protel軟件訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)--單片機(jī)最小系統(tǒng)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　學(xué) 院信息科學(xué)與工程專 業(yè)通信工程</p><p>　學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)</p><p>　課程設(shè)計(jì)題目單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1.認(rèn)真完成protel軟件學(xué)習(xí)，熟練掌握基本操作。2.繪制單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖，要求布

2、局符合電器規(guī)范、制圖美 觀、可讀性好。3.繪制單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖相應(yīng)的雙面印刷版圖。4.提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，要求條理清楚、圖文并茂，體現(xiàn)制圖的必要過(guò)程。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:1月6日-7日 布置設(shè)計(jì)任務(wù)、查閱資料、學(xué)習(xí)protel基礎(chǔ)知識(shí)，1月8日-10日 繪制電路原理圖及相應(yīng)的雙面印刷版圖，1月11日-12日 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告及答辯。</p><p>　指導(dǎo)教師：201 年 月

3、 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次protel設(shè)計(jì)選擇的方案是基于80C52的單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指最少元件組成的可以工作的系統(tǒng)對(duì)52系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、電源電路、復(fù)位電路、輸入輸出電路等

4、。本方案難度適中，元件數(shù)量較少，布線難度中等，能比較全面的檢閱設(shè)計(jì)者對(duì)protel的應(yīng)用和掌握水平。</p><p>　　Protel 99 是澳大利亞Protel公司推出的一款功能強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)軟件，在繼承了以前版本優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又增加了許多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。Protel 99 提供了一個(gè)集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，包括原理圖設(shè)計(jì)和PCB布線工具，集成的設(shè)計(jì)文檔管理，支持通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作組協(xié)同設(shè)計(jì)功能。 Protel 99 S

5、E主要有兩大部分組成，每一部分個(gè)有幾個(gè)模塊。第一部分是電路設(shè)計(jì)部分，主要有：原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括用于設(shè)計(jì)原理圖的原理圖編輯器Sch，用于修改和生成原理圖元件的元件編輯器，以及各種報(bào)表的生成器Schlib。印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括用于設(shè)計(jì)電路板的電路板編輯器PCB以及用于修改，生成元件封裝的元件封裝編輯器PCBLib。PCB自動(dòng)布線系統(tǒng)。第二部分是電路仿真與可編程邏輯器件設(shè)計(jì)，主要有：電路仿真系統(tǒng)，包括一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)/?；旌闲盘?hào)電路仿真

6、器，能在原理圖基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)仿真?？删幊踢壿嬈骷O(shè)計(jì)，包括一個(gè)文本編輯器，用于編譯和仿真設(shè)計(jì)結(jié)果的PLD設(shè)計(jì)以及觀察仿真結(jié)果的波形。</p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 80C52 Protel Protel99SE</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1簡(jiǎn)單原理分析1

7、</b></p><p>　　2電路原理圖的設(shè)計(jì)及繪制2</p><p>　　2.1電路原理圖的設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1.1創(chuàng)建原理圖設(shè)計(jì)文件2</p><p>　　2.1.2設(shè)置原理圖繪制的工作環(huán)境4</p><p>　　2.2電路原理圖的繪制4</p><p>

8、;　　2.2.1元件庫(kù)的調(diào)用4</p><p>　　2.2.2元件放置6</p><p>　　2.2.3原理圖的布線6</p><p>　　2.2.4元件參數(shù)設(shè)置和ERC測(cè)試7</p><p>　　2.2.5設(shè)置各個(gè)元件的封裝8</p><p>　　2.2.6網(wǎng)絡(luò)表和交叉表9</p><

9、p>　　3印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)，繪制10</p><p>　　3.1印刷電路板設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1.1創(chuàng)建印刷電路板設(shè)計(jì)文件10</p><p>　　3.2印刷電路板（PCB）的生成11</p><p>　　3.2.1參數(shù)設(shè)置及印刷電路板（PCB）的生成11</p><p>　　3.

