PCB元件封裝的編輯與制作及IO口的擴(kuò)展

1、情境10 PCB元件封裝的編輯與制作及 I/O 口的擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)11 .了解PCB元件封裝庫(kù)（PCBLib）編輯器設(shè)計(jì)環(huán)境；2 .掌握編輯元件封裝庫(kù)中已有封裝的方法；3 .掌握制作新元器件封裝的方法；4 .掌握I/O 的擴(kuò)展方法。 技能點(diǎn)1 .分別運(yùn)用手工法和向?qū)Хň庉嬇c制作新元件的封裝；2 .在PCB編輯器環(huán)境下調(diào)用自建的元件封裝圖；3利用8255擴(kuò)展I/O 口，外接輸入輸出設(shè)備。J學(xué)習(xí)情境目標(biāo)通過(guò)學(xué)習(xí)了解PC機(jī)件封裝庫(kù)（PCBLib）編輯器設(shè)計(jì)環(huán)境；掌握編輯元件封裝庫(kù)中已 有封裝的方法；掌握制作新元器件封裝的方法；掌握利用8255擴(kuò)展外部I/O 口。任務(wù)一 PCB元件封裝的編輯與制作任務(wù)目標(biāo)

2、雖然Protel 99 SE 中系統(tǒng)已經(jīng)提供了數(shù)量龐大的元件庫(kù)，其中含有大量的元件封裝， 但是隨著新元器件的不斷出現(xiàn)，以及一些特殊要求的元器件的使用，設(shè)計(jì)軟件不可能包含 電路板設(shè)計(jì)者所需的全部元器件的封裝圖。七段數(shù)碼管其實(shí)物如圖10-1 ,而原理圖中該元件符號(hào)如圖10-2所示，但在PCB封裝庫(kù)中沒(méi)有合適的封裝圖，這就需要設(shè)計(jì)者自己制作 出符合實(shí)際尺寸的七段數(shù)碼管封裝圖。同樣常用繼電器（如圖10-3）也沒(méi)有對(duì)應(yīng)的封裝圖。故本次設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)：設(shè)置PC機(jī)件封裝庫(kù)編輯器設(shè)計(jì)環(huán)境；2、建立一個(gè)新的封裝庫(kù)，取名為“自建PCB元件.lib ”，它包括多個(gè)自建的元件封裝圖，具體參數(shù)要求如圖10-4七段數(shù)碼管封

3、裝圖、 圖10-5繼電器封裝圖所示； 其中圖10-4 中焊盤(pán)外徑尺寸 100 mil X60mil ,焊盤(pán)孔徑25mil ;圖10-5中焊盤(pán)外徑尺寸 80X 80mil , 焊盤(pán)孔徑40 mil 。3、修改PCB Footprints.lib封裝庫(kù)中已有的二極管封裝圖，使其封裝焊盤(pán)號(hào)與原理圖中元件引腳號(hào)一致，如圖10-6所示。4、在PCB編輯器環(huán)境下調(diào)用自建的元件封裝庫(kù)及其封裝圖。圖10-1 七段數(shù)碼管圖10-3 繼電器OOrfl-IE二 15 cleE320( mi 1)圖 10-5繼電器封裝圖DS圖10-2七段數(shù)碼管元件圖圖10-4七段數(shù)碼管封裝圖0coDIP10任務(wù)分析七段數(shù)碼管采用類似

4、 DIP （雙列直插式）封裝形式，因此可以通過(guò)向?qū)Хń栌玫姆庋b來(lái)制作。而繼電器封裝比較簡(jiǎn)單，采用 相關(guān)知識(shí)PCBi寸裝庫(kù)中的繪圖工具手工制作完成。,圖10-7為針(穿透層)。1、元件封裝的分類:(1)針腳式元件：元件的引腳是一根導(dǎo)線，安裝元件時(shí)該導(dǎo)線必須通過(guò)焊盤(pán)，穿過(guò)電路板焊接固定，焊盤(pán)必須鉆一個(gè)能夠穿過(guò)引腳的孔(從頂層鉆通到底層) 腳式元件的封裝圖，其中焊盤(pán)的Layer板層屬性必須設(shè)置為 MultiLayerRADOIP9AXIALOXT 科 LITQ-18圖10-7 針腳式元件圖10-8表面貼裝式元件(2)表面貼裝式元件：直接把元件貼在電路板表面，靠粘貼固定，所以焊盤(pán)不需要 鉆孔，特別適合

5、大批量、全自動(dòng)、機(jī)械化的生產(chǎn)加工，因此成本較低。表面貼裝式元件各 引腳間的間距很小，故元件體積也小。圖 10-8為表面貼裝式元件的封裝圖，其中焊盤(pán)的 Layer屬性必須設(shè)置為單一板層，如 TopLayer (頂層)或BottomLayer (底層)。2、元件封裝的編號(hào)：一般用元件類型+焊盤(pán)距離(焊盤(pán)數(shù))+元件外形尺寸來(lái)表示，所以可根據(jù)元件封裝編號(hào) 來(lái)判別元件封裝的規(guī)格。如：AXIAL0.4表示此元件封裝為軸狀，兩焊盤(pán)間距為 400mil ;RB.2/.4表示極性電容類元件封裝，引腳間距為 200mil ,外形直徑為400mil。3、元件封裝圖的結(jié)構(gòu)：包含元件外形、焊盤(pán)、元件屬性3部分。如圖10

