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经济型 数控 钻床 控制系统 硬件 电路设计

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南京工程学院毕业设计任务书 自动化 系 自动化（数控技术应用） 专业设 计 题 目 经济型数控钻床控制系统 硬件电路设计 学 生 姓 名 黄 李 刚 班 级 数控034 起 止 日 期 3月1日至6月15日 指 导 教 师 华 茂 发 教研室主任 葛 红 宇 发任务书日期 2007年3月 1日1.毕业设计的原始数据： 控制轴数：三轴（X轴、Y轴、Z轴）。扩展存储器：32K程序存储器，8K数据存储器。显示：四排LED。I/O接口：若干2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)： 采用8031作为主CPU， 外扩32K程序存储器， 8K数据存储器；用 89C2051作从CPU，控制四排LED显示；键盘用8155扩展；X轴、Y轴、Z轴步进电机正、反转脉冲信号经锁存器输出；用8255扩展若干输入、输出信号接口。3.毕业设计应完成的技术文件：（1）毕业设计说明书（论文）（2）控制系统原理图（3）PCB图（4）英文资料译文4.主要参考文献：1.何立民. MCS-51单片机应用系统设计. 北京：北京航空航天大学出版 社，1990年2.李朝青. 单片机原理及接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，19993.赵德安等. 单片机原理与应用. 北京：机械工业出版社，20045.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起 止 日 期工 作 内 容备 注第一周第二周第三周第四周第五周第六周第七周第八周第十周第十一周第十二周第十三周第十四周第十五周第十六周熟悉课题收集资料写毕业设计开题报告拟定方案CPU扩展电路设计显示电路设计手动键盘和编辑键盘电路设计I/O扩展电路设计用PROTEL绘制CPU扩展电路原理图用PROTEL绘制其余电路原理图绘制PCB图英文资料翻译写论文修改论文答辩教研室审查意见： 室主任 年 月 日系部审查意见： 系主任 年 月 日南 京 工 程 学 院毕业设计（论文）选题、审题表教研室数控技术应用指导教师华茂发职称副教授申报课题名称经济型数控钻床控制系统硬件电路设计课题性质 工程设计课题来源 自拟课题 课题简介 该课题为钻床专用控制系统。控制钻床的X、Y、Z三个坐标。选择51系列单片机作CPU，外扩数据存储器、程序存储器、四排LED显示器、编程键盘、手动键盘及输入/输出信号接口电路等。用Protel软件设计硬件电路原理图及PCB图。所需经费 200元上机时数300小时/人课题要求（包括所具备的条件） 计算机,Protel软件。课题工作量 要求 硬件电路及PCB图设计，1人。 教研室审定意见 室主任签字：系领导小组审定意见 系主任签字：说明： 1、该表为毕业设计（论文）课题申报时专用，由选题教师填写，经教研室讨论、室主任签字，报系领导小组审定，系主任签字后生效。2、上机时数可填：xx时数/人或者该课题所需总时数。3、选题结束后，该表要求统一存放在系办公室备查。 南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）题目： 经济型数控钻床控制系统硬件电路设计 专 业： 自动化（数控技术应用） 班 级： 学生姓名： 指导教师： 起迄日期： 设计地点： _ Graduation Design (Thesis) Hardware Design of Economic NC Drilling MachineByHuang Li gangSupervised byAssociate Prof. Hua mao faDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune, 2007南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）摘 要本文介绍了经济型数控钻床控制系统硬件电路的设计方法。该控制系统以8031为主CPU，用它来控制整个数控钻床的工作,另外选用89C2051作从CPU ，实现对八位LED动态显示电路的控制。主CPU 8031扩展了外部程序存储器27256和数据存储器6264，外部程序存储器用于存放系统程序；数据存储器用于存放加工程序和数控系统处理的中间数据。本设计用8155来实现键盘接口电路的扩展。数控钻床的MDI方式包括手动、自动、空运行、回零、编辑等，它的扩展本设计选用了8255芯片的PA口。步进电机控制信号由8031发出，通过总线驱动，由74LS273D触发器向外发送。利用8155和8255的剩余口进行输入输出接口电路的扩展。各芯片间信息的相互传递，通过数据总线和控制总线来实现。加之以相应的软件，此系统就构成了完整的数控钻床控制系统。它不仅可以作为经济型数控钻床的控制系统，还可用作对普通钻床的数控改造。在国内的中小企业将有一定的应用市场。关键词：数控钻床；控制系统；电路设计；- II -南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTIn this paper, the design of economy numerical control system for drilling machine is introduced. A 8031 used asthe host CPU, the control system controls the entire numerical drilling machine. Another MCU, 89C2051, is used as the slave CPU to achieve the control of LED. An external ROM 27256 and a RAM 6264 was used to store system program and the machining data separately. And the keyboard function was realized with an 8155. The MDI function of the NC drilling machine including manual and automatic operation, returning