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1、PCB板制作与调试课程教学资源建设,建设院校：,主要参与单位,宁波职业技术学院,杭州职业技术学院宁波华祐微电脑有限公司宁波思朗智能科技开发有限公司,任务1-3 CPU控制电路的绘制与分析,一、任务目标 1能力目标：能从书籍、网络获取单片机系统相关芯片资料，并能初步读懂常用芯片资料；能分析基本的单片机电路；能运用Protel绘制复杂的单片机系统等电路，能根据需要完成各种文本的标注。2知识目标：能熟练说出Protel原理图绘制中的网络标号、总线等概念及表示方法；阐述不同要求下文本的标注方法；能基本阐述简单单片机系统的硬件结构。3素质目标：能养成认真做事、仔细做事的习惯。二、工作任务 本项工作任务是
2、“CPU控制电路的绘制与分析”，在现代电子产品中，单片机是智能化电子产品核心，熟悉单片机系统的应用也是电子技术人员基本要求。通过任务实施，使读者学会用总线和网络标号等手段来绘制复杂的系统，达到绘图的高级水平，完成公司里各种复杂图纸的绘制。,电路分析：,二、电路分析,1、本电路包括电源电路、单片机基本电路和扩展电路三部分。2、其中IC0 为核心的电路是电源共给电路，包括全波整流、滤波、稳压，电源电路输出两组电源：12V和5V。3、IC1、IC3 为核心的电路构成单片机的基本电路，包括CPU、复位、振荡，其中复位电路采用专用看门狗芯片，IMP813L，具有上电复位、程序失控后的复位。适合产品无人值
3、守的要求。为了实现通信功能，振荡元件采用11.0592M晶振，达到高的可靠性。4、IC2为核心的电路构成典型的RS232电平转换电路，可以使单片机与PC机进行通信，同时，结合具有在线下载功能的CPU（STC89C52），利用此接口能在线升级软件，方便升级与维护。5、IC4、IC5选用ULN2003A，实现驱动负载（继电器）的作用，根据图纸驱动了9路负载。6、另外还有输出指示、输出控制（信号通道控制）、输入控制等电路，在软件配合下完成相应的功能。,参照前面，我们在F盘建立“CPU控制.DDB”数据库文件，同时新建“CPU控制.sch”原理图文件，设置图纸为A4。,三、任务实施,步骤1 文件建立与
4、环境设置,步骤2 元件提取与放置,综观图纸，电路图中的元件主要是CPU AT89C51、RS232 接口芯片MAX232CE、看门狗芯片MAX813L、驱动芯片ULN2003A、排阻R25，其它是通用元件。,排阻是几个同样阻值的电阻“集成”在一起的电阻，内部有8个、4个等，其效果等同于若干个独立的电阻，通常应用在单片机系统中作为上拉电阻、下拉电阻等，为方便印刷板的设计和优化生产工艺，目前都直接选用排阻而不采用独立的电阻。,然后点击，进入元件符号编辑环境，见图2-4所示,图3-4,步骤3 电气连接,从图中可以看出，由于单片机芯片管脚多（通常的MCS-51系列有20Pin、40Pin两种，兼容的S
5、TC系列还有28Pin），其与外部电路的连线自然就多，如果将所有线路都通过前面所讲的连线(Wire)方式来表达的话，那么线路一定非常密集而复杂，对于图纸的“阅读”来说并非好事，能否用简洁明了的方法来表示这种复杂的电路连接关系呢？，这就是下面重点要讲解和操练的内容。,1）总线（Bus）：其实质好比将很多同方向、类似属性的线“捆扎”起来，形成一股，从而使线路变得简单。但总线只代表一种线路的走向，本身并没有电气属性，只有配上网络标号才具有电气关系。总线的两头也要配上总线分支（Bus Entry），使得一捆线的两头还原。,总线的绘制：结合本图的局部，我们来绘制总线。放置元件：首先放置好相关元件，见图3
6、-5。将管脚适当延长，其目的是有一定的空间来放置后面叙述的网络标号。见图3-6所示。,总线的绘制,图3-5,图3-6,绘制总线：取用工具条中总线绘制工具 绘制总线，见图3-7所示。,绘制分支：取用工具条中总线分支绘制工具，依次放置总线分支，放置完成后如图3-9所示。,图3-7,图3-9,提示：在放置总线分支时，在悬浮状态按空格键、“X”、“Y”键可以进行角度调整。直接用鼠标“点住”总线分支并移动鼠标可以“拖动”总线分支以改变其位置。,总线的绘制,2）放置网络标号（Net）：总线只代表线路的走向，并不包含线路的电气连接关系。只有配上网络标号才能完整地表示电路图，网络标号我们可以理解成一条“无形的
7、连线”，具有相同网络名称的线代表电气上是相通的。,取用网络标号放置工具，此时光标变成图3-10所示，其中虚线小方框就是网络标号名称，按属性“Tab”键，打开网络标号属性框，见图3-11所示。,放置网络标号,图3-12,图3-10,在图3-11 栏输入相应的网络标号名称，并放置在图3-12所示IC1的21号管脚的延长线上，以便与管脚名不重叠，用同样的方法依次放置其它位置的网络标号，如图3-12所示。,网络标号的命名与放置,网络标号名称尽量简单，最好能与管脚功能或名称联系起来，以便阅读图纸。网络标号经常采用以下方式命名：用纯字母，如ALE、RD等直接采用了管脚名称；用“字母加数字”方式，如A0、A