6、-5繼電器的封裝由矩形外形、 8個(gè)焊盤(pán)及相關(guān)屬性信息構(gòu)成。(1)元件外形：元件的實(shí)際幾何圖形，不具備電氣性質(zhì)，它起到標(biāo)注符號(hào)或圖案的作 用。(2)焊盤(pán)：元件主要的電氣部分，相當(dāng)于電路圖里的引腳。(3)元件屬性：設(shè)置元件的位置、層面、序號(hào)和類型值等信息。封裝更注重元件的引腳尺寸，對(duì)于任何元器件都需要按照實(shí)際的元件尺寸畫(huà)封裝圖， 同時(shí)對(duì)于針腳式元件還要使焊盤(pán)的尺寸足夠大，以便元器件的引腳能夠插入焊盤(pán)。所以在 設(shè)計(jì)元件封裝圖前，需要了解元件外形、引腳形狀及尺寸、引腳間距等信息。元件使用手 冊(cè)中一般給出元件安裝參數(shù)，若沒(méi)有器件封裝尺寸數(shù)據(jù)，在畫(huà)元件封裝圖時(shí)，可使用游標(biāo) 卡尺、螺旋測(cè)微器等高精度測(cè)量工具

7、對(duì)元件外形、引腳間距、安裝螺絲孔徑等進(jìn)行精確測(cè) 量，然后在PCB封裝庫(kù)編輯器中繪制元件封裝圖。另外還需要注意公英制單位之間的轉(zhuǎn)換。任務(wù)實(shí)施過(guò)程1、啟動(dòng)PCB元件封裝庫(kù)編輯器：方法類似原理圖元件庫(kù)編輯器的啟動(dòng)。首先在當(dāng)前設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下，執(zhí)行菜單命令File/New，進(jìn)入"NewDocument”對(duì)話框，選擇PC機(jī)件庫(kù)編輯器圖標(biāo)，如圖 10-9所示。雙擊該圖標(biāo)或單擊 。儂鈕后，系統(tǒng) 在當(dāng)前設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中建立一個(gè)新元件封裝庫(kù)文件，修改文件名為“自建PCB元件.lib ”。然后雙擊該文件圖標(biāo)，進(jìn)入 PCBi寸裝庫(kù)編輯器工彳界面，如圖 10-10所示。2、設(shè)置PCB封裝庫(kù)編輯器環(huán)境(1)編輯區(qū)

8、調(diào)整。最初進(jìn)入PCB封裝庫(kù)的編輯區(qū)內(nèi)有一個(gè)十字坐標(biāo)軸，其中心坐標(biāo)為原點(diǎn)(0, 0)。單擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)圖10-11菜單，選才L Library Options命令，Layers 標(biāo)簽中打開(kāi)第一可視柵格，關(guān)I第二可視柵格，如圖 10-12所示；Options標(biāo)簽中將定位 柵格均設(shè)置為5mil ,電氣柵格取4mil ,如圖10-13所示。提示：PCBLibplacementT001s 工具欄的各項(xiàng)含義類似 PCB工作環(huán)境中相應(yīng)工具欄。圖 10-9"New Document”對(duì)話框W fll. 別 野小 尸 4 pclK-個(gè)屬七港Kim后卻5A-i SuwiF'tiUi-lJjj

9、4k4l p- .««"，N drij-ra. Zfaniic*, Zl il!i.nn機(jī)厚 f UI *1 XEf全“可田；uiQf 二1； r bb *, a+- -I E'FBJPtT Uh ii nt 網(wǎng)！Ir：rt 1 口 豺 Ki 心邛GM up .如口 Ah dt MH IK.產(chǎn) 1二：S 4 工-i - T.一眄.匚 3 工 fltpcn*tah |圖10-10 PCB封裝庫(kù)編輯器界面£1 aceTools£i e*Li trary.Option旦Lilruy Optics.Library Layers.Profsrti

10、sE.一.也電ekaniu*! Layers. B .-.Layer Stack fflanager. Preference s,. _ ,以至1叱一Colors, Sho*/Hide,.DeffluLts圖10-11封裝庫(kù)編輯器環(huán)境設(shè)置菜單DocuBent OpT ionsIrremal planesMechuiiral layefKSigial labelsq TcpLay&h BH忙miaysMesks Top SolderI boTtam Soldej Topr Btxtoin PasteSilkscnem中 T匚肥 OverlayBottom OverlayOtlery jC

11、eepoutH Mufti layerV Drill juidi JnlldtaimgH Jis由Is Gt0 1SystemV FaJ HolssI? ComectnnsI? Via Hblas71st Ie Gnc.AIlQn I All OffUsed On圖10-12可視柵格設(shè)置(2)工作參數(shù)及圖紙參數(shù)設(shè)置。執(zhí)行菜單命令 Tools/Preferences ，進(jìn)入圖10-14 所示參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，可以對(duì)工作層、焊盤(pán)、過(guò)孔等的顯示顏色、光標(biāo)形狀等信息設(shè)置。(3)打開(kāi)封裝庫(kù)管理器。點(diǎn)擊View/Design Manager ,選擇Browse PCBLib 標(biāo)簽，可切換到封裝庫(kù)管理器，如圖

12、10-15所示。其中Components(元件列表)窗口內(nèi)容與原理圖元件庫(kù)編輯器相同，不再重復(fù)。Update PCB按鈕功能是更新 PCB圖中有關(guān)該元件的信息，即在元件封裝庫(kù)編輯器中所做的修改可相應(yīng)反應(yīng)到電路板中。CJofiLpi'ieiilc.Mult no圖10-14 封裝庫(kù)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖10-15 封裝庫(kù)管理器3、用向?qū)Хㄖ谱髌叨螖?shù)碼管封裝圖(參數(shù)要求見(jiàn)圖10-4)(1)啟動(dòng)封裝向?qū)В涸谏鲜鲎越≒CBt.lib的封裝庫(kù)編輯器工作界面中，單擊Browse PCBLib標(biāo)簽中的 Add按鈕，或執(zhí)行菜單命令 Tools/New Component,進(jìn)入圖10-16的元件 封裝向?qū)Ы缑?/p>