to zero, editing and so on, which were realized with the PA port of a 8255 chip. The control signal, with which the step motor is driven, was generated with a MCU, 8031, and transmitted with a D latch 74LS273. Other ports of 8155 and 8255 were used for the I/O signal of the NC system. The information exchange of different chips was realized with the data bus and the control bus. With adequate software, this system can be integrated to NC system of a drilling machine or used in the reconstruction of universal drilling machine. So it will find its widely usage in the markets of middle or small enterprise.Key words： Numerical control drilling machines; control system; design of circuit南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）目 录 第一章 绪论11.1 引言11.2 选题背景与意义11.3 研究现状21.4 本文的结构3第二章 数控钻床控制系统电路设计42.1 设计总体思路及结构.52.2 数控钻床控制系统主CPU的选择52.3 控制系统复位电路的设计6 2.4 存储器扩展电路设计72.5 键盘扩展电路设计11 2.6 显示电路设计14 2.6.1 八段数码管动态显示电路.14 2.6.2 十六段数码管静态显示电路.212.7 输入/输出信号接口电路设计222.8 步进电机控制信号输出接口电路设计252.9 译码电路设计.25第三章 控制系统电路原理图以及PCB图的绘制27 3.1 电路原理的图绘制27 3.2 PCB图的绘制28第四章 结论304.1论文总结304.2 感想30致谢32参考文献33附录A：英文资料.34附录B：英文资料翻译.41附录 C： 硬件设计PCB图48附录 D：硬件设计原理图及光盘南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1 引言 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。 目前我国机床总拥有量约为400 万台，其中数控机床只有8 万多台，远远低于美国、日本、德国、韩国等制造业发达国家机床数控化率20 以上的水平。主要表现在设备老化陈旧、自动化水平低、技术水平落后、劳动生产率低，严重影响了生产力的发展。采用先进的工艺设备，逐步增加数控机床所占比重，已经成为我国制造技术发展的总趋势，也是企业走出困境、提升水平，实现跨越式发展的必由之路。提高机床数控化率有两个途径：（1）购买新的数控机床； （2） 把普通型的旧机床改造成数控机床。目前我国的普通钻床仍占很大比重，所以才会出现上述的大量求购意向，而且还有的小型企业不愿废弃原有的普通钻床，想要在已有的普通钻床基础上进行数控改造，这都需要开发适合普通机床改造的经济型数控系统。1.2 选题背景与意义由于我国现处于社会主义初级阶段，经济水平相对而言比较落后，普通钻床占据着国内绝大多数的市场，而普通钻床有着很大的弊端，如精度方面达不到要求，工作效率比较低。所以经济型数控钻床以及对普通钻床进行经济型数控钻床改造，在国内还是有着十分广阔的前景。本设计选用了8031单片机作为核心，开发通用型数控钻床的控制系统。它具有以下几点优势：1）开发成本低。 8031单片机芯片的价格（10元左右）相对现在比较前沿的EDA板（200元左右）而言有着绝对的优势。2）电路设计简单。3）通用性好。相对于传统的由纯硬件组成的普通钻床控制电路而言，它的控制信号是由芯片发出的，所以它的控制系统的通用性很强。它不但能用做经济型数控钻床的控制系统，而且可以用来对普通钻床进行数控改造。所以此课题有一定的研究价值，能取得一定的经济效益及社会意义。1.3 研究现状 随着科技发展的日新月异，新一代的CPU及控制算法不断推陈出新，目前，数控技术正在发生根本性变革，较传统相比，各方面都有很大的提高。1高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。2柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。3工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。4智能化新一代PCNC数控系统 智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。1.4 本文结构本文以数控钻床硬件电路的研发工程项目为应用背景，对数控技术进行了研究。全文共分为四章，各章的主要内容如下：第一章扼要地介绍了国内外数控技术的现状发展趋势与研究背景；第二章分模块地介绍了整个数控钻床控制系统的硬件电路及相关芯片的结构与用法。第三章对怎样用绘制软件PROTEL99SE完成本毕业设计的原理图及PCB图作了简单的介绍；第四章对数控钻床控制系统硬件电路设计工作进行了总结，给出了存在的问题和进一步研究的方向。第二章 数控钻床控制系统电路设计2.1 设计的总体思路及结构本设计是以8031单片机为核心，开发通用型数控钻床的控制系统。从CPU 选用了89C2051，用来对动态显示电路进行控制。之所以选择8031单片机作为主CPU是因为它价格便宜，性能稳定，被广泛地用于工程设计中。选用89C2051对动态显示进行控制，不但节省了很多硬件，节约了成本，而且使8031主CPU不必花很多时间用在对显示电路的控制上，从而使得此系统运行更快，更稳定。 总体设计一共分为七个模块来实现整个控制系统的各功能。它们分别是：（1）控制系统复位电路模块 包括上电复位和手动复位，当系统上电时复位引脚获得高电平，使系统复位。急停键和复位键按下时都可以使系统复位，急停时还可使CPU进入中断程序保存有用的数据。