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1、 东北大学课程设计论文Protel软件的认识与使用实习报告学院：信息科学与工程学院专业：测控技术与仪器班级：姓名：学号：指导教师：实习时间：2010.2.152.20课程实习任务书课程实习题目：Protel软件的学习与PCB板的制作基本内容：本次实习主要是应用上学期学过的单片机原理的知识进行解读实际原理图和绘制PCB图，通过学习和使用Protel软件，使我们对PCB板的绘制过程有个详细的了解，并能初步的掌握Protel软件的使用方法。对今后的学习和工作打下坚实的基础。目 录课程实习任务书- 1 -1 绪论- 3 -1.1 实习背景- 3 -1.2 实习目的- 3 -1.3 实习内容- 3 -1
2、.4 实习步骤- 3 -2 硬件具体设计- 4 -2.1 6N137- 4 -2.2 AS1117- 5 -2.3 C8051F040- 6 -231 CIP51处理器特性- 6 -232 看门狗复位（Watchdog Timer Reset）- 8 -233 晶振- 8 -2.4 串行通讯接口- 9 -241 RS232C- 9 -2.5 电阻电容等电子器件- 10 -251 电阻- 10-252 电容- 11 -253 二极管- 11 -254 晶体管- 12 -255 常用器件的图形符号- 13 -3 软件Protel2004运用方面的知识- 15 -3.1 软件基本操作步骤- 15 -
3、3.2 原理图设计系统- 16 -3.3 原理图常用工具介绍- 18 -3.4 原理图编辑器其他功能介绍- 19 -3.5 印制电路板设计系统- 20 -3.6 单面板的制作- 20 -3.7 双面板的设计- 23 -参考文献- 26 -附录- 27 -附录1 实习心得体会- 27 -附录2 电路原理图- 27 -附录3 PCB板图- 28 -1 绪论1.1实习背景当今的电子技术飞速发展,人们对电子产品的需求也是非常大。这就需要电子产品技术人员能不断的推陈出新，研制出高性能的电子产品来，并尽快的投放市场，以满足大众的需要。而电子产品的设计是一个复杂的系统工程，以往技术人员用人工手绘电路图的做法
4、在现在的快节奏的工作过程中已不能很好的实现即定目标，时间对电子产品的推出同样是非常重要的。因此，利用计算机的快捷便利的特性，基于这个平台电子技术人员掌握一种软件来绘制电路图是有必要的。由于使用计算机设计电子产品使其更新换代的速度加快。也就促进了电子产业的发展。Protel2004就是这样一款优秀的软件，掌握了这样一个工具对我们今后的工作和学习都是有很大的帮助。1.2 实习目的1. 通过本次课程实习，熟练掌握Protel软件。2. 了解PCB板的制作过程。3. 加深对单片机知识的理解。4. 提高学生理论联系实际的能力以及动手能力。1.3 实习内容用Protel软件绘制PCB版图。1.4 实习步骤
5、1生成PCB图。2对PCB图进行原件排版。3手工完成PCB图的器件。4完成设计说明书。 2硬件具体设计2.1 6N1376N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离，LSTTL/TTL兼容，高速(典型为10MBd)，5mA的极小输入电流。图1 6N137特性：转换速率高达10MBit/s;摆率高达10kV/us;扇出系数为8;逻辑电平输出;集电极开路输出;工作参数：最大输入电流，低电平：250
6、uA 最大输入电流，高电平：15mA 最大允许低电平电压(输出高)：0.8v 最大允许高电平电压：Vcc 最大电源电压、输出：5.5V 扇出(TTL负载)：8个(最多) 工作温度范围：-40C to +85C 典型应用：高速数字开关，马达控制系统和A/D转换等 图2 6N137光耦合器的内部结构、管脚 6N137光耦合器的使用需要注意两点：第一是6N137光耦合器的第6脚Vo输出电路属于集电极开路电路，必须上拉一个电阻；第二是6N137光耦合器的第2脚和第3脚之间是一个LED，必须串接一个限流电阻。2.2 AS1117图3AS1117实物图图4 AS1117应用电路图2.3 C8051F040
7、2.3.1CIP51处理器特性C8051F系列单片机为CIP51处理器，在指令集上与传统MCS51完全兼容；然而在系统构架、外围设备等方面有了很大的改进，使得集成度更高，运行速度更快。相比传统51，C8051F040有以下特征：1） 低电压供电（2.73.6V），输入端口兼容5V电平，输出有开漏和推挽模式。在开漏模式下，逻辑1时端口为高阻态，可通过上拉电阻接至5V，使得逻辑1状态下，输出为5V电平，可与5V供电芯片相容。2） 集成JTAG调试器，可在线调试和下载。3） 多复位源，有看门狗复位、电源电平监视复位、时钟失步复位及比较器复位等，以满足各种需求。4） 处理器最高运行时钟可达25MHz，
8、可用片内时钟（误差2），也可用外部时钟。外部时钟也提供了多种接法，既可接入高精度晶振高速稳定运行，也可接入RC振荡。低频运行可降低功耗，且可动态改变系统时钟源。5） 2个12位DAC模块，DAC为电压输出型，与DAC0832（电流型）不同，输出无需再接运放将电流转化为电压。6） 1个12位ADC模块和1个8位ADC模块。12位ADC带有一个HVDA通道，可接入最大差压为60V的测量模拟信号，并有可编程增益运放。7） 1个芯片温度传感器，可检测芯片温度。8） 3个史密斯比较器模块。9） 集成CAN控制器（2.0B），带有32个消息对象，每个消息对象有独立的地址。10) 5个定时器，其中T2，T3