13、。(2)選擇元件封裝外形及尺寸單位：?jiǎn)螕魣D 10-16中“Next”按鈕進(jìn)入圖10-17 ,選 擇"Dual in-line Package (DIP)”雙排直插式封裝形式，并選擇英制單位“Imperial(mil) ”。提示：表10-1列出了 12種元件封裝形式的中文名稱。表10-1通過(guò)向?qū)?chuàng)建的封裝類型Dual in-line Package (DIP)雙列直插式封裝Ball Grid Array(BGA)格點(diǎn)陣列式封裝Staggered Ball Grid Array錯(cuò)列BAG封裝Diodes二極管型封裝Capacitors電容型封裝Quad Packs (QUAD)四方扁平塑

14、料封裝Pin Grid Array (PGA)引腳網(wǎng)絡(luò)陣列封裝Resistors電阻型封裝Staggered Pin Grid Arrays錯(cuò)列PGA封裝Small Outline Package小型表貼式封裝Leadless Chip Carrier (LCC)無(wú)引線芯片載體型封裝Edge Connectors邊緣連接型封裝(3)確定元件引腳焊盤(pán)尺寸：?jiǎn)螕?“Next”進(jìn)入圖10-18 ,缺省引腳焊盤(pán)外徑尺寸 為100 mil X50mil ,引腳焊盤(pán)孔徑為 25mil。根據(jù)要求修改尺寸，直接將鼠標(biāo)移到原尺寸 數(shù)據(jù)50mil上，單擊鼠標(biāo)左鍵輸入 60mil。CinpnmrF?nT ¥

15、;i zarrilns修 LweTu FOB CurtjLieiiL Wumiifi ： !“ iim：” niHj： Ueit i| CiMelI iieirBirii nr"!airir(圖10-16 元件封裝向?qū)Ы缑孀⒁猓汉副P(pán)外徑尺寸應(yīng)大于焊盤(pán)孔徑，引腳焊盤(pán)外徑與焊盤(pán)孔徑之間關(guān)系如表10-2所示。表10-2最小焊盤(pán)直徑與引線孔直徑的關(guān)系單位：mm線孔直徑最小焊盤(pán)直徑j(luò),.高精度普通精度1.01.03.0低精度1.82.

16、02.53.03.54.0(4)設(shè)置引腳水平間距和垂直間距(指焊盤(pán)中心距)：?jiǎn)螕?“Next”進(jìn)入圖10-19,經(jīng)實(shí)際測(cè)量得知該數(shù)碼管引腳水平間距為800mil ,垂直間距為150mil。在圖10-19中加以修改。(5)設(shè)置元件外輪廓線寬度：?jiǎn)螕?“Next”進(jìn)入圖10-20 ,設(shè)置元件外輪廓線寬度 與設(shè)置元件引腳焊盤(pán)尺寸方法相同，一般采用默認(rèn)值10mil。圖10-18 設(shè)置引腳焊盤(pán)尺寸(6)輸入元件引腳數(shù)目：?jiǎn)螕?“Next”進(jìn)入圖10-21 ,七段數(shù)碼管應(yīng)有10個(gè)引腳。叵因(7)輸入元件封裝名稱：?jiǎn)螕?“Next”進(jìn)入圖10-22,在文本框中輸入元件名“七 段數(shù)碼管”?？诳谝?Vizarf

17、l - Dual ixi-lixie PacMage (DIP)WhdL is ihe relative fostioniiic: of the pads?T >pe in Ihe pad spacing vdues.eOOmi< lackCancel圖10-19設(shè)置焊盤(pán)間距(8)最后確定：?jiǎn)螕?“Next”進(jìn)入圖10-23,當(dāng)確認(rèn)元件外形、焊盤(pán)外徑、孔徑、 間距等尺寸無(wú)誤后，單擊“Finish ”按鈕，完成向?qū)н^(guò)程，顯示出七段數(shù)碼管的初步封裝, 如圖10-24所示。圖10-20 設(shè)置元件外輪廓線寬(9)旋轉(zhuǎn)：圖10-24中元件引腳排列方向與實(shí)際七段數(shù)碼管不同，需要整體旋轉(zhuǎn)。選定整

18、個(gè)七段數(shù)碼管，鼠標(biāo)左鍵一直按住七段數(shù)碼管5腳不放，點(diǎn)擊空格鍵即可旋轉(zhuǎn)。撤銷(xiāo)選定狀態(tài)后，如圖 10-25所示。(10)修改引腳焊盤(pán)屬性：依次對(duì) 10個(gè)焊盤(pán)引腳鼠標(biāo)左鍵雙擊，進(jìn)入到每個(gè)焊盤(pán)屬性對(duì)話框中，如圖10-26所示。根據(jù)七段數(shù)碼管引腳名稱及排列規(guī)則，逐一修改焊盤(pán)屬性。(11)設(shè)置參考點(diǎn)：執(zhí)行菜單命令 Edit/Set Reference/Location ，將參考點(diǎn)放在 "dp”引腳焊盤(pán)上，作為本元件的參考點(diǎn)，即該引腳焊盤(pán)坐標(biāo)為(0, 0)。Cuikpurjr?iit Vistrd 一 Dual in-line Package (DIP)寫(xiě)區(qū)Whei it tM ff d ttiu