（2）存储器扩展电路模块 选用27256 32KB程序存储器对8031进行程序存储器扩展，用74LS373对8031的低八位地址进行锁存，与高七位地址组合得到十五位地址，即可对27256的地址进行选择。选用6264 8KB数据存储器，进行数据存储器扩展，用138对它进行片选。 （3） 键盘扩展电路模块 它分为两部分，分别是8031P1口手动键盘扩展和8155矩阵键盘扩展。P1口用于手动键盘的输入端，分别控制，X轴、Y轴、Z轴以及起动、停止、超程报警，用8155的PA口和PC口扩展了40个按钮的矩阵键盘。 （4）显示电路模块 分为动态显示电路和静态显示电路。四排动态显示由89C2051来控制，它用来显示数字字符。十六位静态显示是由8031主CPU控制的，它用来显示英文字符。 （5）输入输出接口电路扩展模块 它分为8255扩展电路和8155I/O信号接口电路。8255的PA口作为MDI（自动运行、空运行、回零、编辑、手动）方式的输入端，PB口和PC口用于CPU与外部信号的收发。8155的PB口用于CPU与外部信号的联络。（6）步进电机控制信号输出模块 8031的脉冲信号通过74LS245总线驱动器驱动，由74LS273向外发送步进电机脉冲。（7）74LS138译码电路 8031通过74LS138译码得到各芯片的片选地址，加上相应的读写信号，从而控制整个数控钻床控制系统。 图2.1为整体系统模块构成框图。 626416段LED静态显示电路272568031主CPU8155矩阵键盘I/O信号的收发74LS24520518255手动键盘74LS373动态显示至步进电机驱动收发信号电路MDI方式转换开关 图2.1 模块构成框图2.2 控制系统主CPU选择 作为主CPU的8031是本设计的核心芯片。MCS-51系列中，各种廉价的普及型8031单片机为我国单片机技术的普及、推广做出了巨大贡献。8031具有价格低、功能强、使用灵活、开发方便等特点，输入输出口也够用，所以能用于数控钻床控制系统的设计；而本人在大学课程中的单片机和微机原理两门专业课，都对此芯片作了详细的介绍。因此我选用8031单片机作为此系统的核心CPU。1. 8031单片机的特点1）具有功能很强的8位中央处理单元（CPU）；2）片内有时钟发生电路（12MHZ），每执行一条指令的时间为14s;3）片内具有128字节的RAM；4）具有21个特殊寄存器；5）可扩展64K字节的外部数据存储器和64K字节的外部程序存储器；6）具有4个I/O口，32根I/O线；7）具有2个16位定时器/计数器；8）具有5个中断源，配备2个中断优先级；9）具有一个全双功串行接口；10）具有位寻址能力，适合逻辑运算。从上述特性可以看出这种8031芯片集成度高、功能强，只需增加少量外围器件就可以构成一个完整的微机控制系统。28031引脚功能8031一共有40个引脚，见图2.2,其中Vcc(40脚)接+5V电压，VSS接地。XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)接外部晶振的信号（我选择的晶振频率为12MHZ），即把外部振荡器的信号直接连到内部时钟发生器输入端。ALE(30脚)允许地址锁存引脚，用于锁存地址的低字节。它可用作对外输出时钟，或用于定时。PSEN(29脚)外部程序存储器读选通信号引脚。在从外部程序存储器取指令期间，每个机器周期PSEN两次有效。在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次信号将不出现。此引脚可驱动八个TTL门电路。EA(31脚)对于8031而言此引脚必须接地，这样才能选择外部程序存储器27256。P1口（1脚8脚）：是八位准双向I/O口。由于这种接口输出没有高阻，输出也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动四个TTL负载。在此模块中P1口用来进行手动控制主轴进给。由于此钻床系统为三轴控制（Z，Y，Z），加上启动与暂停口（超程与暂停共用一个端口），P1口的8个输入端都被充分利用。P2口（21脚28脚）：是八位准双向I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为高8位地址总线，送出高八位地址。P2口可以驱动四个TTL负载。P3口（10脚17脚）：是八位准双向I/O口。P3能驱动四个TTL负载。它作为第一功能使用时，即作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表2.1所示。表 2.1 P3口第二功能表引脚第二功能P3.0RXD(串行口输入端)串行P3.1TXD(串行口输出端)P3.2INTO(外部中断0请求输入端，低电平有效)P3.3 INT1(外部中断1请求输入端，低电平有效)P3.4T0(定时器/计数器0计数脉冲输入端)P3.5T1(定时器/计数器1计数脉冲输入端)P3.6WR(外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效)P3.7RD(外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效)2.3 控制系统复位电路设计 当振荡器运行时，在RST(9脚引脚)上出现两个机器周期的高电平，使单片机复位。复位电路可分为系统上电复位和手动复位，如图2.2所示，系统上电瞬间电容C1和C4充电，与非门的两个输入端为低电平，输出高电平使系统复位。按下“复位”按钮与“急停”按钮都可使系统复位。当按下复位按纽时，与非门“2”号引脚经电阻分压所得低电平，使单片机复位。当急停键没按下时，此端管脚处于高电平，即与非门的一个管脚“1”为高电平，此时若连接与非门的另一个管脚的复位按钮没按下，则“2”号引脚也为高电平，两个高电平与非所得低电平，8031不复位。若按下急停键，与之连接的二极管导通，“1”号引脚为低电平，此时无论复位按钮有没有按下，与非门的输出端为高电平，使8031复位，同时INTO的输入端口为低电平，向CPU申请中断。 2. 图2.2 控制系统复位电路图2.4 存储器扩展电路设计图2.3为存储器扩展电路模块，该模块除了8031外，还用到：74LS373、74LS138、27256、6264四个主要芯片。由于本系统是采用8031作为主CPU，所以必须外接一个ROM。而27256EPROM是具有紫外线可擦除，可编程功能的只读存储器,当它置于紫外线灯下照20ms以后，内部内容变为全“1”，通过编程器将程序代码写入后消息不会丢失，可靠性很高。