cad課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章緒論2</b></p><p>　　1.1 課題描述2</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)目的3</b></p><p>　　1.3 74HC244簡介4</p><p

2、>　　1.4 AT89C515</p><p>　　第二章 原理圖簡介7</p><p>　　2.1 總體電路圖設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2 并行口硬件接口簡介8</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)與制作9</p><p>　　3.1 電路原理圖設(shè)計(jì)9</p><p>　　

3、3.2印制電路板的設(shè)計(jì)9</p><p>　　第四章 電路的檢驗(yàn)13</p><p>　　4.1 ISP 下載線的檢測(cè)13</p><p>　　4.2 下載線一般遇到的問題13</p><p>　　4.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的檢測(cè)14</p><p>　　第五章 心得與體會(huì)15</p><p

4、><b>　　致謝16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p><b>　　課題描述</b></p><p>　　單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以極其高的性價(jià)比

5、受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可以毫不夸張地說，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。芯片的規(guī)模越來越大，封裝日趨小型化，相應(yīng)地對(duì)系統(tǒng)板級(jí)調(diào)試的困難也在加大。在傳統(tǒng)的調(diào)試方式中，頻繁的調(diào)試和更換程序需要頻繁地插拔芯片，開發(fā)效率極低。 <

6、;/p><p>　　AT89S 系列單片機(jī)提供的 ISP 在線編程技術(shù)徹底地改變了傳統(tǒng)的開發(fā)模式，開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)不會(huì)損壞芯片的引腳，加速了產(chǎn)品的上市并降低了研發(fā)成本，縮短了從設(shè)計(jì)、制造到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間，簡化了生產(chǎn)流程，大大提高了工作效率，因此它是對(duì)市場(chǎng)定型產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)、有效的方式，極大地促進(jìn)了 PLD 產(chǎn)品的發(fā)展。 ISP 在系統(tǒng)可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼， 而不需要從電路

7、板上取下器件，已經(jīng)編程的器件也可以用 ISP 方式擦除或再編程。無論在單片機(jī)上，還是在 CPLD/FPGA 上都得到了廣泛的應(yīng)用，ISP 技術(shù)是未來發(fā)展方向！ 傳統(tǒng)的編程方式，以單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)為例，如果想要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行寫入程序，必須要先把單片機(jī)從電路板上取下來，然后用編程器進(jìn)行編程燒寫，寫入程序后再次插入電路板調(diào)試，如果產(chǎn)品的單片機(jī)已經(jīng)焊接到電路板上，想要進(jìn)行程序升級(jí)，那么要拆單片機(jī)下來就很困難了。</p><p

8、>　　可以看出，這種傳統(tǒng)的開發(fā)方式有以下缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）需要頻繁地拔插單片機(jī)芯片，很容易造成芯片引腳折斷，損壞芯片（當(dāng)然采用了零拔插力 ZIF 插座的實(shí)驗(yàn)板除外）。</p><p>　?。?）如果單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)，那么需要頻繁的刷新程序，就必須重復(fù)地拔插芯片，大大降低了開發(fā)效率。 </p><p>　　（3）開發(fā)產(chǎn)品的可維護(hù)性低 ISP 在系統(tǒng)

9、可編程技術(shù)徹底地改變了傳統(tǒng)的開發(fā)模式，它只要在設(shè)計(jì)時(shí)電路板上預(yù)留一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 ISP 接口，配合 ISP 下載電纜，就可以不用拔出芯片。</p><p>　　在電路板上就可以對(duì)芯片進(jìn)行編程配置，對(duì)比傳統(tǒng)的開發(fā)系統(tǒng)，有以下優(yōu)勢(shì)：</p><p>　?。?）工程師在開發(fā)產(chǎn)品時(shí)徹底告別頻繁拔插芯片的煩惱，避免頻繁拔插損壞芯片的引腳。</p><p>　?。?）ISP 技術(shù)可

