protel软件训练课程设计沈理版.docx
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protel软件训练课程设计沈理版
成绩评定表
学生姓名
班级学号
专业
通信工程
课程设计题目
单片机最小系统
评
语
组长签字：
成绩
日期
20年月日
课程设计任务书
学院
信息科学与工程
专业
通信工程
学生姓名
班级学号
课程设计题目
单片机最小系统
实践教学要求与任务:
1.认真完成protel软件学习，熟练掌握基本操作。
2.绘制单片机最小系统电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美观、可读性好。
3.绘制单片机最小系统电路原理图相应的双面印刷版图。
2.
4.提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体现制图的必要过程。
工作计划与进度安排:
1月6日-7日布置设计任务、查阅资料、学习protel基础知识，
1月8日-10日绘制电路原理图及相应的双面印刷版图，
1月11日-12日撰写课程设计报告及答辩。
指导教师：
201年月日
专业负责人：
201年月日
学院教学副院长：
201年月日
摘要
本次protel设计选择的方案是基于80C52的单片机最小系统电路。
单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指最少元件组成的可以工作的系统对52系列单片机来说，最小系统一般包括：
单片机、电源电路、复位电路、输入输出电路等。
本方案难度适中，元件数量较少，布线难度中等，能比较全面的检阅设计者对protel的应用和掌握水平。
Protel99是澳大利亚Protel公司推出的一款功能强大的电子设计软件，在继承了以前版本优点的同时，又增加了许多优秀的设计。
Protel99提供了一个集成的设计环境，包括原理图设计和PCB布线工具，集成的设计文档管理，支持通过网络进行工作组协同设计功能。
Protel99SE主要有两大部分组成，每一部分个有几个模块。
第一部分是电路设计部分，主要有：
原理图设计系统，包括用于设计原理图的原理图编辑器Sch，用于修改和生成原理图元件的元件编辑器，以及各种报表的生成器Schlib。
印刷电路板设计系统，包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改，生成元件封装的元件封装编辑器PCBLib。
PCB自动布线系统。
第二部分是电路仿真与可编程逻辑器件设计，主要有：
电路仿真系统，包括一个功能强大的数/模混合信号电路仿真器，能在原理图基础上进行连续的模拟信号和数字信号仿真。
可编程逻辑器件设计，包括一个文本编辑器，用于编译和仿真设计结果的PLD设计以及观察仿真结果的波形。
关键字：
单片机80C52ProtelProtel99SE
目录
1简单原理分析1
2电路原理图的设计及绘制2
2.1电路原理图的设计2
2.1.1创建原理图设计文件2
2.1.2设置原理图绘制的工作环境4
2.2电路原理图的绘制4
2.2.1元件库的调用4
2.2.2元件放置6
2.2.3原理图的布线6
2.2.4元件参数设置和ERC测试7
2.2.5设置各个元件的封装8
2.2.6网络表和交叉表9
3印刷电路板（PCB）设计，绘制10
3.1印刷电路板设计10
3.1.1创建印刷电路板设计文件10
3.2印刷电路板（PCB）的生成11
3.2.1参数设置及印刷电路板（PCB）的生成11
3.2.2元器件布局12
4元件清单13
5小结14
参考文献15
1简单原理分析
单片机虽然是一个集成芯片，其本质上还是一个电子元件。
既然是电子元件，那么，就必须在一定的电路中才能运行起来，才能实现它的功能。
这就像电阻一样，如果把一个电阻独立的放着，是没有任何意义的，只有将电阻接在电路中，才能实现它的功能，是分压，分流，还是限流，还得看详细电路。
单片机里虽然集成了很多电路，但仍旧不能独立运行，必须要外连一些电路，才能使单片机运行起来。
这种能使单片机工作的最简电路，我们叫做单片机最小系统。
有40个引脚的就是89C52单片机，这是单片机家族众多型号中的一种。
单片机的时钟电路，通过连接一个晶振和两个60pF的电容，构成了单片机的时钟电路。
晶振是一种能够输出稳定的震荡周期的元件，通过它，单片机才能有时间的概念。
不过晶振并不能独立的使用，必须配合合适的负载电容，否则会产生错误，或者是使晶振不能工作。
负载电容的选择可以根据单片机的技术文档上的说明来选择。
对于80C52单片机一般选择不大于60pF的瓷片电容。
其次，我们来看看，单片机的复位电路，它由一个22uF的电容和一个10K的电阻组成。
当然，我们为了能够更稳定的复位，经常会把单片机的复位引脚的高电平时间控制得更长一点，通常会达到ms级别。