19、 cmftpaisiiE7/外 | Cfficel圖10-23 封裝向?qū)ЫY(jié)束圖10-22 輸入元件封裝名稱圖10-24 七段數(shù)碼管初步封裝圖圖10-25 七段數(shù)碼管旋轉(zhuǎn)rxi圖10-26 修改焊盤(pán)屬性(12)修改外輪廓線：將工作層面切換到TopOverlay (頂層絲印層)，刪除現(xiàn)有外輪廓線。然后將圖10-13中定位柵格Snap X改為1mil , Snap Y改為5mil。最后利用菜單命按鈕，按照任務(wù)目標(biāo)中的令 Place/Track ,或單擊 PCBLibPlacementTools 工具欄中的尺寸要求繪制出數(shù)碼管的外輪廓線，如圖 10-27所示，全部完成之后如圖10-28所示。-662

20、, 875）、（63, 875）、注意：根據(jù)尺寸要求，數(shù)碼管的外輪廓四點(diǎn)坐標(biāo)分別為( (-662 , -75)、(63, -75),依據(jù)此坐標(biāo)值繪制外輪廓線。圖10-27 繪制外輪廓線圖10-28 七段數(shù)碼管封裝圖(13)保存：?jiǎn)螕糁鞴ぞ邫趦?nèi)的按鈕，將生成的七段數(shù)碼管元件封裝圖保存到自建PCB元件.lib 庫(kù)文件中。至此，用向?qū)Хㄍ瓿闪嗽谧越?PCBt.lib庫(kù)中制作并增加七段數(shù)碼管封裝圖的任務(wù)。注意：數(shù)碼管元件圖中管腳編號(hào)為1 8,分別對(duì)應(yīng)adp, 9對(duì)應(yīng)VCC而數(shù)碼管封裝圖中管腳編號(hào)依次是 e、d、3、c、dp、b、a、8、f、g,兩個(gè)圖的管腳號(hào)不一致，勢(shì)必 在調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)出錯(cuò)，所以修改其

21、封裝圖管腳號(hào)如圖10-29所示。圖10-29 修改七段數(shù)碼管封裝圖管腳號(hào)4、手工制作繼電器封裝圖(參數(shù)要求見(jiàn)圖10-5)(1)新建元件封裝：在自建PCBt.lib的封裝庫(kù)編輯器工作界面中，單擊BrowsePCBLib標(biāo)簽中的 Add按鈕，或執(zhí)行菜單命令Tools/New Component,進(jìn)入圖10-16的元件-11 infillthalli iiaiii q封裝向?qū)Ы缑妫瑢?duì)話框中單擊I：濁!.-：1按鈕,退出元件封裝創(chuàng)建向?qū)А?2)設(shè)置工作環(huán)境：執(zhí)行菜單命令Tools/Library Options進(jìn)入圖10-13,將定位柵格Snap X改為10mil , Snap 丫改為10mil。如圖

22、10-30所示。注意：為了使用戶在繪制元件封裝的過(guò)程中放置線段、弧線等更精確，應(yīng)該將定位柵 格設(shè)置的小一些，而電氣柵格中數(shù)值要小于定位柵格。(3)放置引腳焊盤(pán)：執(zhí)行菜單命令Place/Pad ,或單擊PCBLibPlacementTools 工具欄中的.按鈕，將十字光標(biāo)定位于(0, 0)放置第一個(gè)焊盤(pán)。然后根據(jù)圖10-5中焊盤(pán)之間的水平間距和垂直間距放置其它7個(gè)焊盤(pán)，如圖10-31所示。圖10-30 重新設(shè)置定位柵格注意：可以利用柵格來(lái)確定焊盤(pán)間的相對(duì)位置，也可利用Pad屬性對(duì)話框中焊盤(pán)的坐標(biāo)值來(lái)確定各焊盤(pán)間的相對(duì)位置。圖10-31 放置引腳焊盤(pán)圖10-32焊盤(pán)屬性設(shè)置(4)修改引腳焊盤(pán)屬性：

23、依次雙擊各個(gè)引腳焊盤(pán)(或選中焊盤(pán)后按Tab鍵)，調(diào)出其相應(yīng)的引腳焊盤(pán)屬性對(duì)話框，根據(jù)任務(wù)要求修改各項(xiàng)值，如圖 10-32是修改第一個(gè)引腳焊 盤(pán)的對(duì)話框，其中焊盤(pán)外徑尺寸80X 80mil ,焊盤(pán)孔徑30 mil。其它焊盤(pán)屬性依照?qǐng)D10-5逐一修改。若需要對(duì)所有焊盤(pán)的相同屬性進(jìn)行修改，可以采用整體修改方式。如將圖 10-31上所 有外徑為80X80mil的圓形焊盤(pán)，修改其焊盤(pán)孔徑為40mil ,則單擊圖10-32對(duì)話框中的“Global”按鈕，對(duì)話框展開(kāi)，出現(xiàn)整體編輯區(qū)，如圖 10-33所示，“Hole Size ”改為 40mil ,在“Attributes Match By ” 區(qū)域中的&q

24、uot;X -Size"、 "Y -Size"、 "Shape'三欄 都設(shè)為“Same ,將“Designator ”欄設(shè)為"Different "其他各欄都設(shè)為"Any",貝U 表示將電路板圖中所有X軸和Y軸尺寸為80mil、形狀為圓形、序號(hào)不是1的焊盤(pán)作為整體編輯的對(duì)象；在"Change Scope”區(qū)域中，選擇"All Primitives in current component"在"Copy attributes ”區(qū)域，選擇"Hole Size

25、”欄，表示將所有被整體 編輯的焊盤(pán)鉆孔直徑改為40mils 。圖10.33 焊盤(pán)屬性整體修改(5)設(shè)置參考點(diǎn)：執(zhí)行菜單命令Edit/Set Reference/Location ,將參考點(diǎn)放在"1"引腳焊盤(pán)上，作為本元件的參考點(diǎn)，即該引腳焊盤(pán)坐標(biāo)為(0, 0)。(6)繪制封裝外形輪廓線：將工作層面切換到TopOverlay (頂層絲印層)，執(zhí)行菜單命令Place/Track ,或單擊PCBLibPlacementT001s工具欄中的 '按鈕，按照任務(wù)目標(biāo)中 的尺寸要求繪制出繼電器的外輪廓線，完成后如圖10.34所示。圖10.34繪制繼電器外輪廓線(7)修改元件封裝名

