毕业设计八路抢答器设计

1、绪 论众所周知，科学技术的发展离不开实践，实践是促进科学技术发展的重要手段，应用起来更加广泛，电子系统的功能越来越强大，电路图也越来越复杂，印刷电路板的走线越来越复杂和精密。计算机的应用使得我们对各种复杂的电路设计工作变得简单快捷。“科学实践是科学理论的源泉”。基于“基础研究，应用研究，开发研究，生产研究”四个方面，如果结合得好的话，经济建设和国防建设定会兴旺发达。 验证性实践和训练性的实践主要是针对电子技术本门学科范围内的理论验证和实际技能的培养。综合性的实践，属于应用型实践，目的是培养学生综合运用所学的理论的能力和解决比较复杂的实际问题的能力。设计性实践，主要侧重于某些理论知识的灵活运用。

2、随着电子技术的飞速发展，各种新型电子器件和集成电路应用越集中，使得更好更复杂的电路得以实现。电子设计自动化（electronics design automates,即eda技术）工具的集成设计环境，电子设计软件protel99se软件等的运用使得设计电路更加方便。作为应用电子专业的学生，更应该熟练掌握各种电路编辑软件，作为专业必需的技能更要及时地对这一类软件的更新版本进行学习，其日趋强大的功能是对我们专业技能的补充。科学的进步要求我们在不断的实践中熟练各种制板的技术，并不断地总结经验。这次毕业设计对我来说非常重要，这是我第一次独立地完成一篇相对完整的学科设计，好的开头是成功的第一步，我更应该

3、加倍努力去完成，尽力做到最好，为将来的学习及毕业设计的完成奠定良好的基础！第1章 设计要求、构思和理论依据1.1设计要求基于单片机的八路控制抢答器，能够及时快速地辨别选手的号码并执行主持人的命令。八路抢答器功能为： 1、抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮s0-s7表示。2、设置一个系统清除和抢答控制开关s，该开关由主持人控制。3、抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在led数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4、抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）

4、。当主持人启动开始键后，计数器进行减一计数，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。5、参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，计数器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。6、如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。1.2 设计构思和理论依据1.2.1 设计思路整个抢答器的设计主要是按键模块。按键模块可以通过at89s51单片机内部适当的软件编程来实现。8051中内部rom是4k，ram是256b。本次设计的8路抢答器，用89s51单片机控制由主持人控制抢答开始和停止按键，选手按键后显示选手序号和

5、点亮相应指示灯，之后开始倒计时，到相应时间，提醒选手时间将结束，启动蜂鸣器，提醒选手要及时作答从而更好把握作答时间。1.2.2 设计构思的理论依据计时模块最主要的是选手的按键，其它的都是简单的编程问题。抢答器的关键在于选手按下键所给出的脉冲，由单片机内的程序对键盘进行查询，然后去执行相应的命令。即大家所看到抢答过程。第2章 方案论证2.1方案的对比方案一:系统部分采用中小规模集成数字电路,用机械开关按钮作为控制开关,完成抢答输入信号的触发。该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟,性能可靠,能方便地完成选手抢答的基本功能,但是由于系统功能要求较高,所以电路连接集成电路相对较多,而且过于复杂,

6、并且制作过程工序比较烦琐,使用不太方便。方案二:该系统采用mcs-51系列单片机at89s51作为控制核心,该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于采用了单片机,使其技术比较成熟,应用起来方便、简单,并且单片机周围的辅助电路也比较少,便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性,能方便地对系统进行功能的扩张和更改性。图2-1 原理框图以上方案均选用了不同的集成电路来实现八路抢答的功能。方案比较及其选用依据：显然方案二比方案一简单的多,不但从性能上优于方案一,而且在使用上及其功能的实现上都较方案一简洁,并且由于单片机具有优越的高集成电路性,使其工作速度更快、效率更高。另外at8

