电子线路CAD课程设计报告

1、第一章绪论21.1设计目的及要求21. 2设计流程2第二章 原理分析 32. 1最小系统的结构32.2各电路的原理分析3第三章原理图绘制83. 1原理图设计的一般步骤 83.2元件库的设计 8第四章PCB图的绘制124. 1创建该项目下的PCB文件 124.2绘制 PCB 12总结15参考文献16附录17第一章绪论1.1设计目的及要求电子线路CAD是以电为主的机电一体化工科专业的专业基础课，作为通信 工程专业，要通过学习一种典型电子线路CAD软件altium designer,掌握计算机 绘制包括电路（原理）图、印刷电路板图在的电气图制图技能和相应的计算机仿 真技能。通过本次设计，达到了解DX

2、P软件的运用，认识51单片机的最小系统 的构成以及学会改正制图过程中遇到的问题。根据课程设计的题独立设计、绘制和仿真电路，实现51单片机的最最 小系统。要求如下：（1）设计出原理图自己绘制51单片机最小系统的电路图，分析电路图中各 小电路的工作原理；（2）用DXP软件画出原理图；（3）用DXP软件仿真出PCB板，熟悉电路板的加工工艺；1 2设计流程本次设计主要是熟练运用DXP作出最小单片机系统的电路图，以下通过介绍 最小系统的各部分电路的电路图及原理，通过在DXP上绘制原理图，检查并修改 错误，最后生成完整PCB板。第二章原理分析2. 1最小系统的结构单片机单片微控制器，是在一块芯片中集成了

3、CPU （中央处理器）、RAM （数 据存储器）、ROM （程序存储器）、定时器/讣数器和多种功能的1/0（输入和输 出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复朵的运算、逻辑 控制、通信等功能。单片机最小系统电路主要集合了串口电路、USB接口电路、蜂鸣器与继电器 电路、AD&DA转换电路、数码管电路、复位电路、晶振电路和4*4矩阵键盘等电 路。如下介绍儿种简单的电路设计。下图是本次设计的的儿个有关电路图总体框图：4*4矩阵键盘(SW_BP16)51单,时钟晶振电路显示电路（8SEG）蜂鸣器<b(Bell)AD&DA转换串口电路（MAX232）=匸复位电路丿

4、图2-1总体设计框图2.2各电路的原理分析2. 2. 1晶振电路+按键复位电路设计串口电路设计51系列单片机片有一个串行I/O端口，通过引脚RXD(P3. 0)和TXD(P3. 1) 可与外设电路进行全双工的串行异步通信。8051单片机的串行端口有4种基本 工作方式，通过编程设置，可以使其工作在任一方式，以满足不同应用场合的需 要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以扩展单片机的I/O电路；方式 1多用于双机之间或与外设电路的通信；方式2, 3除有方式1的功能外，还可 用作多机通信，以构成分布式多微机系统。审行端口有两个控制寄存器，用来设 置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送的波特

5、率(每秒传送的位数) 以及作为中断标志等。在一定条件下，向阳UF写入数据就启动了发送过程；读 SBUf就启动了接收过程。串行通信的波特率可以程控设定。在不同工作方式中, 山时钟振荡频率的分频值或山定时器T1的定时溢出时间确定，使用十分方便灵 活。串口电路设计主要是采用RS232与上位机PC相连，驱动审口电路则使用 MAX232芯片进行设计，电路设计如图2-3所示。u?图2-3串口电路设计2. 2. 3.蜂鸣器设计蜂鸣器一般作为报警功能使用，结构比较简单，使用起来很方便。 蜂鸣器设计电路如图2-2-2所示。图2-4 Bell设计电路2. 2. 4. AD&DA转换器设计AD转换器也就是模