26、稱：執(zhí)行菜單命令Tools/Rename Component，或單擊 BrowsePCBLib標(biāo)簽中的Renam戰(zhàn)鈕，出現(xiàn)如圖10-35對(duì)話框，修改元件封裝名為繼電器。圖10.35 修改封裝名(8)保存：?jiǎn)螕糁鞴ぞ邫趦?nèi)的Q按鈕,將生成的繼電器元彳封裝圖保存到自建PCB元件.lib 庫(kù)文件中。至此，用手工法完成了在自建PC凱彳.lib 庫(kù)中制作并增加繼電器封裝圖的任務(wù)。此時(shí)自建PC凱彳.lib 庫(kù)中已新建了兩個(gè)元件封裝圖。5、修改PCB Footprints.lib封裝庫(kù)中已有的二極管封裝圖(如圖 10.6所示)(1)新建元件封裝：方法同上，改名為二極管。(2)打開(kāi)軟件自帶封裝庫(kù)。執(zhí)行菜單Fil

27、es/Open命令，在路徑 C:ProgramFilesDesign Explorer 99 SELibraryPcbGeneric FootprintsAdvpcb.DDB 中打開(kāi) PCB Footprints.lib元件庫(kù)，找到需要修改的二極管封裝DIODE0.4,將其選定、復(fù)制、粘貼到“自建PC凱彳.lib ”庫(kù)文件的“二極管”封裝圖紙中，如圖 10.36。(3)修改引腳焊盤(pán)編號(hào)：依次雙擊兩個(gè)引腳焊盤(pán)(或選中焊盤(pán)后按Tab鍵)，調(diào)出其相應(yīng)的引腳焊盤(pán)屬性對(duì)話框，分別將原來(lái)的編號(hào)1改為A,如圖10.37所示，將原來(lái)的編號(hào)2改為K,使其封裝焊盤(pán)號(hào)與原理圖中元件引腳號(hào)保持一致。PCB(4)保存：

28、單擊主工具欄內(nèi)的a按鈕，將生成的二極管元件封裝圖保存到自建元件.lib 庫(kù)文件中，注意保存路徑，本例在畫(huà)圖練習(xí) 放大整形電路.ddb。UbaP的修|jpaopcn Ik' gBPdilAII匚曲野3士BMui1£E L：I * I * Hfliwf Ejmm iWipcs |g：皿F典， hayEwplcwi： Fi-BLib圖10.36 復(fù)制已有封裝圖 10.37圖 10.38至此，在自建PCBt.lib 庫(kù)中制作并增加了三個(gè)元件封裝圖，如圖 10.38所示。6、調(diào)用自建封裝庫(kù)(1)回到PCB編輯狀態(tài)，執(zhí)行菜單命令 Design/Add/Remove Library，將自己

29、創(chuàng)建 的封裝庫(kù)“自建 PC凱彳.lib ”添加到當(dāng)前PC酸計(jì)環(huán)境中，如圖10.39所示。(2)和其它封裝庫(kù)一樣，使用自建PCB元件.lib 庫(kù)中封裝，如圖10.40所示。7、創(chuàng)建項(xiàng)目元件封裝庫(kù)項(xiàng)目元件封裝庫(kù)是根據(jù)本項(xiàng)目電路圖上的元件而產(chǎn)生的元件封裝庫(kù)，實(shí)際就是把整個(gè)項(xiàng)目中所用到的元件整理并存入一個(gè)元件封裝庫(kù)文件中。以高靈敏度無(wú)線話筒.pcb為例：(1)執(zhí)行菜單命令 File/Open，打開(kāi)高靈敏度無(wú)線話筒.pcb文件，進(jìn)入其 PCB設(shè)計(jì)環(huán)境。(2)執(zhí)行菜單命令 Design/Make Library 后，自動(dòng)切換到元件封裝庫(kù)編輯器，并生 成相應(yīng)的項(xiàng)目元件封裝庫(kù)“高靈敏度無(wú)線話筒.lib ”文件

30、，如圖10-41所示。mixPCtft Li brsTiEiit. |圖10-39 添加“自建PCB元件.lib ”圖10-40 使用“自建PC骯件.lib ”庫(kù)元件圖10.41創(chuàng)建高靈敏度無(wú)線話筒.lib實(shí)訓(xùn)練習(xí)：在自己的文件夾中創(chuàng)建元件封裝庫(kù)，名為“自建封裝.lib ”，然后繪制以下各元件封裝，并將其存放于上述自建封裝庫(kù)中。實(shí)訓(xùn)題1從已有的封裝庫(kù)中拷貝一個(gè)DIP8的封裝，然后將它修改為DIP4的封裝。提示：(1)在Protel 99 SE 環(huán)境，使用File/New Design建立設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，然后再使用File/New 菜單，在跳出的窗口中選擇 PCB Library Document

31、圖標(biāo)。(2)拷貝操作：打開(kāi) General IC封裝庫(kù)，并使 DIP-8封裝處于編輯狀態(tài)，執(zhí)行菜單 命令 Edit/Copy Component 。(3)粘貼操作：使用菜單命令 Edit/Paste Component ,就可以看到封裝 DIP-8就被 調(diào)入該窗口，執(zhí)行菜單命令Tools/Rename Component ,把元件封裝名改為 DIP-4。(34)修改操作：用 Edit/Delete 菜單刪除4個(gè)焊盤(pán)，然后重新為焊盤(pán)編號(hào)，順序與 原DIP-8的順序一致，在頂層絲網(wǎng)層重畫(huà)輪廓線，注意焊盤(pán)尺寸使用原焊盤(pán)尺寸，最后存 盤(pán)。實(shí)訓(xùn)題2試畫(huà)一個(gè)PGA44的封裝，要求：如圖 10.42 ,圖中

