protel軟件訓練課程設計--單片機最小系統(tǒng)

1、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　學 院信息科學與工程專 業(yè)通信工程</p><p>　學生姓名班級學號</p><p>　課程設計題目單片機最小系統(tǒng)</p><p>　實踐教學要求與任務:1.認真完成protel軟件學習，熟練掌握基本操作。2.繪制單片機最小系統(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.繪制單片機最小系統(tǒng)電路原理圖相應的雙面印刷版圖。4.提交課程設計報告，要求條理清楚、圖文并茂，體現(xiàn)制圖的必要過程。工作計劃與進度安排:1月6日-7日 布置設計任務、查閱資料、學習protel基礎知識，1月8日-10日 繪制電路原理圖及相應的雙面印刷版圖，1月11日-12日 撰寫課程設計報告及答辯。</p><p>　指導教師：201 年 月

3、 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本次protel設計選擇的方案是基于80C52的單片機最小系統(tǒng)電路。單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應用系統(tǒng)，是指最少元件組成的可以工作的系統(tǒng)對52系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般包括：單片機、電源電路、復位電路、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計者對protel的應用和掌握水平。</p><p>　　Protel 99 是澳大利亞Protel公司推出的一款功能強大的電子設計軟件，在繼承了以前版本優(yōu)點的同時，又增加了許多優(yōu)秀的設計。Protel 99 提供了一個集成的設計環(huán)境，包括原理圖設計和PCB布線工具，集成的設計文檔管理，支持通過網(wǎng)絡進行工作組協(xié)同設計功能。 Protel 99 S

5、E主要有兩大部分組成，每一部分個有幾個模塊。第一部分是電路設計部分，主要有：原理圖設計系統(tǒng)，包括用于設計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，以及各種報表的生成器Schlib。印刷電路板設計系統(tǒng)，包括用于設計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自動布線系統(tǒng)。第二部分是電路仿真與可編程邏輯器件設計，主要有：電路仿真系統(tǒng)，包括一個功能強大的數(shù)/?；旌闲盘栯娐贩抡?/p>

6、器，能在原理圖基礎上進行連續(xù)的模擬信號和數(shù)字信號仿真。可編程邏輯器件設計，包括一個文本編輯器，用于編譯和仿真設計結果的PLD設計以及觀察仿真結果的波形。</p><p>　　關鍵字：單片機 80C52 Protel Protel99SE</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1簡單原理分析1

7、</b></p><p>　　2電路原理圖的設計及繪制2</p><p>　　2.1電路原理圖的設計2</p><p>　　2.1.1創(chuàng)建原理圖設計文件2</p><p>　　2.1.2設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)設置和ERC測試7</p><p>　　2.2.5設置各個元件的封裝8</p><p>　　2.2.6網(wǎng)絡表和交叉表9</p><

9、p>　　3印刷電路板（PCB）設計，繪制10</p><p>　　3.1印刷電路板設計10</p><p>　　3.1.1創(chuàng)建印刷電路板設計文件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14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　1簡單原理分析</b></p>&

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

12、的最簡電路，我們叫做單片機最小系統(tǒng)。有40個引腳的就是89C52單片機，這是單片機家族眾多型號中的一種。</p><p>　　單片機的時鐘電路，通過連接一個晶振和兩個60pF的電容，構成了單片機的時鐘電路。晶振是一種能夠輸出穩(wěn)定的震蕩周期的元件，通過它，單片機才能有時間的概念。不過晶振并不能獨立的使用，必須配合合適的負載電容，否則會產(chǎn)生錯誤，或者是使晶振不能工作。負載電容的選擇可以根據(jù)單片機的技術文檔上的說明來選

13、擇。對于80C52單片機一般選擇不大于60pF的瓷片電容。其次，我們來看看，單片機的復位電路，它由一個22uF的電容和一個10K的電阻組成。當然，我們?yōu)榱四軌蚋€(wěn)定的復位，經(jīng)常會把單片機的復位引腳的高電平時間控制得更長一點，通常會達到ms級別。顯然，我們在開始工作或是出現(xiàn)故障時，都希望能回到原來的初始狀態(tài)下。復位的作用是時單片機的工作能回到設定的最初工作狀態(tài)下開始工作。</p><p>　　單片機右邊的電路，該電

