认识实习模版.(DOC)

1、东北大学实习报告学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板班 级：测控08-1班姓名:杨庆胜学号:20082298组员:薛凯指导教攵师：李新光，张平学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板目录2011年1月19日目录第 1 章实习目的、任务和内容. 1.1.1 实习目的 .1.1.2 实习任务 .1.1.3 实习内容 .1.第 2 章多功能智能测量仪原理简介 . 2.2.1 多功能智能测量仪示意图.2.2.2 工作流程简介 .2.2.3 主要器件简介 .4.2.4 源程序.4.第 3 章 Protel 绘图软件及其使用 .133.1 设计原理.133.2 基本步骤.133.2.1

2、 PCB 设计基本操作 .133.2.2 PCB 布线设计. 14实习心得体会 .错误！未定义书签。学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板目录第 1 章实习目的、任务和内容1.1 实习目的根据多功能智能测量仪原理图绘制 PCB 板图，或使用 C8051F040 单片机设计原理图并 绘制PCB 板图；1.2 实习任务根据多功能智能测量仪原理图绘制 PCB 板图，或使用 C8051F040 单片机设计原理图并 绘制PCB 板图；1.3 实习内容(1)了解多功能智能测量仪的原理、结构及单片机C8051F040 的主要功能(2)根据多功能智能测量仪原理图绘制 PCB 板图，或使用 C8051

3、F040 单片机设计 原理图并绘制 PCB 板图(每两人一组)；(3)每人都写出各自的认识实习报告。学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介第 2 章 多功能智能测量仪原理简介2.1 多功能智能测量仪示意图2.2 工作流程简介多功能智能测量仪表可以实现很多功能，例如，单片机系统的显示及键盘调试、 单片机系统温度测量、单片机系统位移测量、单片机系统转速测量、单片机系统 RS232 通信、单片机系统 CAN 通信、DS18B20 组网等等。本次实习所实现的为测温功能，工作流程图如下学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原

4、理简介具体流程图解释如下：首先，由 DS18B20 采集温度数据，在其内部进行数据锁存缓冲后传入主芯片C8051F040 中进行分析处理，由于 C8051F040 具有模数转换功能，将采集来的数据进行 分析处理后，转换成数字量，然后经过光耦隔离装置6N137,进行输入输出隔离，然后经过 PCA82C250 装置，协议控制器输出一个串行的发送数据流到收发器的TxD 引脚，内部的上拉功能将 TxD 输入设置成逻辑高电平。也就是说总线输出驱动器默认是被动 的，在隐性状态中 CANH 和 CANL 输出通过典型内部阻抗是 17k 的接收器输入网络偏 置到 2.5V 的额定电压。另外如果 TxD 是逻辑

5、低电平，则总线的输出级将被激活在总线 电缆上并产生一个显性的信号电平。 输出驱动器由一个源输出级和一个下拉输出级组成 CANH 连接到源输出级CANL 连接到下拉输出级在显性状态中 CANH 的额定电压是 3.5V， CAN_L 是 1.5V。输出数据传送至 MAX7219，MAX7219 和 MCU 连接有三条引 线（DIN、CLK、LOAD），采用16 位数据串行移位接收方式。即单片机将 16 位二进制 数逐位发送到 DIN 端，在 CLK 上升沿到来前准备就绪，CLK 的每个上升沿将一位数据 移入 MAX7219 内移位寄存器，当 16 位数据移入完， 在 LOAD 引脚信号上升沿将 1

6、6 位 数据装入 MAX7219 内的相应位置， 在 MAX7219内部硬件动态扫描显示控制电路作用 下将数据最后传送至 LED 数码显示管中实现动态显示。学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介2.3 主要器件简介PCA82C250PCA82C250 测温装置简介：PCA82C250/251 收发器的典型协议控制器是通过串行数据输出线 TX 和串行数据输入 线RX 连接到收发器收发器。通过有差动发送和接收功能的两个总线终端CANH 和 CANL连接到总线电缆。输入 Rs 用于模式控制参考电压，输出 VREF 的输出电压是额定 VCC 的 0.5倍，其

7、中收发器的额定电源电压是 5V .TXD1U8RsGND2PCA82C2507 7 CANHVCC36CANLRXD45 MefMKA67C图 1.1 PCA82C250表 1.1PCA82C250 羊细引脚功能描述2TXDQ发送数据伏5初Vref+J参考电压输岀2aGNDQ接地门6心CANL低电位总线电压心工作电压仪CANH高电位总线电压屮RXDP接收数据扶RSP斜率电阻输入卩6N1376N137 光耦隔离装置：6N137 光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个850 nm 波长AlGaAs LED 和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及 一个肖特基钳