9、和T4为增强型定时器，可灵活配置成频率可调方波输出和事件捕捉。11) 6个PCA模块，可实现PWM输出、方波输出和事件捕捉等。12) 1个SPI串行外围设备接口控制器。13) 1个SMBUS总线控制器，与总线完全兼容。14) 1个带硬件地址控制的串行总线UART0和1个普通串行总线UART1。15) 2个外部事件中断。16) 中断源一共可达20个。17) 64KB Flash ROM，256字节片内内存和4KB外部内存。18) 引入交叉开关配置，可灵活将外围设备配置到P0P3口（但是各设备存在优先级，不能颠倒次序存在于P口）。图5 C8051F0402.3.2看门狗复位（Watchdog Ti
10、mer Reset）MCU（Micro Controller Unit）内置可编程看门狗WDT（Watchdog Timer），并不依赖于系统时钟。WDT溢出会使系统强制进入复位状态，所以在程序执行一段时间后，需将WDT重新启动，且重载间隔需小于WDT的溢出间隔。当一些干扰或程序异常使系统进入死机状态时，可利用看门狗超时复位使程序得以重新运行。对看门狗的重载往往是在定时中断中完成的。当看门狗复位后，WDT默认是开启的，且以最大超时间隔监视复位。若系统不想使用看门狗复位，则应在程序开头将看门狗禁止。看门狗复位不影响引脚。2.3.3晶振 C8051F040内含一个可编程内部晶振和一个外部晶振驱动器
11、。内部晶振可以禁用，也可改变其振荡频率，这些均可通过OSCICN和OSCICL寄存器操作得以实现。MCU共有5种起振方式：外部石英晶振，其旁路电容一般取值为2030pF；外部RC振荡；外部电容振荡；外部CMOS时钟输入；内部可编程晶振。图6 晶振2.4 串行通讯接口2.4.1RS232CRS-232C是个老资格的通讯标准,早期的PC机、PC/XT/AT，286，386，486，586乃至目前的奔腾系列机都配备有这个标准的通讯接口，而且不止一个通道。标准的接口是DBF/9形式的。它的设计目的是连接个人电脑的串行外围设备，如打印机、键盘、游戏控制器等。特点：l 硬软件成熟，配用的设备多；l 协议规
12、范，多数厂家支持；l 结构简单，方便操作；l 距离短，速度慢，不支持网络，共地。电平标准和接口方法：l RS-232C的电平标准是负逻辑高电压的，三线制:l 逻辑“0” : +5V-+15Vl 逻辑“1” : -5V-15V优点：噪声容限提高，抗干扰能力增强，支持全双工方式缺点：电源复杂，共地，无法实现隔离，不支持多机网络图9RS-232C应用简图图10 RS-232C应用电路图2.5 电阻电容等电子器件任何电路都是由一些元器件组成的，了解这些元器件的基本特性、主要参数、测试识别方法，以及应用中的注意事项是非常必要的。下面着重介绍一些常用器件（电阻、电容、二极管、晶体管、显示器件）、贴片元器件
13、的相关内容。2.5.1电阻 电阻是电路元件中应用最广泛的一种，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。电阻在电路中的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，还作为分流、限流、分压、偏置、消耗电能的负载等。1）电阻分类 固定式电阻又分为膜式电阻、实芯式电阻、金属线绕电阻和特殊电阻。膜式电阻包括碳膜电阻、金属膜电阻、合成膜电阻和氧化膜电阻；实芯式电阻包括有机实芯电阻和无机实芯电阻；特殊电阻包括MG型光敏电阻和MF型热敏电阻。可变式电阻分为滑线式变阻器和电位器，其中电位器应用较多。电位器是一种有三个接头的可变式电阻器，其阻值在一定范围内连续可调。按其电阻体的材料可分为薄膜和线绕两种。薄膜又分为小型
14、碳膜电位器、合成碳膜电位器和有机实芯电位器等。按其结构分单联、多联、带开关、不带开关等；按其阻值随转角变化分线和非线性电位器；按其用途可分为普通电位器、精密电位器、功率电位器、微调电位器和专用电位器。2）选用电阻常识 根据电阻的具体要求、电子设备的技术指标和电路中信号频率高低等选用电阻的型号误差等级，并应选用额定功率大于实际消耗功率的1.52倍。 可用几个电阻串并联得到需要的电阻值，可以串并联小功率的电阻代替大功率电阻。电阻的绝缘性能要好，不能有脱漆现象。2.5.2电容电容是一种储能元件，其容量的大小表示能贮存电能的大小，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换等。电容的特性主要是隔直流信号通交流信号，其对交流信号的阻碍作用称为容抗。电容分类 （没有极性的普通电容器、有极性的电解电容）普通电容器： 固定电容器。指一经制成后，其电容量不能再改变的电容器。一般按电介质来分，可分为纸介电容器、有机薄膜电容器、云母电容器、玻璃釉电容器、瓷介电容器。 可变电容器。其电容量可在一定范围内连续变化。有单联可变电容和双联可变电容。 半可调电容器。其电容量可在小范围内变化。适用于整机调整后电容量不许经常改变的场合。2.5.3二极管在电子电路中经常用到半导体二极管，它在许多电路中起着重要的作用，是诞生最早的半导体器件之一，其应用非常广泛。常把它用在整流、隔离、稳压、极性保