7、9s51单片机采用12mhz的晶振,提高了信号的测量精度,并且使该系统可以通过软件改进来扩张功能。而方案一采用了中小规模集成电路,有其复杂的电路性能,从而可能会使信号的输入输出产生延时及不必要的误差。依此依据选择方案二比较适合。2.2 原理图分析原理图的部分模块分为六个部分介绍，分别是单片机复位模块、选手按键模块、按键指示电路模块、显示电路模块、倒计时最后八秒指示模块、电源电路模块。2.2.1 单片机复位模块该复位电路采用手动复位和上电复位组合。所谓手动复位，是指通过接通一按钮开关，使单片机进入复位状态。系统上电后，若需要复位，一般通过手动复位来实现。上电自动复位是通过外部复位的电容充电来实现

8、的，在通电瞬间，电容c通过电阻r充电，rst端出现正脉冲，用以复位。只要电源的上升时间不超过10us，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化, 如附录中硬件电路原理图。2.2.2 选手按键模块本系统设置了10个功能选择键均采用独立式按键,在p0口作为选手按键输入口,在编程软件是采用查询方式。每个选手都对应一个发光二极管作为指示灯,这样做的目的旨在提醒选手已经按下按键开始抢答，同时在抢答的过程中显示电路显示选手的号码。如附录中硬件电路原理图。2.2.3 按键指示电路模块该系统中当每一位选手按下抢答键时,同时该选手的前台的指示灯亮,并且按键和指示灯共用一个输出口。按键按下时,低

9、电平触发,同时伴有蜂鸣器短促响声,从而确定该选手已经抢答。如附录中硬件电路原理图。2.2.4 显示电路模块该系统利用移位寄存器0模式串行输出显示电路,并用74ls164作移位寄存器,该显示电路具有抢答过程中所有的显示输出。无论是选手提前抢答,正确抢答,还是抢答者的选号都由该显示电路来完成,并且还兼有选手回答问题时所用的时间倒计时显示。 如附录中硬件电路原理图。2.2.5 电源电路模块该系统的电源电路采用+5v外部电源供电,并且兼单片机显示电路、指示灯电路以及所有的外围辅助电路的供电。 如附录中硬件电路原理图。2.2.6 倒计时最后八秒指示模块为了增强系统的功能并兼顾娱乐的需要，在选手进行抢答计

10、时的最后八秒，由该显示模块一一显示，呈现出一种倒退显示的模式，以便选手更直观的掌握抢答的时间，硬件电路详见附录。 第3章 关键器件的介绍3.1 数码管简介3.1.1 数码管结构数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9符号及小数点。数码管的外型结构如图3-1所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图3-2和图3-3所示。图3-1 外型结构 图3-2 共阴极 图3-3 共阳极3.1.2 数码管工作原理共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电

11、平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。3.1.3 数码管字形选择要使数码管显示出相应的数字或字符必须使段数据口输出相应的字形编

12、码。表3.1 数码管字型编码表显示字符字形共 阳 极dpgfedcba字型码000001000111h1111010111d7h220011001032h331001001092h4411011001d4h551001100098h660001100018h7711010011d3h880001000010h991001000090h。011111117fh熄灭灭11111111ffh静态显示是指数码管显示某一字符时，相字型码各位定义如下：数据线d0与a字段对应，d1字段与b字段对应，依此类推。如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示

13、对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。依此类推可求得数码管字形编码如表3.1所示。编程时将需要显示的字形码存放在程序存储器的固定区域中，构成显示字形码表。当要显示某字符时，通过查表指令获取该字符所对应的字形码。led七段数码管有静态显示和动态显示两种方式，下面分别加以叙述。1、静态显示概念对应的发光二极管恒定导通或恒定截止。这种显示方式的各位数码管相互独立，公共端恒定接地（共阴极）或接正电源（共阳极）。每个数码管的8个字段分别与一个8位i/o口地址相连，i/o口只要有段码输出，相应字符即显示出来，并保持不变，直到i/o口输出新的段码。采用静态显示方式，较小的电流即可获得较高的亮度，且占用cpu时

14、间少，编程简单，显示便于监测和控制，但其占用的口线多，硬件电路复杂，成本高，只适合于显示位数较少的场合。2、动态显示概念动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常，各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的i/o口控制；各位的位选线（公共阴极或阳极）由另外的i/o口线控制。动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每

