基于AltiumDesigner的C8051F310最小系统电路设计讲解

1、课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 电子科学与技术 1101 班 指导教师：工作单位： 信息工程学院 题目 : 基于 Altium Designer 的 C8051F310 最小系统电路设计 初始条件： 集成开发环境： Altium Designer Winter 09 要求完成的主要任务 : （1）任务要求： 画出各个芯片的最小系统的原理图和 PCB布线图，最小系统包括电源，晶振，复位 （上电复位和按键复位） ，调试接口 。 （2）时间安排： 1、2013年12月16日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013年12月21日至2013年12月22日，查阅相关资料，

2、学习电路的工作原理。 3、2013年12月22日至2013年12月23日，电路调试 4、2013年12月24日至2013年12月25日，撰写实验报告。 5、2013年12月27日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 课设答疑地点： 鉴主 13 楼嵌入式系统实验室 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责 任教师）签名： 目录 1 Altium designer简介 1- 2 电路原理图绘制 2- 2.1 添加元器件 2- 2.2 硬件设计原理 4- 2.3 电路图查错 5- 3 PCB 图绘制 6 - 3.1 封装添加 6- 3.2 布线 7 - 4 电路板布线规则和限制 9- 4.1 连线

3、参数 9- 4.2 布线规则 1-0- 5 心得体会 1.-1- 6 参考文献 1 -2- 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 1 Altium designer简介 Altium（ 前身为 Protel 国际有限公司 ）由 Nick Martin 于 1985 年始创于塔斯马尼亚 州霍巴特，致力于开发基于 PC 的软件，为印刷电路板提供辅助的设计。最初的 DOS 环 境下的 PCB设计工具在澳大利亚得到了电子业界的广泛接受，在1986 年中期， Altium 通过经销商将设计软件包出口到美国和欧洲。 随着 PCB 设计软件包的成功， Altium 公司 开始扩大其产品范围，包括原理图

4、输入、 PCB 自动布线和自动 PCB 器件布局软件。 Altium Designer 基于一个软件集成平台， 把为电子产品开发提供完整环境所需的工具 全部整合在一个应用软件中。 Altium Designer 包含所有设计任务所需的工具：原理图和 HDL 设计输入、电路仿真、信号完整性分析、 PCB 设计、基于 FPGA 的嵌入式系统设计 和开发。另外可对 Altium Designer 工作环境加以定制，以满足用户的各种不同需求。 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 2 电路原理图绘制 2.1 添加元器件 对于 C8051F310 的最小系统的元器件还是比较常见的，所以都可以在原理

5、图库中找到， 原理图库还可以进行添加，非常方便灵活。若元器件非常生辟，也完全可以用该软件绘制 元件，并可以自行组成一个个人的原理图库。 图 2-1 新建工程，文件 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 图 2-2 库添加 - 3 - 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 图 2-3 芯片查找放置 2.2 硬件设计原理 根据资料查询，连线绘制芯片的最小系统的原理图 2.2.1电源模块 包括电源部分由芯片 1117将 5V 输入电压调为 3.3V（芯片 C8051 所需 VCC），设计 指示灯以指示电源接通与否。 2.2.2 复位 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 部分的电容

6、和一电阻组成上电复位，按键和一电阻组成按键复位，主要工作是通过 对复位键的控制来使主芯片重新运行载入验证程序。 2.2.3串行通信接口与下载口 主要是串口通信电路，使用串口通信驱动芯片 MAX232 进行串口通信。 JTAG下载端 口和主芯片的对应引脚相连接。 2.2.4 晶振 如图所示，通过一个晶振元件为芯片提供脉冲源。 图 2-4 连线成图 2.3 电路图查错 经过直接对元器件原理图的修改，已排除该原理图中所有错误 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 3 PCB 图绘制 3.1 封装添加 对于原理图的封装在，软件库中一般都有，实在没有也可以像原理图库一样添加， 或者用该软件在线绘制

