2022年基于C51单片机的实用电子时钟设计_Protel课程设计.docx
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1、精品学习资源设计任务书题目:基于 C51单片机地有用电子时钟设计初始条件1. 一台装有 PROTEL软件或以上版本地电脑及使用 PROTEL软件绘制电路原理图和印刷电路板地基本技能;2. 模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能地电子电路系统.要求完成地主要任务:1. 绘制具有肯定规模、肯定复杂程度地电路原理图*.sch (自选) . 可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能地电子电路系统.2. 绘制相应电路原理图地双面印刷版图 *.pcb ,对电路原理图进行仿真,给出仿真结果(如波形 *.sdf 、数据)并说明是否达到设计意图 .参考书目 :1. 谢自美 .电子线路设计
2、试验测试第三版 .武汉:华中科技高校出版社2. 康华光. 电子技术基础模拟部分 .高等训练出版社, 2005时间支配查阅资料2 天Protel设计 2 天电路仿真2 天报告撰写1 天指导老师签名: 2021 年月日系主任(或责任老师)签名: 2021 年月日欢迎下载精品学习资源摘要Altium Designer 是业界第一款一体化电子产品设计解决方案,它将设计流程、集成化PCB 设计、可编程器件(如 FPGA)设计和基于处理器地嵌入式软件开发功能整合在一起地产品,是一种能同时进行原理图、 PCB 和 FPGA 设计及嵌入式设计地解决方案,具有将设计方案从概念转变为最终产品所需地全部功能.作为电
3、子专业地同学,把握 EDA 软件是特别重要地,娴熟使用各种EDA 软件对以后地学习讨论、工作都很有帮忙 .本次课程设计主要是设计一个基于C51 单片机地有用电子时钟 .通过课程设计,把握Altium Designer 地基本使用方法,学会画原理图,进行PCB 制作,并赐予必要地仿真 .关键词: Altium Designer ;原理图; PCB 制作;电子时钟欢迎下载精品学习资源AbstractAltium Designer is the industrys first unified electronics design solutions that will design flow, in
4、tegrated PCB design, programmable devices eg FPGA design and processor-based embedded softwaredevelopment capabilitiesintegrated products, isthe one kindcan simultaneously schematic, PCB and FPGA design and embedded design solutions with the design from concept to final product all the necessary fun
5、ctions.As electronics majors, master EDA software is very important, skilled use of a variety of EDA software for future study and research work are very helpful.The course design is to design a practical C51 microcontroller based electronic clock. Through curriculum design, master the basics of usi
6、ng Altium Designer, learn drawing schematics for PCB production and give the necessary simulation.Keywords:Altium Designer ; schematic; PCB design; Electronic clock.欢迎下载精品学习资源目录摘要 I AbstractII1 Altium Designer 简介 11.1 Altium Designer 特性 11.2 Altium Designer 地组成 11.3 Altium Designer 改进方面 2 2 电子时钟系统设计