8、位的集电极开路的三极管组成。具有温度、电流和电压补偿功能，高的输 入输出隔离，LSTTL/TTL 兼容，高速（典型为 10MBd），5mA 的极小输入电流。6N137 光耦合器的内部结构、管脚如图 5.1 所示:学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介图 5.1 6N137 内部结构及引脚1:无内部连接；5:接地；2:正极；6:输出；3:负极；7:使能端;4:无内部连接；8:电源。C8051F040C8051F040 微控制器：-JTAfi遲吒卜口示H:耳仝艮皿1 sra AM80粉年fAirMMMBS这拼学习使用 Protel2004 绘制 PCB

9、板第 2 章多功能智能测量仪原理简介C8051F040 内部原理图引脚和封装定义:学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介9191叭ft*F040 2 4 6RMl/J/S/7VDD34r4L.；7姑屯蒲必貳接 77VSGDGXD3S.63.S925,4C.S*AV-E.U,143,6期电源必乘接.TV* T 溥 V*AGND9.10.134,515KITAG 龍出模式近码.芒内杀上揑TCK259時入JTAG 見试卜:忡书内吒上匕TDIi6C班字进人JTAG年内氏上 tlTDt fETCK上开沿衩锁学.TDO461锐字输出fTAG 激认锐持龜出厳为战上

10、?探捧徉 TCX 的下幽 9从 TDO 引脚楡出.TDO 输出是一牛三 酹（珂俎/RST562我字VO痒件盘乜.內第 TDD 盘锂岸吨君檻护珞却:出 当 DDtSrIL为廊胆養也农为氐_y. -*卜執蕭口:叹通过婆镇引脚为 It 电平启拗录址复嶼?CTALIIt早怵检入.翻 I，-亢品井云帧屈漏的鲁 Mt 擒银电略前反幔输入.为了福封一啊 1 确的内部 时怜 可以在 XTA口 XTAL2 之同揍上一牛晶 f*或陶瓷時惟需XI 果 Ke卜鵲 CMOS IT：忡 晒 IL 诜引脚提供豪址时特.X1AL2怡模拟端出晶怵逾出.谏专脚是晶啊陛能曙环的励舸VONEN【9Jft 字*t 入VDD 瓷咙髓桂隹

11、淺弓事接 0：.仁匸 3 竺 VDD 迪抚祥工肖口口：治旺購刊点荒更 隹淺弓卿接低岂鄢比内已 VDD 仝 q 眸五魏一 在大刘 USE 用札 总列应宜擴泄 巾叽VREF12權拟 L O换唱压基隹魅出所存器件）.DAC :近基茫號入限于匸却 5【F04L阳.VREFASADCO CCS051F04I ? * )刊 ADC2 9 窗 BF04】“王丄压基芾堆入.VAEFO16ADC0 ：:,吕氐基花维入X REF217ACC2 -:; CS：c：F：4 ) 2VRED5DAC : .入：殳 C8051FM0.2)*DS18B20DS18B20 温度传感器：DS18B20 温度传感器是美国 DALL

12、AS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要 求通过简单的编程实现 912 位的数字值读数方式。TO92 封装的 DS18B20 勺引脚排列见图 1.1，其引脚功能描述见表 1.1图 1.1 底视图学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介表 1.1DS18B20 详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源 下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。MAX

13、72MAX72 佃驱动器:MAX7219 和 MCU 连接有三条引线（DIN、CLK、LOAD），采用 16 位数据串行移 位接收方式。即单片机将 16 位二进制数逐位发送到 DIN 端，在 CLK 上升沿到来前准备 就绪，CLK的每个上升沿将一位数据移入 MAX7219 内移位寄存器，当 16 位数据移入 完，在 LOAD 引脚信号上升沿将 16 位数据装入 MAX7219 内的相应位置，在 MAX7219 内部硬件动态扫描显示控制电路作用下实现动态显示。2.4 源程序2.4.1 DS18B20 测温程序返回 0,有设备连接；返回 1,无设备连接 bit RstDS18B20(void)uc

14、har i;bit RstFlag=1;DQ=0;for(i=0;i40;i+)/* 延时 480us*/Delay15us();DIN DTGOrrD1G4庄匡rED6J2NIGIG GD DDIGSDIG 7区GND TD】G5 ED1G1 ELOAD ITTMAX7219aasil回回叨回FlEIE1DOUTSEGDSEGDpSEGCV+SETSEGGSEGBSEGFSEGA学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介DQ=1;for(i=0;i4;i+)/* 延时 15 60us*/Delay15us();for(i=0;i16;i+)/*延时 6