所以本模块选择它作为程序存储器扩展芯片。其引脚意义如下：AOA14：地址输入线。因为27256一共有15根地址线，所以A15号地址线没有选用，设取值为“0”。27256地址范围见下表2.2。 表2.2 程序存储器地址表 地址线地址A15 A14 A13 A12 A11 A1 A00 0 0 0 0 0 0 0000H0 0 0 0 0 0 1 0001H0 0 0 0 0 1 0 0002H 0 1 1 1 1 1 0 7FFEH0 1 1 1 1 1 1 7FFFHD0D7为三态数据总线（有时用O0O7表示）。读或编程检验时为数据输出线，编程时为数据输入线。维持或编程禁止时为高阻抗。 OE为读选通信号输入线，低电平有效，它与8031的PSEN外部存储器读选通信号相连。8031 从27256取指令期间，每个机器周期PSEN两次有效，即OE引脚两次出现低电平。在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次信号将不出现。编程电源输入线VPP（此模块中VPP接+5V，电压通过电容与片选信号CE隔离）。片选信号CE，低电平有效，此时CE接地，选中27256。由于27256的地址线为15位，而主CPU8031的ADOAD7是分时复用的，所以必须有一个地址锁存器，锁存低八位地址。由于我在大学课本中只接触到74LS373一种地址锁存器，所以选择它来进行地址锁存。其管脚中D0D7为数据输入端，Q0Q7为数据输出端 ，OE为输出控制端，当OE为低电平时，允许D0D7输出到Q0Q7上，当OE为高电平时，输出线为浮空状态，此模块中OE接地，使74LS373一直有效。LE为数据输入控制线，当LE为高电平时，输出端Q0Q7和输入端D0D7的状态相同，当LE为低电平时(下降沿)，输入端D0D0的数据锁入到Q0Q7的8位锁存器中。在此钻床控制系统中，主控程序都被固化在27256EPROM中，主CPU通过运行其中程序来对整个钻床系统进行控制。而数控钻床在运行过程中将其正在执行的程序和各种计算的结果存储到RAM中，8031内部128B的RAM显然是不够的。所以必须外扩一个RAM。 图2.3 存储器扩展电路图本设计选择采用半导体静态随机存储器RAM作为数据存储器扩展。之所以选择SRAM，是因为考虑到它与DRAM相比抗干扰能力强，无需刷新逻辑电路就可以保持数据信息的不丢失。在SRAM系列中，容量为8KB的6264作为本设计的外扩RAM较为合适，其中：A0A12：地址输入线。 D0 D7：双向三态数据线，有时用00O7表示。 CS1:片选通信号输入线，低电平有效，此信号与138的Y5相连，经译码得出6264的地址范围。地址范围见表2.3。OE:读选通信号输入线，低电平有效，它与8031的 RD相连。WE: 读选通信号输入线，低电平有效，它与8031的WR连接。VCC: 工作电源5V。GND:线路接地。图中6264的CS，为第二片选信号，高电平有效。CS=1,CE=0选中6264。在此模块中因为CS所需的高电平为3.3V,而系统所能提供的为5V，所以必须接表2.3 数据存储器地址表 地址线 地址A15 A14 A13 A12 A1 A01 0 1 0 0 0 A0OOH1 0 1 0 0 1 A001H 1 0 1 1 1 0 BFFEH1 0 1 1 1 1 BFFFH一分压电路，见下图2.4。两个电阻R1和R2的阻值分别为5.1K和10K，经计算CS端口分压所得电压约为3.3V。又因为6264是随机存储器，所以如果不外接电源，系统一但掉电，其中的数据将会丢失，为了保存其中有用的数据，本模块还设计了掉电保护电路。 如图2.5所示，当系统没有掉电时，上面的二极管导通，由于干电池的电压小于5V，所以下面的二极管截止，6264由系统供电。当系统掉电时，下面的二极管导通，6264由干电池供电。 CS2图2.4分压电路 图2.5掉电保护电路2.5 键盘扩展电路设计数控钻床的控制系统需要一个人机对话装置，这种人机对话装置通常采用键盘和显示器。显示器是单片机应用系统人机对话中常用的输出装置，键盘是单片机应用系统中人机对话常用的输入装置。键盘的结构有两类，一类是独立式键盘，另一类是矩阵式键盘。本系统中我用8155扩展了一个四十个按钮的矩阵式键盘(见图2.6),用8031的P1口扩展了一个八按钮的独立式键盘（见图2.8）。下面对键盘的设计进行详细的介绍。18155键盘扩展电路 8155键盘扩展电路可分为四部分：矩阵式键盘，8155芯片，上拉电阻，74LS466。 如图2.6所示，矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处，每当一个键按下时，通过该键将相应的行、列母线连通。8155的PA口作为输出口，输出键盘的扫描信号，C口作为输入口，用来接收键盘读入的信号。根据按下键的不同，产生的键值也不同，一个键对应于一个键值，事实上每个键的输出与输入的组合是唯一的，只要按下一个键，那么就可以得到一个键的编码值，这个值由软件控制，不同的键，编码值是不同的。矩阵式键盘的优点是：它能最大化地利用可编程I/O设备的端口。很好地满足多键值键盘设计的需要。在本模块中，键盘电路用到了8155的8个PA口和5个PB口，扩展了40个键值的矩阵式键盘。图2.6 8155键盘扩展电路模块（1）8155地址的分配 双向地址数/据线AD0AD7，分时传送但单片机和8155之间的地址、数据、命令、状态信息。在地址锁存信号ALE下降沿将AD0AD7上的低8位地址、RAM/IO口选择信息锁存。因此，MCS-51单片机的P0口输出的低8位地址不需要再外接锁存器。IO/M=0时单片机选择8155中的RAM读/写， AD0AD7上地址为RAM单元地址；IO/M=1，单片机选择8155寄存器或端口，地址分配见下表2.5。CEIO/MA7A6A5A4A2A1A0所选端口01000命令/状态寄存器01001A口01010B口01011C口01100计数器低八位01101计数器高八位00RAM单元表2.5 8155地址分配表由于CE片选信号在此模块中连接74LS138的 Y4（图2.21），IO/M端接A12，所以根据表2.5，可得此8155端口的具体地址表见表2.6。 