15、位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。采用动态显示方式比较节省i/o口，硬件电路也较静态显示方式简单，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，cpu要依次扫描，占用cpu较多的时间。3.2 at89s51单片机3.2.1 at89s51单片机引脚mcs-51系列单片机的引脚如图3-4所示。图3-4 mcs-51系列单片机引脚图以下是对引脚的说明:vcc：at89s51 电源正极输入，接+5v 电压。gnd：电源接地端。xtal1:接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端， 这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。xtal2:接外部晶振的一个引

16、脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。rst：at89c51 的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，at89c51 便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。ale/prog：ale 是英文address latch enable 的缩写， 表示允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，ale 信号负跳变来触发外部的8 位锁存器 (如74ls373) ，将端口p0 的地址总线(a0-a7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存

17、储器期间，ale 引脚的输出频率是系统工作频率的 1/16 ，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以1/12 振荡频率输出。ea/vpp：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码 (存于外部eprom 中)来执行程序。因此在8031 中，ea 引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用at89c51或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针pc 值超过片内程序存储器地址(如8051/8751/89c51 的pc 超过0fffh)时，将自动转向外部程序存储器继续运行。此外，在将程序代码烧录至8751 内部epr

18、om 、89c51 内部falsh 时，可以利用此引脚来输入提供编程电压（8751 为2lv 、at89c51 为12v、8051 是由生产厂方一次性加工好)。psen：此为program store enable 的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次psen 信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生psen 信号，在访问外部数据时，亦不产生psen 信号。p0：p0口(p0.0-p0.7) 是一个8 位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8 位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向io

19、口用。p0口每一个引脚可以推动8 个lsttl 负载。p2：p2口(p2.0-p2.7) 口是具有内部提升电路的双向i/0 端口(准双向并行i/o 口)，当访问外部程序存储器时，它是高8 位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向io 口用。每一个引脚可以推动4 个lstl 负载。p1：p1口(p1.0-p1.7) 口是具有内部提升电路的双向i/0 端口(准双向并行i/o 口)， 其输出可以推动4个lsttl负载。仅供用户作为输入输出用的端口。p3：p3口(p3.0-p3.7) 口是具有内部提升电路的双向i/0 端口(准双向并行i/o 口)，它还提供特殊功能,包括串行通信、外部中断控制、计时

20、计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。其特殊功能引脚分配如下： p3.0 rxd 串行通信输入。p3.1 txd 串行通信输出。p3.2 int0 外部中断0 输入，低电平有效。p3.3 int1 外部中断1 输入，低电平有效。p3.4 t0 计数器0 外部事件计数输入端。p3.5 t1 计数器1 外部事件计数输入端。p3.6 wr 外部随机存储器的写选通，低电平有效。p3.7 rd 外部随机存储器的读选通，低电平有效。3.2.2 at89s51单片机的基本组成1、一个8位微处理器cpu。2、数据存储器ram和特殊功能寄存器sfr。3、内部程序存储器rom。4、两个定时/计数器，

21、用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。5、四个8位可编程的i/o(输入/输出)并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。6、一个串行端口，用于数据的串行通信。7、中断控制系统。8、内部时钟电路。3.2.3 at89s51单片机硬件结构特点1、内部程序存储器(rom)和内部数据存储器(ram)容量。2、输入/输出(i/o)端口。3、外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间。4、中断与堆栈。5、定时/计数器与寄存器区。3.2.4 at89s51单片机内部结构1、运算器：运算器由8位算术逻辑运算单元alu（arithmetic logic unit）、8位累加器acc（accumulator）、8位

22、寄存器b、程序状态字寄存器psw（program status word）、8位暂存寄存器tmp1和tmp2等组成。2、控制器：主要由程序计数器pc、指令寄存器ir、指令译码器id、堆栈指针sp、数据指针dptr、时钟发生器及定时控制逻辑等组成。3、输入/输出端口结构: at89s51单片机有4个双向并行的8位i/o口p0p3，p0口为三态双向口，可驱动8个ttl电路，p1、p2、p3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个ttl电路。表3.2 p3口的第二功能表位线引脚第二功能p3.010rxd（串行输入口）p3.111txd（串行输出口）p3.212i

