电子系统实验报告.docx
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电子系统实验报告
电子系统设计专题实验报告
实验一基于AVRATmega128MCU的硬件PCB设计
一、实验目的和要求
目的：
1.掌握proteldxp软件的使用
2.掌握基于AVRATmega128MCU的硬件PCB设计
要求：
1.能够熟练使用proteldxp软件；
2.根据AVRATmega的原理图进行PCB设计
二、实验设计题目及实现的功能
实验设计题目：
基于AVRATmega128MCU的硬件PCB设计
实现功能：
设计出AVRATmega128MCU的硬件PCB，其中板子上应有的功能为最小集RSTOSCPowerISPLED温度
三、实验设计电路工作原理
3.1对proteldxp软件操作的一般步骤
4.1.1创建一个新的原理图图纸
1、在Files面板的New单元，选择File»New并点击SchematicSheet。
2、File»SaveAs将新原理图文件重命名。
指定原理图目录，在文件名栏键入Multivibrator.SchDoc，并点击Save。
3、当空白原理图纸打开后，注意工作区发生了变化：
主工具栏增加了一组新的按钮，新的工具栏出现，并且菜单栏增加了新的菜单项。
现在你就在原理图编辑器中了。
3.1.2在开始绘制电路图之前，设置正确的文件夹选项。
1、选择菜单Design»Options（文档选项），文档选项对话框打开。
本教程中，我们唯一需要修改的是将图纸大小（sheetsize）设置为标准A4格式。
在SheetOptions（图纸选项）标签，找到StandardStyles（标准风格）栏。
点击输入框选择A4样式。
2、点击OK按钮关闭对话框，更新图纸大小。
3、为将文件再全部显示在可视区，选择View»FitDocument。
【这个步骤对本练习没有什么特别意义】ProtelDXP中，你可以通过菜单热键（在菜单名中带下划线的字母）来激活任何菜单。
例如，对于选择View»FitDocument菜单项的热键就是在按了V键后按D键。
许多子菜单，诸如Edit»DeSelect菜单，是可以直接调用的。
要激活Edit»DeSelect»All菜单项，你只需要按X键（以调用DeSelect菜单）及A键。
3.1.3一般的原理图参数设置：
1、从菜单选择Tools»Preferences（热键T，P）打开原理图参数对话框。
这个对话框允许你设置全部参数，这些将应用到你将继续工作的所有原理图图纸。
2、点击DefaultPrimitives标签以使其为当前，勾选Permanent。
点击OK按钮关闭对话框。
3、在你开始绘制原理图之前，保存这个原理图图纸，因此选择File»Save（热键F，S）。
4.1.4创建一个新的PCB
1、在Files面板的底部的NewfromTemplate单元点击PCBBoardWizard创建新的PCB。
如果这个选项没有显示在屏幕上，点向上的箭头图标关闭上面的一些单元。
2、PCBBoardWizard打开。
你首先看见的是介绍页。
点Next按钮继续。
3、设置度量单位为英制（Imperial），注意，1000mils=1inch。
4、向导第三页允许你选择板轮廓。
本教程中我们使用我们自定义的板子尺寸。
从板轮廓列表中选择Custom，点击Next。
5、下一页进入自定义板选项。
本教程电路使用一个2x2inch的板子。
选择Rectangular并在Width和Height栏键入2000。
取消选择TitleBlock&Scale（标题栏和刻度）、LegendString（图标字符串）和DimensionLines（尺寸线）以及CornerCutoff（角切除）和InnerCutoff（内部切除）。
点击Next继续。
6、在这一页允许你选择板子的层数。
我需要两个signallayer，不需要powerplanes。
点击Next继续。
7、在设计中使用的过孔（via）样式选择Thru-holevias（通孔）only，点击Next。
8、在下一页允许你设置元件/导线的技术（布线）选取项。
选择Thru-holecomponents（通孔元件）选项，将相邻焊盘（pad）间的导线数设为OneTrack。
点击Next继续。
9、下一页允许你设置一些应用到你的板子上的设计规则。
设为默认值。
点Next按钮继续。
10、最后一页允许你将自定义的板子保存为模板，允许你按你输入的规则来创建新的板子基础。
我们不想将我们的教程板子保存为模板，确认该选项未被选择，点击Finish关闭向导。
11、PCB向导现在收集了需要的所有信息来创建新板子。
PCB编辑器将显示一个名为PCB1.PcbDoc的新PCB文件。
12、PCB文档显示的是一个默认尺寸的白色图纸和一个空白的板子形状（带栅格的黑色区域）。
要关闭图纸，选择Design»Options，在BoardOptions对话框取消选择DesignSheet。
13、现在图纸被关闭，选择View»FitBoard（热键V，F）将只显示板子形状。
14、PCB文档会自动添加（连接）到项目，并列表在Projects标签中紧靠项目名称的PCBs下面。
15、选择File»SaveAs来将新PCB文件重命名（用*.PcbDoc扩展名）。
指定这个PCB保存在硬盘上的位置，在文件名栏里键入文件名Multivibrator.PcbDoc并点击Save。
3.2通过上述步骤进行一个简单电路的测试，其原理图为：
PCB板是：
3.3进行AVRATmega128MCU原理图的创建。
四、实验程序设计
（1）对实验内容和实验电路进行分析，理出完成实验的设计思路。
（2）列出程序设计所使用的I/O端口或标志位、工作寄存器等资源的功能使用情况。
（3）画出程序设计流程图，包括主程序和各子程序流程图。
（4）自己设计的实验程序源代码。
（5）程序要有较详细的注释。
五、实验总结：
在进行编译的时候出现大量的错误，查其原因基本是各个模块在接口上存在问题，使得模块之间不能进行连接，所以得根据各个接口的功能设置其数据通路方向，得此解决问题；创建原理图时，图中也存在较多的悬浮标号，需要删除那些没有用到的悬浮标号；生成PCB板后进行布线的过程中，没有过布线的经验，使得布线很乱，在老师的指导下，基本较好的完成了布线
实验二、多功能电子公告板系统的电路与程序设计.