显然，我们在开始工作或是出现故障时，都希望能回到原来的初始状态下。
复位的作用是时单片机的工作能回到设定的最初工作状态下开始工作。
单片机右边的电路，该电路是将单片机的31引脚EA上接到电源VCC端。
在单片机的引脚定义中，EA口是访问外部存储器使能端，因为在“EA”这两个字母上加了一个横线，就表示在该引脚是低电平有效（在数字电路数，常用这种方法表示，如果字母上边没有横线，就表示高电平有效，有横线，就表示低电平有效）即当“EA”引脚为低电平时，就直接访问外部存储器。
当EA引脚为高电平时，访问内部存储器，当要访问的存储器地址，超出内部存储器的地址范围时，自动会访问外部存储器相应的地址。
2电路原理图的设计及绘制
2.1电路原理图的设计
电路原理图是整个电路的设计基础，因此电路原理图的设计好坏，直接影响到最终印刷电路板的设计质量，一般来说，电路原理图的设计有以下几个步骤：
1.设置原理图绘制的工作环境
2.放置所需要的电气元件
3.原理图布线
4.设置各个元器件的参数
5.检查原理图和电气法则测试（ERC）
6.设置各个元器件的封装
7.生成网络表
电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在是正确性和布局合理的前提下力求美观。
2.1.1创建原理图设计文件
打开protel99se，进入如图2.1所示界面。
设计之前，先创建一个以个人名称命名的数据库文件。
执行菜单File/New命令，从弹出的对话框中选择原理图服务器（SchematicDocument）图标，如图2.2所示，双击该图标，就创建了一个空白的原理图设计文档，双击该文档，就进入了原理图设计工作窗，如图2.3所示。
图2.1protel99se界面
图2.2新建文件
图2.3原理图设计文档
2.1.2设置原理图绘制的工作环境
执行菜单Design/Options，弹出如图2.4所示对话框，设置图纸大小、捕捉栅格、电气栅格等。
在这里我们为了便于打印输出，纸张尺寸设置为A4，其他选择默认设置。
图2.4原理图工作环境设置
2.2电路原理图的绘制
2.2.1元件库的调用
我们发现，左边多了一个BrowseSCH的选项卡。
单击则进入了原理图管理器，如图2.5所示，Libraries即所使用的元件库。
一般来说，默认元件库MiscellaneousDevices.lib即可满足需要。
如需使用其他元件库，则可按照以下步骤选择新的库文件。
图2.5默认元件库
图2.6元件库列表
2.2.2元件放置
在绘制原理图时，Protel99SE在工具栏上提供了常用元件的快捷方式，例如电阻、电解电容、瓷片电容以及常用的与、或、非等组合逻辑门，使用起来很方便。
如果要使用其他元件则可以使用Place/Part命令打开元件选择窗口。
若使用的是比较基本的元件可以在Protel99SE默认提供的元件库MiscellaneousDevices.lntLib中直接浏览。
Protel99SE将元件的型号等都已经标明了，也可以单击元件自己修改。
将单片机最小系统所需要的各个元器件选择恰当的位置，全部放置在工作平面上如图2.7所示。
图2.7元件放置
2.2.3原理图的布线
利用Protel99SE提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。
在本设计中，为了使原理图更加简洁，大量使用了网络标号工具进行连接，配合连线工具，最终连接好的原理图如图2.8所示，保存原理图。
图2.8原理图
2.2.4元件参数设置和ERC测试
电路中每个元件都有不同的参数，因此原理图连线完毕之后，就需要进行各个元器件的具体参数，编号等，设置的方法是，双击原理图上的元件，弹出参数设置对话如图2.9所示。
图2.9元件参数设置
根据实际要求，修改各个参数。
修改完成后，执行TOOL/ERC菜单命令,弹出ERC设置对话框。
在生成网络表的图纸（sheetstonetlist）选项中，选择第一项当前激活的项目（activesheet），在网络标号的有效范围（netidentifierscope）选项中,选择第一项网络标号和IO端口全局有效（netlabelsandportsglobal）其它选择默认选项。
确认后，生成REC报告文件如图2.10所示,报告文件现实，原理图连接没有错误。
图2.10ERC测试
2.2.5设置各个元件的封装
封装就是元器件的实际形状，它是元器件在印刷电路板上的装配形式，决定着印刷电路板制成后的大小，形状，以及电路板上的布线策略。
所以选择好元器件的封装非常重要。
设置元件封装的方式与元件的参数设置方式相同，在参数设置对话框的footprint栏中设置各个元件的封装。
在在本设计中所用到的元件封装形式如下图2.11。
在本次设计中，其中的CRYSTAL5、CT、LED、SIP2、SW、WR六个封装形式在PCB元件库中不存在，所以需要自己制作这六个封装。
