圖（Schematic）PCB正文Protel99SE由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計（AdvancedSchematic）和多層印刷電路板設(shè)計（AdvancedPCB）。AdvancedSchematic用于電路原理圖的設(shè)計，為印制電路板的設(shè)計打好基礎(chǔ)；AdvancedPCB用于印制電路板的設(shè)計，產(chǎn)生最終的PCB文件，直接聯(lián)系到印制電路板的生產(chǎn)。正文部分共分為四大部分，第一部分為關(guān)于Protel99SE軟件的操作使用方法；第二部分為聯(lián)系內(nèi)容：按照單片機理論考試中最后一道綜合設(shè)計題或單片機上機實驗考題畫出硬件電路的原理圖；第三部分為89C51系統(tǒng)板的設(shè)計（原理圖和PCB圖）；第四部分為自己上網(wǎng)檢索其他型號單片機，畫出相關(guān)原理圖和PCB圖。（一）關(guān)于Protel99SE軟件的操作使用方法Protel99SE的操作主要包括以下四項：編輯器的啟動、原理圖的繪制、Protel99SE印制板編輯器的啟動、PCB的設(shè)計1.啟動SCH99SE編輯器進入Protel99SE，新建項目數(shù)據(jù)庫文件，進入圖1-8所示的界面后，雙擊Documents選項卡，可以定義新文件夾并確定文件存放位置，然后執(zhí)行File→New，屏幕彈出NewDocument對話框，如圖1-9所示，在Documents下建立新文檔，圖中為新建原理圖，即雙擊圖標(biāo)，新建原理圖文件，如圖2-1所示，系統(tǒng)默認(rèn)文件名為Sheet1，此時可以直接修改文件名，圖中改名為amp。雙擊文件圖標(biāo)，進入編輯器。2.原理圖的繪制原理圖繪制是印制板設(shè)計的基礎(chǔ)工作，其設(shè)計步驟如下，根據(jù)實際情況可以進行適當(dāng)調(diào)整：⑴新建原理圖文件。⑵設(shè)置圖紙和工作環(huán)境。⑶裝載元器件庫。⑷放置所需的元器件、電源符號等。⑸元器件布局和連線。⑹放置標(biāo)注文字等進行電路標(biāo)注說明。⑺電氣規(guī)則檢測、線路、標(biāo)識調(diào)整與修改。⑻產(chǎn)生相關(guān)報表。⑼電路圖存盤及輸出。3.Protel99SE印制板編輯器的啟動進入Protel99SE的主窗口后，執(zhí)行菜單File→New建立新的設(shè)計項目，單擊OK按鈕，在出現(xiàn)的新界面中指定文檔位置，再次執(zhí)行File→New，屏幕彈出新建文件的對話框，單擊圖標(biāo)，系統(tǒng)產(chǎn)生一個PCB文件，默認(rèn)文件名為PCB1.PCB，此時可以修改文件名，雙擊該文件進入PCB99SE編輯器，如圖4-15所示。4.PCB的設(shè)計PCB的設(shè)計有兩種方式，第一，手工設(shè)計PCB。手工設(shè)計PCB是用戶直接在PCB軟件中根據(jù)原理圖進行手工放置。元件、焊盤、過孔等，并進行線路連接的操作過程，手工設(shè)計的一般步驟如下：⑴規(guī)劃印制電路板。⑵放置元件、焊盤、過孔等圖件。⑶元件布局。⑷手工布線。⑸電路調(diào)整。⑹輸出PCB。第二，導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表方式。此次課程設(shè)計采用的是導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表的方法來生成的PCB，即原理圖設(shè)計好的基礎(chǔ)上，生成網(wǎng)絡(luò)表，然后在新建的PCB文件中，通過導(dǎo)入該網(wǎng)絡(luò)表，來生成相應(yīng)PCB，這種方法適用于原理圖已設(shè)計好的情況。限于篇幅關(guān)系，以上部分只對Protel99SE的基本操作進行了概括性介紹，詳細(xì)操作請查閱相關(guān)資料。（二）按照單片機理論考試中最后一道綜合設(shè)計題或單片機上機實驗考題畫出硬件電路的原理圖1.使用Protel99SE繪制該原理圖時，應(yīng)將單片機的外圍電路（晶振、復(fù)位、片選等）接好，不要遺漏。2.