电子设计软件应用实习报告.doc

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电路设计软件应用

实习报告

学院：

通信与电子工程学院

专业：

电子信息工程

班级：

*********

学号：

*********

姓名：

******

指导教师：

***********

时间：

2011.12.26—2012.1.1

地点：

信息与通信工程中心

一、实习目的与要求

掌握一种电路原理图与电路板的绘制方法是电类工程师的必备条件。

本实习可使用软件工具Protel99SE（或AltiumDesigner或PADS）。

本实习的教学任务是通过实际操作练习，使学生掌握利用电路设计软件绘制各种电路板原理图的方法，SCH部分应掌握：

PROTEL99系统界面和基本操作；元件封装的设计；原理图设计的基本操作；系统工作环境的设置等基本应用。

学会绘制的技巧和了解设计各种实际应用电路的方法，同时可以进行PCB设计。

二、实习内容

绘制具有一定复杂度的电路原理图。

结合以前所学课程（例如模拟电路、数字电路、单片机、电子设计自动化、通信原理等）设计一个系统，要求：

1）应有系统的理论完整性，此系统理论上可以完成2-3种以上可以描述的硬件功能。

2）不同型号的大于5脚的芯片器件（例如89c51等）数量不少于4个，液晶、键盘、下载接口等非芯片接口不计入芯片数量。

3）根据自己设计的系统，设计芯片的原理图封装，按照设计绘制正确的原理图。

4）根据设计的原理图设计PCB图（可选）

三、设计系统的基本硬件功能描述

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.

对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:

单片机、晶振电路、复位电路、AD和DA转换部分等。

.

四、原理图中典型元件原理图库设计方法

将元件库文件和原理图文件放在同一个设计中，即它们的地址是一样的。

这里以排阻的制作为例介绍元件的制作方法。

Step1：

在原理图所在的设计数据库文件夹下新建一个原理图库文件，取名为mylibrary。

名字可任取。

Step2：

打开原理图库文件，默认状态下此库文件里已经存在一个名为component_1的元件。

点击Tools下的RenameComponent，更改元件名字为****。

名字可随意取，即可以是英文也可以是中文，尽量做到见名知意。

Step3：

选择绘图工具框中的绘制矩形工具绘制元件的边框（即绘制元件的符号或外形）。

注意边框所在位置需在原点附近。

Step5：

左键点击绘图工具栏里的绘制管脚图标，按下Tab键进入管脚属性编辑对话框。

１管脚名字为com，其他管脚名隐藏，管脚编号为1~９。

Step6：

依次放置9个管脚，在放置管脚时，管脚的一端有一个小黑点，旋转管脚使小黑点朝外。

注意此小黑点为电气结点，电流通过电气结点进出。

也就是说元件之间的连接实际上就是这些电气结点的连接，因此电气结点必须朝外。

实际上在制作元件时只需要将元件的管脚放置好就行了，因为在连接元件时实际就是这些管脚的连接。

画边框只是为了方便制图者能见图知意，比如芯片元件就只需要画一个矩形边框就行，而电容元件我们就画二条平行的直线

Step4：

双击矩形方框进行边框属性设置。

BorderWidth选择Small，BorderColor选择合适的颜色。

去掉DrawSolid旁的钩。

修改好以后确定，然后拖动边框到合适的大小。

Setp5：

用上述方法绘制８个电阻形状的矩形框，放置在上面画好的边框里面。

Step6：

点击画图工具栏里的画线工具，将画好的电阻和管脚连接好。

Step7：

修改元件描述。

点击左边原理图库文件浏览框里的Description,在DefaultDesignator里填上“R?

”，此即为元件的默认名字。

一般电阻以R开头，电容以C开头，芯片以U开头。

在Footprint1里填上SIP9,此为元件的封装。

关于封装在此不做介绍，但是在制作元件时将元件的封装预先填好会在以后由原理图生成PCB图时带来极大的方便。

Step8：

保存后退出编辑。

Step9：

当所有的元件制作完成后，保存并关掉元件库文件

五、原理图介绍

（1）80C52单片机

.80C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。

它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。

80C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/O）口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。

