电子线路CAD课程设计报告

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1、电子线路CAD课程设计报告院 系： 信息工程学院 专 业： 电子信息工程 2011年 6 月 20 日目录一、课程设计目的- 1 -二、课程设计题目描述和要求- 1 -2.1 题目描述：- 1 -2.1.1振荡电路设计仿真- 1 -2.1.2 8051开发板- 1 -2.2 要求：- 1 -三、课程设计报告内容- 2 -3.1 设计原理- 2 -3.1.1 振荡电路设计原理- 2 -3.1.2 8051开发板设计原理- 2 -3.2 Proteus电路原理图设计- 3 -3.2.1 振荡电路原理图：- 3 -3.2.2 8051开发板原理图- 4 -3.3 软件仿真和结果分析- 4 -3.3.

2、1振荡电路- 4 -3.3.2 8051开发板各模块的仿真- 5 -3.4 设计和模拟过程中出现的问题及解决办法- 9 -四、设计总结和心得体会- 9 - 10 - / 12一、课程设计目的课程设计以电子线路CAD软件设计原理为基础，重点在硬件设计领域中实用的电子线路设计软件的应用。使学生掌握电子线路设计中使用CAD的方法。为后继课程和设计打下基础。通过电路设计，掌握硬件设计中原理图设计、功能仿真、器件布局、在线仿真等硬件设计的重要环节。二、课程设计题目描述和要求2.1 题目描述：2.1.1振荡电路设计仿真查找一些有关振荡电路的资料，对振荡电路进一步熟悉；然后在Proteus软件上画出其电路图

3、；最后是对其进行功能仿真。2.1.2 8051开发板查找8051开发板的资料，大致了解一下有关内容；然后用Proteus软件绘制电路图，学会在一个板子上划分多个模块；最后对设计的电路进行仿真，最基本的是对二极管流水灯显示模块、蜂鸣器模块和串口通信模块的仿真，可以有自己的创新和改进。2.2 要求：1. 设计相关电路；2. 熟悉Proteus软件，进行电路图的绘制；3. 电路仿真；4. 检验并调试；5. 写出实验报告；三、课程设计报告内容3.1 设计原理3.1.1 振荡电路设计原理该振荡电路使用555定时器组成多谐振荡器，多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。利用深度正反馈，

4、通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。3.1.2 8051开发板设计原理8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。1. 中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码

5、，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2. 数据存储器(RAM) ：8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。3. 程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。4. 定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。5. 并行输入输出(

6、I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。6. 全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。7. 中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。8. 时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。3.2 Proteus电路原理图设计3.2.1 振荡电路原理图：3.2.2 8051开发板原理

7、图3.3 软件仿真和结果分析3.3.1振荡电路1) 仿真图：2) 结果分析：V0的波形是通道A显示的图形，电容上的电压Vc的波形是通道B显示的图形；由图的波形周期为T=5.5*2ms=11ms，根据电路参数代入公式T=T1+T2=R1+R2C1ln2=11.09ms.得出分析结果和理论计算符合。3.3.2 8051开发板各模块的仿真3.3.2.1二极管显示模块1) 仿真如右图：2) 结果分析：把liushuideng.hex加载到CPU中，然后运行，灯会一个接一个的亮，表明运行结果正常。3.3.2.2蜂鸣器模块1) 仿真图：2) 结果分析：把PlayMusic.hex加载到CPU中，然后运行，

8、关闭开关，sounder会播放音乐。3.3.2.3串口通信模块1) 仿真图：2) 虚拟串口链接软件：3) 串口调试助手：4) Virtual Terminal的显示数据：5) 结果分析：把serial.hex加载到CPU中，打开虚拟串口链接软件，调试好后关闭，打开串口调试助手，选择COM3，波特率调成和Virtual Terminal、COMPIM一样的2400.把SW2接到Virtual Terminal的RXD端，开关搬到串口发送数据端，从串口调试助手中输入数据，可以在Virtual Terminal中接收到；把开关搬到51发送数据端，按下BUTTON开关，串口调试助手接收到“happy

9、everyday”，同时在Virtual Terminal上显示。当把SW2接到Virtual Terminal的TXD端时，开关搬到51发送数据端，可以从Virtual Terminal上写数据，串口调试助手接收数据。3.3.2.4 秒钟的设计由于在同一块板子上加这个模块的话会与其他模块冲突，使与其有相同端口的模块不能运行，因此把这个模块单独拿了出来。1) 电路图：2) 仿真图：3) 结果分析：把minute.hex加载到CPU中，按下play键，再按一次button开关表示着启动秒表，观察现象，当到99时回到00.button键有三个功能：启动、暂停、复位。检验该电路工作正常。3.4 设计

10、和模拟过程中出现的问题及解决办法 在设计过程中，一开始是对这个Proteus软件不熟悉，查找元件有点困难，这个问题需要对软件很熟悉后才能解决，因此对练习就好了；画总线时也出现了一些问题，在点buses mode后画线时还按着鼠标左键，这样就没有办法画，解决办法是点一下起始点，松开鼠标再点终点就好了；其他的元件按照器件名找就好了。注意在对每一条wire线命名时一定要对照，它不是随意命名的。 在模拟过程中，首先把对应功能的hex文件加载到CPU中，然后运行。在运行二极管流水灯显示模块时第一次LED灯不会亮，经过检查发现我把二极管接反了，把二极管调过来后发现灯停在等D6处不走，但是把CPU模块和二极

11、管流水灯显示模块单独拉出运行时却是正常的，经过分析得到结论是可能是在一个板子上绘制的模块过多，各个模块之间有一定的干扰，只要CPU模块中的连接二极管灯的部分正常就可以；在运行串口通信模块时，发现在串口调试助手里输入数据后，Virtual Terminal里不能显示，检查后发现Virtual Terminal里的波特率（Baud Rate）和串口调试助手里的不一样，两者的波特率改成一致的2400就运行正常了。四、设计总结和心得体会完成这次单片机课程设计，我学到了很多书本上学不到的知识。首先是在网上查找资料，再用Proteus软件进行电路图绘制、对电路图进行仿真，对出现的问题自己想办法解决，每一步

12、，都在用心的去做，最后得到想要的结果。虽然单片机我们还没学，对单片机的原理还不是很了解，但是根据我们已经学过的知识和查找的资料提前了解和熟悉单片机还是没有问题的。通过这次单片机的课程设计还增强了我们查阅资料的方法和技巧，更是大大提高了我们的自学能力，自学了一种新的电路设计软件Proteus，“授之以鱼，不如授之以渔”，这位我们以后学习新的知识提供了有效的方法，这也是我们最值得高兴的收获。参考文献1 电路，丘关源，高等教育出版社，2004年2 通用电子元器件的选用与检测，王昊、李昕、郑凤翼，电子工业出版社，2006年3 基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真，林志琦、郎建军、李会杰、佟大鹏，北京航空航天大学出版社，2006年