電子線路CAD課程設計報告

1、第一章緒論21.1設計目的及要求21. 2設計流程2第二章 原理分析 32. 1最小系統(tǒng)的結構32.2各電路的原理分析3第三章原理圖繪制83. 1原理圖設計的一般步驟 83.2元件庫的設計 8第四章PCB圖的繪制124. 1創(chuàng)建該項目下的PCB文件 124.2繪制 PCB 12總結15參考文獻16附錄17第一章緒論1.1設計目的及要求電子線路CAD是以電為主的機電一體化工科專業(yè)的專業(yè)基礎課，作為通信 工程專業(yè)，要通過學習一種典型電子線路CAD軟件altium designer,掌握計算機 繪制包括電路（原理）圖、印刷電路板圖在的電氣圖制圖技能和相應的計算機仿 真技能。通過本次設計，達到了解DX

2、P軟件的運用，認識51單片機的最小系統(tǒng) 的構成以及學會改正制圖過程中遇到的問題。根據(jù)課程設計的題獨立設計、繪制和仿真電路，實現(xiàn)51單片機的最最 小系統(tǒng)。要求如下：（1）設計出原理圖自己繪制51單片機最小系統(tǒng)的電路圖，分析電路圖中各 小電路的工作原理；（2）用DXP軟件畫出原理圖；（3）用DXP軟件仿真出PCB板，熟悉電路板的加工工藝；1 2設計流程本次設計主要是熟練運用DXP作出最小單片機系統(tǒng)的電路圖，以下通過介紹 最小系統(tǒng)的各部分電路的電路圖及原理，通過在DXP上繪制原理圖，檢查并修改 錯誤，最后生成完整PCB板。第二章原理分析2. 1最小系統(tǒng)的結構單片機單片微控制器，是在一塊芯片中集成了

3、CPU （中央處理器）、RAM （數(shù) 據(jù)存儲器）、ROM （程序存儲器）、定時器/訃數(shù)器和多種功能的1/0（輸入和輸 出）接口等一臺計算機所需要的基本功能部件，從而可以完成復朵的運算、邏輯 控制、通信等功能。單片機最小系統(tǒng)電路主要集合了串口電路、USB接口電路、蜂鳴器與繼電器 電路、AD&DA轉換電路、數(shù)碼管電路、復位電路、晶振電路和4*4矩陣鍵盤等電 路。如下介紹兒種簡單的電路設計。下圖是本次設計的的兒個有關電路圖總體框圖：4*4矩陣鍵盤(SW_BP16)51單,時鐘晶振電路顯示電路（8SEG）蜂鳴器<b(Bell)AD&DA轉換串口電路（MAX232）=匸復位電路丿

4、圖2-1總體設計框圖2.2各電路的原理分析2. 2. 1晶振電路+按鍵復位電路設計串口電路設計51系列單片機片有一個串行I/O端口，通過引腳RXD(P3. 0)和TXD(P3. 1) 可與外設電路進行全雙工的串行異步通信。8051單片機的串行端口有4種基本 工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式，以滿足不同應用場合的需 要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴展單片機的I/O電路；方式 1多用于雙機之間或與外設電路的通信；方式2, 3除有方式1的功能外，還可 用作多機通信，以構成分布式多微機系統(tǒng)。審行端口有兩個控制寄存器，用來設 置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特

5、率(每秒傳送的位數(shù)) 以及作為中斷標志等。在一定條件下，向陽UF寫入數(shù)據(jù)就啟動了發(fā)送過程；讀 SBUf就啟動了接收過程。串行通信的波特率可以程控設定。在不同工作方式中, 山時鐘振蕩頻率的分頻值或山定時器T1的定時溢出時間確定，使用十分方便靈 活。串口電路設計主要是采用RS232與上位機PC相連，驅動審口電路則使用 MAX232芯片進行設計，電路設計如圖2-3所示。u?圖2-3串口電路設計2. 2. 3.蜂鳴器設計蜂鳴器一般作為報警功能使用，結構比較簡單，使用起來很方便。 蜂鳴器設計電路如圖2-2-2所示。圖2-4 Bell設計電路2. 2. 4. AD&DA轉換器設計AD轉換器也就是模