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0所选端口 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0命令/状态寄存器 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1A口1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 B口1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 C口 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0计数器低八位1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 计数器高八位1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 RAM单元表2.6 8155口具体地址分配表命令状态寄存器：9000HA口地址：9001HB口地：9002H C口地址：9003H计数器低八位：9004H计数器高八位：9005H 内部RAM：8000H80FFH。（2）与8031的连接 读写控制输入线RD、WR，低电平有效，它与8031的读写信号连接在一起。此键盘电路中PA口的8个端口连接一个非门集成电路74LS466，它作为此矩阵式键盘的输出口，输出键盘的扫描信号。PC口作为输入口，用来接收键盘读入信号。剩余的PB口用于输入输出信号的收发。T1口接主CPU的INT1端口，用于申请中断。VCC、VSS ：+5V电源和接地。8155提供的PA口、PB口、PC口以及定时器/计数器都是可编程的。CPU通过写命令字来控制对它们的操作，通过读状态字来判别它们的状态。命令字和状态字寄存器公用一个地址，命令字寄存器只能写不能读。状态字寄存器只能读不能写。（3） 八三态反向缓冲器74LS466 此模块中74LS466的使能端G1，G2接地，充当八个非门。图2.7为其管脚图。图2.7 八三态反向缓冲器74LS466管脚图2. 8031 P1口手动键盘 本钻床手动进给方式是用独立式键盘来实现的。独立式键盘的每个键都是有一根信号线与单片机相连，所有按键共接一个公共地，每个键相互独立，互不影响。如图2.8所示8031的P1口外接八个按钮，按钮的另一端共同接地。八个按钮分别对钻床主轴的+X、-X、+Y、-Y、+Z、-Z方向的进给运动和启动、暂停、超程报警进行控制（其中输入超程信号和暂停信号接入同一端口P1.7）。当没有进给或启动暂停需要时，8个端口由上拉电阻引入高电平，当有进给或启动暂停需要时，按下所需按钮+5V电压与接地之间形成电压差产生电流，此端口电压为低电平，CPU通过读此端口对各信号的输入进行相应的控制。2.6 显示电路设计本设计的显示电路可分为两种，静态显示和动态显示。图2.8 手动键盘电路图静态显示不占用CPU工作时间，但需要使用锁存器进行数据锁存，而本设计如果采用静态显示方式的话就需要使用几十个锁存器，这样硬件电路太复杂，而且会造成设计成本提高。而本人设计的是经济型数控系统，所以本设计采用动态显示方式，而动态显示方式虽然可以减少硬件使原理图简洁，但严重占用CPU时间，影响控制系统处理其他数据的速度。所以决定使用一个从CPU，专门用来控制显示电路。显示CPU主要是按照主CPU8031送来的显示命令和显示内容，组成相应的显示信息，负责产生显示器所需要的扫描信号，控制显示器按规定的显示方式显示有关信息。2.6.1 八段数码管动态显示电路LED八段数码管动态显示是本设计的一大特色。在此模块中一共用到五个芯片。分别是89C2051从CPU（一个），LED八段数码管四排（共24个），74LS164（4个），74LS273（一个），74LS138（一个），和74LS465（一个）。图2.9为八段数码管动态显示模块。器件从上到下从左到右分别为，74LS273、98C2051、74LS164、LED八段数码管、74LS138、74LS465。 1.动态显示原理图2.9八段数码管动态显示模块图中，89C2051的P3.3口、P3.4口、P3.5口分别与74LS138译码器的A、B、C三输入端相连，且74LS138的三个使能端都有效。74LS138的输出端YOY5分别接74LS465的输入端D1D6，输出端Q1Q6分别接六纵排8段LED数码管的“3”“8”引脚，（数码管是共阴极接法）当89C2051 P3.3口、P3.4口、P3.5口输出“000”时，Y0端输出低电平，选中第一列（从右往左）LED，第一列数码管发光，显示字符。当三口输出“001”时，第二列数码管发光，显示字符，以次类推，当译码管译码速度很快，且74LS164移位达到一定频率时，给人的感觉是，所有数码管显示字符，这就实现了8段数码管的动态显示。由此看出，89C2051在此显示模块中对各个芯片起控制作用。2.89C2051选用89C2051对动态显示进行控制，不但节省了很多硬件，节约了成本，而且使8031主CPU不必花很多时间用在对显示电路的控制上，从而使得此系统运行更快，更稳定。（1）89C2051的性能及特点 89C2051是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，片内带2KB的快闪可编程及可擦除只读存储器（FPERROM）。它与主CPU8031指令兼容，片内FPEROM允许对程序存储器在线重新编程。ATMEL的2051将具有多种功能的8位CPU与FPEROM结合在同一芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了高度灵活价格适宜的方案。2051还增加了在零平下工作的静态逻辑方式及两种软件可选的省电模式。其中，在闲置模式下，CPU停止工作，但RAM,定时/计数器，串行口和中断系统仍然在工作，在掉电模式下，只保存RAM的内容，振荡器停振，关闭芯片的所有其他功能，直到下一次硬件复位为止。 89C2051主要性能如下：1）低功耗的闲置与掉电模式。2）有片内精密模拟比较器。3）可直接驱动LED。4）可编程串行通道。5）5个中断源。6）2个十六位定时器/计数器。7）15条可编程I/O线。8）宽工作电压范围为2.7V6V。9）两级程序存储器加密。10）全静态工作方式：0HZ24MHZ。 11）与MCS-51产品兼容。12）2KB再线可重复编程快闪存储器， 图2.10 89C2051引脚图寿命可达1000次写/擦除周期。 （2）引脚功能说明 89C2051引脚分布如图2.10所示。VCC供电电源。 GND电路地。 P1口为双向八位I/O口。P1.2P1.7引脚有内部上拉电阻P1.0和P1.1需要外部上拉电阻。P1.0和P1.1还作为模拟比较器的正输入端和负输入端，与片内精密比较器相连。P1口输出缓冲器能吸收20mA灌入电流，并可直接驱动LED显示器。当向端口写入电平“1”时，可作为输入引脚。