基于单片机最小系统设计说明.docx
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基于单片机最小系统设计说明
基础强化训练任务书
学生姓名：
董勇涛专业班级：
电子0902
指导教师：
洪建勋工作单位：
信息工程学院
题目：
基于51单片机最小系统设计
一、训练目的
主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。
二、训练内容和要求
1、基础课程和基本技能强化训练
（1）设计一个基于51单片机最小系统电路；
（2）对所设计电路的基本原理进行分析；
2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练
要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。
3、基本动手能力和知识应用能力强化训练
（1）学习PROTEL软件；
（2）绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范；
4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。
三、初始条件
计算机；MicrosoftOfficeWord软件；PROTEL软件
四、时间安排
1、20011年7月11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明；学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。
2、2011年7月12日，电路设计与分析。
3、2011年7月13日至2010年7月14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。
4、2011年7月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。
指导教师签名：
年月日
系主任（或责任教师）签名：
年月日
1.PROTEL的发展及功能5
2.51单片机最小系统基本构成5
2.1时钟电路6
2.2复位电路6
2.3电源电路6
2.4流水灯及数码管显示7
2.5程序下载电路7
3.51单片机最小系统PROTEL的实现8
3.1原理图8
3.2PCB图9
摘要
PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL【1】。
关键词：
EDA、Protel
Abstract
PROTELisaEDAsoftware,intheelectronicsindustryofCADsoftware,ittruthfullyrowinthefrontofthemanyEDAsoftware,isthefirstchoiceofelectronicdesignersoftware,itisearlyinthedomestic,begintouse,thepenetrationrateisthehighestinChina,someuniversityofelectronicmajorstillhasspeciallyopenedtheprogramtolearnit,almostalloftheelectronicscompanieshavetouseit,manylargecompaniesintherecruitmentofelectronicdesigntalentsinthecolumnconditionswrittenoftenwilluseofPROTELrequirements【1】.
Keywords:
EDA、Protel
1.PROTEL的发展及功能
早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到PROTEL99（网络上可下载到它的测试板），是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100％布通率。
在国内PROTEL软件较易买到，有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提供了方便。
2005年年底，Protel软件的原厂商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本AltiumDesigner6.0。
AltiumDesigner6.0，它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。
AltiumDesigner是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能【4】。
2.51单片机最小系统的构成
2.1时钟电路
系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。
AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入端和输出端。
放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。
外接晶体谐振器以及电容C3和C4构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。
因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为30μF。
在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作【6】。
2.2复位电路
复位是由外部的复位电路来实现的。
片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次【3】。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
此电路同时采用上电复位和按钮复位，复位的时间必须大于5ms，通过R18和C1决定。
2.3电源电路
STC89c51的工作电压为5v，本任务中采用USB供电，方便。
焊接时需要用万用表测量正负极，其中有两个引脚是数据通信的，不需要用到，通过一个六脚开关控制，还有电阻，LED作为电源指示灯。
2.4流水灯及数码管显示
流水灯显示是通过单片机I/O口的高低电平控制，LED灯得正极接电源的正极，负极接单片机，中间还串一个电阻，当单片机输出一个高电平时，LED灯的正负极都是高电平，所以不亮；当单片机【3】输出一个低电平时，LED灯形成压降，LED灯导通。
数码管显示是八段式LED数码管【1】，八段还加一个小数点，。
所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。
数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。
而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。
其中引脚图的四个COM端连在一起，是公共端，共阳数码管将其接正5伏电源，加上一个PNP三极管驱动【4】，增加亮度。
一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线（即a,b,c,d,e,f,g,dp）连在一起，而各自的公共
端称为位选线。
显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。
数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位dp对应最高位【3】。
2.5程序下载电路
TXD为高电平时Q6截止，由于PCRXD内部呈高阻态PCTXD平时为负电平，此电平经过R7使PCRXD也为低电平，逻辑值为1。
TXD为低电平时Q6导通，PCRXD为高电平，逻辑值为0；T1在PCTXD为低电平时导通，使电容充电，在PCTXD为高电平时T1截止，电容不能放电，能够维持PCRXD上的低电平【2】。
PC发数据时，PCTXD空闲时为低电平，为高电平时Q4导通RXD变低，逻辑值为0【5】。
3.51单片机最小系统设计
3.1原理图
图3-1最小系统原理图
3.2PCB图
图3-2PCB总图
5.小结与体会
本次任务之前，就接触过一次PROTEL,这几天下了决心学习PROTEL，在看视频的过程中，遇到很多不懂的地方，经过长时间的琢磨终于解决了，在PCB布线时，遇到一些错误，都是些细节问题，以后要多加训练，所谓孰能生巧，总有一天我会熟练的操作PROTEL。
参考文献：
[1]张娟著，protel电路设计教程，北京，清华大学出版社，2011
[2]郭天祥著，十天学会单片机，北京，清华大学出版社，2007
[3]余波著，protel99从入门到精通，西安电子科技大学出版社，2000
[4]王正谋，protelse电路设计与仿真，福建，科学技术出版社，2007
[5]穆秀春、李娜、訾鸿著，轻松实现从Protel到AltiumDesigner，北京，电子工业出版社，2011
[6]吴友宇主编，模拟电子技术基础，北京，清华大学出版社，2009
附录I：
原件清单
元件
规格
数量（个）
板子
1
LED
红色
8
电阻
10k
2
电阻
220
2
排阻
10K
1
单片机
STC89C51
1
数码管
8位共阳
1
电容
10uf
1
瓷片电容
30PF
2
晶振
12M
1
六脚开关
1
按键
1
电解电容
4.7uF
2
串口接头
1
MAX232及USB接口
1
本科生基础强化训练成绩评定表
姓名
董勇涛
性别
男
专业、班级
电子科学与技术0902班
题目：
基于51单片机最小系统的设计
答辩或质疑记录：
1.你的最小系统包括哪几部分？
答：
晶振电路，复位电路，供电电路，下载电路，数码管显示，及流水灯。
2.作原理图时，如果没有你所需要的元件怎么办？
答：
此时需要自己动手制作元件，需要测量实际元件的参数，然后将所制作的元件添加到自带的元件库。
3.在导入PCB时你遇到了哪些问题？
答：
原理图的引脚与PCB元件库的引脚不一致，导致有些元件无法生成，
有些元件封装错误，有些地方网络编号重复定义了，有些相同的元件没有编
查找错误花了很长时间，以后要细心。
成绩评定依据：
最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）
指导教师签字：
年
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