《毕业论文-基于数字钟的pcb设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文-基于数字钟的pcb设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计成果（方案）设计题目: 基于数字钟的 PCB 设计 院 系 航空电子电气工程学院 专 业 航空电子信息技术 班 级 学 号 姓 名 指导老师 二 一 六 年 一 月 七 日目 录1. 设计任务与要求 .11.1 设计任务 .11.2 设计思路 .11.3 系统框图 .12. 硬件原理图设计 .22.1 单片机引脚 .22.2 单片机最小系统 .32.3 DS1302应用 .42.4 时钟芯片及电路流程图 .42.5 数码管显示 .62.6 整体原理图 .63. PCB设计与开发工具 .73.1 PCB简介 .73.2 PCB的特点 .73.3 设计平台 .74. 数字钟的 PCB设计
2、流程 .94.1 新建 PCB工程 .94.2 原理图元件的绘制 .104.3 封装库设计 .124.4 绘制原理图 .164.5 原理图的 PCB设计 .184.6 生成 PCB.194.7 布线 .20总结 .21参考文献 .22摘 要本设计针对数字钟 PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件 进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟的 PCB设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB 设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB
3、 是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB 的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。关键词：数字钟；PCB；原理图；11. 设计任务与要求1.1. 设计任务 选择合理的元器件原理图组成数字钟电路，用软件画出整个电路，对于电路元件集成库中没有的元器件需要自己画出元件原理图进行封装再添加到系统元件集成库中，生成元件清单，完成 PCB原理图绘制。设置好 PCB图的向导文件，进行 PCB板规划，选择好 PCB的版图将绘制好的原理图导入到 PCB图中再将元器件进行连线、布局，完成 PCB印制板的设计。1.2.
4、 设计思路单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备结合，便可成为一个单片机控制系统。因此用 AT89C51单片机作控制，对计时器件 DS1302采用字节读写模式；写入时分秒寄存器控制字，读出时分秒时间数据并处理后，用数码管器件显示；22矩阵键盘作为时间调整按键。1.3. 系统框图数字钟的主要电路是由时钟电路、主控制板、显示电路、按键扫描电路组成。数字钟电路组成原理图如图 1-1所示。图 11数字钟结构主体框图22. 系统原理图设计2.1. 单片机引脚AT89C51单片机为 40引脚的集成芯片
5、VCC（40）：供电电压，其工作电压为 5V。GND（20）：接地。AT89C51有 4个 8位并行 I/O接口，共 32条 I/O线。分别是P0.0P0.7；P1.0P1.7；P2.0P2.7；P3.0P3.7。P1、P2、P3 内置上拉电阻；P0 口需要外接 10K 左右的上拉电阻。P0P3 口作为输入口时，必须先写“1”。ALE/PROG(30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地低位字节。在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要
6、注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。如果想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。此时，ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，则置位无效。PSEN(29)：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次 PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP(31)：当 EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1时，EA 将内部锁定为RESET；
7、当 EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V的编程电源（VPP）。XTAL1(19)：来自反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。其引脚图如图 2-2所示。3图 2-2 AT89C51引脚图2.2. 单片机最小系统单片机最小系统或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对 51系列单片机来说,最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。如图 2-1所示。图 2-1单片机最小系统复位电路:由电容串联电阻构成，由图并结合电容电压不能突变的性质可以知道，当系统一上电，RST
8、脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的 RC值来决定。典型的 51单片机当 RST脚的高电平持续两个机器周 上就将复位，所以，适当组合 RC的取值就可以保证可靠的复位。一般教科书推荐 C 取 10u，R 取 8.2K。当然也有其他取法的，原则就是要让 RC组合可以在基于单片机数字钟的设计。RST脚上产生不少于 2个机周期的高电平。至于如何具体定量计算，可以参考电路分析相关书籍。 晶振电路:典型的晶振取 11.0592MHz(因为可以准确地得到 9600波特率和 19200波特率，用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的 uS级时歇,方便定时操作) 特别注意:对于 31脚(E
9、A/Vpp),当接高电平时,单4片机在复位后从内部 ROM的 0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的 0000H开始执行。2.3. 时钟芯片及其读写电路时钟芯片 DS1302是美国 DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加 31字节静态 RAM，采用 SPI三线接口与 CPU同步通信；并可采用突发方式，一次传送多个字节的时钟信号和 RAM数据。实时时钟提供秒、分、时、日、星期、月和年的数据。一个月小于 31天时，可以自动调整，且具有闰年补偿功能。其工作电压宽达 2.55.5V，采用双电源供电；可设置备用电源充电方式，提供了对后备电源进行涓细电源充电的能力
10、。DS1302为双列 8引脚器件。Vcc1 为主电源，Vcc2 为后备电源。当Vcc2Vcc1+0.2 时，由 Vcc2向 DS1302供电；当 Vcc2Vcc1 时，由 Vcc1向DS1302供电。SCLK：串行时钟输入。RST：复位/片选。上电运行时，在 Vcc22.5V 前，RST 必须保持低电平。只有在 SCLK为低电平时，才能将 RST置为高电平。当 RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302进行操作。X1和 X2：时钟输入与输出，外接 32.768kHz晶振。GND：接地。DS1302是 SPI总线驱动方式。要向寄存器写入控制字才能传送数据。如图 2-3所示，D
11、S1302 应用时常用外接 32.768MHz晶振芯片提供计时脉冲，其 5角，7 角，6 角分别与单片机 I/O引脚连接。8 角接后备电源。图 2-3 DS1302与单片机连接图52.4. 数码管显示电路数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管，是单片机系统中最常用的一种显示输出，主要用于单片机控制中的数据输出和状态信息显示。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为 1位、2位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极 COM接到地线 GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。这次设