因为P1.2P1.7有内部上拉作用，此时若有外电路作为输入，引脚会向外灌电流（In）。P1口在快闪编程与校验功能中还承担数据代码接收任务。在本设计中P1口用作数据输入端，连接D触发器74LS273的输出端见图2.9。P3口P3口只有七位P3.0P3.5和P3.7引脚具有内部上拉电路。P3.6为内部比较器输出，无外部引脚。89C2051无RD和WR控制信号，P3.7为一般I/O线，在本控制系统中P3.7与8031的RXD（十号管脚）相连，作为89C2051与8031信号联络脚。P3口输出缓冲器能吸20mA灌入电流，当向端口P3写入电平“1”时，可作为输入端口。因为具有内部上拉作用，当P3口有外部低电平输入时，引脚向外产生灌电流（In）。时钟电路的设计，外接晶体引脚XTAL1和XTAL2接外部振荡器信号，即把外部振荡器的信号直接连到内部时钟发生器的输入端，并上两个电容，C101取30 p,C102也取30p，如图2.11所示。本人设计的原理图中使用了12MHz晶振，则根据单片机CPU的工作时序，其3个周期的具体值计算如下： 振荡周期=；机器周期=；指令周期=。图2.11 89C2051复位电路PST复位输入端。振荡器工作时，该引脚上两个机器周期高电平可复位89C2051。如图2.11当系统上电时，电容C3相当于短路，+5V电压通过电阻R4直接与地导通，此时非门输入端为低电平，经反向器输出高电平，复位89C2051。当手动复位开关没有按下时，+5V电压通过反向器变为低电平后引入复位端，此时89C2051没有复位。当按下手动复位按钮时，+5V电压与接地线导通，反向器输入端为低电平，输出高电平，复位89C2051。3.移位寄存器74LS16474LS164八位移位寄存器在本设计中一共用到四个，且都是用来连接LED数码管，进行动态显示数据移位的74LS164为8位移位寄存器，特点是具有选通串行输入端和一个异步清除输入端。当一个（或两个）选通串行输入端的低电平禁止进入新数据，并把第一个触发器在下一个时钟脉冲来后复位到低电平时，选通串行输入端（A和B）可完全控制输入数据。一个高电平输入后就使另一个输入端复能，后者就决定了第一个触发器的状态。虽然不管时钟处于高电平或低电平时，串行输入端的数据都可以被改变，但只有满足建立条件的信息才能进入。时钟控制发生在时钟输入由低电平到高电平的跃变上。为了减小传输线效应，所有输入端均采用二极管钳位。图2.12 74LS164引脚图在本模块中，A口B口同时从89C2051的P3.0口引入，这就保证了，在时钟信号上升沿时被移入的数据Q0为P3.0口的数据。第二个74LS164的A、B端接第一个74LS164的Q7，第三个，第四个74LS164与此类似，四个时钟信号连接在一起，这样做的目的是，被引入的数据可以逐位地从上一个74LS164移位到下一个74LS164，89C2051可以一次送一列数据进行显示。74LS164的功能表见表2.7输 入输 出清零时钟A BQ0 Q1 Q7L L L LHL Q00 Q10 Q70HH HH Q0n Q6nHL L Q0n Q6nH LL Q0n Q6n表2.7 74LS164功能表 4.74LS138译码器 74LS138地址译码器，在本设计中一共用到两个。此时是利用它来实现对六列LED共阴极数码管公共端分时选中，进行动态显示，图2.13为74LS138引脚图。图2.13 74LS138引脚 表2.8 3线-8线译码器74LS138的功能 本模块中74LS138的六个输出端Y0Y5通过74LS465分别与LED的位选端连接,所以当输出端出现一个低电平时,一列LED同时被选中。“4”、“5”号引脚共同接地，“6”号引脚接+5V高电平，使它的使能端有效。5LED八段数码管LED八段数码管是本设计中使用最多的器件，因为我设计的钻床系统是三坐标进给的，共需三排LED进行数据显示，加上一排程序显示（字母用一个十六位LED数码管进行显示）所以总共需要四排LED数码管。而钻床工作台的行程一般不会超过一米，即显示的最大字符为“99999”(mm),加上第一位符号位，所以每排六个LED数码管已能满足要求。所以一共用 图2.14 LED八段数码管管脚图 到了24个八段LED数码管。图2.14为LED八段数码管的管脚图，在本模块中把“3”和“8”管脚相连接，与74LS465的输出端相连，每个位选端连接一与+5V电压相连的上拉电阻，且与74LS164的反向输出端相连。当74LS138译码出一个低电平时，连接此引脚的列数码管被选中。674LS273D触发器（带清零）图2.15为74LS273管脚图，本模块中，它的输入端接经总线驱动后的数据信号，输出端接89C2051的输入端， “1”号清零引脚接高电平，不让它处于清零状态。时钟信号输入端，见图2.16，与一个或门的输出端连接，或门的输入端为74LS138译码器的Y1脚和写允许信号。74LS273功能表见表2.9。 表2.9 74LS273功能表 输 入输 出清零 时钟 DQL H 上升沿 HH 上升沿 LH L L H L Q（锁存）图 2.15 74LS273管脚图2.16 74LS273地址选择图由上表2.9和图2.16可知，当A0A15为0010,0100,0000,0000B即2400H时（没有用到的地址线都为0），且写信号由低向高跳变时，“11”号引脚出现上升沿，触发数据由D端送入Q端。时序如图2.17所示。地址 数据 写信号图2.17时序波形图 由图2.16可以看出，74LS273的时钟信号接89C2051的中断请求信号口P3.2。如图2.17所示，当地址信号与写信号同时为低电平时（此时时钟信号处于上升沿之前）中断请求信号有效，89C2051进入中断程序，为接收数据作好准备。当时钟信号上升沿到来时，数据由74LS273引入，89C2051正确接收数据，并存贮。2.6.2 十六段数码管静态显示电路相对动态显示电路而言，静态显示电路较简单。如图2.18所示，此模块中的16位静态显示主要用于本数控系统的英文字符显示。8031主CPU对此静态显示模块进行显示控制。图2.18中273（UX8）和273（UX12）的时钟信号分别接74LS138（U5）的Y0、Y7见图2.21。经计算UX8和UX12的地址分别为0000H和E000H。具体算法见下表2.10。表2.10 74LS273地址算法表地址元件A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A12 A1 A0UX8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 UX121 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0因为8031为八位机,所以要让16位数码管正确显示，数据必须送两次。