10、2.2元器件布局12</p><p><b>　　4元件清單13</b></p><p><b>　　5小結(jié)14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　1簡(jiǎn)單原理分析</b></p>&

11、lt;p>　　單片機(jī)雖然是一個(gè)集成芯片，其本質(zhì)上還是一個(gè)電子元件。既然是電子元件，那么，就必須在一定的電路中才能運(yùn)行起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)它的功能。這就像電阻一樣，如果把一個(gè)電阻獨(dú)立的放著，是沒有任何意義的，只有將電阻接在電路中，才能實(shí)現(xiàn)它的功能，是分壓，分流，還是限流，還得看詳細(xì)電路。</p><p>　　單片機(jī)里雖然集成了很多電路，但仍舊不能獨(dú)立運(yùn)行，必須要外連一些電路，才能使單片機(jī)運(yùn)行起來(lái)。這種能使單片機(jī)工作

12、的最簡(jiǎn)電路，我們叫做單片機(jī)最小系統(tǒng)。有40個(gè)引腳的就是89C52單片機(jī)，這是單片機(jī)家族眾多型號(hào)中的一種。</p><p>　　單片機(jī)的時(shí)鐘電路，通過(guò)連接一個(gè)晶振和兩個(gè)60pF的電容，構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路。晶振是一種能夠輸出穩(wěn)定的震蕩周期的元件，通過(guò)它，單片機(jī)才能有時(shí)間的概念。不過(guò)晶振并不能獨(dú)立的使用，必須配合合適的負(fù)載電容，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，或者是使晶振不能工作。負(fù)載電容的選擇可以根據(jù)單片機(jī)的技術(shù)文檔上的說(shuō)明來(lái)選

13、擇。對(duì)于80C52單片機(jī)一般選擇不大于60pF的瓷片電容。其次，我們來(lái)看看，單片機(jī)的復(fù)位電路，它由一個(gè)22uF的電容和一個(gè)10K的電阻組成。當(dāng)然，我們?yōu)榱四軌蚋€(wěn)定的復(fù)位，經(jīng)常會(huì)把單片機(jī)的復(fù)位引腳的高電平時(shí)間控制得更長(zhǎng)一點(diǎn)，通常會(huì)達(dá)到ms級(jí)別。顯然，我們?cè)陂_始工作或是出現(xiàn)故障時(shí)，都希望能回到原來(lái)的初始狀態(tài)下。復(fù)位的作用是時(shí)單片機(jī)的工作能回到設(shè)定的最初工作狀態(tài)下開始工作。</p><p>　　單片機(jī)右邊的電路，該電

14、路是將單片機(jī)的31引腳EA上接到電源VCC端。在單片機(jī)的引腳定義中，EA口是訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器使能端，因?yàn)樵凇癊A”這兩個(gè)字母上加了一個(gè)橫線，就表示在該引腳是低電平有效（在數(shù)字電路數(shù)，常用這種方法表示，如果字母上邊沒有橫線，就表示高電平有效，有橫線，就表示低電平有效）即當(dāng)“EA”引腳為低電平時(shí)，就直接訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。當(dāng)EA引腳為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng)要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器地址，超出內(nèi)部存儲(chǔ)器的地址范圍時(shí)，自動(dòng)會(huì)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器相應(yīng)的地址。<

15、;/p><p>　　2電路原理圖的設(shè)計(jì)及繪制</p><p>　　2.1電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　電路原理圖是整個(gè)電路的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，因此電路原理圖的設(shè)計(jì)好壞，直接影響到最終印刷電路板的設(shè)計(jì)質(zhì)量，一般來(lái)說(shuō)，電路原理圖的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)步驟：</p><p>　　設(shè)置原理圖繪制的工作環(huán)境</p><p>　　放置所需要

16、的電氣元件</p><p><b>　　3.原理圖布線</b></p><p>　　4.設(shè)置各個(gè)元器件的參數(shù)</p><p>　　5.檢查原理圖和電氣法則測(cè)試（ERC）</p><p>　　6.設(shè)置各個(gè)元器件的封裝</p><p><b>　　7.生成網(wǎng)絡(luò)表</b></

