电子线路CAD课程设计报告

一、设计目的

1.熟练掌握利用 Protel 99se 制作电路原理图的方法;

2. 熟练掌握各种元件的绘制与应用;

3.学会放置元件、连线、放置电气节点等与电路原理图有关的绘制;

4.掌握双面印制电路板的（PCB）的布线流程;

5.熟悉软件课程设计的一般步骤，及各种属性的设置。

二、简介

protel 作为当今最为时尚的电路设计软件，以其强在的功能和简便的操作受到众多电子线路设计人员的喜爱。掌握一种电路原理图与电路板的绘制方法是电子工程类学生的必备技能。通过一学期的学习以及通过这次考试，希望能够掌握protel99 se的使用方法及技巧。

Protel99se主要由原理图设计和PCB设计系统两大部分组成。

原理图设计主要包括电路图编辑器，电路图元件编辑器，和各种文本编辑器。本模块的主要功能是绘制、编辑和修改电路原理图，更新和修改电路原理图元件库。

PCB设计系统，包括印制电路板设计器，元器件封装编辑器和电路板组件管理器。本系统的主要功能是绘制、修改和编辑印制电路板，更新和修改元器件封装和电路组件管理。

在计算机上，利用电子线路CAD软件进行电路设计的过程大致如下：

（1）编辑原理图。原理图编辑是CAD设计的前提，因此原理图编辑器是电路CAD的必备的功能。

（2）必要时利用CAD软件的电路仿真功能，对电路功能、性能指标进行仿真测试电路功能、性能由原理图决定。

（3）如果电路中用了PLD控件，则必须进行PLD设计，以便获得PLD烧结数据文件。

（4）生成网络表文件。

（5）不正确则返回（1），修改原理图。

（6）设计编制印制板。

（7）对高速数字电路来说，完成印制板编辑后，可能还需要通过信号完整性分析，以确认信号在传输过程中是否发生改变。

（8）在PCB中生成网络表文件，并与原理图编辑器中生成的网络表文件进行比较，已确认PCB中是否改变了原理图中元件的连接关系。

三、设计内容及要求

3.1 原理图的设计

电路原理图的设计主要是protel99se的原理图设计系统（AdvancedSchematic）来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分利用 protel99se所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。

3.2 产生网络表

网络表是电路原理图设计（SCH）与印制电路板设计（PCB）之间的一座桥梁，它是电路板自动的灵魂。网络表从电路原理图中，也可从印制电路板中提取出来。 通过protel99se/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计做准备。在原理图绘制好了之后，先进行电气规则检查（ERC检查：执行TOOLS下的ERC检查），然后执行DESIGNER下的CREAT NETLIST,这样就生成网络表文件了。

3.3 PCB板的设计

印制电路板的设计也就是PCB ，原理图到PCB之间还有两个重要的环节一是PCB封装的制作和对应，二是器件布局与布线。 PCB封装的制作需要在PCB封装库中进行，根据数据手册上提供的尺寸或者用卡尺测得尺寸进行制作，有些封装是封装库里原有的这样的只需把封装名填到原理图里器件属性的FOOTPRINT中就可以了。所有FOOTPRINT都制作并填写完成后 ，UPDATE PCB（有时候需要两次操作才能得到正确结果），如果中间没提示ERROR ，剩下的就是布局和布线了，一般先画边界尺寸 ，然后布局，最后布线 ，进行ERC校验 ，校验通过PCB就完成了。

四、具体设计过程

4.1 创建一个新的设计文件库

打开protel软件后先新建一个项目，单击主界面中的“file”菜单下的“new”命令，即可创建一个新的设计文件库（.ddb），如图所示：

4.2 对于原理图编辑器、PCB板、封装等的建立

 

4.3 制作和修改元件库中没有的元件

进入Protel 99 SE,创建一个项目数据库如图所示：

4.4 对于没有的原件进行元器件的编辑

4.5 修改元件的引脚号，使之与PCB库元件封装相对应。

找到所需修改的元件，点击Edit打开元件所在的库。将所需元件全选并将之复制到自建的数据库中进行编辑，将其引脚号与封装对应。

4.6 绘制原理图

4.6.1 新建并打开原理图编辑器

4.6.2 按图连接电路

4.6.3 对电路进行ERC检测

4.6.4 电路无误后创建网络表

4.7 绘制PCB库中没有的元件封装

打开PCB库编辑器，新建元件

4.8 绘制PC

4.8.1 加载网络表，如图所示：

4.8.2 加载完成后设置自动布局的规则

规则设置完成后使用自动布局器布局，自动布局完成后进行人工调整使之更加完美，待布线完成后进行DRC检测,检测无误后PCB板就制作好了如下图:

结论：

在整个课程设计过程当中，由于自身软件问题，导致前期的一些稍为复杂的电路图中很多元件所在的元件库无法加入，而且后期在PCB板得设计过程中，很多元件的封装形式无法加入到封装库。只能做成了这样比较简单的电路。

调试结果：

可顺利运行，电路原理图ERC检查及生成网络表无误。

 PCB板的规则检查也确认无误。

五、课程设计总结

一周的课程设计马上就要结束了，在这周的课程设计中我学到了很多经过几天的课程设计，我对protel的功能及使用方法又有了更生层次的了解。以前在课堂上的听讲，只让我对CAD这门课有初步的认识，并没有更深入去看书，认真在电脑上进行练习。此次的课程设计，促使我从头开始，将protel的使用步骤，绘图等操作进一步的认真复习，感觉收获很大。

同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。

在此感谢我们的王丽丽老师，王老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。

六、参考文献

1.《Protel99SE原理图与PCB设计教程》 及力主编，电子工业业出版社，2007

2.《电子线路CAD Protel99使用指南》 王廷才 主编 机械工业出版社2001

3.《Protel99SE自学手册》 冯如设计在线，人民邮电出版社，20##年

4.《Protel99SE电路设计基础与工程范例》零点工作室，清华大学出版社，2008

5.《Protel2004电路设计制板》老虎工作室，人民邮电出版社，2009

 

第二篇：PCB课程设计

      

PCB课程设计报告

课题：8255并行口扩展设计

学    院： 核工程与地球物理学院 

班    级： 

学    号： 

姓    名： 

目录

一、设计题目................................................................................... 2

二、设计内容与要求......................................................................... 2

三、设计目的意义............................................................................. 2

四、系统硬件电路图......................................................................... 2

五、程序流程图与源程序.................................................................. 3

六、系统功能分析与说明.................................................................. 4

七、设计体会..................................................................................... 8

 

一、设计题目

8255并行口扩展控制系统设计。利用单片机AT89C52控制实现8255的PB口输出数据等于PA口输入数据。

二、设计内容与要求

（1）利用单片机AT89C52与8255A设计一个扩展控制系统设计。

（3）要求使用的元器件数目最少，电路尽可能简单。

（4）电源电压为＋5V。

三、设计目的意义

1、通过8255并行口扩展控制，进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，加深对单片机理论知识的理解；

2、掌握单片机内部功能模块的应用；

3、掌握单片机的接口及相关外围芯片的特性、使用与控制方法；

4、掌握单片机应用系统的构建和使用，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的基础。

5、 

四、系统硬件电路图

(1) 8255并行口扩展控制硬件电路原理图如下：

 

图1：电路原理图

三大元件：

     

各元件封装：

(2) PCB图如下：

图2：PCB图

 

五、程序流程图与源程序

5.1 程序流程图

六、系统功能分析与说明

6.1 总体功能实现说明

本次设计单片机采用AT89C52,它是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制器。片内含有4KB的存储器(EPEROM)，与8031引脚和指令系统完全兼容。

89C52的VCC接+5V，VSS接地。复位引脚RESET外接RC电路和复位开关，可以实现人工复位。本系统采用按键电平复位，如硬件图所示。XTAL1和XTAL2引脚外接12MHZ晶振和两个30PF的电容。一般，单片机系统中高集成度芯片的电源端都应并联虑波电容，但此系统中只需扩展一个8255并对发光二极管进行控制，而不需要精确控制，所以没有接虑波电容。从系统实际运行情况看，没有接虑波电容未对系统稳定性造成影响。

89C52单片机中，没有单独的地址总线和数据总线，而是和P0口和P2口公用的：P0口分时地作为低8位地址线和8位数据线用，P2口则作为高8位地址线用。所以有16条地址线和8条数据线，但要注意，他们不是独立的总线，而是和I/O端口合用的。本系统是扩展8255，用到了89C52的P2口作为低8位地址线和数据线，通过寄存器74LS373连接到8255的的控制端口。