6、数(Analog to Digital)转换器，即将模拟量(如电压、电 流等)转换成数字量显示。设计采用了 TI公司的AD芯片TLC549 ,这是一种低 价位、高性能的8位AD转换器，是以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D 转换。DA转换器就是数模(Digital to Analog)转换器，即将数字信号转换成模 拟信号。AD&DA转换电路如图2-5所示。UliVCCieVCCAOUTAIXO.UK1JUK2ADOAOAlA2GND14GNDVKEGUAGND11P2110useP2O9XL5UAPCFS591PIAINOAINl3AIN24AIN3DA图2-5 AD&DA转

7、换电路2. 2. 5.四位8段数码管的设计数码管电路设计如图2-6所示。图2-6数码管的电路设计2. 2. 6. 4*4矩阵键盘的设计在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立按键键盘相比，要节省很多的I/O 口。矩阵键盘的按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的 两端。列线通过上拉电阻接到+5V。平时无按键动作时，列线处于高电平状态，而当山按键按下时，列线电平状 态将山与此列线相连的行线电平决定。行线电平如果为低，则列线电平为低：行 线电平如果为高，则列线电平亦为高。这一点是识别矩阵键盘按键是否被按下的 关键所在。该电路中还有一个与门，这个与门用来产生中断信号，当键盘中没有键按下

8、时，所有行线的输出都应为低电平，以区别于列线状态，当矩阵键盘中任何一只 键按下时，与门输出山高电平变为低电平，向CPU申请中断，山于矩阵键盘中行、 列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平。因此各按键彼此将相互 发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键 的位置。矩阵键盘的电路设计如图2-7所示。图2-7矩阵键盘第三章原理图绘制3. 1原理图设计的一般步骤< 1）打开dltium designer ,建立一个项LL并保存为"cad课设”。（2）下面所有元件设计及PCB的制作都要求在这个项目中进行。（3）打开文件中创建原理图，点击。进入原理图界

9、面，此时根据原理图图纸大 小及版图选择符合自己的板式。（4）放置元件。从元件库中选取所需元件。（5）原理图布线。（6）检查原理图是否正确，显示详情。图3-1检查电路图3. 2元件库的设计（1）根据所给的原理图，在altium designer上画出图形。对于元件库里面 没有的器件，需要自己查阅芯片数据手册手动画出元件库，然后放在“my device" 元件库中。（2）如下图所示。先点击文件选项中创建，选中库，继续点击原理图库。根 据要求画岀元件的引脚图。手动绘制元件如下414243441234厂789101112131415161728Pl.0VCCplPO.O(ADO)Pl.2PO

10、.l(ADl)pl.3P0.2(AD2)Pl.4P0.3(AD3)Pl.5P0.4GW4)PL6P0.5(AD5)Pl.7P0.6(AD6)RSTP0.7(AD7)P3.0(TXD)EA(VPP)P3.1CRXD)ALE(PROG)P3.2(I?CT0)PSENP3.3(INT1)P2.7(A15)P3.4(T0)P2.6(A14)P35(T1)P2.5(AB)P36(VRP24(A12)P3.7 住0)P2.3(A11)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P2.1(A9)GNDP2.0(A8)P4.0P4.4P4.1P4.3373635343332313029272625242322212

11、01918396图 3-2 STC89C52、74574、引脚图（3）对元件进行封装。点击文件菜单中的PCB,画出部封装形式，需要加入 焊盘等。图3-3 STC8C52的封装图 3-4 741s574 封装（4）封装完成后，对元件进行追加，保存，进而完成元件库中一个芯片的设 计。然后将自己绘制的元件图库和封装图库放置在新建一个集成库“my device” 中，编译集成库，即可将绘制的元件导入到1 ibrary中。（5）画好原理图之后，所有的元器件的标号都没标号，因此需要统一注释， 点击工具一注释，会出现如下图形3-5所示。S<hawc sum, ros»yV”rFOt>x

12、rn Ccn(iat£itngPadi.agM HereCMadPtoc*nr<0C<r<«r<l P4r<<&lojK7|Q>KJECCI QCannert75<hw*fc5h» / 7 X SOwOetv MatCb如 Mi WbA/r««kn icct Odd SiMl«dtiAnnotatesft 復 SdCoer*rtFV©o<*d34O卩旳ScMwn&$hM<O<02"夜 $<Qc$<>C9CsW 鼓 3