15、0240us*/Delay15us(); if(DQ=0) RstFlag=0;for(i=0;i16;i+)/*240us*/ Delay15us();return RstFlag;void WriteDS18B20(uchar val)uchar i;DQ=1;Delay1us(1);for(i=0;i8;i+)DQ=0;Delay15us();DQ=va l&0 x01;Delay15us();Delay15us();Delay15us(); DQ=1;val=val/2;Delay1us(1);uchar ReadDS18B20(void)uchar i,value=0;DQ=

16、1;Delay1us(1);for(i=0;i=1;if(DQ=1) value|=0 x80;Delay15us();Delay15us();Delay15us();学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介return(value);/主机发送跳过读序列号的操作命令：0 xCCvoid SkipROMCode(void)RstDS18B20();WriteDS18B20(0 xCC);void StartADC(void)RstDS18B20();WriteDS18B20(0 xCC);WriteDS18B20(0 x44);/读取温度值的程序flo

17、at GetTempValue(void)uchar i,j; float T;SkipROMCode();WriteDS18B20(0 xBE);i=ReadDS18B20();j=ReadDS18B20();StartADC();T=i+j*256; if(T=0 xFFFF)return 0 xFFFF; if(T0 x8000)return(T-65536)/16.0);elsereturn(T/16);void In itDS18B20(void)SkipROMCode();WriteDS18B20(0 x44);void sleep_ms( uint count) _uchar i

18、i,jj; for(ii=0;iico unt;ii+) for(jj=0;jj250;jj+)_nop_();/*复位*/*skip ROM*/*启动温度转换 12 位 700ms*/*发布读取温度值的命令（0 xBE）*/*温度为负号*/*计算温度值*/*温度为正*/*计算温度值*/学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介2.4.2 显示程序传送 1 字节(8 位)void Sen dChar (uchar ch)uchar i,temp; dis_CLK=0; for (i=0;i8;i+) temp=ch&0 x80; ch=ch1;i

19、f(temp) dis_DIN=1; dela yn s(); dis_CLK=1; dela yn s(); dis_CLK=0; else dis_DIN=0; dela yn s(); dis_CLK=1; dela yn s(); dis_CLK=0;/向 MAX7219 写入字(16 位) void WriteWord (uchar addr,uchar num) dis_LOAD=0;dela yn s();Sen dChar(addr);dela yn s();Sen dChar( nu m);dela yn s(); dis_LOAD=1;dela yn s();/数值显示vo

20、id dis_result() _WriteWord(0 x01,dispbuff3);WriteWord(0 x02,dispbuff2);WriteWord(0 x03,dispbuff1);WriteWord(0 x04,dispbuff0);/利用递归法实现指数运算学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介ulong power(u long nu mber,u int in dex)ree ntrantulong result;if(i ndex=0) result=1;else result=nu mber*power( nu mber,i

21、ndex-1); return(result);/数值计算void disp(float f)int i,j;if(f0.0)bit_sym=1;f=-f;part_i nt=(l on g)f;part_dec=f-part_i nt;part_dec_int=(long)(part_dec*1000);/*小数部分取整 */bit_dec=3;/*小数部分的最多位数*/bit_int=1;/*整数部分的最少位数*/bit_all=1;/*总显示的最少位数*/计算小数位数for(i=1;i=3;i+)if(part_dec_i nt%(power(10,i)=0) bit_dec=bit_d

22、ec-1; 一 一计算整数位数for(i=0;i=power(10,i)bit_i nt=i+1; _总的显示位数最多为 4if(bit_dec+bit_i nt+bit_sym4)bit_dec=4-bit_i nt-bit_sym;总的显示位数bit_all=bit_sym+bit_i nt+bit_dec;显示小数位if(bit_dec0) _for(i=bit_dec-1,j=3;i=0,j=1;i-,j-) _dispbuffi=nu m(part_dec_int%(power(10,j)/(power(10,j-1);/*实现对各位的求取*/该语句学习使用 Protel2004 绘

23、制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介显示整数位for(i=bit_all-bit_sym-1,j=bit_i nt;i=bit_dec,j=1;i-,j-) dispbuffi=nu m(part_i nt%(power(10,j)/(power(10,j-1); _显示符号位 if(bit_sym=1) dispbuffbit_all-1=num12;小数点位置if(bit_dec0) dispbuffbit_dec=dispbuffbit_dec+0 x80;位不足则高位不显示一if(4-bit_all0) for(i=0;i4-bit_all;i+) _ dispbuffbi