7、。 封装添加过程中必须将原理图和 PCB 文件放在一个 PCB 工程中， 才能直接对原理图中的元件进行添加。 对于自动添加时，有时会出现无法添加的元件，这时需要修改该元件的封装格式双 击元件，再点击图中的 footprint 就可以直接修改了，如下图所示。 图 3-1 检查封装 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 图 3-2 元器件封装添加 图 3-3 元器件排列 3.2 布线 7 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 在摆放好元器件后开始布线，可以用软件的画笔直接对元件进行布线。也可以运用 软件的 Auto Route 功能进行自动布线，自动布线可以单个网络布线也可以全部自动布

8、线。 布线基本完成后也可以进行文字添加，再覆铜就基本完成了一个 PCB 版的绘制了。 3.3 查错 通过 design功能中的查错选项，可以查出该 PCB 图中的违规部分。可以在线修改元 件的封装以修改。 布线基本完成后也可以进行文字添加，再覆铜就基本完成了一个 PCB 版的绘制了。 图 3-4 开始布线 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 图 3-5 布线完成 4 电路板布线规则和限制 4.1 连线参数 （1）线长：铜膜线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。铜膜线之不拐弯处应为圆 角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高之情况下会影响电气性能。当双面板布 线时，两面之导线应该相互

9、垂直、斜交或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生电容。 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 （2）线宽：铜膜线之宽度应以能满足电气特性要求而又便于生产为准则，它之最小值 取决于流过它之电流，但是一般不宜小于 0.2mm。只要板面积足够大，铜膜线宽度和间距 最好选择 0.3mm。一般情况下， 11.5mm 之线宽，允许流过 2A 之电流。例如地线和电 源线最好选用大于 1mm 之线宽。在集成电路座焊盘之间走两根线时， 焊盘直径为 50mil ， 线宽和线间距都是 10mil ，当焊盘之间走一根线时，焊盘直径为 64mil ，线宽和线间距都 为 12mil 。 我的设计线宽为 1080mil

10、，最佳为 10mil 。 （3）线间距：相邻铜膜线之间之间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间 距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压之峰值。在布线密度低之情况下，间距 应该尽可能之大。 我的设计的最小线距为 9mil 。 （4）屏蔽与接地：铜膜线之公共地线应该尽可能放在电路板之边缘部分。在电路板上 应该尽可能多地保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。另外地线之形状最好作成环 路或网格状。多层电路板由于采用内层做电源和地线专用层，因而可以起到更好之屏蔽作 用效果。 4.2 布线规则 自动布线工具本身并不知道应该做些什么。为完成布线任务，布线工具需要在正确之 规则和限制条件下工作

11、。 图 4-1 布线规则设置界面 10 - 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 5 心得体会 在对 altiumn designer winter 09 的学习过程中，还是学到了很多东西的，感受到了这个 软件的极灵活性，以及它的库文件的建立以及安装都是极其方便的。 对这门课程的最大收获除了学习到了知识以外，更重要的是让我明白了一个道理：只要 全身心的投入到一件事中，并且要有持之以恒的决心，就一定会有收获。有的人觉得自己 做不出来，就网上搜一个了事，但是，放弃一次黑暗中摸索的经历，就放弃了一次成长的 机会！如果你付出了，没有收获。那只能说，是付出的还不够多。 总的来说，我对于这个软件的学习还远远不够，只能算是一个入门，还需要未来学习生 涯的不断探索。 11 武汉理工大学 Protel 课程设计说明书 6 参考文献 1 孙九安，等.C8051F系列SOC单片机原理及应用 . 北京：国防工业出版社， 2006: 56-9 2 鲍可进，等. C8051F单片机原理及应用 . 北京：中国电力出版社， 2006:69-80 3 先锋工作室.单片机程序设计实例 . 北京：清华大学出版社， 2003: 31-54 4 华成英 . 模