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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 通信1104班 指引教师： 艾青松 工作单位： 信息工程学院 题 目： 基于51的频率计和温度计测量系统初始条件1. 一台装有PROTEL软件或以上版本的电脑及使用PROTEL软件绘制电路原理图和印刷电路板的基本技能；2. 模拟、数字、高频、单片机、或者一种具有完备功能的电子电路系统。规定完毕的重要任务：1. 绘制具有一定规模、一定复杂限度的电路原理图*.sch（自选）。可以波及模拟、数字、高频、单片机、或者一种具有完备功能的电子电路系统。2. 绘制相应电路原理图的双面印刷幅员*.pcb，对电路原理图进行仿真，给出仿真成果（如波形*.sdf、数据）并阐明与
2、否达到设计意图。时间安排（1）6月23号：选题及任务安排。（2）6月24号：方案选择及设计。（3）6月25-28号：仿真及PCB制作（鉴主13楼计算机实验室）。（4）6月29-30号：撰写报告及答辩。 指引教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 摘 要Altium Designer 是业界第一款一体化电子产品设计解决方案，它将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于解决器的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，是一种能同步进行原理图、PCB和FPGA设计及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最后产品所需的所有功能。作为电子专业的学生，掌握E
3、DA软件是十分重要的，纯熟使用多种EDA软件对后来的学习研究、工作都很有协助。本次课程设计重要是设计一种基于51的频率计和温度计测量系统。通过课程设计，掌握Altium Designer的基本使用措施，学会画原理图，进行PCB制作，并予以必要的仿真。核心词：Altium Designer；原理图；PCB制作；单片机；频率计和温度计 AbstractAltium Designer is the industrys first unified electronics design solutions that will design flow, integrated PCB design, pro
4、grammable devices (eg FPGA) design and processor-based embedded software development capabilities integrated products, is the one kind can simultaneously schematic, PCB and FPGA design and embedded design solutions with the design from concept to final product all the necessary functions.As electron
5、ics majors, master EDA software is very important, skilled use of a variety of EDA software for future study and research work are very helpful.This course design mainly is to design a measurement system based on 51 frequency meter and thermometer. Through the curriculum design, grasps the Altium De
6、signer, the basic way of using the learn to draw a schematic diagram, PCB production, and give the necessary simulation. Keywords: Altium Designer.; Schematic diagram; Single chip microcomputer; PCB production; The frequency meter and thermometer 目 录摘 要IAbstractII1 Altium Designer简介11.1 Altium Desig
7、ner特性11.2 Altium Designer的构成11.3 Altium Designer改善方面22 系统原理分析32 电路功能简介及原理分析42.1 矩阵键盘电路42.2 DS18B20电路62.3 最小系统IO口功能及分派63 PCB设计83.1 原理图设计83.1.1 完善原理图113.1.2 检查电路原理图113.2 完整的硬件电路图113.3 PCB设计123.3.1 PCB板设计工程建立123.3.2 PCB网络布线133.3.3 设计规则DRC检查143.3.4 覆铜编辑及补泪滴解决143.4 经解决后的PCB板144 仿真分析164.1 温度电路仿真164.2 频率计电