23、nt0（外部中断0）p3.313int1（外部中断1）p3.414t0（定时器0的记数输入）p3.515t1（定时器1的记数输入）p3.616wr（外部数据存储器写脉冲）p3.717rd（外部数据存储器读脉冲）第4章 电路板的设计4.1对电子元件的检测与筛选4.1.1 外观质量检查在电子整机时,对元件外观质量的一般检验标准如下1、 外观尺寸,电极引线的位置及直径应符合产品标准外形图的规定。 2 、外向型应完全无损,表面无凹陷,华痕,裂口,污垢或锈斑,外部涂层不能有气泡。无脱落或擦伤现象,除光学器件以外,凡是由玻璃或塑料封装的,一般应不透光。 3 、电极引出线上映无压折或扭曲,没有影响焊接的氯化

24、涂层。4 、各种型号,规格,标志,应该清晰,牢固。特别是有关的参数,标志和极性标志的器件,其标志符号不能模糊不清或脱落。4.1.2电气性能使用筛选通常对要求不是很严格的产品,一般采用随机抽样的方法检测筛选元器件。而对那些要求较严,工作环境严格的产品,必须采用更加严格的老化筛选方法来逐个检验元器件。4.1.2.1 测试时的注意事项 （1）决不能因为元器件是从商店里购买的,而忽略测试。 （2）正确使用测量仪器仪表的方法。4.1.2.2 元件的检测 1、电阻: （1）按电阻上的色标读出电阻的阻值。 （2）用万用表测量电阻的阻值,并与读数加以比较，检测其是否符合要求。 2 、电容: （1）用数字万用表

25、测量电容电阻。其中,磁片电容的电阻必须为无穷大。电解电容的电阻要求在兆欧以上。 （2）电解电容管脚较短的一端是负极。3、二极管: （1）用数字万用表测量单向导通电压(硅管:0.7v,锗管:0.2v) （2）看二极管是光标有彩色圆圈(蓝/白/黑)的一端是负极。 4、三级管: （1）用万用表hfe档测量电压放大系数。 （2）管脚顺时针方向依次为:ebc/bce。 5 、led发光二极管: 用万用表测量到地电压(1.6v),而且二极管亮灯。 6 、集成电路ic: 用专门的仪器进行测量。4.1.3 有关色标法的识1、色环:通常用于标注电阻的阻值。2、背景颜色:通常用背景颜色来区别种类。（1）浅色(浅绿

26、色,浅蓝色,浅棕色)表示碳膜电阻。（2）红色.表示金属膜或使金属氧化膜电阻。色标识别对招标。4.2 protel布线设计的要求1、单面焊盘:不要用填充块来充当表面贴装元件的焊盘，应该用单面焊盘，通常情况下单面焊盘不钻孔，所以应将孔径设置为0。2、过孔与焊盘:过孔不要用焊盘代替，反之亦然。3、文字要求:字符标注等应尽量避免上焊盘，尤其是表面贴装元件的焊盘和在bottom层上的焊盘，更不应印有字符和标注。如果实在空间太小放不了字符而需放在焊盘上的，又无特殊声明是否保留字符，我们在做板时将切除bottom层上任何上焊盘的字符部分(不是整个字符切除)和切除top层上表贴元件焊盘上的字符部分，以保证焊接

27、的可靠性。大铜皮上印字符的，先喷锡后印字符，字符不作切削。板外字符一律做删除处理。4、阻焊绿油要求（1）凡是按规范设计，元件的焊接点用焊盘来表示，这些焊盘（包括过孔）均会自动不上阻焊，但是若用填充块当表贴焊盘，而又不作特别处理，阻焊油将掩盖这些焊盘，容易造成误解性错误。（2）电路板上除焊盘外，如果需要某些区域不上阻焊油墨（即特殊阻焊），应该在相应的图层上（顶层的画在top solder mark层，底层的则画在bottomsoldermask 层上）用实心图形来表达不要上阻焊油墨的区域。比如要在top层一大铜面上露出一个矩形区域上铅锡，可以直接在topsoldermask层上画出这个实心的矩形

