51单片机最小系统电路板设计过程修改版Word文件下载.docx
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1、新建PCB电路文件(mini51.pcb文件)
2、设置好禁止布线层后导入网络表
3、器件布局
4、布线
5、以上过程随时保存
总结:
通过上面的过程同学们了解到PCB电路板绘制的过程,首先根据设计需求得到原理电路,然后绘制电路原理图,有电路原理图得到用于PCB设计的网络表,最后进行PCB的设计。
上面的过程只是一个简单的设计演示,实际中,每一个步骤都还有很多细节工作没有介绍,而这些工作也就是我们下面课程逐步要学习内容。
第二篇:
CAD课程设计51单片机最小系统报告
第一章、功能要求„„„„„„„„„„„„„„„2第二章、原理图设计„„„„„„„„„„„„„„32.1元器件的绘制„„„„„„„„„„„„„„„32.2绘制原理图„„„„„„„„„„„„„„„„6第三章、PCB板的绘制„„„„„„„„„„„„„9第四章、设计心得与体会„„„„„„„„„„„10
第一章
功能要求
此次设计是一个51单片机的最小系统,整个系统包括电源电路、AD转换电路、51单片机主控芯片、温度采集电路、串口部分、复位电路等,其中P1口设计了一个4×
4的矩阵键盘,P2口和P2口作为段选和片选的地址线,以驱动数码管的静动态显示,P3口就是一个控制口了,有接串口、复位和时钟电路。
此电路的设计是想利用18B20这一芯片实现温度的采集,并进行AD转换输出。
2第二章
原理图的设计
原理图的设计,会影响到后来的PCB板的规划,所以最初的设计就必须最优的设计方案,设计方案的选择、元器件的选择等,是至关重要的环节。
所有的项目的设计,都需要在最初建立一个项目,文件菜单栏中的创建PCB项目,以下所有的工作都在此项目中完成。
图2
建立项目
2.1
元器件的绘制
原理图的绘制之前都需要装载元器件库,选择“元器件“,在如下窗口中找到自己需要的元器件安装。
图2.1
元件库安装
由于元器件库里大部分的元器件都没有,所以大部分都需要绘制,建立自己3的组件库。
绘制元器件的过程如下:
打开DXP软件,在文件菜单栏里面创建原理图元件库,就会产生一个以Schlib为后缀的文件,在编辑区的中心有一个十字坐标轴将元件编辑区分成4个象限,但是我们一般在第四象限绘制。
根据原理图上面器件的形状,在放置一栏中放置元件的外形,再依次放置引脚,引脚的标注根据需要而修改,并且设置管脚属性,最后设置元件的属性,其中包括元件的封装和仿真参数。
图2.2创建器件库
这里还要介绍一下元件的封装。
也是在文件菜单栏中创建PCB库,在工具一栏中选择新元件,在元件封装向导的指引下规定封装的形式和引脚规格,这包括封装的类型和各引脚之间的距离,引脚的大小等等,最后保存。
同时要在之前画的元件的图中找到此封装,将两者关联起来。
这才算完成一个元器件的绘制。
这里列举几个元器件图:
1、AD转换部分:
TLC5649和5620都是AD转换部分使用到的芯片,这里是自己绘制的,包括封装。
图2.3AD-TLC5649
图2.4TLC56202.主控电路:
这部分主要是包括51单片机及其周围一些接口电路和排阻,4个并口所接的芯片都是自己绘制的。
图2.5
STC89C52
图2.6HEADER16
52.2
绘制原理图
在DXP的软件中,在文件菜单栏中创建原理图,会产生一个以SCHDOC为后缀的文件,按照图纸,以此绘制原理图,移进相应的元器件,其中会用到电源线、地线、总线、导线等进行连接,并且一些简单的电阻和电容还是可以在元件库中找到。
放置元器件、导线,绘制的过程中注意各器件的安排,要适合整张图纸,使全体美观且便于检查,并学会快捷键的使用
子图部分:
这次的最小系统的设计涉及到了子图,采用自上而下的方法,从母图开始逐步细化,是DXP设计下的层次结构体现的淋漓尽致,给读书更直观、更清晰的理解。