8、路仿真174.3 频率计前级仿真175 小 结19参照文献21附录一22原件清单列表221 Altium Designer简介1.1 Altium Designer特性Altium Designer是美国Altium公司开发的设计电路板软件Protel的升级版本，其沿袭了Protel此前版本以便易学的特点，内部界面与Protel DXP大体相似，为了适应目前高密度和信号高速度的规定新增长了某些功能模块。在元件库中，整合了此前Protel DXP版本和Protel99版本等各个版本的库文献，使得顾客特别是初学者使用起来更加以便和容易。Altium Designer 6.0是业界首例将设计流程、集
9、成化PCB设计、可编程逻辑器件（如FPGA）设计和基于解决器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同步进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最后产品所需的所有功能。Altium Designer 6.0除了全面继承涉及Protel 在内的先前一系列版本的功能和长处以外，还增长了许多高品位功能。Altium Designer 6.0拓宽了板级设计的老式界线，全面继承了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而容许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。Altium Designer 6.0以强大的设计输入功能为特点，在F
10、PGA的板级设计中，同步支持原理图输入和VHDL硬件描述输入模式；同步支持基于VHDL的设计仿真、混合信号电路仿真、布局前后信号完整性分析；Altium Designer 6.0的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在PCB布线中采用了无网络的SitusTM拓扑逻辑自动布线功能；同步，将完整的CAM输出功能编辑结合在一起。1.2 Altium Designer的构成 Altium Designer 6.0提供了一套完全集成的设计，这些工具让开发者很容易地将设计从概念形成最后的板设计。Altium Designer 6.0重要是由如下四大部分构成。1)原理图设计系统（schematics）：它重要
11、用于电路原理图的设计，为印制电路板的制作进行前期的准备工作，重要体现了电路的原理链接，相对比较直观。2)印制电路板设计系统（PCB）：这部分系统则重要用于印制电路板的设计，印制电路板的生产车间就是根据由它生成的PCB文献进行PCB板的生产的。3)FPGA系统：顾客可以用它进行可编程逻辑器件的设计，将设计完毕后生成的熔丝文献烧录到逻辑器件中，就可以制作具有特定功能的元器件了。4)VHDL系统：重要用来进行硬件的编程工作。1.3 Altium Designer改善方面Altium Designer 6.0解决了大量历史遗留的工具问题。新版本中更关注于改善测试点的分派和管理、精简嵌入式开发、软设计中
12、智能化调试和流畅的License管理功能。增强了图形化ERC违规显示。改善了DirectX图形重建速度。PCB板机械层设定增长到32层。可觉得FPGA仪器编写脚本等等。2 系统原理分析本系统电路以STC89C52为控制内核，运用系统内部的定期器、计数器；设计频率计，测试频率的范畴1Hz500kHz，信号幅度范畴为0.1V10V，程序内部自动调节门限时间。频率显示采用可以数码管显示，此外系统还设计了温度的测量显示。频率系统先将小信号放大解决后转化成方波信号，进而测量输入信号的频率。温度模块运用温度传感器将环境温度测量，温度传感器的采用单总线模式，软件方面应当注意时序方面的问题。矩阵键盘对功能进行
13、切换，以此来达到切换功能。同步数码管对顾客测得的数据进行显示，其系统图如图1所示： 图 1 系统框图2 电路功能简介及原理分析由于单片机P0口内部的特殊，为了增长P0口的驱动能力，给单片机P0口添加上拉电阻，最小系统电路如图2所示，STC89C52内部集成ROM，因此EA管脚始终拉高，使能单片机的内部ROM。 图2 最小系统电路 有时系统在运营过程中浮现程序跑飞的状况，在程序开发过程中，常常需要手动复位。因此本次设计选用手动复位。 高频率的时钟有助于程序更快的运营，也有可以实现更高的信号采样率，从而实现更多的功能。但是告诉对系统规定较高，并且功耗大，运营环境苛刻。考虑到单片机自身用在控制，并非
14、高速信号采样解决，因此选用合适的频率即可。合适频率的晶振对于选频信号强度精确度均有好处，本次设计选用12.000M无源晶振接入XTAL1和XTAL2引脚。并联2个30pF陶瓷电容协助起振。2.1 矩阵键盘电路键盘的工作原理：按键设立在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端，矩阵键盘连接方式如图3所示，行线通过上拉电阻接到+5V 电源上。无按键按下时，行线处在高电平的状态，而当有按键按下时，行线电平与此行线相连的列线电平决定。 图3 矩阵键盘电路图行列扫描法原理：第一步，使行线为编程的输入线，列线是输出线，拉低所有的列线,判断行线的变化，如果有按键按下，按键按下的相应行线被拉低，否则所有的行线都为高电平。第二步，在第一步判断有键按下后，延时 10ms 消除机械抖动，再次读取行值，如果此行线还处在低电平状态则进入下一步，否则返回第一步重新判断。第三步，开始扫