图2.11元件封装表
2.2.6网络表和交叉表
生成网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令Design/CreateNetlist生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表，如图2.12所示，保存网络表。
图2.12网络表
执行Report/CrossReference，产生交叉表，如图2.13所示。
图2.13交叉表
3印刷电路板（PCB）设计，绘制
3.1印刷电路板设计
印刷电路板的设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路,因此,印刷电路板设计是电路设计中最重要、最关键的一步。
通常，印刷电路板设计的具体步骤如下：
1.参数设置
2.规划电路板
3.导入网络表和元器件
4.布线和调整
5.DRC检验
6.打印输出
电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。
Protel99SE为设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。
3.1.1创建印刷电路板设计文件
执行菜单File/New命令，从框中选择PCB设计服务器（PCBDocument）图标，如图3.1所示。
图3.1新建PCB文档
双击该图标，就建立了一个PCB设计文档。
双击文档图标，进入PCB设计工作窗口，如图3.2所示。
图3.2PCB设计文档
3.2印刷电路板（PCB）的生成
3.2.1参数设置及印刷电路板（PCB）的生成
参数设置是电路板设计非常重要的环节，它关系到电路板设计的质量好坏。
执行菜单design/layerstackmanager命令，打开板层设置管理器，如图3.3所示。
在此，可以设置绘制的印刷电路板的板层数量，在本次设计中，选择为默认的双面板。
图3.3PCB参数设置
电路板的尺寸规划好以后，接着导入网络表，执行菜单design/loadnets命令，弹出导入网络表对话框，在对话框里找到刚才生成并保存的网络表，确定导入。
导入后，对话框下面的状态栏报告有多项错误，错误显示，电容CT1的封装CT找不到，LED1、LED2、LED3的封装LED的找不到等，所以，根据错误分析，是之前制作的这些元件的封装还没有导入PCB设计的设计管理器，单击设计管理器的add/remove按钮，添加之前制作好的库文件，再次导入网络表，这样就导入了所有的网络和元件如图3.4所示。
在图中可以看到，在导入的元器件的管脚之间有蓝色的飞线连接，表明在原理图的设计中，有飞线相连的管脚是连接在一起的。
图3.4印刷电路板（PCB）
3.2.2元器件布局
Protel99SE既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/AutoPlacement/AutoPlacer可以自动布局。
在本次设计中，采取自动布局和手动布局相结合的方法，布局完成后的设计文件如图3.5所示。
图3.5布线后的印刷电路板（PCB）
4元件清单
图4.1元件清单
5小结
随着电子工业的飞速发展，电路设计越来越复杂，手工设计越来越难以适应形势发展的需要，Protel99SE以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和印刷电路板，不愧是从事电路设计的一个良好的工具。
通过本次电子电路的设计，我学到了很多东西，最重要的是去做好一个东西的心态，也许在你拿到题目时会觉得困难，但是只要你充满信心，一步一个脚印去实现它，你就肯定会完成的。
设计时最麻烦的就是仿真了，由于PROTEL软件不是很完美，有时候画的线和其它线重要合时会看不到，有时又会明明联的是这个端点，一移动时却联到任外一个端点了，再加上电路有这么大了，显示器的界面宽度又有限，所以做起来有点麻烦，一但搞不好就要重新来，这个时候就要你有足够的耐心了。
经过为期五天的实训使我对protel有了更深层次的了解，在巩固以前知识的同时又学到了很多的新知识。
提高了自学的能力，学会了做PCB板的技术。
参考文献
1.雪茗斋研究室《ProtelDXP电路设计制版100例》.人民邮电出版社，2003
2.余周军《ProtelDXP入门与提高》.中国铁道出版社，2007
3.孙江宏《ProtelDXP电路设计与仿真应用》.机械工业出版社，2004
4.林春方．《电子线路学习指导与实训》.北京电子工业出版社，2001
5.杨宝清.宋文贵主编.《实用电路手册》.机械工业出版社，2006
6.罗先觉《电路》.高等教育出版社，2007
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