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1、武汉理工大学Protel应用课程设计课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 刘新华 工作单位： 信息工程学院 题 目: Protel应用课程设计51单片机外围电路设计 初始条件： （1）可选元件：二极管、三极管、电阻、电位器、电容若干；51单片机、+5V直流电源（2）可用仪器：示波器，万用表（3）仿真软件：Protel DXP 2004要求完成的主要任务: （1）使用protel制作51单片机外围电路的电路原理图（2）使用protel制作51单片机外围电路的PCB图（3）使用protel进行电路仿真设计时间安排：（1）第1-3周：选题及任务安排。（2）第4-10周：方案选择及设计。（
2、3）第11-16周：仿真及PCB制作（鉴主13楼计算机实验室）。（4）第17-18周：撰写报告及答辩。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学Protel应用课程设计目录摘 要IABSTRACTII1.设计任务与要求11.1设计任务11.2设计要求11.3各模块实现方案11.3.1 数码管选择11.3.2温度测量模块的选择11.3.3串口通信模块的选择21.3.4系统总体设计框图22系统硬件设计与参数计算32.1 单片机最小系统32.2 矩阵键盘42.3 数码管显示电路设计52.4 串口通信电路设计52.5 DS18B20模块电路设计63 电路原理图绘制73
3、.1 DXP绘制电路原理图73.2 DXP绘制PCB图103.2.1 加载网络表103.2.2 PCB板的排版113.2.3 PCB板的布线124系统电路仿真134.1 数据输入和双机通信仿真134.2 温度检测模块仿真135心得体会14参考文献14附录15摘 要51单片机是目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。因此，作为新世纪的大学生，在信息产业高速发展的今天，掌握单片机的基本结构、原理
4、和使用是非常重要的。本作品采用STC89C52芯片作为单片机主芯片,具有矩阵键盘、温度计、串口通信等功能模块，各功能模块之间可有按键控制相互切换。数据输入可通过矩阵键盘依次输入数据显示于数码管；串口通信模块可实现双机通信；温度计可实时显示当前环境温度。Protel DXP 2004将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道技术、自动布线技术以及强大的电路仿真的技术完美的融合在一起。Protel DXP提供了丰富的元件库，包括原理图符号。PCB封装、SI模型及仿真模型，可以方便地进行同步修改。这次课程设计主要要求掌握原理电路图设计、PCB设计和仿真。关键字：STC89C52，数据输入
5、，温度，Protel DXP，PCB设计工具，原理图设计Abstract51 SCM is currently the most widely used one of the 8-bit microcontroller, and its representative model is the ATMEL AT89 series, it is widely used in industrial control systems. At present, many companies have 51 series compatible launch, will occupy a lot of the
6、 market at present and the future for a long period of time. 51 SCM is one of the fundamentals of SCM is still the most widely used one. Therefore, as the college students of the new century, the rapid development of information industry, to grasp the basic structure, principles and use of the micro
7、controller is very important.This work is STC89C52 chip as the main microcontroller chip, matrix keyboard, double-machine communications ,thermometer, function modules, between the button control for switching between the various functional modules. Data input through the keyboard matrix of input da
8、ta is displayed on the digital tube; serial communication module can achieve double-machine communications thermometer can be real-time display of the current ambient temperature.Protel DXP 2004 combine Project management, the PCB and schematic map of the two-way synchronization technology, multi-ch
9、annel technology, automatic routing technology and a strong circuit simulation technology together perfectly. Protel DXP provides a rich library, including the principle of symbols. PCB package, SI model and simulation model can easily synchronize edits. The main demands of the curriculum design mas
10、ter principle circuit design, PCB design and simulation.KeyWords:STC89C52 ,Data input Thermometer ,Protel DXP，PCB design tools，schematic design武汉理工大学Protel课程设计1.设计任务与要求1.1设计任务1.一个4X4的矩阵键盘，其中，10个按键是09数字键；另外6个是功能键，用于功能选择和控制。要求通过功能选择键，使得单片机处于不同的工作状态并通过LED显示相应的内容。2.由6个7段LED数码管组成的显示电路。3.利用DS18B20可编程1-Wir
11、e数字温度传感器芯片，或利用AD590温度传感器芯片和A/D转换器芯片采集温度温度信号。要求通过功能选择键选择温度检测、显示后，LED显示温度值。1.2设计要求1. 使用Protel制作该51单片机外围电路的电路原理图2. 使用Protel制作该51单片机外围电路的PCB图 3使用Protel对该51单片机外围电路进行仿真1.3各模块实现方案1.3.1 数码管选择本作品选用共阴数码管作为数码管显示的载体，51单片机I/O口不需要提供电流，可用两片74HC573来驱动数码管显示。由于市面上购买不到6位数码管，所以六位数码管由一个四位数码管和一个二位数码管组合使用。1.3.2温度测量模块的选择本作
12、品选用DS18B20可编程1-Wire数字温度传感器芯片，集成度高，单总线模式与相比系统电路相对简单。1.3.3串口通信模块的选择本作品选用MAX232电平转换芯片与9针串口插座构成串口通信模块。1.3.4系统总体设计框图图1.1 系统框图 本作品采用STC89C52芯片作为单片机主芯片,具有矩阵键盘、温度计、数据输入、串口通信等功能模块，各功能模块之间可有按键控制相互切换。六位数码管显示模块经由按键控制，在数据输入和温度计示数显示功能之间切换。2系统硬件设计与参数计算2.1 单片机最小系统图2.1 单片机最小系统 单片机最小系统由STC89C52、复位电路、晶振组成，P0口接上拉电阻（10K
13、排阻）。2.2 矩阵键盘图2.2 矩阵键盘电路图 本作品矩阵键盘采用44矩阵键盘设计，由四行四列16个按键组成。矩阵键盘的工作原理是：从0行开始，顺序行扫描，即该行输出为0。每扫描一行，读入列线数据，从0开始，列检查，找该行输出为0的列，若无，则顺序扫描下一行，并检查其各列；若找到某列线为0，则该列与检查行交叉的按键为被按下的键。从0行0列开始，顺序将按键编号，就可以按扫描的值得到按键的值。本设计使用的是4个独立按键,其功能设置为时间的显示、时间的设置、温度的显示和数字频率的显示。此外还要消除按键在闭合或断开时的抖动。消除抖动的方法可采用消抖电路（RS触发器闩锁电路硬件消除抖动），也克采用延时
14、方式软件消除抖动（延时后再重读，以跳过抖动期）。在矩阵键盘中，通常采用软件消除抖动。2.3 数码管显示电路设计图2.3 数码管显示电路图根据设计需要，本次选用共阴极数码管。由于一个数码管不能实现多位数显示，同时从节省I/O端口考虑，结合数电知识，利用两片74HC573扩展单片机的IO口，两片74HC573的输出分别接6位7段共阴数码管的段选端和公共端。74HC573是8数据锁存器。主要用于数码管、按键等等的控制，其输出受输出允许端OE和锁存允许端LE的控制，当LE为高时锁存器输出为高阻态，当OE为低，LE也为低时，输入端的信号输出到输出端。在这里，使用两片74HC573的目的是为了扩展IO，达到时分复用单片机P0口的目的。输出端与6位7段阴数码管相连，共同组成数码管显示电路。2.4 串口通信电路设计图2.4 串口通信电路串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一