17、p><p>　　電路原理圖設(shè)計(jì)最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后在是正確性和布局合理的前提下力求美觀。</p><p>　　2.1.1創(chuàng)建原理圖設(shè)計(jì)文件</p><p>　　打開protel 99se，進(jìn)入如圖2.1所示界面。設(shè)計(jì)之前，先創(chuàng)建一個(gè)以個(gè)人名稱命名的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。執(zhí)行菜單File/New命令，從彈出的對(duì)話框中選擇原理圖服務(wù)器（Schematic Doc

18、ument）圖標(biāo)，如圖2.2所示，雙擊該圖標(biāo)，就創(chuàng)建了一個(gè)空白的原理圖設(shè)計(jì)文檔，雙擊該文檔，就進(jìn)入了原理圖設(shè)計(jì)工作窗，如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.1 protel 99se界面</p><p><b>　　圖2.2 新建文件</b></p><p>　　圖2.3 原理圖設(shè)計(jì)文檔</p><p>　　2.1

19、.2設(shè)置原理圖繪制的工作環(huán)境</p><p>　　執(zhí)行菜單Design/Options，彈出如圖2.4所示對(duì)話框，設(shè)置圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格等。在這里我們?yōu)榱吮阌诖蛴≥敵?，紙張尺寸設(shè)置為A4，其他選擇默認(rèn)設(shè)置。</p><p>　　圖2.4 原理圖工作環(huán)境設(shè)置</p><p>　　2.2電路原理圖的繪制</p><p>　　2.2.1元

20、件庫(kù)的調(diào)用</p><p>　　我們發(fā)現(xiàn)，左邊多了一個(gè)Browse SCH的選項(xiàng)卡。單擊則進(jìn)入了原理圖管理器，如圖2.5所示，Libraries即所使用的元件庫(kù)。 </p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，默認(rèn)元件庫(kù)Miscellaneous Devices.lib即可滿足需要。如需使用其他元件庫(kù)，則可按照以下步驟選擇新的庫(kù)文件。</p><p>　　圖2.5 默認(rèn)元件庫(kù)&l

21、t;/p><p>　　圖2.6 元件庫(kù)列表</p><p><b>　　2.2.2元件放置</b></p><p>　　在繪制原理圖時(shí)，Protel 99 SE在工具欄上提供了常用元件的快捷方式，例如電阻、電解電容、瓷片電容以及常用的與、或、非等組合邏輯門，使用起來(lái)很方便。如果要使用其他元件則可以使用Place/Part命令打開元件選擇窗口。<

22、;/p><p>　　若使用的是比較基本的元件可以在Protel 99SE默認(rèn)提供的元件庫(kù)Miscellaneous Devices.lntLib中直接瀏覽。Protel 99SE將元件的型號(hào)等都已經(jīng)標(biāo)明了，也可以單擊元件自己修改。</p><p>　　將單片機(jī)最小系統(tǒng)所需要的各個(gè)元器件選擇恰當(dāng)?shù)奈恢茫糠胖迷诠ぷ髌矫嫔先鐖D2.7所示。</p><p><b>

23、;　　圖2.7 元件放置</b></p><p>　　2.2.3原理圖的布線</p><p>　　利用Protel 99SE提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的電路原理圖。在本設(shè)計(jì)中，為了使原理圖更加簡(jiǎn)潔，大量使用了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)工具進(jìn)行連接，配合連線工具，最終連接好的原理圖如圖2.8所示，保存原理圖。</p>

24、<p><b>　　圖2.8 原理圖</b></p><p>　　2.2.4元件參數(shù)設(shè)置和ERC測(cè)試</p><p>　　電路中每個(gè)元件都有不同的參數(shù)，因此原理圖連線完畢之后，就需要進(jìn)行各個(gè)元器件的具體參數(shù)，編號(hào)等，設(shè)置的方法是，雙擊原理圖上的元件，彈出參數(shù)設(shè)置對(duì)話如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.9 元件參數(shù)設(shè)置<