10、以加速產(chǎn)品的上市并降低開發(fā)成本。 </p><p>　?。?）ISP 技術(shù)幫助工程師縮短從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、簡化生產(chǎn)流程并采用經(jīng)證實(shí)更有效的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)和產(chǎn)品維護(hù)，大大提高了工作效率。</p><p>　?。?）在試驗(yàn)新品或?qū)W習(xí)試驗(yàn)等經(jīng)常需要用不同的程序調(diào)試芯片的場(chǎng)合中，在線編程技術(shù)尤為重要，實(shí)用。</p><p><b>　　下載線實(shí)物圖如下：&

11、lt;/b></p><p>　　圖1-1 下載線實(shí)物圖</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的目的：</p><p>　?。?）使學(xué)生掌握利用Protel DXP繪制原理圖，并將原理圖做成印制板電路圖。</p><p>　?。?）繪制點(diǎn)陣顯示

12、原理圖。</p><p>　　（3）生成印制板電路，完成雙面布線。</p><p>　　1.3 74HC244簡介</p><p>　　74HC244是8緩沖器電路，用來作計(jì)算機(jī)并口和單片機(jī)的緩沖隔離。</p><p>　　LPT的④、⑤腳用來控制兩組緩沖器的輸出，在其輸出低電平時(shí)，所控制的緩沖器可正常傳遞數(shù)據(jù)；輸出高電平時(shí)，所控制的緩沖器輸

13、出端為高阻態(tài)。</p><p>　　LPT的⑦腳輸出編程命令和數(shù)據(jù)到單片機(jī)的MOSI端(MOSI在這里表示計(jì)算機(jī)輸出、單片機(jī)輸入)；</p><p>　　LPT的⑥腳輸出串行編程時(shí)鐘信號(hào)到單片機(jī)的SCK端；LPT的⑨腳輸出復(fù)位信號(hào)到RST端；</p><p>　　LPT的⑧腳輸出編程狀態(tài)信號(hào)到LED端。LED是目標(biāo)板上的發(fā)光二極管，可以不用。由單片機(jī)讀出的信息經(jīng)MI

14、SO端(MISO在這里表示單片機(jī)輸出、計(jì)算機(jī)輸入)輸出到LPT的⑩腳。</p><p>　　74HC244的電源由單片機(jī)目標(biāo)板上的5V電源通過二極管VD1提供。</p><p>　　下載電纜采用10芯線，標(biāo)準(zhǔn)10腳IDC接頭  </p><p>　　并口下載線內(nèi)部使用了HC244芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離，帶5.1V過壓保護(hù)，具有二極管電壓隔離，可防止誤插到JTA

15、G座時(shí)的目標(biāo)板電源保護(hù)。 </p><p>　　它的邏輯圖與真值表如下：  </p><p>　　圖1-2 74HC244的邏輯圖</p><p>　　圖1-3 74HC244的真值表</p><p>　　1.4 AT89C51</p><p>　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高

16、性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51引腳圖如圖1-4所示：</p><p>

17、　　圖1-4 AT89C51引腳圖</p><p>　　單片機(jī)是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路。8051單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)見圖1-5。</p><p>　　圖1-5 8051單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash

18、閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>&

19、lt;b>　　第二章 原理圖簡介</b></p><p>　　2.1 總體電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　下載線的電路圖如下：</p><p>　　圖2-1 下載線電路圖</p><p>　　該下載線是STK200／300型的下載線。74HC244是8緩沖器電路，用來作計(jì)算機(jī)并口和單片機(jī)的緩沖隔離。圖1中的LPT連接到計(jì)算機(jī)