通過編輯器的啟動、原理圖的繪制這兩步操作，并通過了電氣規(guī)則檢測，產(chǎn)生相關(guān)報表，最后電路圖存盤及輸出，具體詳細(xì)操作步驟已在前文介紹，此處不再贅述。3.所需元器件：芯片89C51，極性電容，電容，電阻，晶振，開關(guān)，電源。4.原理圖截圖(三)89C51系統(tǒng)板的設(shè)計（原理圖和PCB圖）1.設(shè)計要求如下：在STC單片機系列中選一款，畫出原理圖和板圖，要求：(1)設(shè)復(fù)位鍵。(2)設(shè)電源指示燈。(3)6位數(shù)碼管（或4個），16（或8個）個發(fā)光二極管(串口驅(qū)動)(4)6個（或4個）按鍵。(5)設(shè)232口轉(zhuǎn)換，可在線編程（或有編程/運行兩種工作模式）。(6)其他口線都由端子引出，并設(shè)有+5V輸入端子。(自己上網(wǎng)查STC系列芯片及管腳管腳)2.元器件：芯片STC89C513.步驟（1）接晶振電路和復(fù)位電路。（2）設(shè)置電源指示燈，由電阻和發(fā)光二極管組成。（3）接數(shù)碼管。（4）接發(fā)光二極管，電阻和開關(guān)組成的電路。（5）設(shè)置串行口控制電路。（6）將口線都由端子引出，并設(shè)有+5V輸入端子。（7）進行電氣規(guī)則測試，生成該電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件，生成該電路原理圖的元器件材料清單列表。（8）制作與修改PCB原件封裝，直至封裝完全正確。（9）生成、布局并接線PCB圖，直至完全正確。（10）整理實驗的原理圖、PCB圖以及其他文件。4.原理圖和PCB圖一原理圖圖二PCB圖圖三自制開關(guān)封裝圖（四）自己上網(wǎng)檢索的ATMEGA16型單片機的最小系統(tǒng)1.元器件：芯片ATMEGA16，電阻，電容，極性電容,串口，晶振，電源。2.步驟（1）接芯片ATMEGA16電源并用開關(guān)控制芯片的工作（2）接晶振電路（3）接芯片引腳（4）進行電氣規(guī)則測試，生成該電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件，生成該電路原理圖的元器件材料清單列表（5）制作與修改PCB原件封裝，直至封裝完全正確（6）生成、布局并接線PCB圖，直至完全正確（7）整理實驗的原理圖、PCB圖以及其他文件3.原理圖和PCB圖四原理圖總結(jié)經(jīng)過此次Protel課程設(shè)計實習(xí)，基本達到了對Protel99SE軟件有初步認(rèn)識和熟悉，并掌握了使用Protel99SE軟件進行電路圖的設(shè)計和繪制的方法。首次接觸Protel99SE軟件時，對各個元件的查找和對元件庫的管理和添加是第一個難點，其次就是對于繪制原理圖的一些細(xì)節(jié)把握還不夠到位，比如在繪制原理圖元件時要注意元件一般的尺寸大小，不能太大也不能太小了，還有元件管腳電氣屬性的設(shè)置的方法。原理圖的繪制完成后便是修改名稱和添加元件庫了。這些基本方法都掌握后,就可以繪制一些基本的原理圖了,繪制圖形要注意元件的擺放和整體的布局，繪制的原理圖要求美觀，清晰。繪制完原理圖之后便是學(xué)習(xí)制作PCB的封裝了。元器件封裝是Protel較難也很關(guān)鍵的一步,制作PCB要以元件實物的型號和大小為依據(jù)，實物元件的種類繁多，所以要以具體情況具體要求來制作PCB封裝。PBC封裝尺寸的大小更注重在管腳的距離上，管腳距離的大小決定了實物元件能否安裝在電路板上。要從原理圖生成PCB就要保證每個元件都有對應(yīng)的封裝,不僅大小要對應(yīng)，符號也要一一對應(yīng)。特別需要注意的是，當(dāng)某個元件在庫中找不到與之對應(yīng)的封裝號時，我們應(yīng)該在庫中自己繪制出其封裝形式。在這些步驟都完成后就可以從原理圖生成PCB圖了,當(dāng)然剛開始做的時候錯誤是在所難免的，但通過自己的努力練習(xí)，并向老師和同學(xué)請教，找到錯誤的根源所在，及時改正，最終完成了設(shè)計任務(wù)。當(dāng)然，最后檢查的時候，必須保證從原理圖生成PCB時要保證每個元件都是正確的，保證每個元件都被導(dǎo)入了，而沒有遺漏。最后一步是布局和布線。由于初學(xué)原因，采用的電腦自動布線。在此期間，老師給我指出了諸多