25、;/p><p>　　根據(jù)實(shí)際要求，修改各個(gè)參數(shù)。修改完成后，執(zhí)行TOOL/ERC菜單命令,彈出ERC設(shè)置對(duì)話框。在生成網(wǎng)絡(luò)表的圖紙（sheets to netlist）選項(xiàng)中，選擇第一項(xiàng)當(dāng)前激活的項(xiàng)目(active sheet），在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的有效范圍（net identifier scope）選項(xiàng)中,選擇第一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)和IO端口全局有效（net labels and ports global）其它選擇默認(rèn)選項(xiàng)。確認(rèn)

26、后，生成REC報(bào)告文件如圖2.10所示,報(bào)告文件現(xiàn)實(shí)，原理圖連接沒有錯(cuò)誤。</p><p>　　圖2.10 ERC測(cè)試</p><p>　　2.2.5設(shè)置各個(gè)元件的封裝</p><p>　　封裝就是元器件的實(shí)際形狀，它是元器件在印刷電路板上的裝配形式，決定著印刷電路板制成后的大小，形狀，以及電路板上的布線策略。所以選擇好元器件的封裝非常重要。設(shè)置元件封裝的方式與元件

27、的參數(shù)設(shè)置方式相同，在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框的footprint欄中設(shè)置各個(gè)元件的封裝。在在本設(shè)計(jì)中所用到的元件封裝形式如下圖2.11。在本次設(shè)計(jì)中，其中的CRYSTAL5、CT、LED、SIP2、SW、WR六個(gè)封裝形式在PCB元件庫(kù)中不存在，所以需要自己制作這六個(gè)封裝。</p><p>　　圖2.11 元件封裝表</p><p>　　2.2.6網(wǎng)絡(luò)表和交叉表</p><p&g

28、t;　　生成網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist生成具有元件名、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表，如圖2.12所示，保存網(wǎng)絡(luò)表。</p><p><b>　　圖2.12 網(wǎng)絡(luò)表</b></p><p>　　執(zhí)行Report/Cross Reference，產(chǎn)生交叉表，如圖2.13所示。<

29、/p><p><b>　　圖2.13 交叉表</b></p><p>　　3印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)，繪制</p><p>　　3.1印刷電路板設(shè)計(jì)</p><p>　　印刷電路板的設(shè)計(jì)是從電路原理圖變成一個(gè)具體產(chǎn)品的必經(jīng)之路,因此,印刷電路板設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)中最重要、最關(guān)鍵的一步。通常，印刷電路板設(shè)計(jì)的具體步驟如下：<

30、/p><p><b>　　1.參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　2.規(guī)劃電路板</b></p><p>　　3.導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表和元器件</p><p><b>　　4.布線和調(diào)整</b></p><p><b>　　5.DRC檢驗(yàn)</

31、b></p><p><b>　　6.打印輸出</b></p><p>　　電路設(shè)計(jì)的最終目的是為了設(shè)計(jì)出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過(guò)印刷電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Protel 99 SE為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)完整的電路板設(shè)計(jì)環(huán)境，使電路設(shè)計(jì)更加方便有效。</p><p>　　3.1.1創(chuàng)建印刷電路板設(shè)計(jì)文件</p><p&

32、gt;　　執(zhí)行菜單File/New命令，從框中選擇PCB設(shè)計(jì)服務(wù)器（PCB Document）圖標(biāo)，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 新建PCB文檔</p><p>　　雙擊該圖標(biāo)，就建立了一個(gè)PCB設(shè)計(jì)文檔。雙擊文檔圖標(biāo)，進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)工作窗口，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 PCB設(shè)計(jì)文檔</p><p>　

33、　3.2印刷電路板（PCB）的生成</p><p>　　3.2.1參數(shù)設(shè)置及印刷電路板（PCB）的生成</p><p>　　參數(shù)設(shè)置是電路板設(shè)計(jì)非常重要的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到電路板設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞。執(zhí)行菜單design/layer stack manager命令，打開板層設(shè)置管理器，如圖3.3所示。在此，可以設(shè)置繪制的印刷電路板的板層數(shù)量，在本次設(shè)計(jì)中，選擇為默認(rèn)的雙面板。</p>

