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基礎強化訓練任務書 學生姓名：董* 專業班級： 電子0902 指導教師： 洪* 工作單位： 信息工程學院 題 目：基于51單片機最小系統設計 一、 訓練目的 主要目的就是對學生進行基礎課程、基本技能、基本動手能力的強化訓練，提高學生的基礎理論知識、基本動手能力，提高人才培養的基本素質。 二、 訓練內容和要求 1、基礎課程和基本技能強化訓練 (1)設計一個基于51單片機最小系統電路； (2)對所設計電路的基本原理進行分析； 2、文獻檢索與利用、論文撰寫規范強化訓練 要求學生掌握基本的文獻檢索方法，科學查找和利用文獻資料，同時要求學生獲得正確地撰寫論文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文獻參考資料的寫法、公式編排、圖表規范制作、中英文摘要的寫法等訓練。 3、基本動手能力和知識應用能力強化訓練 (1)學習PROTEL軟件； (2)繪制電路的原理圖和PCB版圖，要求圖紙繪制清晰、布線合理、符合繪圖規范； 4、查閱至少5篇參考文獻，按《武漢理工大學課程設計工作規范》要求撰寫基礎強化訓練報告書，全文用A4紙打印。 三、 初始條件 計算機；Microsoft Office Word 軟件；PROTEL軟件 四、 時間安排 1、 20011年 7 月 11日集中，作基礎強化訓練具體實施計劃與報告格式要求的說明；學生查閱相關資料，學習電路的工作原理。 2、 2011 年 7 月 12 日，電路設計與分析。 3、 2011 年 7 月 13日至2010 年7 月 14日，相關電路原理圖和PCB版圖的繪制。 4、 2011年 7 月 15日上交基礎強化訓練成果及報告，進行答辯。 指導教師簽名： 年 月 日 系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日
目錄 摘要 Abstract 1.PROTEL的發展及功能 5 2.51單片機最小系統基本構成 5 2.1時鐘電路 6 2.2復位電路 6 2.3 電源電路 6 2.4流水燈及數碼管顯示 7 2.5程序下載電路 7 3.51單片機最小系統PROTEL的實現 8 3.1原理圖 8 3.2 PCB圖 9 4.小結與體會 參考文獻： 附錄： 附錄I：元件清單 摘要PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計者的首選軟件，它較早就在國內開始使用，在國內的普及率也最高，有些高校的電子專業還專門開設了課程來學習它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL【1】。
Abstract PROTEL is a EDA software, in the electronics industry of CAD software, it truthfully row in the front of the many EDA software, is the first choice of electronic designer software, it is early in the domestic, begin to use, the penetration rate is the highest in China, some university of electronic major still hasspecially opened the program to learn it, almost all of the electronics companies have to use it, many large companies in the recruitment of electronic design talents in the column conditions written often will use of PROTEL requirements【1】.
1. PROTEL的發展及功能早期的PROTEL主要作為印制板自動布線工具使用，運行在DOS環境，對硬件的要求很低，在無硬盤286機的1M內存下就能運行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現今的PROTEL已發展到PROTEL99（網絡上可下載到它的測試板），是個龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環境下，是個完整的板級全方位電子設計系統，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務器）體系結構，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現高密度PCB的100％布通率。在國內PROTEL軟件較易買到，有關PROTEL軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了方便。2005年年底，Protel軟件的原廠商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer 6.0。 Altium Designer 6.0，它是完全一體化電子產品開發系統的一個新版本，也是業界第一款也是唯一一種完整的板級設計解決方案。Altium Designer 是業界首例將設計流程、集成化PCB 設計、可編程器件（如FPGA）設計和基于處理器設計的嵌入式軟件開發功能整合在一起的產品，一種同時進行PCB和FPGA設計以及嵌入式設計的解決方案，具有設計方案從概念轉變為最終成品所需的全部功能【4】。 2. 51單片機最小系統的構成
