电子线路CAD课程设计报告Word文件下载.doc
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指导教师：
二0一二年月日
目录
1、课程设计目的……………………………………………………2
2、课程设计题目描述和要求………………………………………2
2.1设计题目…………………………………………………………2
2.2设计要求…………………………………………………………2
3、课程设计报告内容………………………………………………2
3.1设计原理、方案论证…………………………………………2
3.2protues电路设计原理图………………………………………3
3.3软件仿真方法和结果分析……………………………………4
3.4和仿真过程中出现的问题及解决方法………………………12
4、设计总结和心得体会……………………………………………12
一、课程设计目的
课程设计以电子线路CAD软件设计原理为基础，重点在硬件设计领域中实用的电子线路设计软件的应用。
掌握电子线路设计中使用CAD的方法。
为后继课程和设计打下基础。
通过电路设计，掌握硬件设计中原理图设计、功能仿真、器件布局、在线仿真、PCB设计等硬件设计的重要环节。
二、课程设计题目描述和要求
2.1设计题目：
1、振荡电路设计仿真
2、8051开发板的设计
3、振荡电路PCB设计
2.2设计要求：
1、按照老师所提供的实验指导书，利用proteus软件完成对振荡电路的设计仿真，要求能够按照原理图在软件中实现电路设计，并能够熟悉实验原理。
2、按照实验指导书的要求，在proteus软件中完成8051开发板的设计。
要求在开发板中必须有CPU模块、二极管显示模块、蜂鸣器模块、串口通信模块、A/D模块、D/A模块以及键盘显示模块。
另外要求能够学生自己动手设计创新两个模块。
3、利用protues软件自带的PCB板开发工具实现模拟振荡电路PCB板的硬件电路设计。
三、课程设计报告内容
3.1设计原理、方案论证
3.1.1振荡电路设计原理
该振荡电路使用555定时器组成多谐振荡器，多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。
利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。
“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。
在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
3.1.28051开发板设计原理
8051单片机包含中央处理器、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。
1.中央处理器：
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
2.数据存储器（RAM）：
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
3.程序存储器（ROM）：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
4.定时/计数器（ROM）：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
5.并行输入输出（I/O）口：
8051共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。
6.全双工串行口：
8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
7.中断系统：
8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
8.时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。
3.2protues电路设计原理图
3.2.1振荡电路原理图
3.2.28051开发板原理图
3.3软件仿真方法和结果分析
3.3.1振荡电路仿真及结果分析
1）振荡电路仿真图：
2）结果分析:
V0的波形是通道A显示的图形（黄线），电容上的电压Vc的波形是通道B显示的图形（蓝线）。
3.3.28051各个模块的仿真及结果分析
1）CPU模块
2）二极管显示模块
仿真图：
结果分析：
将hex文件输入到cpu之后运行，LED灯会从上到下，在从下向上一次闪亮，表明运行正常。
3）嗡鸣器模块
将hex文件输入到cpu中，打开开关，会播放一段音乐，表明运行正常。
4）串口通信模块
将hex文件输入到cpu中，打开运行虚拟串口链接软件
打开串口调试助手，选择串口，当串口指示灯闪亮时，点击“手动发送”按钮，结果如图所示：
VirtualTerminal中显示数据成功，证明实验运行正常。
5）定时计数器模块
将hex文件加载到cpu中，运行，每点击一下button按钮计数加1，到9进高位，运行结果如图所示：
6）8255键盘显示模块
仿真图
将hex文件加载到cpu中，运行结果如图所示：
7）8只数码管滚动显示模块
3.3.3振荡电路PCB板的设计
在震荡电路原理图中点击，生成网表并传输到ARES，将所有的元件放置到PCB板上，自动布线，结果如图所示：
3.4设计和仿真过程中出现的问题及解决方法
使用protues软件在模拟过程中，首先把对应功能的hex文件加载到CPU中，然后运行。
在运行二极管流水灯显示模块时第一次LED灯不会亮，经过检查发现我把二极管接反了，把二极管调过来后发现灯停在等D6处不走，但是把CPU模块和二极管流水灯显示模块单独拉出运行时却是正常的，经过分析得到结论是可能是在一个板子上绘制的模块过多，各个模块之间有一定的干扰，只要CPU模块中的连接二极管灯的部分正常就可以；
在运行串口通信模块时，发现在串口调试助手里输入数据后，VirtualTerminal里不能显示，检查后发现VirtualTerminal里的波特率（BaudRate）和串口调试助手里的不一样，两者的波特率改成一致的2400就运行正常了。
四、设计总结和心得体会
通过本次课程设计，将课本上的知识与实际应用相结合，使我对于电路，数电，单片机等方面的知识有了更加清晰的认识。
同时通过对protues软件的应用，加强了实践动手能力。
在实验设计过程中遇到的问题，通过询问辅导老师，上网查找资料，请教同学最后都得到了解决。
Protues软件功能的强大不仅仅是我们现在所知道的内容，只有不断的学习才能更加完善自我，掌握更多的知识，为以后的工作学习奠定基础。
参考文献
[1]《电路》，丘关源，高等教育出版社，2004年
[2]《数字电子技术基础》，阎石，高等教育出版社，2005年
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