Cadence的原理圖設(shè)計(jì)講訴

1、第二章 Cadence 的原理圖設(shè)計(jì)2.1Design Entry CIS軟件概述Cadence軟件系統(tǒng)有兩套電路原理圖的設(shè)計(jì)工具， 一套是 Design Entry HDL，另一套就是我們馬上要開始學(xué)習(xí)的 Design Entry CIS 。其中 Design Entry HDL是 Cadence公司原本的原理圖設(shè)計(jì)軟件，可以用于芯片電路和板級(jí)電路的設(shè)計(jì)，其長(zhǎng)處在于可以把芯片的電路原理圖和板級(jí)電路原理圖結(jié)合在一起，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)；而 Design Entry CIS主要用于常規(guī)的板級(jí)電路設(shè)計(jì)，Design Entry CIS原本是 OrCAD公司的產(chǎn)品，OrCAD公司后來(lái)被 Cadence公司

2、收購(gòu)，于是 Design Entry CIS 也就成了 Cadence公司的另一套電路原理圖設(shè)計(jì)軟件。Design Entry CIS原理圖設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)是直觀、易學(xué)、易用，在業(yè)界有很高的知名度，利用Design Entry CIS原理圖設(shè)計(jì)軟件可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的（只有單張圖紙構(gòu)成的）電路原理圖設(shè)計(jì)，也可以進(jìn)行（由多張圖紙拼接而成的）平坦式電路原理圖設(shè)計(jì)， 還可以進(jìn)行（多張圖紙按一定層次關(guān)系構(gòu)成的）層次式電路原理圖設(shè)計(jì)。在本章中，我們首先學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的電路原理圖設(shè)計(jì)， 然后再學(xué)習(xí)較為復(fù)雜的平坦式和層次式電路原理圖設(shè)計(jì)。我們將圍繞一塊非常簡(jiǎn)單的STC系列單片機(jī)下載電路板， 學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單電路原理圖的設(shè)計(jì)，同時(shí)

3、在此過(guò)程中，還將學(xué)習(xí)到 USB轉(zhuǎn) UART串行口、 STC系列單片機(jī)下載電路等方面的知識(shí)。接著，我們將圍繞一塊 ARM-7核心實(shí)驗(yàn)板，進(jìn)行平坦式和層次式電路原理圖的設(shè)計(jì)，而該核心板是配套于 ARM-7實(shí)驗(yàn)箱。在此過(guò)程中我們還將學(xué)習(xí)到嵌入式技術(shù)等方面的知識(shí)。2.2初識(shí) Design Entry CIS一啟動(dòng) Design Entry CIS我們?cè)陔娔X上點(diǎn)擊“開始所有程序 Cadence SPB 16.2 Design Entry CIS”，如下圖所示：圖 2-1 啟動(dòng) Design Entry CIS這時(shí)將彈出如下對(duì)話框：圖 2-2 選擇工作內(nèi)容在這里我們選擇“ OrCAD Capture CI

4、S ”一項(xiàng)，點(diǎn)擊“ OK”按鈕后，就實(shí)際啟動(dòng)了 Design Entry CIS ，出現(xiàn)如下界面：圖 2-3 OrCAD Capture CIS 軟件界面與大多數(shù)軟件一樣， OrCAD Capture CIS 軟件也是以項(xiàng)目方式管理我們的設(shè)計(jì)文件的。在 OrCADCapture CIS 軟件中，一個(gè)項(xiàng)目可以包含若干個(gè)設(shè)計(jì)，每個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)一個(gè) PCB板，所以一個(gè)項(xiàng)目通常對(duì)應(yīng)一個(gè)由多塊電路板構(gòu)成的產(chǎn)品； 而每個(gè)設(shè)計(jì)可以由若干張?jiān)韴D構(gòu)成。對(duì)于我們要完成的“ STC系列單片機(jī)下載器”而言，它是非常簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，該產(chǎn)品只包含一塊電路板， 所以該項(xiàng)目中只有一個(gè)設(shè)計(jì)； 又因?yàn)樵撾娐钒迳系碾娐芬卜浅：?jiǎn)單，使用一

5、張圖紙就可以清楚地描述了， 所以該設(shè)計(jì)只有一張?jiān)韴D。我們將首先要新建一個(gè)項(xiàng)目： 在窗體上點(diǎn)擊 “ File NewProject ”出現(xiàn)如下對(duì)話框：圖 2-4 新建項(xiàng)目在“ Name”中輸入項(xiàng)目名稱， “ Location ”中輸入項(xiàng)目文件的存放位置（最好給每一個(gè)項(xiàng)目建立一個(gè)文件夾，把項(xiàng)目中的所有文件都放入該文件夾），在“ Create a New Project Using ”欄目中，選擇“ Schematic ”（因?yàn)槲覀円M(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)）。完成上述工作后，點(diǎn)擊“ OK”，則建立了一個(gè)工程，并默認(rèn)創(chuàng)建了一個(gè)的原理圖，我們可以在這個(gè)原理圖上進(jìn)行我們的電路設(shè)計(jì)。 這時(shí)，窗體出現(xiàn)如下狀態(tài)

