电子线路cad课程设计报告

电子线路cad课程设计报告

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电子线路CAD 课程设计

一.实训目的：

1.熟悉原理图编辑器的功能与使用方法；掌握原理图元件及元件库的使用，元件的放置与编辑、电路原理图的设计以及报表、原理图输出等技巧与方法。

2.熟悉印制电路板的设计流程，掌握元件封装库的使用和元件封装的放置方法。

3.掌握PCB 绘图工具的操作使用方法和PCB 设计规则。

4.掌握布局和布线等印制电路板的设计知识。

5.掌握PCB 报表的生成和PCB 图打印输出方法。

6.掌握印刷电路板的设计流程。

二．实训内容

本次设计选择单片机控制系统，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。

三．设计原理和思路 1.最小系统的结构

单片机即单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU （中央处理器）、RAM （数据存储器）、ROM （程序存储器）、定时器/计数器和多种功能的I/O(输入和输出)接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、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。如下介绍几种简单的电路设计。

下图是本次设计的的几个有关电路图总体框图：

Max232

串口电路 (MAX232)

蜂鸣器 (Bell)

4*4矩阵键盘 待扩展数码管

电路

AD&DA 转换

单

片

图1 总体设计框图

2 各电路的原理分析

（1）串口电路设计

51系列单片机片内有一个串行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。串行端口的基本特点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l的功能外，还可用作多机通信，以构成分布式多微机系统。串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，由时钟振荡频率的分频值或由定时器Tl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，驱动串口电路则使用MAX232芯片进行设计，九孔串针用D connector代替处理。电路设计如图1所示。

图1 串口电路设计

（2）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所示。

图2 Bell设计电路

(3).AD&DA转换器设计

AD转换器也就是模数(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AD-TLC5649 ，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，选用TLC5620，自己制作元件库。

AD&DA转换电路如图3所示。

图3 AD&DA转换电路

(4).待扩展四位8段数码管的设计

数码管电路设计如图4所示。

图4 数码管的电路设计

(5).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，而当由按键按下时，列线电平状

态将由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，与门输出由高电平变为低电平，向CPU申请中断，由于矩阵键盘中行、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5所示。

图5 矩阵键盘

3.总电路设计

原理图如图6

图6

四.电路原理图和PCB设计图绘制

1.元器件的绘制准备工作

原理图的绘制之前都需要装载元器件库，选择“元器件“，在如下窗口中找到自己需要的元器件安装。由于元器件库里大部分的元器件都没有，所以大部分都需要绘制，建立自己的组件库。绘制元器件的过程如下：

打开DXP软件，在文件菜单栏里面创建原理图元件库，就会产生一个以Schlib为后缀的文件，在编辑区的中心有一个十字坐标轴将元件编辑区分成4个象限，但是我们一般在第四象限绘制。根据原理图上面器件的形状，在放置一栏中放置元件的外形，再依次放置引脚，引脚的标注根据需要而修改，并且设置管脚属性，最后设置元件的属性，其中包括元件的封装和仿真参数。