如图2.18所示，十六位数码管的引脚接至两个74LS273 D触发器的输出端。当第一次送数据时74LS138选中一个74LS273，数码管的一半引脚被选中，而此时74LS273的时钟信号保持低电平，数码管持续发光。第二次送数据时，74LS138选中另一个74LS273，剩下的一半数码管被选中，且此74LS273持续低电平，数码管持续发光，所以此时十六位数码管正确显示英文字符。图2.18 16段数码管静态显示电路2.7 输入输出信号接口电路设计输入输出信号接口电路在本系统中一共分为两部分：一部分为8255扩展电路；另一部分为8155的PB口扩展电路。下面首先介绍8255扩展电路模块。18255扩展电路图2.19为8255扩展电路模块，该模块主要分为三部分：8255芯片，上拉电阻，波段开关。可编程并行I/O扩展口8255，是本控制系统的一个重要芯片。它承担着本数控系统与外设消息的交换。MDI(自动运行、空运行、回零、编辑、手动)方式也是通过它和主CPU通讯的。8255是通用可编程并行输入/输出接口芯片，通用性强且使用灵活、常用来实现MCS51系列单片机的并行I/O口扩展。它是一个40引脚的双列直插式集成电路芯片。8255的PA口有一个8位数据输出锁存器/缓冲器，一个8位数据输入锁存器，在本模块中A口是三个口中最为关键的一个端口，如图2.19所示，它外接一个波段开关，当开关拨在中间空挡位置时，PA各引脚通过上拉电阻引入高电平，当拨在其中任意非空挡时，与此挡相连的PA引脚为低电平，选中此引脚；PB口有一个8位输出锁存/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器；PC口有一个8位的输出锁存/缓冲器，一个8位输入缓冲器，在此模块中PB口和PC口用于与外部控制信号（如PLC信号）相通信，其中PC口用于发送输出信号，PB口用于接收输入信号。 图2.19 8255扩展电路8255分为A组和B组控制电路：这是两组根据CPU命令控制8255工作方式的控制电路，A组控制PA口和PC4PC7，B组控制PB口和PC0PC3。其中双向三态数据缓冲器是8255和CPU数据总线的接口。CPU和8255之间的命令，数据总线的传送部分是通过双向三态门总线缓冲器传送的，D0D7接CPU的数据总线。（1）8255口地址选择 读写和控制逻辑：A0，A1，CS为8255的口选择信号和片选信号，RD，WR为8255的读写控制信号，这些信号分别与CPU的地址线和读写信号线相连接，实现CPU对8255的口选择和数据传送。这些控制信号的组合可以实现CPU对8255的PA口，PB口，PC口和控制口的寻址。地址选择见表2.11。表2.11 8255的口地址选择 A1 A0寄存器00输出寄存器A（A口）01输出寄存器B（B口）10输出寄存器C（C口）11控制寄存器（控制口） 在本设计中A口、B口、C口和控制口的地址分别为6000H，6001H，6002H，6003H（没有用到的地址线为0）。具体算法见表2.12表2.12 8255端口地址表寄存器A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0输出寄存器A（A口） 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0输出寄存器B（B口） 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1输出寄存器C（C口）0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0控制寄存器（控制口）0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1RESET：复位信号，高电平有效，清除控制寄存器，8255处于基本操作状态，置PA，PB，PC三个端口均为输入方式。 （2） 8255的控制字和工作方式 8255有三种可通过系统软件来选择的基本方式：方式0基本的输入输出方式；方式1选通输入输出方式；方式2双向传送方式（仅用于PA口）。本模块中A口为基本输入方式，B口为基本输出方式，C口为基本输入方式。工作方式的选择由方式控制字决定。8255的工作方式由CPU写入一个控制字到8255的控制寄存器来选择，方式控制字格式如下：控制字的低3位（D0D2）用以控制B组;控制字的（D3D6）4位控制A组。由于PA口有3种工作方式，故由D6、D5两位来控制：D0控制C口（低4位）作为输入还是输出。D01，C口低4位为输入；D00，C口低4位为输出。D1控制B口作为输入还是输出。D1=1,B口为输入；D10，B口为输出。D2控制B组的工作方式。D21，B组工作在方式1；D20，B组工作在方式0。D3控制C口高四位为输入还是输出。D3=1，C口高四位为输入；D30，C口高4位为输出。D4控制A口为输入输出。D41，A口为输入；D40，A口为输出。D6、D5= 00A口工作在方式0 01A口工作在方式1 1XA口工作在方式2D7方式/置位 D71表示方式选择有效。在此模块中A、B、C三口都工作于方式0状态，C口不充当联络信号。 28155输入输出信号接口电路 在图2.6中，8155剩余的PB口用于输入/输出信号端口，当没有信号通过PB口时，PB口由于连接上拉电阻，八个端口都处于高电平状态，当它用做输入端口时，若输入高电平，上拉电阻上没有电流，此时PB口为高电平，若输入低电平，上拉电阻上形成电流，PB口为低电平。同理当它作为输出端口使用时，亦是如此。经计算它的地址为9003H，CPU可以通过读写它的地址来对外围设备进行操作。2.8 步进电机控制信号输出接口电路设计此模块一共用到两个芯片，分别是74LS245和74LS273。图2.20为步进电机控制信号输出接口电路模块图。74LS245是一种三态门8总线收发器/驱动器，无锁存功能。当DIR等于1时，8位数据从A端传送到B端。当DIR等于0时，数据传送方向相反。此时的DIR接高电平，为了免受信号干扰，中间接了一个0.1u的电容。当使能信号G=0时，允许传送：G=1时，禁止传输，输出为高阻态。此处的使能信号一直有效。由总图可以看出，74LS138的Y2端和一个WR端经一个或门输出，输出端接74LS273的时钟信号。当A15A0地址线分别为0100，0000，0000，0000B时74LS138的Y2输出低电平，即它的地址为4000H。