6、：圖 2-5 OrCAD Capture CIS 原理圖設(shè)計(jì)界面在圖 2-5 的左側(cè)是項(xiàng)目窗體，點(diǎn)擊“ .Interfaxe_lv.dsn ”( 這是我們的設(shè)計(jì)名稱 ) 后，在 SCHEMATIC1文件夾下已經(jīng)建立了一個(gè)名為“ PAGE1”的原理圖文件。如下 所示：圖 2-6 OrCAD Capture CIS 的 目窗口如果希望改 默 的原理 文件名稱， 可以用鼠 的右 點(diǎn) 目窗體中的 “ PAGE1” 目，在 出的菜 中 “ Rename”一 ，然后 入希望的名稱。二 行 Design Entry CIS的基本 置 *初次學(xué) Cadence ， 部分內(nèi)容可以跳 ， 直接學(xué) 后面的內(nèi)容， 等

7、到掌握了 制原理 的基本技能后，再回 來(lái)學(xué) 如何 行 Design Entry CIS 的 置。在啟 了 OrCADCapture CIS 原理 件后，通常要 行一些基本的 置工作。 些 置主要是原理 大小的 置、 格點(diǎn)的 置、 上各種元素 色的 置、 的 置等等。我 首先點(diǎn) “ Options Preferences ”菜 ， 出如下 框：圖 2-7 參數(shù) 框的 色 置 如 2-7 所示，Preferences 框由多個(gè) 構(gòu)成， 其中“Colors/Print ” 是 設(shè) 置 圖紙 上 的 顏 色和 打 印 的 顏 色；“ Grid Display ” 是 設(shè) 置 柵 格 點(diǎn) ；“ Misc

8、ellaneous ”是混 。1. 色 置首先我 行 色的 置， 在此 就幾個(gè)常用的 目 解一下， 而不 行逐一 述。Alias ：網(wǎng)絡(luò)名的顏色； Background：圖紙底色； Bus：總線顏色；DRCMarker ：DRC校驗(yàn)標(biāo)志顏色； Grid ：柵格的顏色； Hierarchical Block ：層次塊的顏色； Junction ：連接點(diǎn)的顏色； Part Body：元件的顏色； Pin ：引腳的顏色； Power：電源符號(hào)的顏色； Wire：導(dǎo)線的顏色。如果我們要改變某一種圖紙?jiān)氐念伾?可以點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的顏色框， 這時(shí)會(huì)彈出如下的顏色對(duì)話框：圖 2-8 顏色對(duì)話框在顏色對(duì)話框中可

9、以選擇對(duì)應(yīng)的顏色， 從而改變?cè)瓉?lái)圖紙上相應(yīng)元素的顏色設(shè)置。如果我們希望使用默認(rèn)的顏色設(shè)置，可以點(diǎn)擊“ Use Defaults ”按鍵，就可以把所有顏色設(shè)置該回到最初始狀態(tài)。2. 柵格設(shè)置下面我們選擇“ Grid Display”選項(xiàng)頁(yè)，進(jìn)行柵格點(diǎn)的設(shè)置，如下圖所示：圖 2-9 參數(shù)選擇對(duì)話框的設(shè)置柵格選項(xiàng)頁(yè)如圖所示，該選項(xiàng)頁(yè)又分成兩部分： 左半部用于原理圖的柵格設(shè)置， 右半部用于制作原理圖元件的設(shè)置?！癡isible ”選項(xiàng)用于選擇是否顯示柵格?！癎rid Style ”選項(xiàng)用于選擇點(diǎn)狀柵格或線狀柵格?！癎rid spacing ” 用于 格點(diǎn)的密度（ 數(shù) 表示兩個(gè)最近的引腳之 的 格數(shù)）。

10、“Pointer snap to grid”： 用于 到 格。3. 置 “ Miscellaneous ” ，在 個(gè) 中可以 置有關(guān)原理 、制作原理 元件的多種 ，如下 所示：圖 2-10 參數(shù) 框的 “Schematic Page Editor ” 框用于原理 的 置； “ Part and Symbol Editor ” 框用于原理 元件的制作的 置等等 框。在原理 和原理 元件制作的 中，都有“ Fill Style ”和“ Line Style and” ，它 分 用于 形填充 和 型的 置； “ Junction Dot”用于 接點(diǎn)的 置；“Session Log” 框的“ Font