24、t_all+i=num10; _学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介第 3 章 Protel 绘图软件及其使用3.1 设计原理1.原理图利用 Protel DXP 2004 绘制设计原理图。2.PCB 图(1)建立 PCB 文件、设置相关参数并将零件封装摆放在PCB 板上；参照绘制的原理图，为 PCB 的零件手工布线；(3)为布线后的 PCB 板，作最后必要的处理，如：打泪滴、覆铜等。3.2 基本步骤3.2.1PCB 设计基本操作1. 进入 PCB，新建一个 PCB 文件，设置参数为：板层选择 Top Layer、Bottom Layer、Keep

25、-Out Layer、Top Silkscreen Multi Layer 和 Mechanical Layer1 可视栅格 1 设 置为 20mil， 可视栅格 2 均设置为 20mil， 捕获栅格设置为 10mil， 元件网格设置 为 10mil。2. 装入元件库。3. 在 Keep Out Layer 层上，绘制电路板的边框，设置大小。边框线的宽度选择为 10mil。4. 放置元件，并按图所示调整其位置、设置每个元件的标号，元件标号设置在顶层 丝印层。5. 参照图进行双面布线，宽度为 8mil。由于图中存在贴片元件和插针式元件，因此应在不同层上布线，贴片元件的连线在顶层，插针式元件的连线

26、在底层，两层线间的连接通过过孔实现，连线转折方式的切换通过shift+空格键实现。6. 将完成的文件存盘学习使用 Protel2004 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介3.2.2PCB 布线设计1.规划电路板2.元件布局（1）手工调整元件布局1）设定删格的间距和光标移动的单位距离：执行desig n/optio ns ，在出现的options 对话框中选择 options 选项卡，设定各项参数，最后单击 ok 确定；2）移动元件：单击元件选中，按住左键不放，移动至适当位置松开左键；3）旋转元件：单击元件按住左键不放，按空格键或者x 键 y 键，可调整元件的放置方向；4）调整好

27、元件布局后，为了以后的自动布线和手工调整，最好将各个元件的管脚移动到栅格上，执行命令 tools/aligncomponents/move to grid，在随后出现的对话框中输入格点的间距，单击 ok 确定。（2）元件标注的调整：双击想要编辑的元件标注，在随后出现的对话框中编辑； 单击选中编辑后的元件标注，拖动至适当位置松左键。3.自动布线所谓自动布线就是程序根据用户设定的有关布线参数和布线规则，依照一定的程序 算法，按照实现生成的网络宏自动在各个元件之间进行连线从而完成印制电路的布线工 作。通常我们采用手工布线，自动布线的参数设定这里不再累述。4. PCB 放置工具栏（placement

28、tools ）介绍最常用工具，从第一行左起第一、二、三、四个按钮和第二行第一个按钮，其功 能分别为绘制导线、放置焊盘、放置过空、放置字符串和放置元件。具体介绍如下：（1） 绘制导线：单击放置工具栏中的第一个按钮，光标变成十字形状，即可开始绘制 导线；方法同原理图中导线的绘制；（2） 放置焊盘、过孔：方法同上；（3） 放置字符串：单击放置工具栏中的第四个按钮， 光标变成十字形状并带着一个缺 省的字符串出现在工作区，按 tab 键，则会出现字符串属性对话框，在该对话框 内修改；（4）放置元件：1）单击放置工具栏中的放置元件按钮，在出现的对话框中输入元件的封装形式、序 号、学习使用 Protel20

29、04 绘制 PCB 板第 2 章多功能智能测量仪原理简介注释等参数， 单击 ok 确认； 如果用不太清楚元件的封装形式， 可以单击对话框中的 add/remove按钮来添加/删除元件库，然后在库中寻找所需元件，找到后单击 close 退出 该对话框；2）此时光标变成十字形状并带着选定的元件出现在工作平面上，单击左键可将元件放置在当前光标所在位置；双击元件进入元件属性对话框框可设置元件属性。5.手工调整（1）调整布线（2）加宽电源/接地线将光标移动到电源线或地线上，双击；在出现的对话框中设定线宽，然后单击 global 按钮即可进入整体修改对话框；在对话框中将 attributes to match by 功能区中的 net 选项设为same 在 copy attributes 功能区选中 width 选项，单击 ok 确认；（3）添加注释文字：执行 place/stri ng ，光标变成十字形妆并带着一个字符串出现 在工作平面中，按 tab 键，会出现字符串对话框，在该对话框中修改；将光标移动到适 当位置，单击将该字符串放置在当前位置。6.文字、尺寸的标注（1） 元件重新编号和标注：执行 tools/re-a nn otate，选择不同的工作方