7、 22.1 MCU 掌握器简介 32.2 单片机最小系统 32.3 独立键盘 42.4 LCD1602 模块 42.5 DS12C887 时钟芯片 62.6 电源模块 7 3 原理图绘制 83.1 创建新地 PCB 工程文件 83.2 添加新地原理图空文件83.3 安装元件库 93.4 放置电路元器件并绘制连线 103.5 完善原理图 103.6 检查电路原理图 103.7 输出元件清单 11 4 PCB 版图设计 114.1 导入原理图设计数据 124.2 PCB 板型设计及元件布局 124.3 PCB 网络布线 124.4 设计规章 DRC 检查 134.5 覆铜编辑及补泪滴处理144.6
8、 PCB 地 3D 显示 15 5 仿真分析 156 小结体会 17参考文献 18附录部分程序 19欢迎下载精品学习资源1Altium Designer简介1.1 Altium Designer特性Altium Designer 是美国 Altium 公司开发地设计电路板软件 Protel 地升级版本,其沿袭了 Protel 以前版本便利易学地特点,内部界面与Protel DXP 大体相同,为了适应目前高密度和信号高速度地要求新增加了一些功能模块.在元件库中,整合了以前 Protel DXP 版本和 Protel99 版本等各个版本地库文件,使得用户特殊是初学者使用起来更加便利和简洁.Alti
9、um Designer 6.0 是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程规律器件(如FPGA)设计和基于处理器设计地嵌入式软件开发功能整合在一起地产品,一种同时进行PCB 和 FPGA 设计以及嵌入式设计地解决方案,具有将设计方案从概念转变为最终产品所需地全部功能 .Altium Designer 6.0 除了全面继承包括 Protel 2004 在内地从前一系列版本地功能和优点以外,仍增加了很多高端功能 .Altium Designer 6.0 拓宽了板级设计地传统界限,全面继 承了 FPGA 设计功能和 SOPC设计实现功能,从而答应工程师能将系统设计中地FPGA 与PCB 设计以及
10、嵌入式设计集成在一起.Altium Designer 6.0 以强大地设计输入功能为特点,在FPGA 地板级设计中,同时支持原理图输入和 VHDL 硬件描述输入模式;同时支持基于VHDL 地设计仿真、混合信号电路仿真、布局前后信号完整性分析; Altium Designer 6.0 地布局布线采纳完全规章驱动模式,并且在 PCB 布线中采纳了无网络地 SitusTM 拓扑规律自动布线功能;同时,将完整地 CAM 输出功能编辑结合在一起 .1.2 Altium Designer地组成Altium Designer 6.0 供应了一套完全集成地设计,这些工具让开发者很简洁地将设计从概念形成最终地板
11、设计 .Altium Designer 6.0 主要是由以下四大部分组成 .1) 原理图设计系统( schematics):它主要用于电路原理图地设计,为印制电路板地制作进行前期地预备工作,主要表现了电路地原理链接,相对比较直观.2) 印制电路板设计系统( PCB):这部分系统就主要用于印制电路板地设计,印制电欢迎下载精品学习资源路板地生产车间就是依据由它生成地PCB 文件进行 PCB 板地生产地 .3) FPGA 系统:用户可以用它进行可编程规律器件地设计,将设计完成后生成地熔丝文件烧录到规律器件中,就可以制作具备特定功能地元器件了.4) VHDL 系统:主要用来进行硬件地编程工作 .1.3
12、 Altium Designer改进方面Altium Designer 6.0 解决了大量历史遗留地工具问题.新版本中更关注于改进测试点地安排和治理、精简嵌入式开发、软设计中智能化调试和流畅地License治理功能 .增强了图形化 ERC 违规显示 .改进了 DirectX 图形重建速度 .PCB 板机械层设定增加到 32 层.可以为FPGA 仪器编写脚本等等 .2 电子时钟系统设计本次课程设计目地是设计一个电子时钟,利用廉价地STC89C52 作为主控芯片,以Dallas 生产地 DS12C887 作为时钟芯片,其最大地特点是不需要外接晶振.设计 3 个独立按键用于设置时间 .使用 LCD1
13、602 作为显示器显示时间 .电源部分采纳 LM7805 作为稳压源输出 5V 电压,另设一个插座可以从 USB 接口供电,实现了两路供电,加一个开关用于选择.以下是系统地原理框图 .稳压电源LCD1602DS12C887独立键盘单片机欢迎下载精品学习资源图 1 系统框图2.1 MCU 掌握器简介STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微掌握器,具有 8K 在系统可编程 Flash 储备器 .在单芯片上,拥有敏捷地 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash,使得 STC89C52为众多嵌入式掌握应用系统供应高敏捷、超有效地解决方案.具有以下标准功能: 8k 字节Flash,51
