《计算机辅助绘图技能训练》课程设计报告.docx
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《计算机辅助绘图技能训练》课程设计报告
《计算机辅助绘图技能训练》
课程设计报告
学院：
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
一．计算机辅助绘图训练的目的
1、熟悉AltiumDesigner绘图环境，各个功能模块，界面环境设置方法以及文件管理方法。
2、理解用AltiumDesigner设计电子电路的基本思想。
3、掌握用AltiumDesigner电子电路原理图的基本方法。
4、掌握用AltiumDesigner绘制电子电路PCB板的过程。
5、具体应用和巩固单片机甚至本专业课程的理论知识，了解并学会计算机绘图软件protel或AltiumDesigner的使用。
掌握好一般的绘图方法及步骤，培养学生有的计算机绘图能力，并为后继的专业课及工作打下扎实的基础。
6、通过原理图及PCB板图的绘制，培养学生的动手能力，使学生具有能够选择合方案、合理布局、合理布线的能力。
二课程设计绘图
本次课程设计的题目是彩灯控制系统，画出原理图和板图，所需的元件如下表所示。
名称
大小
数量
RES
1K
1
CAP
30PF
2
CAP
22PF
1
AT89C51
1
LED
8
BUTTON
1
CRYSTAL
1
绘图过程
1、练习部分
设计一彩灯控制系统，P1口接8个发光二极管，画出原理图和板图。
要求熟悉如下操作：
原理图：
建立*.DDB或者*.Project文件；新建*.SCH；添加库文件；画原理图；生成网络表；制作元器件；导出、导入原理图。
PCB图：
新建*.PCB；添加库文件；画PCB图；制作元器件；导出、导入PCB图；
（1）打开绘图软件AltiumDesigner，在“文件”选项下新建一个PCB工程，然后再分别新建原理图文件和PCB图文件，并将它们保存在同一个文件夹下。
（2）在“设计”选项下，点开浏览库，添加自己到网上下载的单片机及常用器件的原理图库和封装库文件，并添加自己制作的原理图库和封装库文件且安装。
（3）在原理图文件**.SchDoc中绘制原理图。
1）从原理图库里边找到80c51单片机，导出来将其放置在电路原理图中。
2）从原理图库中找到电容、电阻等，并找好电源、接地地线，按照复位电路图的接线规则，用导线把他们连接起来，形成复位电路，并将其接到80c51单片机的RST引脚上。
3）从原理图库中找到电容、晶振等器件，按照晶振电路的接线规则，用导线把他们连接起来，形成晶振电路。
并分别把他们连接到单片机的XTAL1和XTAL2引脚上。
4）从原理图库中找到电阻、发光二极管。
每个发光二极管分别串接一个电阻，并将其连接到单片机的P1口上。
5）将80c51单片机上的电源引脚和接地引脚分别接上电源和地。
6）检查上述原理图绘制过程中是否存在漏接、错接等现象。
（4）绘制PCB板图
1）在原理图文件中，选中80c51单片机并双击，在footprint中添加封装从自己制作的封装库或网上下载的封装库中找到DIP40并添加。
2）同样，在原理图文件中，分别选中电容、电阻、晶振、发光二极管等双击，按照1）中的方法找到封装并分别添加。
3）在设计选项下，点击Importchanges....检测是否存在错误，若存在错误，则回去更改错误；若无误，则全部执行更改。
然后关闭该窗口。
4）点击“设计”下的UpdatePCBDocument,更新更改。
5）在PCB文件中，查看PCB图，合理布局，尽量紧凑，节约板材，并设置板子的大小。
6）布局完成后，设定线宽，在“自动布线”选项下，点击全部，而后点击编辑规则，选择Width（线宽），分别对所有、网络进行设置，对所有，线宽的最小值为10mile,最大值为20mile,最佳线宽设置为15mile；再新建一个网络布线规则，所选择对象为电源线，线宽最大值最小值最佳值都设置为30mile,点击应用并确定。
7）可选择手动布线或自动布线，此次选择自动布线。
8）检查线宽是否与设置的线宽一致，是否存在少线，未连接上等现象，若都无误，则将PCB工程、原理图文件、PCB文件保存。
绘制出的原理图如下：
1.复位电路部分
复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。
就像计算器的清零按钮的作用一样，以便回到原始状态，重新进行计算。
和计算器清零按钮有所不同的是，复位电路启动的手段有所不同。
一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。
复位电路都是比较简单的大都是只有电阻和电容组合就可以办到了，再复杂点就有三极管等配合程序来进行了。
为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才会撤除，微机电路开始正常工作。
2．时钟电路部分
时钟电路为单片机工作提供基本时钟，它是计算机工作的心脏，它控制着计算机的工作节奏。
时钟电路一般由晶体震荡器和电容组成。
4.总设计图
选用AT89C51引脚功能
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（计时器0外部输入）
P3.5T1（计时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
Pcb图
元器件封装
2、设计部分
根据《单片机接口设计》所选题目——基于单片机的万年历设计（数码管显示），画出原理图和板图。
原理图如下图所示：
PCB图如下图所示
部分元器件封装
数码管三极管
（2）元器件清单：
种类
个数
属性
电阻
16
2k
8
680
1
1k
单片机
1
AT89C51
数码管
6
8脚1位
三极管
15
NPN
1
PNP
电容
1
0.01uF普通
2
30pF普通
1
10uF电解
四脚开关
4
晶振
1
12MHz
40脚插排
5
设计心得
通过一周计算机绘图训练课程设计，让我熟悉AltiumDesigner绘图环境，各个功能模块，界面环境设置方法以及文件管理方法。
理解了用AltiumDesigner设计电子电路的基本思想。
掌握了用AltiumDesigner电子电路原理图的基法。
握了用AltiumDesigner绘制电子电路PCB板的过程。
对以往学过的单片机甚至本专业课程的理论知识有了更深的认识，让自己具有了计算机绘图基本能力，并为后继的专业课及工作打下扎实的基础。
在此过程中，通过原理图及PCB板图的绘制，培养了自己的动手能力，使自己具有能够选择合方案、合理布局、合理布线的能力。
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