32、的數(shù)字為焊盤(pán)號(hào)碼，畫(huà) 圖時(shí)注意封裝焊盤(pán)號(hào)和實(shí)際器件的關(guān)系。提示：(1)首先用元件封裝制作向?qū)Ы?X8的PGA封裝，然后再刪去不需要的焊盤(pán)，最后編輯焊盤(pán)號(hào)、書(shū)寫(xiě)文字和畫(huà)邊框。(2)注意焊盤(pán)使用向?qū)е械娜笔『副P(pán)尺寸。44531A 491Q393711*1296*3513 >*1434*9 3315> 1623 25 27 #3117929/ IS 20 22 23 26 28圖10.42 PGA44封裝圖實(shí)訓(xùn)題3試畫(huà)出所示的發(fā)光二極管封裝圖，要求如圖內(nèi)徑為30mil ,焊盤(pán)號(hào)如圖所示。實(shí)訓(xùn)題4試畫(huà)出所示的按鈕封裝圖，要求如圖10.43 ,焊盤(pán)外徑為60mil ,10.44 ,焊盤(pán)尺寸

33、為外徑 120mil ,內(nèi)徑為60mil ,焊盤(pán)號(hào)如圖所示。圖10.44 按鈕封裝圖<=s。人 ZM22WONN圖10.45 開(kāi)關(guān)封裝圖實(shí)訓(xùn)題5試畫(huà)出所示的開(kāi)關(guān)封裝圖，要求如圖 10-45,焊盤(pán)尺寸為外徑 200mil ,內(nèi)徑為150mil ,焊盤(pán)號(hào)如圖所示。任務(wù)2外部I/O 口的擴(kuò)展任務(wù)目標(biāo)通過(guò)本任務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握利用8255A可編程芯片擴(kuò)展外部I/O 口的方法；掌握利用8255A的A 口、B 口、C 口完成數(shù)據(jù)的輸入與輸出；進(jìn)一步掌握指針變量的使用；了解 TTL 芯片擴(kuò)展I/O 口的方法。任務(wù)描述把8255A的C 口外接的8個(gè)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)讀入到內(nèi)部RAM 50H單元，然后分別通過(guò)825

34、5A的A 口、B 口輸出，并分別在其外接的8個(gè)發(fā)光二極管上顯示。 硬件電路如圖10.46 所示。D1U1DOXTAL1XTAL2RSTD0.7U2DO 34U42993112345 6一7-8PSENALE EAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3

35、.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDD1D2D3_D4 13 D5 14D6 17 D7 1811DOD1D2D3D4D5D6D7oeLE74LS373QOQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q712151619D1 33D2 32D3 31D4 3OD5 29D6 28D7 2736DOD1D2D3D4D5D6D7AOA1RESETCSPAOPA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PBOPB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PCOPC1PC2PC3PC4PC5PC6PC738-371819202122，DSW'OFF ONRP130015151614171313121211

36、11101091416LED-BLUEJDIPSW_88255AAT89C51圖10.46 8255 擴(kuò)展I/O 口電路 源程序#define uchar unsigned char#define A8255 0x7ffc#define B8255 0x7ffd#define C8255 0x7ffe#define K8255 0x7fff void delay() uchar i,j;for(i=0;i<40;i+) for(j=0;j<250;j+);void main()uchar xdata *p;uchar data *pn=(uchar data *)0x50; whi

37、le(1) p=(unsigned int *)(K8255); *p=0x89;p=(unsigned int *)(C8255);*pn=*p; p-;*p=*pn; p-;*p=*pn; delay(); 任務(wù)實(shí)施1. 利用PROTE歐件繪制如圖9.69硬件電路圖，生成元件清單、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表、制作 PCB 板(根據(jù)設(shè)計(jì)情況盡量小) 。2. 利用 proteus 仿真軟件繪制電路原理圖3. C51 程序的編譯按照情景一Keil C51 編譯軟件的操作步驟對(duì)源程序進(jìn)行編譯和調(diào)試。4. 執(zhí)行程序觀察效果將編譯成功后的.HEX文件加載到CPia行程序并設(shè)置開(kāi)關(guān)的狀態(tài)觀察效果。相關(guān)知識(shí)1 . 并行 I

38、/O 口的簡(jiǎn)單擴(kuò)展簡(jiǎn)單 I/O 口擴(kuò)展是通過(guò)系統(tǒng)外總線進(jìn)行的。簡(jiǎn)單I/O 口擴(kuò)展芯片可選用帶輸入、輸出鎖存端的三態(tài)組合電路， 如 74LS373、74LS377、74LS273、74LS245 及 8282 等。圖 10.47 為由74LS373及8282構(gòu)成的8位并行輸入輸出I/O 口，其中74LS373用作輸出口， 8282 用作輸入口，若不用的地址線取為“ 1”，則口地址為：BFFFH(輸出口)、7FFFH(輸入口)。 數(shù)據(jù)的輸入與輸出通過(guò)下述指令進(jìn)行：輸出數(shù)據(jù)： unsigned char xata *p; unsigned char i;p=(unaigned char data *