在“文件”菜单栏中创建原理图,但是绘制的时候是采用工具栏中的一些图标,例如放置方块电路和方块端口,对其设置属性和相应的电路参数。
再绘制子图,“设计”栏中选择“根据符号创建图纸”即可。
绘制过程中注意母图和子图的关联性和对应。
图示即为母图和子图:
1、串口部分:
串口部分是为了给单片机下载需要的程序,用到的MAX232和串口。
图2.7
串口的母图和子图
2、4×
4的矩阵键盘
图2.8矩阵键盘母图
图2.9矩阵键盘的子图
3、蜂鸣器:
图2.10
蜂鸣器的母图和子图
4、数码管显示:
图2.11数码管的母图和子图
最后所有的部分完成及可见完整的原理图如下:
图2.12
51单片机最小系统原理图
绘制完整后,在“项目管理”菜单栏中检查是否有错误,在“设计”菜单栏中选中“设计项目的网络表”,其中是选择Protel选项。
此步是为了PCB板子的绘制做准备的,所以不可缺少.
8第三章
PCB图的绘制
原理图的“项目管理”菜单栏中选择“追加新文件到项目中”的“PCB文件”,就打开了PCB文件,首先要保存。
最初要设置PCB板子的规则,包括导线的宽度、板子的层数、孔的大小等。
然后,在机械层画出板子的大小,并且以能放进所有元件切板子小而优,导入网络表和元器件封装,这就要检查其中是否有错误,我们发现有几处的封装做的不是很完整,所以进行了修改(如果看不见原理图,可缩小再看),将其移近所画范围中,我们可以看见其中的飞线,那是说明这其中的连接。
然后手动布局,将所有器件移到最适合的位置,根据最初的设计规则,在一层或者两层连线(注意连线的过程中在转折处不要形成直角,否则会尖端放电,并且连线之前要考虑全局,不要给自己造成无路可走的局面),也可自动布线。
当所有的连线完成,调整布线的布局使其更加美观。
图3.1PCB板
最后可在“工具”菜单栏中检查是否有错误,我们发现其实很多细节的地方,连线没有连到位,所以是断线状态,通过将图放大后修改完成。
如果有需要,可以给PCB板覆铜。
最后生成器件清单,在“报告”菜单栏中就可做到。
并将其以Excel方式保存。
9第四章
设计心得与体会
通过此次的课程设计,掌握了更多DXP程序工作的基本过程和任务。
本次设计由于是本身就有的图纸,所以绘制原理图的过程中没有很大的问题,但是元器件的绘制比较麻烦,期间有查阅相关书籍,询问了同学;
并且PCB板的绘制,遭遇到布局不优良的问题,给设计造成了一些阻碍。
但是因为本次设计比平时上课的内容要复杂,比如子图的内容,知道了原理图的层次结构给设计带来的方便,所以还是得到不少锻炼。
对于器件的绘制更加熟悉了。
也激起了对课程学习的更大兴趣,并且对于单片机的相关知识也加深了许多,可以说是一举两得。
这次是自己真正学习的过程,并且完成论文的过程中又学会了使用更多的截图工具,所以算是意外的收获,以后还要继续努力。
参考文献:
1、邵群涛主编,《电气制图与电子线路CAD》,北京:
机械工业出版社,2005。
2、程昱主编《精通ProtelDXP电路设计》
清华大学出版社。
第三篇:
基于51单片机恒压供水系统设计
基于51单片机恒压供水系统设计
摘要
建设节约型社会,合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。
根据高校用水时间集中,用水量变化较大的特点,分析了校园原供水系统存在了耗能高,可靠性低,水资源浪费严重,管网系统待完善的问题。
提出利用自来水恒压供水和水泵提水相结合的方式,并配以变频器、软启动器、单片机、微泄露补偿器、压力传感器、液位传感器等不同功能传感器,根据管网的压力,通过变频器控制水泵的转速,使管网中的压力始终保持在合适的范围。
从而解决因楼层太高而导致压力不足及小流量时能耗大的问题。
另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系,所以水泵调速运行的节能效果非常明显,平均耗电量较通常供水方式节省近四成。