一．实验目的：
设计一个多功能电子公告牌系统。
实现汉字的显示、简单的滚屏和动画效果。
显示当前时间等。
二．实验要求：
要求汉字实现要求使用自己的小字库，可以在任意地方显示汉字。
汉子能按一定的方向流动并能消失。
三．实验原理：
LCD显示原理
1.LCD英文字符与汉字显示原理:
当用LCD显示英文字符或汉字时，需要将相应的字模信息写入LCD的显示数据缓存（DDRAM）中。
所谓“字模信息”是指待显示的字符或汉字在空间上的像素点分布信息。
一般的，英文字符的字模信息用16*8的像素矩阵来表示（如图5-2），而单个汉字的字模信息则用16*16的像素矩阵来表示（如图5-3）。
LCD每一个显示单元均与特定的显示数据缓存器（DDRAM）地址区域相对应，只要在指定的显示数据缓存器（DDRAM）的某个地址区域写入了完整的字模信息，则与该地址区域对应的LCD显示屏上便会显示该字符或汉字了。
图5-2LCD英文字符显示原理
图5-3LCD汉字显示原理
2.LCD图像显示原理:
LCM128645ZK的图像显示分辨率为128*64，每个像素信息用1个bit来表示，图像画面的显示效果就像一幅128*64大小的单色位图。
图像的像素信息存放在LCD的图像数据缓存器（GDRAM）中，只要向GDRAM中写入图像的像素信息，便可以在LCD上显示对应的图像了。
显示图像时，LCD屏幕上像素点的位置与图像数据缓存器（GDRAM）的地址存在一一对应的关系，具体的对应关系详见图5-9所示。
3.LCD读写控制:
在对LCD进行操作时，MCU需要向LCD写入命令字或数据，同时MCU也需要从LCD中读取当前LCD工作状态信息和地址等数据信息。
MCU对LCD的写操作时序如图4所示，MCU对LCD的读操作时序如图5-4所示。
当MCU需要对LCD进行写操作时，首先拉低LCD的读写控制线（R/W），随后置高LCD的引脚E以使能LCD。
最后，待数据引脚（DB0~DB7）上的数据准备好后，在LCD引脚E上产生一个下降沿，将待写入的数据或命令从I/O缓冲器中打入LCD的数据或指令暂存器中。
在写操作期间，若RS保持为低电平，则MCU向LCD写入指令；若RS保持为高电平，则MCU向LCD写入数据。
图5-4MCU写LCD时序图
当MCU需要对LCD进行读操作时，首先置高LCD的读写控制线（R/W），随后置高LCD的引脚E以使能LCD。
在读操作时，要求引脚E保持为高电平，直到读取过程完毕。
在读操作期间，若RS保持为低电平，则MCU读出当前LCD忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态；若RS保持为高电平，则MCU从数据暂存器中读出数据。
图5-5MCU读LCD时序图
四．实验代码：
#include
#include
#defineD_PORTPORTB
#defineSET_RS（）PORTD|=_BV（PD5）
#defineCLR_RS（）PORTD&=~_BV（PD5）
#defineSET_RW（）PORTD|=_BV（PD6）
#defineCLR_RW（）PORTD&=~_BV（PD6）
#defineSET_E（）PORTD|=_BV（PD7）
#defineCLR_E（）PORTD&=~_BV（PD7）
#defineNOP（）asm（"nop"）
#defineDATA1
#defineCMD0
uint8_tarr1[32]=
{0x00,0x00,0x00,0x08,0x7f,0xfc,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x3f,0xf8
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0xff,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00
};//‘三’的编码地址
uint8_tarr2[32]=
{0x00,0x04,0x7f,0xfe,0x40,0x24,0x5f,0xf4,0x41,0x04,0x41,0x04,0x41,0x44,0x4f,0xe4
0x41,0x04,0x41,0x44,0x41,0x24,0x41,0x04,0x5f,0xf4,0x40,0x04,0x7f,0xfc,0x40,0x04
};//‘国’的编码地址
uint8_tarr3[32]=
{0x00,0x00,0x00,0x08,0x7f,0xfc,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x10,0x3f,0xf8
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x04,0xff,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00
};
uint8_tarr4[32]={0x00,0x04,0x7f,0xfe,0x40,0x24,0x5f,0xf4,0x41,0x04,0x41,0x04,0x41,0x44,0x4f,0xe4
0x41,0x04,0x41,0x44,0x41,0x24,0x41,0x04,0x5f,0xf4,0x40,0x04,0x7f,0xfc,0x40,0x04
};
uint8_thztab[16*64]={
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X07,0X80,0X00,0XF0,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X8E,0X00,0X00,0X38,0X80,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0XF8,0X00,0X00,0X0D,0XC0,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0XF0,0X00,0X40,0X07,0X80,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0XE0,0X00,0X40,0X03,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0XC0,0X00,0X50,0X01,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X09,0X80,0XC0,0X5C,0X00,0XD8,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X1F,0X00,0X00,0X54,0X00,0XF8,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0XC0,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