28、，而无须编辑一个单面焊盘来表达不上阻焊油墨。（3）对于有bga的板，bga焊盘旁的过孔焊盘在元件面均须盖绿油。5、铺铜区要求:大面积铺铜无论是做成网格或是铺实铜，要求距离板边大于0.5mm.对网格的无铜格点尺寸要求大于15mil15mil，即网格参数设定窗口中width值10,如果网格无铜格点小于15mil15mil在生产中容易造成线路板其它部位开路planesettings中的(gridsize值)-(trackwidth值)15mil，track，此时应铺实铜，设定:(gridsize值)-(trackwidth值)-1mil。6、焊盘上开长孔的表达方式:应该将焊盘钻孔孔径设为长孔的宽度，

29、并在mech1层上画出长孔的轮廓，注意两头是圆弧，考虑好安装尺寸。7、元件脚是正方形时如何设置孔尺寸:一般正方形插脚的边长小于3mm时，可以用圆孔装配，孔径应设为稍大于（考虑动配合）正方形的对角线值，千万不要大意设为边长值，否则无法装配。对较大的方形脚应在mech1绘出方孔的轮廓线。8、钻孔孔径的设置与焊盘最小值的关系:一般布线的前期放置元件时就应考虑元件脚径、焊盘直径、过孔孔径及过孔盘径，以免布完线再修改带来的不便。如果将元件的焊盘成品孔直径设定为x mil，则焊盘直径应设定为x+18mil。4.3 电路板的绘制步骤在设计中，八路抢答器电路的具体绘一般而言，绘制电路板基本过程分为三大步骤。其

30、步骤为：1、电路原理图的设计:电路原理图的设计主要是protel99se的原理图设计系统来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分的利用protel99se所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。2、产生网络表:网络表是电路原理图设计（sch）与印制电路板设计(pcb)之间的一座桥梁，它是电路半自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，也可以印制电路板中提取出来。3、印制电路板的设计:印制电路板的设计主要是针对protel99se的另一个重要的部分pcb而言的，在这个过程中，我们借助protel99se提供的强大功能实现电路板的版面设计，完

31、成高难度的工作。4.3.1 自定义元件的制作由于at89s51在元件库中找不到，所以采用自定义的方法。步骤如下：1、新建一个设计数据库文件，在工作窗口右击documents图标，选择del，删除文件夹。2、选择filenew菜单，打开new document对话框。在中间的文档类型列表区单击schematic library document，然后单击按钮，创建一个名为zhang.lib的原理图库文件。3、双击新建的原理图符号库文件，启动原理图符号编辑器，打开browse sch lib画板。4、在browse sch lib画板的group设置区单击del按钮，删除component-1元件

32、，单击add按钮，创建一个名为at89s51的文件5、单击工具栏中的画矩形工具，绘制宽度为8格，高度为22格的矩形。6、单击sch lib drawing tools工具栏中的绘制引脚工具，按tab键，打开引脚属性设置对话框。设置引脚名称，引脚号，引脚方向，引脚的电气特性。单击 ok，放置引脚即可。7、依据类似方法，在元件中放置其它引脚。4.3.2 整体原理图的绘制1、启动protel99se，选择filenew菜单，新建一个名为mydesign1.ddb的设计数据库文件，并为其设置合适的存放文件夹。2、在工作窗口双击documents文件夹，再次选择filenew菜单，打开new docum

33、ent对话框。双击其中的schematic document图标，新建一个名为mysheet1.sch的原理图文件。 3、双击创建的原理图文件，启动原理图编辑器。选择designoptions菜单，打开document options对话框。在standard style设置区打开下拉列表，选择“a4”规格的图纸，然后单击ok即可。4、单击工具栏中的连线工具栏。打开元件管理面板，在元件列表区单击pnp，然后单击place按钮。按tab键，打开元件属性对话框，设置元件编号designator为8550，设置元件封装为to-126。5、单击 ok按钮，关闭元件属性对话框，在图纸的合适位置单击放置元

34、件8550，然后单击鼠标右键结束操作。选择viewarea菜单，拖出一个缩放框，放大元件所在的区域。6、在browse sch面板中的元件列表区单击res2，单击place按钮。按tab键，打开元件属性对话框，设置元件编号，封装模型，元件类型。单击ok按钮，按空格键旋转元件，合理放置元件即可。7、再次按tab键，设置其它电阻元件的类型 。 8、其它元件的放置均采用类似的方法，所不同的是在元件编号，封装模型，元件类型上有区别。在此不再叙述其它元件的放置。9、原件放置完毕以后，单击writing tools工具栏中的电源端口工具，按tab键，设置元件类型为power ground（电源地），单击o