13、x 5* 玫 3OM XtQ 3n ZQS<fO»c c*® WCW心*復$<3 TgZsc sftQSchQM ctcfCx SgSsc sff 喪 S<2«Amtan £a«vwA/Evn a cr«M 匕 <1 Kf*Wc 4oc*w«t Ph V gung 2.出 d *HchMb9 tfKt» r<«hfe Lw*» i»ri “rc S SB心他mr« P*mtWmx r»d xarrwlBf Mtped !»(&

14、gt; erfefv ciMtta W “ardb<*kW<4 却昨 忖比*65 2 *“ g Ze 仁 8XVM»0 匕 心<00*» IEKdr«p«r«xc w4 rvi tn carHM Al rwMp«u «r4 tapjt r*> n»w(wj«0uAl®U 咖Ek"g«l ArrvMi图3-5原理图注释(6) 然后点击更新变化表，会提示有多少个变化，点击OK即可。 如下图3-6是总原理图：图3-6总原理图(7)对生成的原理图进行编译，pr

15、oject中选择的compile document., 如下图3-7Ka»u Dd&jrM< 丿 xJiMsoco:丿 tnHW3«*Jxwwic- ；* 丿 E.gJOftNF-1Htt«» 仏4* g"Z« im9l9x HM9UK>« Htt" k«0« v”g MHWOoc 阳 tmtrkox Ftta»uickxSK4Yv<grW25E r® <x.M»F<Fy t*r«也 m”三三三?"力JhVU

16、 1 aaivn 2 xhvii 3 »n/u »iyi: z WV12 6 3M/U 7 »1V12 0 Xh5> ft WlHi - M XJ1V12 11图3-7岀现如上界面，根据消息messages中的错误和警告对原理图进行修改，直到错 误和警告全部改好。四、PCB图的绘制4.1创建该项目下的PCB文件点击files,选择PCB Board Wizard,如下图4T所示。；Core Projects.Embedded Projects.則I PCB Board Wizard. .Files ( Projects "7图4-1创建PCB文件4

17、. 2绘制PCB在 PCB 界面，点击 design 中的 Import Changes from PCB_Projectl. PRJPCB,岀现如图4-2所示界面。CMMa'SgM1 Ccrpwrt«r I7J AO1Tow*SqggayfoToSca*ce C«»re«ijaToUC3To :gu 氏g. C4ToucsTo，曲dSCMK CSTpPdCy C?Tow l)rcc»wm»«jcaToC«4>W«t C3To丿壬MB曲DOC7 o®TovUCMToJ CPjflW

18、 Sd£»ocv DITo丄归gw(J pAIToVil p$1to,0佗心上仝3"：心対gU p><*0V 053VovTov 0«fovTo匕 M?To*U旳To越J旳To M'OToyToVJUTo7 FlTo7UP2ToV nToy»J LSIToyJ roToyToVoMote O>«i9e! E«soleOv«*0BtErujinwlng C»Mn<>?Odef 劎 fctDcc 4V0 h±£oe c皿法Zoc sflmiRWoc sW 那 xfligfRig wfl 妙Zk ，.皿如氏曲 sll 痂 PHWcc 湖吒Mg1 rl . cwMlPttQg1 r/ <. yWcg *9法 Zee si*和代ig 5 沂Zoe sW 和 ZlM 3 炉 RMkc ZS 刨 AWoc3亦 cM# 刨此tOs slftQKtgOm图4-2导入PCB 1：程变化订单依次点击是变化生效、执行变化，如果没有错误显示，就可以关闭了。若有 错误出现，根据错误提示改正，然后重复操作导入步骤，直到没错误为止，最后 关闭该窗口。先自动布局，然后手工调整，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局。因为有很多芯片为表贴元