X71,0XC7,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X04,0X31,0XC6,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0C,0X7F,0XFE,0X18,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0E,0XE0,0X07,0XF8,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0F,0X00,0X3E,0X52,0X00,0X70,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X06,0X00,0X3A,0X51,0X00,0X60,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X06,0X00,0X18,0X51,0X80,0X30,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0C,0X00,0X20,0X50,0X80,0X32,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X83,0X87,0X07,0X00,0X7C,0X00,0X22,0X00,0X40,0X1E,0X03,0X87,0X04,0X1C,0X00,
0X03,0X84,0X48,0X88,0X00,0X78,0X00,0X00,0X50,0X44,0X1E,0X04,0X48,0X9C,0X22,0X00,
0X00,0X84,0X48,0X90,0X00,0X18,0X03,0X9F,0XFE,0XFC,0X18,0X00,0X48,0X84,0X22,0X00,
0X00,0X82,0X88,0X9E,0X00,0X18,0X03,0X3F,0XFC,0XF0,0X08,0X00,0X48,0X84,0X22,0X00,
0X00,0X83,0X88,0X91,0X00,0X18,0X03,0X3F,0XFC,0XE0,0X08,0X00,0X88,0X04,0X22,0X00,
0X00,0X84,0X47,0X91,0X00,0X78,0X00,0X3F,0XFC,0X00,0X18,0X01,0X88,0X84,0X20,0X00,
0X00,0X84,0X40,0X91,0X00,0X78,0X00,0X1F,0XF8,0X00,0X0F,0X03,0X08,0X84,0X22,0X00,
0X00,0X84,0X41,0X11,0X00,0X58,0X00,0X07,0XF0,0X00,0X0F,0X04,0X08,0X84,0X22,0X00,
0X03,0XE3,0X8E,0X0E,0X00,0X18,0X00,0X07,0XF0,0X00,0X08,0X07,0XC7,0X1F,0X1C,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X18,0X00,0X07,0XF0,0X00,0X18,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X18,0X00,0X07,0XF0,0X00,0X18,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X7C,0X00,0X0F,0XF8,0X00,0X1C,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X6C,0X00,0X0F,0X28,0X00,0X1E,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X04,0X00,0X00,0X00,0X00,0X3E,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X04,0X04,0X19,0X0A,0X00,0X30,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X06,0X00,0X24,0X01,0X00,0X60,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X1F,0X01,0XE4,0X01,0XC0,0X60,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X1F,0XB8,0XE4,0X01,0XC0,0XF8,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0XCC,0XE0,0X01,0XC1,0XB0,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0XC4,0X00,0X00,0X01,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0XF7,0XDF,0X7F,0XFF,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0XF8,0X00,0X00,0X0F,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0X9C,0X00,0X00,0X1F,0X80,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0F,0X00,0X00,0X71,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X0F,0XC0,0X01,0XF8,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X1C,0XFC,0X3F,0X38,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X08,0X3F,0XFE,0X10,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X31,0XC6,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X71,0XC6,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X01,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,0X00,
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