35、k按钮，在图纸的下方单击放置电源地。再次tab按键，设置元件类型为bar，设置网络名为vcc，单击ok按钮，在图纸的 右下角放置vcc。10 、单击主工具栏中的绘图工具drawingtools,单击绘图工具栏中的放置注释按钮，按 tab键，在annotation对话框中的第一栏中输入说明性文字。单击ok按钮，移动光标到标题栏中的区，单击鼠标左键放置注释，单击右键结束操作。11、选择toolserc菜单，打开setup electrical rule check对话框。所有设置采用默认值，单击ok按钮，得到erc报表。12、 在文件管理面板中双击mysheet1.sch原理图，重新启动原理图编辑

36、器。选择reportsbill of material菜单，打开向导。全部设置采用默认值，依次单击next和finish按钮。4.4 有关pcb工艺的条目介绍一般而言，印板有单面、双面和多层板之分。单面印板的工艺过程较简单，通常是下料 丝网漏印 腐蚀 去除印料 孔加工 印标记 涂助焊剂 成品。1、 层“layer”的概念与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所不同，protel 中的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今，由于电子线路的元件密集安装、 防干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线，在板

37、的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如现在的计算机主板所用的印板材料多在 4 层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软件中的ground layer和power layer)，并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的external plane和fill)，上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(via)”来沟通。2、过孔（via）为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直

38、接与上下两面的线路相通，也可不连。一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则：（1）尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙。如果是自动布线 可在，过孔数量最小化“via minimization”子菜单里选择“on”项来自动解决。 （2）需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。3、丝印层（overlay）为方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓、形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关

39、内容时，只注意文字符号放置得整齐美观，忽略了实际制出的pcb效果，他们设计的印板上字符等不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹除，还有的把元件标号打在相邻元件上。4、smd 的特殊性 proel 封装库内有大量 smd 封装，即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布无引脚孔。因此，选用这类器件要定义好器件所在面，以免“丢失引脚 missing pins”。另外，这类元件的有关文字标往只能随元件所在面放置。5、网格状填充区（external plane）和填充区 (fill)正如两者的名字那样网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的。填充区仅是完整保留铜箔，初学者设计过程中在计算

40、机上往往看不到二者的区别。实质上，只要你把图面放正是由于平常不容易看出二者的区别，所以使用时更不大注意了。正是由于不容易看出二者的区分，要强调的是，前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于需做大面积填充的地方，特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。6、焊盘（pad）是（pcb）设计中最常接触也是最重要的概念，但初学者却容易忽视它的选择和修正。在设计中千篇一律地使用圆形焊盘，选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。protel在封装库中给出了一系列不同大小和形

41、状的焊盘。如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等。但有时这还不够用，需要自己编辑。例如：对发热且受力较大，电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”在大家熟悉的彩电pcb的行输出变压器引脚焊盘的设计中，不少人正是采用的这种形式。一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外，还要考虑以下原则：（1）形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大。（2）需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍。（3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定，原则是孔的尺寸比引脚直径大0.2-0.4毫米。7、各类膜（mask）这些膜不仅是 pcb 制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件

42、焊装的必要条件，按“膜”所处的位置及其作用“膜”可分为元件面或焊接面，助焊膜（top or bottom soldermask）和元件面（或焊接面）阻焊膜（top or bottompaste mask）两类。顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应电烙铁、波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡。因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上踢。可见，这两种膜是一种互补关系。由此讨论，就不难确定菜单中类似“solder mask enlargement”等项目的设置了。8、飞

43、线有两重含义：一是自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线，在通过网络表调入元件并做了初步布局后，用 show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况。不断调整元件的位置使这种交叉最少，以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要，可以说是磨刀不误砍柴功，多花些时间是值得的。另外，自动布线结束，还有哪些网络尚未布通，也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后， 可用手工补偿。 实在补偿不了就要用到飞线的第二层含义，就是在将来的印板上用导线连通这些网络要交待的是：如果该电路板是大批量自动线生产，可将这种飞线视为 0 欧阻值，具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计。4.5 电路板焊接工艺的要求介绍焊