39、)0xbfff ； / 指向輸出口*p=0x30;/輸出數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)：p=(unaigned char data *)0x7fff ； 指向輸入口i=*p ;/輸入數(shù)據(jù)803174LS373圖10.47 簡(jiǎn)單I/O 口擴(kuò)展DCDDDrMDIMD L01.235-7 -S2.O1234567 TBTJ I I n-nfrl DDDDDDDD由外設(shè)來(lái)的強(qiáng)掘2 .采用8255擴(kuò)展I/O 口簡(jiǎn)單I/O 口擴(kuò)展有使用普通的 TTL門(mén)電路作為擴(kuò)展器件的簡(jiǎn)單I/O 口擴(kuò)展，該方式線路簡(jiǎn)單，但由于 TFL門(mén)電路不可編程，因此用這種方法擴(kuò)展的I/O 口功能單一，使用不太方便。使用通用可編程 I/O擴(kuò)展芯片如82

40、55、8155等芯片進(jìn)行擴(kuò)展，由于它是 I/O 口擴(kuò) 展專用芯片，與單片機(jī)進(jìn)行連接比較方便，而且芯片的可編程性質(zhì)使I/O擴(kuò)展口應(yīng)用靈活，這種方法在實(shí)際應(yīng)用中用得較多。通過(guò)串行口擴(kuò)展并行I/O 口也是一種常用的I/O 口擴(kuò)展方法，該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是不 占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，但速度較慢，適用于數(shù)據(jù)空間使用較多且對(duì)I/O 口速度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)所。除通過(guò)串行口擴(kuò)展I/O 口外，用另兩種方法擴(kuò)展 I/O 口，其I/O 口地址與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址統(tǒng)一編址。8255是一種可編程的并行I/O接口芯片，與8155相比沒(méi)有內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及靜態(tài) RAM但同樣具有三個(gè)端口，端口的結(jié)構(gòu)與功能略強(qiáng)于8155。1） 8

41、255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能。8255的內(nèi)部由端口、端口控制電路、數(shù)據(jù)總線緩沖器、 讀/寫(xiě)控制邏輯電路組成。8255 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖10.48）和引腳功能 （見(jiàn)圖10.49）昌生嚙口c高歸區(qū)iB如端U Cic1抵四位以能端口日網(wǎng)RESETCS-圖10.48 8255 內(nèi)部結(jié)構(gòu),5 b ? - t § c 1 E 5 4 qp FAhPAPA-WRRE$DD!IXDl4D5以otvctPB吧用pfipfi 二二二二二二二二二二 如蚪JflJTfffsMJJJSJL如292$27m2524232221圖10.49 8255A弓I腳圖(1)外設(shè)接口部分該部分有3個(gè)8位并行I/O端口，即A

42、口、B 口、CHo可由編程決定這 3個(gè)端口的 功能。A 口：具有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器，PA0PA班其 可與外設(shè)連接的外部引腳。它可編程為8位輸入/輸出或雙向I/O 口。B 口：具有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(不鎖存)， PB0PB7是其可與外設(shè)連接的外部引腳。B 口可編程為8位輸入/輸出口，但不能作為雙向輸入/輸出口。C 口：具有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器（不鎖存）， PC0PC乃其與外設(shè)連接的外部引腳。這個(gè)口包括兩個(gè) 4位口。C口除作輸入、輸出口使 用外，還可以作為 A 口、B 口選通方式操作時(shí)的狀態(tài) /控制

43、口。（2） A組和B組控制電路這兩組控制電路合在一起構(gòu)成一個(gè)8位控制寄存器，每組控制電路既接收來(lái)自讀/寫(xiě)控制邏輯電路的讀/寫(xiě)命令，也從數(shù)據(jù)線接收來(lái)自CPU的控制字，并發(fā)出相應(yīng)的命令到各自管理的外設(shè)接口通道?；?qū)Χ丝贑按位清0、置1。（3）數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個(gè)三態(tài)雙向8位緩沖器，D7D。為相應(yīng)外部引腳，用于和單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線相連，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與8255A芯片之間的數(shù)、控制及狀態(tài)信息的傳送。（4）讀/寫(xiě)控制邏輯讀/寫(xiě)控制邏輯電路依據(jù) CPU發(fā)來(lái)的A1、A0、的、RD和WR信號(hào)，對(duì)8255進(jìn)行硬件管理。決定8255使用的端口對(duì)象、芯片選擇、是否被復(fù)位以及8255與CPU之間的數(shù)據(jù)傳

44、輸方向，具體操作情況如表10-10-1。RESET（輸入）：復(fù)位信號(hào)，高電平有效，清除控制寄存器，使8255各端口均處于基本的輸入方式。CS （輸入）：片選信號(hào)，低電平有效。RD （輸入）：讀信號(hào)，低電平有效?？刂?255將數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息送至 CPUWR （輸入）：寫(xiě)信號(hào)，低電平有效?？刂瓢袰PU俞出數(shù)據(jù)或命令信息寫(xiě)入8255。A1、A0 （輸入）：端口選擇線。這兩條線通常與地址總線的低兩位地址相連，使 CPU 可以選擇片內(nèi)的4個(gè)端口寄存器。表10-1 8255的端口選擇及操作表CSA1A0RDWR端口操作00001讀PAD,端口 A-數(shù)據(jù)總線00010寫(xiě)PA 口，端口 A-數(shù)據(jù)總線00101

45、讀PB 口，端口 A-數(shù)據(jù)總線00110寫(xiě)PB 口，端口 A-數(shù)據(jù)總線01001讀PC 口，端口 A-數(shù)據(jù)總線01010寫(xiě)PC 口，端口 A-數(shù)據(jù)總線01110數(shù)據(jù)總線一 8255控制寄存器1XXXX芯片未選中（數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)）01101非法操作0XX11非法操作2) 80C51與8255A的連接方法80C51和8255可以直接連接，簡(jiǎn)單的連接方法如10.46所示。A1A0:與8031的低兩位地址線經(jīng)鎖存器后相連。CS :與8031剩下地址線中的一根相連。RD：與 8031 RD相連。WR :與 8031WR 相連。P2.7(CS)A1 ( P0.1 )A0 (P0.0)端口地址000A 口