本系统中要求实现8255的PB口输出数据等于PA口输入数据，我的做法是：在PA口接上开关，控制高低电平的变化；PB口则接上发光二极管，通过发光二极管的亮灭情况可知PB口的输出状态以及PA输入状态，从而达到系统的要求。为了很好地保护发光二极管，在每个发光二极管的回路上接上限流电阻，大小为1K，PA口的排阻大小为10K。当按下PA口的开关时，PB口相应的发光二极管将亮起。本设计可用于抢答器设计等领域。

6.2 功能介绍

 (1) ATM89C52主要功能特性：

    AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程

   VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚 备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（计时器0外部输入）

P3.5 T1（计时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：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，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，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：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；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编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

振荡器特性:

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

6.2 功能介绍

 (4) 8255特性

①一个并行输入/输出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作为CPU总线与外围的接口。

②具有24个可编程设置的I/O口，即使3组8位的I/O口为PA口，PB口和PC口。它们又可分为两组12位的I/O口，A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7)，B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3)。A组可设置为基本的I/O口，闪控(STROBE)的I/O闪控式，双向I/O3种模式；B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式，而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。

(5) 8255引脚功能

RESET：复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。

CS：芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；/CS=1时，8255无法与CPU做数据传输。

RD：读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/RD=0且/CS=0时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。

WR：写入信号，当这个输入引脚为低电平时，即/WR=0且/CS=0时，允许CPU将数据或控制字写入8255。

D0～D7：三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。

PA0～PA7：端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。

PB0～PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。

PC0～PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。'

A0，A1：地址选择线，用来选择8255的PA口，PB口，PC口和控制寄存器。

当A0=0，A1=0时，PA口被选择；

当A0=0，A1=1时，PB口被选择；

当A0=1，A1=0时，PC口被选择；

当A0=1，A1=1时，控制寄存器被选择。

(5)74LS373介绍

74LS373为三态输出的八D锁存器。373 的输出端 Q0～Q7 可直接与总线相连。

当三态允许控制端 OE 为低电平时，Q0～Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当 OE 为高电平时，Q0～Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端 LE 为高电平时，Q 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时，D 被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV

 

 

七、设计体会

PCB设计对我们以后的工作有很大的帮助，也对我们的能力有很大的帮助和提高。学习PCB设计对我们学习单片机技术有很大的帮助，对掌握单片机开发技术也很重要。

理论是指导实践的，实践是验证理论的，而光靠理论知识那是行不通的，所以我们进行了PCB设计，来巩固我们学习的理论知识，通过这次的实践我发现了一些问题，解决了一些问题，能力得到了锻炼，同时也认识到了理论到实践是有一定差距的，自己的动手能力太弱，理论知识也没学精，所以在PCB设计过程中遇到了很多的问题，通过认真的读书，使我对这门课程又有了较深的巩固，所以进行这样的课程设计是很有必要的，也是很有意义的，使我们有了更大的收获。

通过这次PCB设计让我也知道了单片机到工业生产的一点流程，为我们以后工作提供更多的经验和知识储备。时间过得很快，五周的PCB设计就这样结束了。之前我对设计到流程一无所知，不知道如何把所学的东西运用到工业生产中，所以很是迷茫。总听别人说,做这行业很麻烦，自从自己慢慢学习之后我发现只要认真学才是最关键的。在学校老师为我们提供这样一个好的平台，这样一个小小任务却为我们积累了一点信心。经过老师的辅导之后我信心倍增，相信只要自己努力了肯定会有收获的。

通过这次课程设计我感慨很多。从设计原理图到设计PCB板子，从理论到实践，在整整五个星期里，真的感觉到很麻烦，但是我却真正从这次课设中学到很多很多的东西，而且学到了很多在书本上所没有提过的知识。经过这次课设让我更加注意到理论与实践相结合的重要性。

这次设计要求每三个人完成。之前没有学过怎样制作PCB板，所以刚开始的时候也是一头雾水。经过老师细心地指导，终于把制作PCB板的整个流程熟悉了一遍。又让自己从中学习了更多新的知识。在做板的过程中必须一直保持谨

谨慎。

   只要付出就会有收获，通过这次实践让我懂得要学会发现问题，解决问题，人才能不断的提高。