2.9 译码电路设计图2.21给出了74LS138的输出端各端口的连接图。8031通过片选信号写信号和读信号对各芯片进行读写操作。图2.20步进电机控制信号输出模块图2.20步进电机控制信号输出接口电路模块图 图2.21 74LS138端口连接图 第三章 控制系统电路原理图以及PCB图的绘制3.1 电路原理图的绘制在对整个数控钻床硬件电路设计有了大概的方案以后，就需要绘制分模块控制系统的电器原理图。然后不断改进各模块的设计方案，再把各模块通过译码电路和数据信号与CPU相连，形成整体的数控钻床硬件电路。绘制原理图，以及生成PCB图用的是Protel 99SE。Protel99SE是Protel Technology公司于1999年4月推出的EDA软件。Protel99SE是一个全面、集成、全32位的电路设计系统。它提供了包括：输入原理图设计、建立可编程逻辑器件、直接进行电路混和信号的仿真、进行PCB设计和布线并保持电气连接和布线规则、检查信号完整性、生成一整套加工文件等电路设计过程中需要用到的方法和工具。1 原理图设计环境设置在进行原理图设计之前，通常需要对设计环境进行设置。如对原理图环境参数进行设置，可以使用户在设计过程中能按照自己的习惯操作，从而提高工作效率。（1）设置图纸大小规程 在总电路方面，考虑到所用器件较多我选择的是A1号图纸，具体操作为：选择“DesignOption”命令，打开“Document Option”对话框，对图幅的设置将在此对话框中进行。单击“Sheet Option”选项卡中的“Standard Style”栏，选择“Standard”下拉列表框中的“A1”选项，就可将图幅确定为A1。而在模块电路设计中我用的是“B”号图纸（2）设置图纸栅格 论文的篆写是在Word文档中进行的，而此期间将会涉及从Protel中截取图片的问题。如果截取的图片有栅格将会影响美观。所以必须对栅格进行设置。它的设置是在“Document Option”对话框的“Grides”栏在进行的,此向内容包括两个选项分别为“Snapon”和“Visible”。选中“Snapon”复选框后，可使光标以设定值。选中“Visible”复位框后，可使图纸界面上显示可见的栅格，不选中时图纸栅格不可见，可用作在 Word中截图。2 元器件的载入原器件的载入与编程是原理图设计过程中的一个重要环节。在原理图编辑器中进行原理设计时，必须依靠元件库SCH.lib。实际上原理图中的元件都是从元件库中调入的。因此在载入元件之前，首先要知道元件所在的库，然后将需要的元件库装入当前的元件库管理器中。在利用Protel绘制数控钻床硬件电路时添加和删除元件库是十分必要的。在总电路中有的元件在本库中是没有的，例如十引脚八位LED数码管，所以必须自己建库，然后添加到库浏览区。具体操作如下：单击元件库管理器中库浏览区的Add/Remove按钮，打开“Change Library File List”对话框。在“查找范围”下拉列表框中选择为Prtel99SE 安装路径下的“Design Explorer99 SELibrarySch”目录。在列表框中选择所需元件库文件所在的数据库“数码管.ddb”,单击“Change Library File List”对话框中的Add按钮，将选定的元件库载入。此时在“Selected”列表框中即出现AMD Analog.ddb的消息。单击“OK”按钮，关闭“Change Library File List”对话框，完成元件库的载入。3利用元件库管理器放置元件并编辑属性当所需要的库都加载到库浏览区后就可开始真正的画图了。第一步是将元件放置到工作平面上。方法为首先在元件过滤器“Filter”文本框中输入所要画的器件名，并按Enter键，然后在元件浏览列表框中选择元件。单击Place 按钮，光标变为十字形。将光标移到工作平面上，再单击鼠标左键，一个所需元件被放置到工作平面上，再次单击鼠标左键，又一个所需元件被放置到工作平面上。单击鼠标右键，即完成所需元件的放置操作。第二步是编辑元件属性。元件属性是指元件的封装、标号、管脚号定义等。元件属性不明确将给用户阅读原理图时带来不便。更重要的是，会给网络表的产生带来障碍，并因此影响到印制电路版的绘制。为此，用户必须对元件的属性进行编辑。将光标移到所需型号标注上，然后双击该标注，打开“Part Type”对话框。在“Type”文本框中输入数值大小，然后单击OK键完成编辑。4 制作I/O端口由于本设计课题涉及多个模块，而每个模块中又有多个电路相连接。所以必须对I/O端口连接十分熟悉。通常一个电路与另一个电路连接在一起，有三种方法：1）通过导线连接。2）通过设置相同的网络标号连接。3）通过制作相同名称的输入/输出（I/O）端口连接。 在Protel99SE中，具有相同的I/O端口的电路被视为同一网络，即在电气关系上认为它们是连接在一起的。而我认为第二种方法比较适用于数控钻床的原理图绘制。因为使用此方法原理图看起来更加简洁。3.2 PCB图的绘制当原理图准确无误时可以生成网络表，然后导入网络表就可生成PCB图。简单的说，PCB是一个载体，是用于焊接实际电子元件、具有电气特性的板子。由于单层板不易布线，特别是在本设计电路中，如果用单层板来布线，它的弊端将更加明显。所以我选择用双层板来布线。在生成网络表时发现有几个元件没有封装形式，比如在原理图自己建库的LED数码管，所以必须通过手动的方式创建一个封装文件，以便在PCB编辑器中调用。其基本步骤如下：1）在14.ddb设计数据库中，选择“FileNew”命令，打开“NEW Document”对话框。在其中双击“PCB Library Document”文件类型图标，便新建一个PCB封装文件。在双击该库文件即打开PCB库编辑器。2）单击库编辑器左侧管理面板上的Rename按钮，在打开的对话框中为新建的元件封装输入一个封装名，如输入“数码管”3）单击OK按钮，则当前编辑元件封装名为“数码管”。4）在工作平面上单击“TopOverlay”工作层标签，使其成为当前工作层。然后单击 “PCBLibPlacementTools”工具栏上的按钮开始画直线。5）在需要转折的地方按Shift+Space键，将连线的方向变为任意方向。6）在转角处单击鼠标左键确认一段直线的绘制完成后，继续绘制其他直线。7）单击放置焊盘按钮执行放置焊盘操作，此时 十字光标上带有一个焊盘。按Tab键打开焊盘属性对话框可对焊盘进行设置。8）选择“EditSave”命令，将制作好的元件封装保存到元件封装库中。 封装形式制作好以后就可以生成PCB了。第四章 论文总结4.1 论文总结 1、主要工作及结论 在这三个多月