此外，80C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。

在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。

掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。

80C52有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）两种封装形式。

8051片内有ROM，无须外接外存储器和373，更能体现“单片”的简练。

但是你编的程序你无法烧写到其ROM中，只有将程序交芯片厂代你烧写，并是一次性的，今后你和芯片厂都不能改其内容。

主要功能特性标准：

MCS-51内核和指令系统片内8kROM（可扩充64kB外部存储器）

32个双向I/O口

256x8bit内部RAM（可扩充64kB外部存储器）

3个16位可编程定时/计数器

时钟频率3.5-12/24/33MHz

向上或向下定时计数

工作电压

全双工串行通信口

布尔处理器

—帧错误侦测

4层优先级中断结构

自动地址识别

兼容TTL和CMOS逻辑电平

空闲和掉电节省模式

PDIP（40）和PLCC（44）封装形式

（2）晶振电路模块

单片机晶振电路分内部和外部时钟两种方式。

晶振是电路中常用用的时钟元件,全称是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。

晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。

在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。

高级的精度更高。

有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。

晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。

通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。

有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。

晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。

如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

内部时钟方式最常用的内部时钟方式采用外接晶体和电容组成并联谐振电路。

MCS51单片机允许的震荡晶体频率范围1.2~24MHZ，一般为11.0529。

电容C1,C2的取值对振荡器的频率输出稳定性，大小以及振荡电路的起振速度有一定影响，一般在20~100pF直接选择，典型值为30pF

图4-6晶振震荡图

外部时钟电路外部方式就是利用外部震荡信号直接X1或X2，由于HMOCS或者CHMOS单片机内部时钟进入引脚不同，其外部震荡信号源接入的方式也不同。

（3）D/A转换模块

DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE；第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。

因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。

此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。

LE为高电平、和为低电平时，为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变化；此后，当由低变高时，为低电平，资料被锁存到输入寄存器中，这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。

对第二级锁存器来说，和同时为低电平时，为高电平，DAC寄存器的输出跟随其输入而变化；此后，当由低变高时，变为低电平，将输入寄存器的资料锁存到DAC寄存器中。

（4）AD转换部分

ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。

分辨率8位，转换时间100μs，输入电压范围为0~5V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为5V。

该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线

（5）复位电路

复位电路和时钟电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。

复位电路通常分为两种：

上电复位和手动复位。

图4-10上电复位和手动复位电路图

有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，在程序开发过程中，经常需要手动复位。

高频率的时钟有利于程序更快的运行，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。

但是对系统要求较高，而且功耗大，运行环境苛刻。

考虑到单片机本身用在控制，并非高速信号采样处理，所以选取合适的频率即可。

合适频率的晶振对于选频信号强度准确度都有好处。

图4-11复位电路图

7）RS通信协议

RS-232-C是OSI基本参考模型物理层部分的规格，它决定了连接器形状等物理特性、以0和1表示的电气特性及表示信号意义的逻辑特性。

图4-13RS通信协议

RS-232-C是EIA发表的，是RS-232-B的修改版。

本来是为连接模拟通信线路中的调制解调器等DCE及电传打印机等DTE拉接口而标准化的。

现在很多个人计算机也用RS-232-C作为输入输出接口，用RS-232-C作为接口的个人计算机也很普及。

RS-232-C的如下特点：

采用直通方式，双向通信，基本频带，电流环方式，串行传输方式，DCE-DTE间使用的信号形态，交接方式，全双工通信。

RS-232-C在ITU建议的V.24和V.28规定的25引脚连接器在功能上具有互换性。

　　RS-232-C所使用的连接器为25引脚插入式连接器，一般称为25引脚D-SUB。

DTE端的电缆顶端接公插头，DCE端接母插座。

RS-232-C所用电缆的形状并不固定，但大多使用带屏蔽的24芯电缆。

电缆的最大长度为15m。

使用RS-232-C在200K位/秒以下的任何速率都能进行数据传输。

六、实习的心得体会

通过这段时间的实习，我学习到了protel软件的基础应用，让我了解了理论联系实际的重要性，加深了对电路设计的的理解。

在制作电路原理图过程应当注意的一些问题：

绘制原理图时，导线与连线是不同的，看起来两者的颜色和外形都一样，但是用连线代替导线是没有电气意义的；绘制原理图时，注意节点的放置的地方，有时系统会自动给所：

导线交叉的地方都加上一个节点；为了提高抗干扰能力，增强系统的可靠性，往往需要电源线、接地线和一些通过电流较大的导线加宽；

在实际操作过程中，遇到了许问题，通过慢慢摸索，终于顺利的解决了。

现在基本能够熟练运用。

因为以前也学过这款软件，然后又通过这次实习，让我对这款软件有了更深入的了解。

以后会更加努力研究，自己动手设计、操作，争取让自己的水平更上一层楼！

七、实习参考资料

1.李东生.Protel99SE电路设计技术入门与应用.电子工业出版社，2002.2

2.谷树忠等编著编著.Protel2