44、接在整个实习设计中占有了很重要的部分，焊接的好与坏可能直接影响着设计成品的外观质量，以及可能还会影响设计成品的性能，所以我在本次设计焊接方面作了严格的要求。4.5.1焊接必须具备的条件 1、焊件必须具有良好的可焊性。不是所有的金属都就有良好的可焊性。焊接时,由于高温是焊件的表面产生氧化膜,影响焊件的可焊性。为了提高焊件的可焊性,一般采用表面镀锡,镀银等措施来防御表面的氧化。2、为了使焊件和焊锡之间有良好的接触,焊件表面必须保持清洁。在焊接前必须把氧化膜清除干净（可用细纱布进行打磨）,否则将无法保证焊接质量。3、要使用合适的助焊剂。不同的焊接工艺应使用不同的助焊剂。在焊接电子线路板等精密电子产品

45、的时候,为了使焊接可靠稳定,通常采用松香作为助焊剂。一般使用酒精将松香溶解成松香水使用。4、焊件加热到适当的温度。需要强调的是,不但焊锡要加热到熔化,而且应当同时将焊件加热到能够熔化焊锡的温度。4.5.2 焊接前的准备1、为了提高焊接的质量和速度,避免虚焊等缺陷,应在焊接以前对焊接表面进行可焊性处理一一镀锡。在电子元器件的焊接面(引线或其他需要焊接的地方)镀上焊锡,是焊接前一道十分重要的工序。镀锡,实际就是液态焊锡对被焊金属表面的浸润,形成一层既不同于被焊金属又不同焊锡的结合层。由结合层将焊剂与待焊金属这两种性能成分都不相同的材料牢固连接起来。 2、镀锡的工艺:（1）待焊面应该清洁。对清洁后的

46、元件引线涂抹助焊剂(酒精松香水)。对容易氧化的引线还要进行镀锡。（2）温度要够。被焊金属表面的温度,应该接近焊锡熔化时的温度,才能于焊锡形成良好的结合层。要根据焊件的大小,使用相应的焊接工具,供给足够的热量。由于元器件所承受的温度不能太高,所以必须掌握恰到好处的加热时间。（3）使用有效的助焊剂。考虑到实际操作的需要采用松香作助焊剂。4.5.3 焊接操作的基本步骤1、准备焊接:左手拿焊丝,右手握烙铁。要求烙铁头保持清洁,无焊渣等氧化物,并在烙铁头表面镀一层焊锡。2、加热焊件:将烙铁头靠在两焊件的连接处,加热整个焊件全体,时间大约1-2秒钟。要注意烙铁头同时接触焊盘和元件的引线。3、送入焊丝:待焊

47、件表面加热到一定温度时焊锡丝从烙铁对面接触焊。4、移开焊丝:当焊丝熔化一定量后,向左上四十五度方向移开焊丝，在移出烙铁。4.5.4 焊接手法的具体实施 1、保持烙铁头的清洁。 2、靠增加接触面积来加快传热。 3、加热要靠焊锡膏。 4、烙铁的撤离要及时而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关。 5、焊锡、焊剂用量要适当。6、不要把烙铁头作为运载焊剂的工具。 4.5.5 对焊接焊盘的要求 1、可靠的电气连接。 2、足够的机械强度。 3、光洁整齐的外观。 （1）形状为近似圆锥而且表面微微凹陷。 （2）焊件的连接面呈半弓形凹面。焊件与焊料交界处平滑,接触脚尽可能小。 （3）表面光泽且平滑。 （4）无裂纹

48、,针孔。4.5.6具体焊接中出现的问题1、加热时间过长，造成焊点外观变差，焊盘脱落。2、加热时间不过造成焊锡没有完全熔化。3、焊锡过多造成焊点不美观，焊接质量不好。4、焊锡过少，造成虚焊。第5章抢答器程序调试5.1 wave6000软件使用介绍 1、选择菜单文件|新建文件，如图5-1所示图5-1 新建文件2、在出现的源程序窗口中输入所需编写的程序，如图5-2所示图5-2 输入程序3、保存程序，选择菜单文件|保存文件，保存时文件名称必须带上后缀名“.asm”，如图5-3所示图5-3 保存文件4、建立新项目，选择菜单文件|新建项目，如图5-4所示。图5-4 在文件下新建项目5、在弹出的窗口中，加入