结合使用可编程控制器,可实现主泵变频,副泵软启动,具有短路保护、过流保护功能,工作稳定可靠,大大延长了电机的使用寿命。
关键字:
恒压变频供水,单片机,差压供水,自动
引言
随着人民生活水平的日趋提高,新技术和先进设备的应用,使供水设计得到了新的发展机遇,当前住宅建筑的规划趋向于更具有人性化的多层次住宅组合,人们不再仅仅追去立面和平面的美观和合理,而是追求空间上布局的流畅和设计中贯彻以人为本的理念,特别是在市场经济的浪潮中,力求土地使用效率的最大化。
于是选择一种符合各方面规范、安全又经济合理的供水方式,对我们供水系统设计带来了新的挑战。
恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时,出口压力保持不变的供水方式。
供水压力值是根据用户需求确定的,传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施来实现,随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用,利用变频器、PID调节器、传感器、PLC等器件的有机组合,构成控制系统,调节水泵的输出流量,实现恒压供水。
变频恒压供水系统主要特点1.节能,可以实现节电20%~40%,能实现绿色省电。
2.占地面积小,投资少,效率高。
3.配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠。
4.运行合理,由于是软启和软停,不但可以消除水锤效应,而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小,减小了维修量和维修费用,并且水泵的寿命大大提高。
5.由于变频恒压调速直接从水源供水,减少了原有供水方式的二次污染,防止了很多传染疾病。
6.通过通信控制,可以实现五人职守,节约了人力物力。
1.2传统定压方式的弊病
1.管理不便,因与大气连通容易引起管道腐蚀。
2.由于水箱内微生物,藻类寄生,还可能对系统造成二次污染,所以定压水箱都需要定期维护,并由卫生部门检测。
3.定压水箱需占用较大的空间,需要专门的地点来放置。
4.高位定压水箱系统的控制靠投入泵的台数来调节,但这种方式不能做到供水量和用水量的最佳配比,水泵长期在高效区工作,效率低下。
5.系统频繁的启停泵,造成水泵、电机及开关部件寿命缩短。
6.使用高位水箱供水,在系统流量较大时,管网压力会有较大的变化,造成
部分用户压力不够,出现诸如流量不足、冷热不均等情况。
7.在供水泵的选型上,设计人员为了提高系统安全系数,电机选型都较大;
在用水负荷较小时要采用减压阀、节流孔板等来调节水流量,这样大量的能量消耗在阀上,造成了电能的浪费。
1.3恒压供水设备的主要应用场合
1.高层建筑,城乡居民小区,企事业等生活用水。
2.各类工业需要恒压控制的用水场合,冷却水循环,热力网水循环,锅炉补水等。
3.中央空调系统。
4.自来水厂增压系统。
5.农田灌溉,污水处理,人造喷泉。
6.各种流体恒压控制系统。
1.4恒压供水技术实现
通过安装在管网上的压力传感器,把水转换成4~20mA的模拟信号,通过变频器内置的PID控制器,来改变电动水泵转速。
当用户用水量增大,管网压力低于设定压力时,变频调速的输出频率将增大,水泵转速提高,供水量加大,当达到设定压力时,电动机水泵的转速不再变化,使管网压力恒定在设定压力上;
反之亦然。
目前交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的技能技术,由于电子技术的飞速发展,变频器的性能有了极大的提高,它可以实现控制设备软启停,不仅可以降低设备故障率,还可以大幅缩减电耗,确保系
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- 51 单片机 最小 系统 电路板 设计 过程 修改