11、 ”用于 目管理器和 器字體的 置；“ Text Rendering ” 用于 置是否以加框的方式 示 TrueType 字體，以及是否填充；“Auto Recovery” 框用于 置是否 行自 保存，以及自 保存的 隔；“Auto Reference ” 框用于 置是否 行元件的自 號(hào)，以及拷 是否把元件 號(hào)一并拷 去； “ Intertool Communication” 用于 置是否與其它 Cadence 件 行交互操作（我 常常要與 PCB 件 行交互操作， 中）；“Wire Drag” 用于 置是否因接 改 而移 。在 Preferences 框中， 有“Text Editor ”、

12、“Pan and zoom”、“Select ”和“ Board Simulation ” ，一般可以按照默 的 置，在此就不介 了。4. 幅面 置在 OrCAD Capture CIS 的菜 中，點(diǎn) “ Options Schematic Page Properties ”菜 ，將 出如下 框：圖 2-11 原理圖屬性對(duì)話框的圖紙幅面尺寸選項(xiàng)頁(yè)如圖 2-11 所示，在圖紙幅面尺寸選項(xiàng)頁(yè)中，可以設(shè)置圖紙幅面尺寸所用的長(zhǎng)度計(jì)量單位，如果選用毫米為單位，則圖紙的選項(xiàng)是 A2、A3、A4等系列圖紙；如果選用英寸為單位，則圖紙的選項(xiàng)是 A、B、C等系列圖紙。我們?cè)谠韴D中通常是采用毫米為單位， 這樣便

13、于和打印機(jī)相匹配。 同時(shí)我們還可以選擇 “Custom” 選項(xiàng)，自己設(shè)定圖紙的大小。我們還可以進(jìn)行圖紙區(qū)塊的設(shè)置，所謂區(qū)塊類似某些城市地圖， 把城市劃分成多個(gè)矩形區(qū)塊，并給每個(gè)區(qū)塊，按照一定的次序進(jìn)行命名，如：C3、D5等。選擇“ Grid Reference ”選項(xiàng)卡，如下圖所示：圖 2-12 原理圖屬性對(duì)話框的區(qū)塊設(shè)置選項(xiàng)頁(yè)如圖 2-12 所示，在區(qū)塊設(shè)置選項(xiàng)頁(yè)中，可以進(jìn)行水平方向和垂直方向的設(shè)置。“ Count”是某一個(gè)方向上區(qū)塊的數(shù)目。區(qū)塊可以選擇“ Alphabetic ”，按照字母進(jìn)行排列，也可以選擇“ Numeric”，按照數(shù)字進(jìn)行排列（通常在水平和垂直兩個(gè)方向上，一個(gè)選擇按字母

14、排列、另一個(gè)選擇按數(shù)字排列） 。區(qū)塊還可以按照升序或降序進(jìn)行排列。“Width ”欄目用于設(shè)置區(qū)塊顯示部分的寬度， 如果該值為0，則等于不顯示區(qū)塊了。在該選項(xiàng)頁(yè)中， “Title Block Vissible ”選項(xiàng)用于設(shè)置是否顯示標(biāo)題欄；“Border Visible ”用于設(shè)置是否顯示邊框；“ Grid Reference Visible ”用于設(shè)置是否顯示區(qū)塊。5. 打印 置 行打印 置可以點(diǎn) “File Print ”菜 ， 會(huì) 出如下 框：圖 2-13 打印 框如 2-13 所示，在打印 框中，“ Scale ” 框是指示打印比例的，“Scale to paper size ” 將把

15、 路 打印在一 上； “ Scale to page size ” 可能會(huì)把 路 打印在多 上； “Scaling ” 用于 置打印比例?！癙rint offsets ” 框用于 置打印 的偏移量?！癙rint quality ” 用于 置每英寸打印的點(diǎn)數(shù)； “Copies ” 用于 置打印的份數(shù)；“Print to file ” 用于把 路 打印到文件中； “Print all colors in black ” 用于 制用黑白方式打印。6. 置 模板 置 模板是在打開新 ，按照 定的 置 生新的 ，點(diǎn) “Options Design Template ”菜 ，出 如下 框：圖 2-14 D

16、esign Template 框的字體 如圖 2-11 所示，首先我們可以在“ Fonts ”選項(xiàng)頁(yè)中，進(jìn)行圖紙上各種元素的字體設(shè)置。如果我們?cè)?Design Template 對(duì)話框中選擇“ Title Block ”選項(xiàng)頁(yè)，可以進(jìn)行標(biāo)題欄的設(shè)置，如下圖所示：圖 2-15 Design Template對(duì)話框的標(biāo)題欄選項(xiàng)頁(yè)如圖 2-15 所示，在標(biāo)題欄選項(xiàng)頁(yè)中， “ Title”選項(xiàng)用于設(shè)置標(biāo)題欄上的圖紙名稱；“Organization Name”用于設(shè)置標(biāo)題欄上的公司名稱； “Organization ” 用于設(shè)置公司地址 ；“ Document Number”用于設(shè) 置標(biāo)題 欄上的文件

