(完整word版)PCB实验报告

《电子线路印刷版（PCB）设计CAD》

实践报告

题目：单片机最小系统PCB设计

姓名：

学号：

系别：信息工程系

专业：通信工程

年级：09 级

2013年1月9日

一、设计的任务与要求

学习掌握一种电路设计与制板软件（课堂主要使用Protel 99SE，或其他软

件Altium Designer 、PADS、OrCAD、Proteus 等），掌握软件使用的基本技巧的基础，结合专业相关电路方面知识来设计PCB板。根据参考系统设计一个小型的单片机系统，以89C51 为核心单片机，具备如下主要功能模块：电源模块、ISP（In-System Programming）下载模块，时钟和复位模块、AD 采集模块、键盘模块、数码管和LED显示模块等，画出SCH原理图和对应的PCB 印刷电路板。

主要设计内容：

1、根据需要绘制或创建自己的元件符号，并在原理图中使用；

2、SCH原理图设计步骤与编辑技巧总结；

3、绘制或创建和元件封装，并在原理图中调用；

4、生成项目的BOM（Bill of Material）；

5、设置PCB 设计规则（安全距离、线宽、焊盘过孔等等），以及PCB 设

计步骤和布局布线思路和技巧总结；

6、最终完整的SCH电路原理图；

7、元器件布局图；

8、最终完整的PCB 版图。

二、实验仪器

PC机，Protel 99SE软件

三、原理图元件库设计

3.1 6段数码管模块

LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管有八个小LED发光二极管，常用段数一般为7段有的另加一个小数点，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳极两种类型，其实共阴极就是将八个LED的阴极连在一起，让其接地，这样给任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。

（2）设计步骤：

a)新建原理图库文件。

b)对新建的原理图命名。

c)打开自带的一位数码管的原理图库文件将其复制到上部新建的原理图库上。

d)将矩形框拉大成6位数码管的大小。

e)复制8段数码管符号粘贴5次构成6位数码管。

f)点右键放置引脚，放置14个引脚，按tab键编辑管脚属性，引脚序号如图。

g)保存。

3.2 74LS14（有施密特触发的六触发反相器）

74LS14 为有施密特触发器的六反相器，共有54/7414、54/74LS14 两种线路结构型式，其

（2）设计步骤：

a)在前面新建的原理图库中建新器件。

b)对新建的原理图命名。

c)放置合适大小的矩形框。

d)点右键放置引脚，放置14个引脚，按tab键编辑管脚属性，引脚序号如图。

e)点右键放置文本字符串，按tab键编辑文本属性，输入74LS14。

f)保存。

其他元件系统库自带无需自行创建元件原理图

四、元件封装库创建

４.1 六段数码管模块封装

（1）具体外观、引脚及尺寸：

(2)设计步骤

a)新建PCB元件库文件。

b)对新建的PCB元件命名

c)打开自带的一位数码管的PCB元件库文件将其复制到上部新建的PCB元件库

上。

d)将矩形框拉大成6位数码管的大小。

e)复制8段数码管符号粘贴5次构成6位数码管。

f)点右键放置焊盘，放置14焊盘，按tab键编辑管脚属性，焊盘为2行，每

行7个，2行的间隔为400mil，同行中相邻焊盘的间隔为100mil。焊盘顺序为左下角为1，左上角为14。

g)保存。

其他元件系统库自带无需自行创建元件原理图

五、系统设计方案及原理图设计步骤与编辑技巧总结

设计一个基于单片机控制的通用嵌入式平台，具有以下功能模块：按键、ADC 和数码显示。

在原理图中调用自己设计原理图元件库和封装库中的元件最终完整的SCH 电路原理图

在菜单栏选择设计-浏览库，进入相应的库选择所需的元件。鼠标双击需要的元件即可放置元件，双击元件可修改元件的属性（也可按tab键可更改元件的属性）。亦可放置完元件后双击元件更改属性。AD10系统内的元件都会自动关联相应的PCB封装，所以不用更改或添加。在原理图中放置自己画的库元件前需要先安装自己的库后才能调用。

5.1电源模块

220v交流输入，5V 稳压直流输出，led 发光指示。

5.2 单片机最小系统

单片机最小系统：复位电路、晶振时钟电路、按键电路。复位电路产生复位信号，是单片机从固定的起始状态开始工作，完成单片机的“启机”过程，它是由一个按键，一个电容，两个电阻构成。时钟电路由一个晶振和两个小电容构成，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度，时钟电路必须离单片机时钟引脚很近，切忌用长导线连接，否则不易起振，可以直接将晶振的

两个引脚直接弯折到单片机引脚上，不要用长导线和跳线。

5.3 串口电平转换模块

实现串口 ISP 程序下载。单片机输出 P3.1（Txd）接 7414 的输入，对应输出接串口 DR9 输入，串口 DR9 输出接 7414 输入，对应输出接单片机串行输入 P3.0（Rxd）。

5.4 按键模块

按键电路很简单，选择这 4 个引脚作为输入，是有讲究的，P3.2，P3.3 是单片机两个外部中断

输入引脚，P3.4，P3.5 是两个计数器外部时钟输入引脚。这样，这四个按键除了一般按键输入外，

还可以做中断输入，计数输入等。当按键不按时，对端口没有任何影响。