46、7FFCH001B 口7FFDH010C 口7FFEH011控制寄存器7FFFH3) 8255的方式控制字用編程的方法向8255A的控制端口寫(xiě)入控制字，可以用來(lái)選擇8255A的工作方式。ORESET 與 8031 的 RESET1接相連。D0D7與8031的P0 口直接相連。根據(jù)10.46的連接情況，地址分配如下(設(shè)未用地址線為高電平)8255A的控制字有兩個(gè)：即方式選擇控制字和 PC口復(fù)位/置位控制字。這兩個(gè)控制字共用 一個(gè)地址，根據(jù)每個(gè)控制字的最高位 D7來(lái)識(shí)別是何種控制字， D7=1為方式選擇控制字， D7=0為C 口置位/復(fù)位控制字。(1)方式選擇控制字方式選擇控制字用來(lái)定義PA PR

47、 PC 口的工作方式。其中對(duì) PC口的定義不影響其某些位作PA PB口的聯(lián)絡(luò)線使用。方式控制字的格式和定義如圖10.50所示。10.50 8255A方式選擇控制字圖抑制H蛆 人控制B組 人8255A的PA和PB在設(shè)定工作方式時(shí)， 必須以8位為一個(gè)整體進(jìn)行， 而PC可以分為高 4位和低4位分別選擇不同的工作方式，這樣四個(gè)部分可以按規(guī)定互相組合起來(lái)，非常靈 活方便。例如，假設(shè)8255A的PA和PB工作方式0輸出，PC工作于方式為0輸入，則命令字為 10010000B=89H,以10.46所示電路為例，則任務(wù)中初始化程序?yàn)椋簎char xdata *p; / 指針指向命令口 p=(unsigned

48、int *)(K8255);*p=0x89;/方式命令字寫(xiě)入8255A的命令寄存器(2) C 口按位復(fù)位/置位控制字C 口的各位具有位控制功能，在8255工作方式1、2時(shí)，某些位是狀態(tài)信號(hào)和控制信號(hào)，為便于實(shí)現(xiàn)控制功能，可以單獨(dú)的對(duì)某一位復(fù)位/置位。格式如圖10.51。圖10.51 C 口按位復(fù)位/置位控制寄存器必須注意的是，雖然是對(duì)PC 口的某一位進(jìn)行操作，但命令字必須從8255A的命令口寫(xiě)入。例如編程使 PC口的PC1置1輸出：uchar xdata *p; /指針指向命令口p=(unsigned int *)(K8255);*p=0x03;/復(fù)位/置位控制字寫(xiě)入 8255A的命令寄存器4

49、) 8255工作方式8255有三種方式：方式 0、方式1、方式2 (僅A 口)。(1)方式0 (基本輸入/輸出方式)適用這種工作方式的外設(shè)，不需要任何選通信號(hào)。8255A以方式0工作的端口在單片機(jī)執(zhí)行I/O操作時(shí)，在單片機(jī)和外設(shè)之間建立一個(gè)直接的數(shù)據(jù)通道。PAD、PB口及PC口的高、低兩個(gè)4位端口中的任何一個(gè)端口都可以被設(shè)定為方式0輸入或輸出。作為輸出口時(shí)，輸出數(shù)據(jù)鎖存；作為輸入口時(shí)，輸入數(shù)據(jù)不鎖存。(2)方式1 (選通輸入/輸出方式)方式1有選通輸入和選通輸出兩種工作方式，只有 PA 口和PB 口可由編程設(shè)定為方式 1輸入或輸出口，PC口中的若干位將用來(lái)作為方式1輸入/輸出操作時(shí)的控制聯(lián)絡(luò)信

50、號(hào)。8255A工作于方式1輸入情況下的功能如圖 10.51所示。此時(shí)PC的位被定義為：PC4: PA的選通信號(hào)STBA,低電平有效，由外設(shè)提供。當(dāng)該信號(hào)有效時(shí)，8255A的PA將外設(shè)提供的數(shù)據(jù)鎖存。PC5: PA的輸入緩沖器滿信號(hào) 舊Fa,高電平有效，由8255A輸出給外設(shè)。當(dāng)該信號(hào)有 效時(shí)，表明外設(shè)送來(lái)的數(shù)據(jù)已到PA的輸入緩沖器。該信號(hào)可以作為端口查詢信號(hào)，只有當(dāng)PA端口的數(shù)據(jù)被取走以后，該信號(hào)才變?yōu)榈碗娖?，端口才可以接收新的?shù)據(jù)。PC3: PA的中斷請(qǐng)求信號(hào)INTR,高電平有效，由8255A輸出給外設(shè)。在INTEa=1的條 件下，當(dāng)STBA=1和舊Fa=1時(shí)，INTRa被置為1,當(dāng)數(shù)據(jù)被取走后清除。PC2： PB的選通信號(hào)STBB,功能與作用同STBAoPC1: PB的輸入緩沖器滿信號(hào) 舊Fb,功能與作用同 舊Fa。PC0: PB的中斷請(qǐng)求信號(hào)INTRb,功能與作用同INTRa。PC6和PC7可以作為自由的輸入/輸出線。INTEa和INTEb是PA和PB的中斷允許位，它們是通過(guò)對(duì) PC4和PC2置1或清0來(lái)實(shí)現(xiàn) 中斷允許和中斷禁止控制的，但這對(duì)PC4和PC2兩弓I腳的功能（STBA和STBB）并不影響。圖10.52 8255A 方式1選通輸入方式8255A工作于方式1輸