6、數(shù)(Analog to Digital)轉換器，即將模擬量(如電壓、電 流等)轉換成數(shù)字量顯示。設計采用了 TI公司的AD芯片TLC549 ,這是一種低 價位、高性能的8位AD轉換器，是以8位開關電容逐次逼近的方法實現(xiàn)A/D 轉換。DA轉換器就是數(shù)模(Digital to Analog)轉換器，即將數(shù)字信號轉換成模 擬信號。AD&DA轉換電路如圖2-5所示。UliVCCieVCCAOUTAIXO.UK1JUK2ADOAOAlA2GND14GNDVKEGUAGND11P2110useP2O9XL5UAPCFS591PIAINOAINl3AIN24AIN3DA圖2-5 AD&DA轉

7、換電路2. 2. 5.四位8段數(shù)碼管的設計數(shù)碼管電路設計如圖2-6所示。圖2-6數(shù)碼管的電路設計2. 2. 6. 4*4矩陣鍵盤的設計在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤與獨立按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O 口。矩陣鍵盤的按鍵設置在行、列線的交點上，行、列線分別連接到按鍵開關的 兩端。列線通過上拉電阻接到+5V。平時無按鍵動作時，列線處于高電平狀態(tài)，而當山按鍵按下時，列線電平狀 態(tài)將山與此列線相連的行線電平?jīng)Q定。行線電平如果為低，則列線電平為低：行 線電平如果為高，則列線電平亦為高。這一點是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的 關鍵所在。該電路中還有一個與門，這個與門用來產(chǎn)生中斷信號，當鍵盤中沒有鍵按下

8、時，所有行線的輸出都應為低電平，以區(qū)別于列線狀態(tài)，當矩陣鍵盤中任何一只 鍵按下時，與門輸出山高電平變?yōu)榈碗娖?，向CPU申請中斷，山于矩陣鍵盤中行、 列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此各按鍵彼此將相互 發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適當?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵 的位置。矩陣鍵盤的電路設計如圖2-7所示。圖2-7矩陣鍵盤第三章原理圖繪制3. 1原理圖設計的一般步驟< 1）打開dltium designer ,建立一個項LL并保存為"cad課設”。（2）下面所有元件設計及PCB的制作都要求在這個項目中進行。（3）打開文件中創(chuàng)建原理圖，點擊。進入原理圖界

9、面，此時根據(jù)原理圖圖紙大 小及版圖選擇符合自己的板式。（4）放置元件。從元件庫中選取所需元件。（5）原理圖布線。（6）檢查原理圖是否正確，顯示詳情。圖3-1檢查電路圖3. 2元件庫的設計（1）根據(jù)所給的原理圖，在altium designer上畫出圖形。對于元件庫里面 沒有的器件，需要自己查閱芯片數(shù)據(jù)手冊手動畫出元件庫，然后放在“my device" 元件庫中。（2）如下圖所示。先點擊文件選項中創(chuàng)建，選中庫，繼續(xù)點擊原理圖庫。根 據(jù)要求畫岀元件的引腳圖。手動繪制元件如下414243441234廠789101112131415161728Pl.0VCCplPO.O(ADO)Pl.2PO

10、.l(ADl)pl.3P0.2(AD2)Pl.4P0.3(AD3)Pl.5P0.4GW4)PL6P0.5(AD5)Pl.7P0.6(AD6)RSTP0.7(AD7)P3.0(TXD)EA(VPP)P3.1CRXD)ALE(PROG)P3.2(I?CT0)PSENP3.3(INT1)P2.7(A15)P3.4(T0)P2.6(A14)P35(T1)P2.5(AB)P36(VRP24(A12)P3.7 住0)P2.3(A11)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P2.1(A9)GNDP2.0(A8)P4.0P4.4P4.1P4.3373635343332313029272625242322212

11、01918396圖 3-2 STC89C52、74574、引腳圖（3）對元件進行封裝。點擊文件菜單中的PCB,畫出部封裝形式，需要加入 焊盤等。圖3-3 STC8C52的封裝圖 3-4 741s574 封裝（4）封裝完成后，對元件進行追加，保存，進而完成元件庫中一個芯片的設 計。然后將自己繪制的元件圖庫和封裝圖庫放置在新建一個集成庫“my device” 中，編譯集成庫，即可將繪制的元件導入到1 ibrary中。（5）畫好原理圖之后，所有的元器件的標號都沒標號，因此需要統(tǒng)一注釋， 點擊工具一注釋，會出現(xiàn)如下圖形3-5所示。S<hawc sum, ros»yV”rFOt>x