34、<p>　　圖3.3 PCB參數(shù)設(shè)置</p><p>　　電路板的尺寸規(guī)劃好以后，接著導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，執(zhí)行菜單design/load nets命令，彈出導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表對(duì)話框，在對(duì)話框里找到剛才生成并保存的網(wǎng)絡(luò)表，確定導(dǎo)入。</p><p>　　導(dǎo)入后，對(duì)話框下面的狀態(tài)欄報(bào)告有多項(xiàng)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤顯示，電容CT1的封裝CT找不到，LED1、LED2、LED3的封裝LED的找不到等，所以，根據(jù)錯(cuò)誤

35、分析，是之前制作的這些元件的封裝還沒有導(dǎo)入PCB設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)管理器，單擊設(shè)計(jì)管理器的add/remove按鈕，添加之前制作好的庫(kù)文件，再次導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，這樣就導(dǎo)入了所有的網(wǎng)絡(luò)和元件如圖3.4所示。在圖中可以看到，在導(dǎo)入的元器件的管腳之間有藍(lán)色的飛線連接，表明在原理圖的設(shè)計(jì)中，有飛線相連的管腳是連接在一起的。</p><p>　　圖3.4 印刷電路板（PCB）</p><p>　　3.2.2元器

36、件布局</p><p>　　Protel 99 SE既可以進(jìn)行自動(dòng)布局也可以進(jìn)行手工布局，執(zhí)行菜單命令Tools/Auto Placement/Auto Placer可以自動(dòng)布局。在本次設(shè)計(jì)中，采取自動(dòng)布局和手動(dòng)布局相結(jié)合的方法，布局完成后的設(shè)計(jì)文件如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 布線后的印刷電路板（PCB）</p><p><b>　　4

37、元件清單</b></p><p><b>　　圖4.1 元件清單</b></p><p><b>　　5小結(jié)</b></p><p>　　隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，手工設(shè)計(jì)越來(lái)越難以適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要，Protel 99 SE以其強(qiáng)大的功能、快捷實(shí)用的操作界面及良好的開放性，為設(shè)計(jì)者提供了現(xiàn)代

38、電子設(shè)計(jì)手段，使設(shè)計(jì)者能快捷、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出滿意的電路原理圖和印刷電路板，不愧是從事電路設(shè)計(jì)的一個(gè)良好的工具。</p><p>　　通過(guò)本次電子電路的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，最重要的是去做好一個(gè)東西的心態(tài)，也許在你拿到題目時(shí)會(huì)覺得困難，但是只要你充滿信心，一步一個(gè)腳印去實(shí)現(xiàn)它，你就肯定會(huì)完成的。設(shè)計(jì)時(shí)最麻煩的就是仿真了，由于PROTEL 軟件不是很完美，有時(shí)候畫的線和其它線重要合時(shí)會(huì)看不到，有時(shí)又會(huì)明明聯(lián)的是這個(gè)端

39、點(diǎn)，一移動(dòng)時(shí)卻聯(lián)到任外一個(gè)端點(diǎn)了，再加上電路有這么大了，顯示器的界面寬度又有限，所以做起來(lái)有點(diǎn)麻煩，一但搞不好就要重新來(lái)，這個(gè)時(shí)候就要你有足夠的耐心了。經(jīng)過(guò)為期五天的實(shí)訓(xùn)使我對(duì)protel有了更深層次的了解，在鞏固以前知識(shí)的同時(shí)又學(xué)到了很多的新知識(shí)。提高了自學(xué)的能力，學(xué)會(huì)了做PCB板的技術(shù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.雪茗齋

40、研究室《Protel DXP 電路設(shè)計(jì)制版100例》.人民郵電出版社，2003</p><p>　　2.余周軍《Protel DXP 入門與提高》.中國(guó)鐵道出版社，2007</p><p>　　3.孫江宏《Protel DXP電路設(shè)計(jì)與仿真應(yīng)用》.機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　4.林春方．《電子線路學(xué)習(xí)指導(dǎo)與實(shí)訓(xùn)》.北京電子工業(yè)出版社，2001<