8、1等经常用来表示地址总线；用“字母_数字”和“字母_字母”方式，如P2_0、P2_1，S_data，S_clk等代表管脚的功能等。,网络标号名称的左下方必须是要标注的导线，否则网络标号名称放置是无效的。下图3-13(a)、（b）是正确的，（c）、（d）是错误的。,在管脚上标注网络标号名称时，应将管脚用连线适当的延长，以免管脚号与网络标号名称重叠，影响图纸的可视性。如若管脚不加延长标注网络标号名称时，要注意网络标号放置的位子，如图3-14(a)是正确的，（b）中“P0”是错误的。,既然网络标号是一种无形的连线，所以在有些复杂的图纸中，只有网络标号，省却了“总线”，这样的方法也经常采用，图纸更加简
9、洁。下图3-15所示就是用网络标号表达的图纸：,网络标号,图3-15,在复杂的系统中，为了清除地表达线路的连接关系、信号之间的控制关系和信号的方向，端口的使用将比网络标号更加直观和形象。以下是具有端口使用的实际图纸，从中我们不仅看到了线路的连接关系，而且对信号之间的控制关系、输出输入关系看的更加明了。相同端口名称在电气上是“连通”的。,端口（Port）的绘制,图3-16,移动鼠标，端口被“拉长”。至合适长度，再按鼠标左键，如图3-17（c）所示。放置后的端口如图3-17（d）所示。,步骤1 元件符号制作添加元件,取用工具条中端口绘制，出现如图3-17a）所示，在要放置的位置按鼠标左键，确定起点
10、，如图3-17（b）所示。,双击端口图标，打开端口属性框，对端口进行设置。主要包括端口名称，端口方向等。如图3-18所示。本任务使用的端口如图3-16所示。,在有些图纸中，为了“阅读”和分析，常常在图纸上按照功能模块“框”起来，并加上适当的标注。另外，作为公司产品的设计图纸，必须有设计人、版本号、图纸名称等重要信息，以便进行文档的管理，以下我们着重来完成这些文字信息的添加与标注。,文本标注,1）方框绘制：方框是用普通画线工具来绘制的，取出该工具，在某功能电路模块（如看门狗电路）四周绘制一个闭合的方框，并双击此方框线，打开属性对话框，如图3-19所示。第一个 代表线宽，有Smallest、Sma
11、ll、Medium、Large 四种线宽可以选，这里将线设置成Medium，第二个 表示线的类型，有Solid（实线）、Dashed（虚线）、Dotte（点划线）三种选择，这里我们设置成虚线，如图3-20所示。,2）文本标注：在电路图中放置文本可以用工具条中工具，其对应菜单命令是Place/Annotation（注释），也可以用工具条中工具，其对应菜单命令是Place/Text Frame（文本框）两种方法。Annotation命令适合放置单行文本，而Text Frame命令适合放置多行文本。,图3-20,文本标注,用Place/Annotation或工具方法如下：启动命令：用鼠标点击工具条中
12、工具或使用Place/Annotation命令，在鼠标还是悬浮状态下按“Tab”键，打开文本属性对话框。如图3-21所示。,文本标注,图3-22,输入文字：在 中输入文本内容（如“看门狗电路”）、在 种选择适当颜色、在 中设置合适的字体，最后将文本放置在方框适当位置，如图3-22所示。,使用Text Frame命令或工具放置文本框方法如下：图3-23启动命令：首先点击鼠标左键确定该文本框起点，然后移动鼠标，点击鼠标左键确定该文本框终点，即可放置一个文本框，内部默认文本为“Text”。如图3-23所示。,放置文本框,图3-23,图3-24字体设置文本输入输入文字：双击此文本框（或者在文本框终点未
13、确定前按“Tab”键），打开文本框属性对话框，如图3-24所示。,在 处点击，打开文本输入窗口，如图3-25所示，输入所需文本，如“信号通道控制电路，一路连接信号分配板，一路连接面板。”，在Font位置处点击按钮根据需要可以改变输入文本的字体、字号等。,图3-25,完成文字输入：点击图3-25的，完成后文本框如图3-26所示。,图3-26,放置文本框,设计文档信息标注,作为公司产品的图纸，需要提供产品版本号、设计人员等信息，以便日后产品升级换代和文档的管理。在Protel99se中，这些信息填入到专门的标题栏中，如图3-27所示：,图3-27,其中Title：标题栏，一般输入图纸的名称。Siz
14、e：所选图纸的尺寸。Number：图纸页数Revision：图纸版本号Drawn By：图纸设计人员提示：图纸绘制时间和文件名称自动填入相应位置。,上述内容可以用前面文本输入方式手工输入，放置在相应位置即可，也可采用软件专门为此要求设置的输入方法。操作如下：,图3-28,如图3-28所示，执行DesignOptions命令，出现图3-29所示界面，在窗口左上选择项。,在图3-29中分别根据提示输入相关内容，并记住相关栏目以及输入的内容，点击完成输入。,图3-29,设计文档信息标注,问题研究,1、如何放置总线、分支、网络标号。网络标号的作用是什么？2、如何放置端口？3、如何放置文本标注、如何放置文本框？4、如何在将版本号，绘图人员等信息标注在图纸上？,方法：学生回答，教师评价、完善。,交流与共享,1）作品点评教师 点评,2）作品点评教师、学生一起点评,3）作品点评学生,4）问题汇总,a、排阻符号错误：排阻是9脚的元件，不能多，也不能少。有些同学看上去对，实际错，大家打开管脚核实一下。,b、网络标号与文字混淆：在默认情况下，两者的颜色不同，网络标号是棕带红色。文字是蓝色的。再者两者性质完全不同，网络标号具有电气特性。文字仅仅是标注而已。,c、网络标号的位置放错：网络标号的位置有严格规定。如何放置在一条线上？如何放置在元件引脚上？,拓展训练,拓展训练,
