protel课程设计-基于51单片机的计算器设计

目录

摘要....................................................................................................................................................................... I Abstract.............................................................................................................................................................. I I 1.整体设计原理分析 (1)

1.1设计目的 (1)

1.2设计思路 (1)

2.模块功能介绍及其型号选择 (2)

2.1数码管模块 (2)

2.2串口通信模块......................................................................................................... 错误!未定义书签。

3.电路设计 (2)

3.1单片机最小系统模块设计 (2)

3.2矩阵键盘模块设计 (4)

3.3数码管显示模块设计 (4)

4.Protel原理图设计 (5)

4.1新建原理图文件 (5)

4.2设置画图环境 (5)

4.3设置元件库 (6)

4.4画图步骤 (7)

5.印制版图的设计 (8)

5.1准备电路原理图与网络表 (8)

5.2创建PCB文件 (8)

5.3规划电路板 (8)

5.4 网络表与元件的装入 (10)

5.5 PCB布板布局 (10)

5.6手工布局 (11)

5.7电路整体效果图 (13)

6.Multisim & AD电路仿真 (14)

6.1放置电源及信号源 (14)

6.2放置网络标号 (15)

6.3设置仿真参数 (15)

6.4查看仿真波形 (15)

6.5仿真结果 (15)

8.结束语 (18)

参考文献 (19)

附录一完整原理图及PCB (20)

摘要

51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一，随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍接受及应用。51系列及其衍生单片机还会在继后很长一段时间占据嵌入式系统产品的低端市场，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、原理和使用是非常重要的。

而Altium Designer是当前最为流行的PCB制版，模拟电路仿真软件。本作品中采用该软件进行硬件电路原理图及PCB设计制作，最后由proteus进行电路仿真证实了作品原理的可行性。

关键字：STC89C51 Altium Designer proteus

Abstract

51 series is currently the most widely used one of an 8-bit microcontroller with embedded systems, on-chip system concept proposed and universally accepted and applied. 51 single-chip families and derivatives will be in for a long period of time subsequent occupy the low-end market of embedded system products, therefore, as the new century students, the rapid development in the information industry today, the master microcontroller basic structure, principles and use is very important.

The Altium Designer is the current most popular PCB plate, analog circuit simulation software. The software used in this work for hardware circuit schematic and PCB design, and finally by Proteus for circuit simulation confirmed the feasibility of the principle works.

Keywords: STC89C51 Altium Designer Proteus

1.整体设计原理分析

1.1设计目的

设计一个基于51单片机的计算器系统。并使用Altium Designer软件进行原理图设计和PCB设计制作。最后对于系统的原理用Proteus进行仿真验证原理的正确性。

1.2设计思路

首先设计好STC51单片机的最小系统，外接4*4矩阵键盘，分别为数字0-9及各种功能键。由数码管实时显示当前输入或计算结果。整个系统由5V稳压电源供电。如下图1-1为整体系统原理框图：

图1-1 系统框图

2.模块功能介绍及其型号选择

2.1数码管模块

功能：数码管在本系统中主要是实时显示输入数据或计算结果。

选型：

方案一：数码管有共阴、共阳数码管两种；若选用共阴数码管，51单片机I/O不能直接驱动数码管显示，因为电流太小，需要加74LS04/74HC04反相器，提供驱动电流，需要2片芯片控制6个数码管。

方案二：若选用共阳数码管，51单片机I/O口的其灌电流也不能很大，只需一片74HC573锁存器就可以驱动六个数码管显示。

综合上述选择方案二。

2.2按键模块

功能：主要是代表不同数字或功能的输入。

选型：直接采用一般使用的按键，构成4*4矩阵键盘，共代表数字0-9及各种功能按键。

3.电路设计

3.1单片机最小系统模块设计

单片机最小系统由STC89C51、复位电路、晶振组成。最小系统在本设计作品中占有重要的地位，一方面提供与外界的交互接口：矩阵键盘。另外通过解码编码形成二进制驱动脉冲，将要显示的数据送到数码管的驱动电路。

51单片机含有众多的功能引脚和片外设置，但是根据我们的需求我们只需要使用到51单片机的部分接口，其余的引脚直接悬空处置就行。

其中各部分电路的功能如下：

1.晶振电路为51单片机提供脉冲源。

2.复位按键电路为51单片机提供复位功能。

3.其中P1、P0、P2及部分P3口为我们使用到的部分接口。