12、rn Ccn(iat£itngPadi.agM HereCMadPtoc*nr<0C<r<«r<l P4r<<&lojK7|Q>KJECCI QCannert75<hw*fc5h» / 7 X SOwOetv MatCb如 Mi WbA/r««kn icct Odd SiMl«dtiAnnotatesft 復 SdCoer*rtFV©o<*d34O卩旳ScMwn&$hM<O<02"夜 $<Qc$<>C9CsW 鼓 3

13、x 5* 玫 3OM XtQ 3n ZQS<fO»c c*® WCW心*復$<3 TgZsc sftQSchQM ctcfCx SgSsc sff 喪 S<2«Amtan £a«vwA/Evn a cr«M 匕 <1 Kf*Wc 4oc*w«t Ph V gung 2.出 d *HchMb9 tfKt» r<«hfe Lw*» i»ri “rc S SB心他mr« P*mtWmx r»d xarrwlBf Mtped !»(&

14、gt; erfefv ciMtta W “ardb<*kW<4 卻昨 忖比*65 2 *“ g Ze 仁 8XVM»0 匕 心<00*» IEKdr«p«r«xc w4 rvi tn carHM Al rwMp«u «r4 tapjt r*> n»w(wj«0uAl®U 咖Ek"g«l ArrvMi圖3-5原理圖注釋(6) 然后點擊更新變化表，會提示有多少個變化，點擊OK即可。 如下圖3-6是總原理圖：圖3-6總原理圖(7)對生成的原理圖進行編譯，pr

15、oject中選擇的compile document., 如下圖3-7Ka»u Dd&jrM< 丿 xJiMsoco:丿 tnHW3«*Jxwwic- ；* 丿 E.gJOftNF-1Htt«» 仏4* g"Z« im9l9x HM9UK>« Htt" k«0« v”g MHWOoc 陽 tmtrkox Ftta»uickxSK4Yv<grW25E r® <x.M»F<Fy t*r«也 m”三三三?"力JhVU

16、 1 aaivn 2 xhvii 3 »n/u »iyi: z WV12 6 3M/U 7 »1V12 0 Xh5> ft WlHi - M XJ1V12 11圖3-7岀現(xiàn)如上界面，根據(jù)消息messages中的錯誤和警告對原理圖進行修改，直到錯 誤和警告全部改好。四、PCB圖的繪制4.1創(chuàng)建該項目下的PCB文件點擊files,選擇PCB Board Wizard,如下圖4T所示。；Core Projects.Embedded Projects.則I PCB Board Wizard. .Files ( Projects "7圖4-1創(chuàng)建PCB文件4

17、. 2繪制PCB在 PCB 界面，點擊 design 中的 Import Changes from PCB_Projectl. PRJPCB,岀現(xiàn)如圖4-2所示界面。CMMa'SgM1 Ccrpwrt«r I7J AO1Tow*SqggayfoToSca*ce C«»re«ijaToUC3To :gu 氏g. C4ToucsTo，曲dSCMK CSTpPdCy C?Tow l)rcc»wm»«jcaToC«4>W«t C3To丿壬MB曲DOC7 o®TovUCMToJ CPjflW

18、 Sd£»ocv DITo丄歸gw(J pAIToVil p$1to,0佗心上仝3"：心対gU p><*0V 053VovTov 0«fovTo匕 M?To*U旳To越J旳To M'OToyToVJUTo7 FlTo7UP2ToV nToy»J LSIToyJ roToyToVoMote O>«i9e! E«soleOv«*0BtErujinwlng C»Mn<>?Odef 劎 fctDcc 4V0 h±£oe c皿法Zoc sflmiRWoc sW 那 xfligfRig wfl 妙Zk ，.皿如氏曲 sll 痂 PHWcc 湖吒Mg1 rl . cwMlPttQg1 r/ <. yWcg *9法 Zee si*和代ig 5 沂Zoe sW 和 ZlM 3 爐 RMkc ZS 刨 AWoc3亦 cM# 刨此tOs slftQKtgOm圖4-2導入PCB 1：程變化訂單依次點擊是變化生效、執(zhí)行變化，如果沒有錯誤顯示，就可以關閉了。若有 錯誤出現(xiàn)，根據(jù)錯誤提示改正，然后重復操作導入步驟，直到?jīng)]錯誤為止，最后 關閉該窗口。先自動布局，然后手工調整，盡可能按照原理圖的元件安排對元件進行布局。因為有很多芯片為表貼元