20、的并口，作計(jì)算機(jī)上的下載軟件和單片機(jī)進(jìn)行通信的接口。LPT的④、⑤腳用來控制兩組緩沖器的輸出，在其輸出低電平時(shí)，所控制的緩沖器可正常傳遞數(shù)據(jù)；輸出高電平時(shí)，所控制的緩沖器輸出端為高阻態(tài)。LPT的⑦腳輸出編程命令和數(shù)據(jù)到單片機(jī)的MOSI端(MOSI在這里表示計(jì)算機(jī)輸出、單片機(jī)輸入)；LPT的⑥腳輸出串行編程時(shí)鐘信號(hào)到單片機(jī)的SCK端；LPT的⑨腳輸出復(fù)位信號(hào)到RST端；LPT的⑧腳輸出編程狀態(tài)信號(hào)到LED端。LED是目標(biāo)板上的發(fā)光二極管，

21、可以不用。由單片機(jī)讀出的信息經(jīng)MISO端(MISO在這里表示單片機(jī)輸出、計(jì)算機(jī)輸入)輸出到LPT的⑩腳。74HC244的電源由單片機(jī)目標(biāo)板上的5V電源通過二極管VD1提供。</p><p>　　2.2 并行口硬件接口簡介</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)并行口有 25 個(gè)引腳，其中數(shù)據(jù)端口引腳為 2～9，狀態(tài)端口引腳為 15、10～13，控制端口引腳 1、14、16、17 用于連接器件，其他引腳

22、18～25 是接地引腳 GND。25 針并行口如圖 2-2 所示。 圖 2-2 25 針并行口 并行口工作在 SPP 模式下， 機(jī)是通過對(duì) 3 個(gè) 8 位端口寄存器的讀或?qū)憗韺?shí)現(xiàn)對(duì)它 PC們的控制。端口寄存器分別是：</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)端口地址 0x378為 D7～D0，對(duì)應(yīng)引腳 P9～P2；</p><p>　?。?）狀態(tài)端口地址 0x379為 S7～S3，對(duì)應(yīng)引腳 P11、

23、P10、P12、P13、P15；</p><p>　?。?）控制端口地址 0x37A為 C3～C0，對(duì)應(yīng)引腳 P17、P16、P14、P1。注意：S7、CO、C1、C3 信號(hào)的邏輯狀態(tài)在連接器處是與相應(yīng)寄存器位相反的。對(duì)這些位進(jìn)行寫操作時(shí)，寫入的值應(yīng)該與連接器處設(shè)置的值相反；同樣，進(jìn)行讀操作時(shí)，讀取的值也與連接器處設(shè)置的值相反。</p><p>　　圖2-2 標(biāo)準(zhǔn)25針并行口</p&

24、gt;<p><b>　　設(shè)計(jì)與制作</b></p><p>　　3.1 電路原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是 PROTELDXP 的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced Schematic）來繪制一張電路原理圖。在這一過程中，要充分利用該軟件所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。

25、如下圖：</p><p>　　圖3-1 原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2印制電路板的設(shè)計(jì)</p><p>　　印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì) PROTELDXP 的另外一個(gè)重要的部分 PCB 而言的，在這個(gè)過程中，我們借助PROTELDXP 提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì)，完成高難度的等工作。</p><p>　　其設(shè)計(jì)可按一下步驟完成

26、：1、設(shè)計(jì)圖紙大小 2、設(shè)置 ProtelDXP 設(shè)計(jì)環(huán)境 3、旋轉(zhuǎn)零件 4、有原理圖布線 5、調(diào)整線路 6、報(bào)表輸出 7、文件保存及打印輸。</p><p>　　（1）PCB版頂層布線：</p><p>　　圖3-2 PCB頂層布線</p><p>　?。?）PCB底層布線：</p><p>　　圖3-3 PCB底層布線</p>

27、<p>　　（3）下載線PCB版圖如下：</p><p>　　圖3-4 下載線PCB版圖</p><p>　?。?）下載線各個(gè)原件的封裝如下：</p><p>　　圖3-5 各原件的封裝</p><p>　　（5）外殼的大小設(shè)計(jì)如下：</p><p>　　圖3-6 外殼大小設(shè)計(jì)</p>&l