14、路是將單片機的31引腳EA上接到電源VCC端。在單片機的引腳定義中，EA口是訪問外部存儲器使能端，因為在“EA”這兩個字母上加了一個橫線，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“EA”引腳為低電平時，就直接訪問外部存儲器。當EA引腳為高電平時，訪問內(nèi)部存儲器，當要訪問的存儲器地址，超出內(nèi)部存儲器的地址范圍時，自動會訪問外部存儲器相應的地址。<

15、;/p><p>　　2電路原理圖的設計及繪制</p><p>　　2.1電路原理圖的設計</p><p>　　電路原理圖是整個電路的設計基礎，因此電路原理圖的設計好壞，直接影響到最終印刷電路板的設計質(zhì)量，一般來說，電路原理圖的設計有以下幾個步驟：</p><p>　　設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.設置各個元器件的參數(shù)</p><p>　　5.檢查原理圖和電氣法則測試（ERC）</p><p>　　6.設置各個元器件的封裝</p><p><b>　　7.生成網(wǎng)絡表</b></

17、p><p>　　電路原理圖設計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)建原理圖設計文件</p><p>　　打開protel 99se，進入如圖2.1所示界面。設計之前，先創(chuàng)建一個以個人名稱命名的數(shù)據(jù)庫文件。執(zhí)行菜單File/New命令，從彈出的對話框中選擇原理圖服務器（Schematic Doc

18、ument）圖標，如圖2.2所示，雙擊該圖標，就創(chuàng)建了一個空白的原理圖設計文檔，雙擊該文檔，就進入了原理圖設計工作窗，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 原理圖設計文檔</p><p>　　2.1

19、.2設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所示對話框，設置圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格等。在這里我們?yōu)榱吮阌诖蛴≥敵?，紙張尺寸設置為A4，其他選擇默認設置。</p><p>　　圖2.4 原理圖工作環(huán)境設置</p><p>　　2.2電路原理圖的繪制</p><p>　　2.2.1元

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

21、t;/p><p>　　圖2.6 元件庫列表</p><p><b>　　2.2.2元件放置</b></p><p>　　在繪制原理圖時，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默認提供的元件庫Miscellaneous Devices.lntLib中直接瀏覽。Protel 99SE將元件的型號等都已經(jīng)標明了，也可以單擊元件自己修改。</p><p>　　將單片機最小系統(tǒng)所需要的各個元器件選擇恰當?shù)奈恢?，全部放置在工作平面上如圖2.7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、指令進行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，構成一個完整的電路原理圖。在本設計中，為了使原理圖更加簡潔，大量使用了網(wǎng)絡標號工具進行連接，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)設置和ERC測試</p><p>　　電路中每個元件都有不同的參數(shù)，因此原理圖連線完畢之后，就需要進行各個元器件的具體參數(shù)，編號等，設置的方法是，雙擊原理圖上的元件，彈出參數(shù)設置對話如圖2.9所示。</p><p>　　圖2.9 元件參數(shù)設置<

25、;/p><p>　　根據(jù)實際要求，修改各個參數(shù)。修改完成后，執(zhí)行TOOL/ERC菜單命令,彈出ERC設置對話框。在生成網(wǎng)絡表的圖紙（sheets to netlist）選項中，選擇第一項當前激活的項目(active sheet），在網(wǎng)絡標號的有效范圍（net identifier scope）選項中,選擇第一項網(wǎng)絡標號和IO端口全局有效（net labels and ports global）其它選擇默認選項。確認

26、后，生成REC報告文件如圖2.10所示,報告文件現(xiàn)實，原理圖連接沒有錯誤。</p><p>　　圖2.10 ERC測試</p><p>　　2.2.5設置各個元件的封裝</p><p>　　封裝就是元器件的實際形狀，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。設置元件封裝的方式與元件