14、2 字节 RAM , 32 位 I/O 口线,看门狗定时器,内置 4KB EEPROM,MAX810 复位电路, 2 个 16 位定时器 /计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口 .另外STC89X52 可降至 0Hz 静态规律操作,支持 2 种软件可挑选节电模式 .闲暇模式下, CPU 停止工作,答应 RAM 、定时器 /计数器、串口、中断连续工作 .掉电爱护方式下, RAM 内容被储存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止.最高运作频率 35MHz ,6T/12T 可选.2.2 单片机最小系统单片机最小系统包括振荡器电路,复位电路,单片机EA 端接高
15、电平( Vcc), P0 口需要接上拉电阻( 10K).振荡器电路选用 12MHz 晶振,两个 30pf 电容,振荡器电路接单片机 XTAL1 和 XTAL2 引脚.单片机最小系统原理图如下 .图 2 单片机最小系统欢迎下载精品学习资源2.3 独立键盘独立键盘地原理是:单片机地 I/O 口既可以作为输出也可以作为输入使用,当检测按键时用地是它地输入功能,我们把按键地一端接地,另一端与单片机地某个I/O 口相连, 开头时先给该 I/O 口赋一高电平,然后让单片机不断地检测该I/O 口是否为低电平,当按键闭合时,即相当于该 I/O 口通过按键与地相连,变成低电平,程序一旦检测到I/O 口变为低就说
16、明按键被按下,然后执行相应地指令.本次设计采纳 3 个独立按键,分别用来实 现设置调剂位数,时间加和时间减三种功能.图 3 独立按键2.4 LCD1602 模块1602 液晶也叫 1602 字符型液晶,它是一种特地用来显示字母、数字、符号等地点阵型液晶模块 .它由如干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距地间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距 地作用.欢迎下载精品学习资源在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点:1) 显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就始终保持那种颜色和亮度,恒定发光, 而不像阴极射
17、线管显示器( CRT)那样需要不断刷新新亮点 .因此,液晶显示器画质高且不会闪耀 .2) 数字式接口液晶显示器都是数字式地,和单片机系统地接口更加简洁牢靠,操作更加方便.3) 体积小4) 重量轻液晶显示器通过显示屏上地电极掌握液晶分子状态来达到显示地目地,在重量上比相同显示面积地传统显示器要轻得多 .5) 功耗低相对而言,液晶显示器地功耗主要消耗在其内部地电极和驱动IC 上,因而耗电量比其它显示器要少得多 .1602 液晶模块内部地掌握器共有 11 条掌握指令,如表 1 所示:表 1 掌握命令表序指令RRDDDDDDDD号S/W765432101清显示00000000012光标返回000000
18、001*3置输入模式00000001 /DIS4显示开/关掌握0000001DCB5光标或字符移位000001 /CS/LR*6置功能00001LDNF*欢迎下载精品学习资源7 地址8置字符发生存贮器0001字符发生存贮器地址置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01B计数器地址F写数到 CGRAM 或10 DDRAM )10要写地数据内容11从 CGRAM 或DDRAM 读数11读出地数据内容图 4LCD16022.5 DS12C887时钟芯片DS12C887 时钟芯片能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息,其内部有世纪寄存器,从而利用硬件电路解决“千年”问题.
19、DS12C887 中自带锂电池,外部掉电时,其内部时间信息仍能够坚持10 年之久.对于一天内地时间记录,有 12 小时制和 24 小时制两种模式 .在 12 小时制模式中,用 AM 和 PM 区分上午和下午;芯片内部时间地储备方式也有两种,一种用二进制数表示,另一种是BCD 码表示.DC12C887 时钟芯片中带有128B RAM ,其中 11B RAM 用来储备时间信息; 4B RAM 用来储备 DS12C887 地掌握信欢迎下载精品学习资源息,称为掌握寄存器; 113B 通用 RAM 供用户使用 .此外,用户仍可以对 DS12C887 进行编程以实现多种方波输出,并可对其内部地三路中断通过
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