2.1 時鐘電路系統的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。AT89C51單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C3和C4構成并聯諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩定性、起振的快速性和溫度的穩定性。因此，此系統電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為30μF。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩定和可靠地工作【6】。 2.2 復位電路復位是由外部的復位電路來實現的。片內復位電路是復位引腳RST通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，斯密特觸發器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復位電路采樣一次【3】。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。此電路同時采用上電復位和按鈕復位，復位的時間必須大于5ms，通過R18和C1決定。 2.3 電源電路 STC89c51的工作電壓為5v，本任務中采用USB供電，方便。焊接時需要用萬用表測量正負極，其中有兩個引腳是數據通信的，不需要用到，通過一個六腳開關控制，還有電阻，LED作為電源指示燈。 2.4 流水燈及數碼管顯示 流水燈顯示是通過單片機I/O口的高低電平控制，LED燈得正極接電源的正極，負極接單片機，中間還串一個電阻，當單片機輸出一個高電平時，LED燈的正負極都是高電平，所以不亮；當單片機【3】輸出一個低電平時，LED燈形成壓降，LED燈導通。 數碼管顯示是八段式LED數碼管【1】，八段還加一個小數點，。所謂的八段就是指數碼管里有八個小LED發光二極管，通過控制不同的LED的亮滅來顯示出不同的字形。數碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其實共陰極就是將八個LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個LED的另一端高電平，它便能點亮。而共陽極就是將八個LED的陽極連在一起。 其中引腳圖的四個COM端連在一起，是公共端，共陽數碼管將其接正5伏電源，加上一個PNP三極管驅動【4】，增加亮度。一個八段數碼管稱為一位，多個數碼管并列在一起可構成多位數碼管，它們的段選線（即a,b,c,d,e,f,g,dp）連在一起，而各自的公共 端稱為位選線。顯示時，都從段選線送入字符編碼，而選中哪個位選線，那個數碼管便會被點亮。數碼管的8段，對應一個字節的8位，a對應最低位dp對應最高位【3】。 2.5 程序下載電路 TXD為高電平時Q6截止，由于PCRXD內部呈高阻態PCTXD平時為負電平，此電平經過R7使PCRXD也為低電平，邏輯值為1。TXD為低電平時Q6導通，PCRXD為高電平，邏輯值為0；T1在PCTXD為低電平時導通，使電容充電，在PCTXD為高電平時T1截止，電容不能放電，能夠維持PCRXD上的低電平【2】。PC發數據時，PCTXD空閑時為低電平，為高電平時Q4導通RXD變低，邏輯值為0【5】。 3.51單片機最小系統設計3.1原理圖 圖3-1最小系統原理圖 3.2 PCB圖 圖3-2 PCB總圖 5.小結與體會本次任務之前，就接觸過一次PROTEL,這幾天下了決心學習PROTEL，在看視頻的過程中，遇到很多不懂的地方，經過長時間的琢磨終于解決了，在PCB布線時，遇到一些錯誤，都是些細節問題，以后要多加訓練，所謂孰能生巧，總有一天我會熟練的操作PROTEL。 參考文獻：[1] 張娟著，protel電路設計教程，北京，清華大學出版社，2011 [2]郭天祥著，十天學會單片機，北京，清華大學出版社，2007 [3]余波著，protel99從入門到精通，西安電子科技大學出版社，2000 [4] 王正謀，protelse電路設計與仿真，福建，科學技術出版社，2007 [5] 穆秀春、李娜、訾鴻 著，輕松實現從Protel到Altium Designer，北京，電子工業出版社，2011 [6]吳友宇主編，模擬電子技術基礎，北京，清華大學出版社，2009
附錄I：原件清單本科生基礎強化訓練成績評定表 | | | | | | | 答辯或質疑記錄： 答：晶振電路，復位電路，供電電路，下載電路，數碼管顯示，及流水燈。 2. 作原理圖時，如果沒有你所需要的元件怎么辦？ 答：此時需要自己動手制作元件，需要測量實際元件的參數，然后將所制作的元件添加到自帶的元件庫。 3. 在導入PCB時你遇到了哪些問題？ 答：原理圖的引腳與PCB元件庫的引腳不一致，導致有些元件無法生成， 有些元件封裝錯誤，有些地方網絡編號重復定義了，有些相同的元件沒有編 查找錯誤花了很長時間，以后要細心。
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2018-6-25 19:21 上傳
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