28、t;p><b>　　第四章 電路的檢驗(yàn)</b></p><p>　　調(diào)試前的直觀檢查連線是否正確，檢查電源輸出值是否符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；檢查元器件的安裝情況：元器件的管腳之間有沒有短路，連接處有沒有接觸不良，集成電路 74HC244、AT89S52 的管腳是否接對(duì)及集成塊的缺口是否與底座對(duì)位，ISP 接口是否接牢固了。</p><p>　　電源檢測(cè)： 電源電壓輸出值穩(wěn)

29、定，直接輸出電壓輸出為為5V，因?yàn)殡娐返墓ぷ麟妷簽?V 點(diǎn)壓，而電腦的 ISP 輸出電壓剛好5V，所以就利用電腦的輸出電壓制作 ISP 接口。</p><p>　　4.1 ISP 下載線的檢測(cè)</p><p>　?。?）從 ATMEL 等下載安裝 AT89ISP 軟件；</p><p>　?。?）不加任何電路，運(yùn)行軟件，選擇器件；告訴電纜錯(cuò)誤或沒加電源；</p

30、><p>　　（3）用數(shù)字存儲(chǔ)示波器觀察電纜輸出波形，運(yùn)行選擇器件時(shí)，1腳輸出一連串等間距（高4us 低6us）脈沖，很明顯是時(shí)鐘信號(hào) SCK； </p><p>　?。?）2腳輸出一些脈沖，根據(jù)10us 的時(shí)鐘信號(hào)和編程使能命令數(shù)據(jù)，很容易判斷出這是數(shù)據(jù)輸出信號(hào) MOSI；</p><p>　　（5）運(yùn)行初始化適配器時(shí)17腳輸出12us 的低脈沖，經(jīng)分析可能是復(fù)位信號(hào)

31、。</p><p>　　（6）下面重要的就是判斷 MISO 了，它沒有任何參考，只能試了，反正并口就這么幾個(gè)輸入。其他腳根據(jù)以上判斷都連接好，18以后接地，MISO 接到10腳，是好的話，就可以了。</p><p>　　4.2 下載線一般遇到的問題</p><p>　　檢測(cè)不到期間可能有很多種情況，比如下載線壞掉了，先用相同的板和下載線到別人的機(jī)上試一下看看板或下載

32、線是不是好的。 還有就是檢測(cè)不到器件：可以試試先擦除器件，然后打開 hex 文件，再寫器件，就是在 easy 51 上面操作三步，看能不能成功寫程序，檢測(cè)不到器件有可能是下載頭松動(dòng)。 在一個(gè)就是復(fù)位電路對(duì) ISP 下載有影響，請(qǐng)確認(rèn)是不是接上了看門狗。</p><p>　　4.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)的檢測(cè) </p><p>　　先查看電路板上的線路是否連接好了，是否連接正確了。在看看單片機(jī)的

33、EA 端是否與電源端連接在一起了，在確定無短路狀況時(shí)通電測(cè)試，插上單片機(jī)看看最小系統(tǒng)是否正常工作。在電路是否正常工作，只要測(cè)量晶振的兩端的電壓值是否為 2.4 伏左右，如果是這個(gè)值，就說明電路正常運(yùn)行。</p><p><b>　　第五章 心得與體會(huì)</b></p><p>　　隨著這兩周的學(xué)習(xí)，課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。通過課程設(shè)計(jì)

34、不僅對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。    在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家

35、在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。   不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。</p><p><b>　

36、　致謝</b></p><p>　　在此要感謝我的指導(dǎo)老師李悅老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)

37、到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生很大的影響。</p><p>　　在此，再次感謝我的學(xué)校和李老師，許老師。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 華成英等．模擬電子技術(shù)．北京：高等教育出版社，2006．&l

38、t;/p><p>　　[2] 黃智偉．電子工藝技術(shù)．北京：電子工藝出版社． </p><p>　　[3] 曾斌. 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程Protel DXP．上海：上?？茖W(xué)普及出版社．</p><p>　　[4] 趙曉安. MCS-51單片機(jī)