49、模块文件，选择刚才保存的文件yegang.asm，如图5-5所示。图5-5 加入模块并保存6、 加入包含文件，若没有包含文件，则可按取消键，此处按取消键。如图5-6所示。图5-6 加入包含文件7、 保存项目。在保存项目对话框中输入项目名称，注意此处无须添加后缀名，软件会自动将后缀名设成“.prj”。按保存键将项目存在与你的源程序相同的文件夹下。如图5-7所示。图5-7 保存项目8、 仿真器设置，选择菜单设置|仿真器设置，在弹出的“仿真器设置”对话框中，按图5-8设置，选择“使用伟福软件模拟器”。图5-8 仿真器设置9、 双击项目中yegang.asm文件，在所需设置断点的指令上右键设置断点，如

50、图5-9所示。图5-9 设置断点10 、选择菜单项目|编译，进行编译程序，如图5-10所示，若无错，则进入下一步，若有错，则先修改程序，然后再进行编译程序。图5-10 程序编译11、 查看结果，选择菜单窗口|数据窗口|data，如图5-11、5-12所示。 图5-11 数据检测 图5-12查看结果注意：data片内ram区域coderom区域 xdata片外ram区域pdata分页式数据存储器，51中无用bit位寻址区域5.2 调试过程在印制好电路板后，依照原理图和pcb图焊接好电路板。在焊接的时候，一不小心就可能将板焊接错，所以特别的小心。由于单片机需要烧录程序，为了保护芯片所有的芯片都加了

51、集成块座。在调试的过程中，理论上是没有问题的。但是软件调试方面由于显示笔段的初始设置不合理，数码管显示不是很正确，为了解决这个问题，经过多次调试使之显示相应的数字。单片机电路对电源的要求比较高，既要防止电压过高又要防止电压太低。我采用了7805集成块以更好的达到其工作所需的电压。结论/展望经过三个星期的不懈努力，以及在老师和同学们的大力帮助下，我终于按时、按质、按量的完成了这次毕业设计。通过这次毕业设计，使我学会了许多电子制作的知识，首先，使我对电子方面的知识又有了进一步的了解，对许多元件的识别、功能以及万用表使用方法有了更进一步的熟悉，如：色码电阻的识别、三极管各管脚的检测，电解电容质量好坏

52、的判断；其次，对电路板的制作方法和工艺流程也有了更深的了解，再次，通过这次课程设计我熟练地掌握了protel99se软件的使用。还有，通过这次毕业设计，发现自己在自己的专业方面还有很多欠缺和不足，例如，对原理图的pcb布局还不是很熟练，这些都是在今后值得注意和需要改进的。实践过程中，我深刻体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。总体来说，这次设计我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路

53、的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦。通过这次毕业设计，更进一步加强了我对电路设计的能力，其中无论从资料收集整理还是电路制板装配都较以前更加熟练，并且在知识运用方面掌握了运用数字逻辑和模拟电子的知识，加强设计电路的动手能力。通过这次设计，不仅加深了对课堂上学到的知识的理解消化，同时通过实践，提高了自身的理论向实践成果转化的能力。不仅如此，在这一过程中，我真正学会了用protel99se这一强大电路设计软件的使用，为以后的学习和工作奠定了坚实的基础。同时我对单片机的知识也有了初步的学习和掌握。虽然这次的设计任务较简单，真正做一个板子不是想象中的那么简单，在实际设计过程中要考虑很多的因素。由于要求的知识非常丰富，查找了许多的参考文献，清楚地明白本设计的工作过程以及各个电器元件在本电路的作用，让理论和实际真正地结合到了一起，同时进一步使我们体会到电子电路在实践中的工程技术特点，提高了我们的科学素质，树立了我们工程和技术的观点。作为一个即将就将步入社会的大学生来说，提高自己的动手能力是很重要的，相信在走进社会以后，经过我的不断努力，一定会使得自己的能力更加充实。致 谢首先要谢谢*老师的耐心指导并且给了我很大的创造空间，给了我自由设定题目、取材、