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

28、t;　　生成網(wǎng)絡表是電路原理圖設計和印刷電路板設計之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist生成具有元件名、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關系的網(wǎng)絡表，如圖2.12所示，保存網(wǎng)絡表。</p><p><b>　　圖2.12 網(wǎng)絡表</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）設計，繪制</p><p>　　3.1印刷電路板設計</p><p>　　印刷電路板的設計是從電路原理圖變成一個具體產(chǎn)品的必經(jīng)之路,因此,印刷電路板設計是電路設計中最重要、最關鍵的一步。通常，印刷電路板設計的具體步驟如下：<

30、/p><p><b>　　1.參數(shù)設置</b></p><p><b>　　2.規(guī)劃電路板</b></p><p>　　3.導入網(wǎng)絡表和元器件</p><p><b>　　4.布線和調(diào)整</b></p><p><b>　　5.DRC檢驗</

31、b></p><p><b>　　6.打印輸出</b></p><p>　　電路設計的最終目的是為了設計出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結構是通過印刷電路板來實現(xiàn)的。Protel 99 SE為設計者提供了一個完整的電路板設計環(huán)境，使電路設計更加方便有效。</p><p>　　3.1.1創(chuàng)建印刷電路板設計文件</p><p&

32、gt;　　執(zhí)行菜單File/New命令，從框中選擇PCB設計服務器（PCB Document）圖標，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 新建PCB文檔</p><p>　　雙擊該圖標，就建立了一個PCB設計文檔。雙擊文檔圖標，進入PCB設計工作窗口，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 PCB設計文檔</p><p>　

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

34、<p>　　圖3.3 PCB參數(shù)設置</p><p>　　電路板的尺寸規(guī)劃好以后，接著導入網(wǎng)絡表，執(zhí)行菜單design/load nets命令，彈出導入網(wǎng)絡表對話框，在對話框里找到剛才生成并保存的網(wǎng)絡表，確定導入。</p><p>　　導入后，對話框下面的狀態(tài)欄報告有多項錯誤，錯誤顯示，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)錯誤

35、分析，是之前制作的這些元件的封裝還沒有導入PCB設計的設計管理器，單擊設計管理器的add/remove按鈕，添加之前制作好的庫文件，再次導入網(wǎng)絡表，這樣就導入了所有的網(wǎng)絡和元件如圖3.4所示。在圖中可以看到，在導入的元器件的管腳之間有藍色的飛線連接，表明在原理圖的設計中，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既可以進行自動布局也可以進行手工布局，執(zhí)行菜單命令Tools/Auto Placement/Auto Placer可以自動布局。在本次設計中，采取自動布局和手動布局相結合的方法，布局完成后的設計文件如圖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</b></p><p>　　隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路設計越來越復雜，手工設計越來越難以適應形勢發(fā)展的需要，Protel 99 SE以其強大的功能、快捷實用的操作界面及良好的開放性，為設計者提供了現(xiàn)代

38、電子設計手段，使設計者能快捷、準確地設計出滿意的電路原理圖和印刷電路板，不愧是從事電路設計的一個良好的工具。</p><p>　　通過本次電子電路的設計，我學到了很多東西，最重要的是去做好一個東西的心態(tài)，也許在你拿到題目時會覺得困難，但是只要你充滿信心，一步一個腳印去實現(xiàn)它，你就肯定會完成的。設計時最麻煩的就是仿真了，由于PROTEL 軟件不是很完美，有時候畫的線和其它線重要合時會看不到，有時又會明明聯(lián)的是這個端

39、點，一移動時卻聯(lián)到任外一個端點了，再加上電路有這么大了，顯示器的界面寬度又有限，所以做起來有點麻煩，一但搞不好就要重新來，這個時候就要你有足夠的耐心了。經(jīng)過為期五天的實訓使我對protel有了更深層次的了解，在鞏固以前知識的同時又學到了很多的新知識。提高了自學的能力，學會了做PCB板的技術。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.雪茗齋

40、研究室《Protel DXP 電路設計制版100例》.人民郵電出版社，2003</p><p>　　2.余周軍《Protel DXP 入門與提高》.中國鐵道出版社，2007</p><p>　　3.孫江宏《Protel DXP電路設計與仿真應用》.機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　4.林春方．《電子線路學習指導與實訓》.北京電子工業(yè)出版社，2001<