17、編號(hào)；“ Revision ”用于設(shè)置標(biāo)題欄上的文件版本號(hào)； “ Symbol”選項(xiàng)框中的兩個(gè)欄目分別用于設(shè)置標(biāo)題欄文件的存儲(chǔ)位置和文件名。如果我們?cè)?Design Template 對(duì)話框中，選擇“ Hierarchy ”選項(xiàng)頁(yè)，可以進(jìn)行層次原理圖的設(shè)置，如下圖所示：圖 2-16 Design Template對(duì)話框的層次圖選項(xiàng)頁(yè)如圖 2-16 所示，層次圖選項(xiàng)頁(yè)由兩個(gè)選項(xiàng)框構(gòu)成，分別設(shè)置層次圖中電路方塊和元件的屬性。 “ Primitive”選項(xiàng)表示為基本元件； “Nonprimitive”表示為非基本元件。 非基本元件是指內(nèi)部還含有下層電路圖的元件；基本元件是指簡(jiǎn)單元件。在 Design

18、 Template 對(duì)話框中還包括“ Page Size ”、“Grid Reference ”兩個(gè)選項(xiàng)頁(yè)，它們分別以模板形式設(shè)置圖紙幅面尺寸和區(qū)塊， 這與前面講解的基本相同，這里就不多贅述了。在 Design Template 對(duì)話框中還包括“ SDT compatibility ”選項(xiàng)頁(yè)用于與早期的版本相兼容的設(shè)置，在此就不介紹了。2.3STC單片機(jī)下載器電路分析前面說(shuō)過(guò)，我們的第一個(gè)設(shè)計(jì)將圍繞一個(gè) STC系列單片機(jī)下載器電路展開，為了讓同學(xué)們不僅掌握 Cadence軟件的使用，而且在此過(guò)程中學(xué)會(huì)電路設(shè)計(jì)的基本技能，所以我們把該電路進(jìn)行一番分析。一串行下載電路分析STC系列單片機(jī)都是采用串

19、行方式進(jìn)行下載編程的， 而不是像其它單片機(jī)那樣，使用編程器進(jìn)行程序的燒錄。 在宏晶科技公司所給的 STC單片機(jī)的技術(shù)資料中，給出了如下的單片機(jī)下載電路圖：圖 2-17 STC 系列單片機(jī)下載電路示意圖如圖 2-17 所示，STC單片機(jī)下載電路是通過(guò)單片機(jī)的 Rxd(P3.0) 和 Txd(P3.1) 兩個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)下載功能的。 在下載時(shí)，單片機(jī)應(yīng)該處于工作狀態(tài)， 所以單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路應(yīng)該能夠正常工作。實(shí)際上， STC單片機(jī)每次上電復(fù)位時(shí)，都要檢測(cè) Rxd 引腳上是否有進(jìn)行下載的數(shù)據(jù)流， 如果有下載的數(shù)據(jù)流， 就進(jìn)行下載工作；如果沒(méi)檢測(cè)到下載數(shù)據(jù)流，就運(yùn)行單片機(jī)中原有的程序。在上述電路中

20、，單片機(jī)與 PC機(jī)的連接是通過(guò) MAX232（或與之兼容的）芯片進(jìn)行連接的，該芯片完成 RS-232 電平信號(hào)與 TTL電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 因?yàn)?PC機(jī)串行接口上的信號(hào)是 RS-232 電平信號(hào)，而單片機(jī)上的信號(hào)都是 TTL 信號(hào)。上述電路有兩點(diǎn)不足：一是利用 PC機(jī)的串行口進(jìn)行下載，目前多數(shù)筆記本電腦都沒(méi)有串行口了，即使是臺(tái)式電腦，該電路還另外需要直流電源，使用起來(lái)有些不便。二是 STC系列單片機(jī)的電源電壓有 5V和 3.3V 兩種，而該電路不能靈活適應(yīng)，給應(yīng)用帶來(lái)局限性。二USB轉(zhuǎn)串口電路分析由于目前 USB接口是每臺(tái) PC機(jī)（不管是臺(tái)式機(jī)、還是筆記本）必有的標(biāo)準(zhǔn)配置，而且 PC機(jī)的 USB

21、接口還可以為下載電路提供電源。所以我們考慮將 USB 接口的信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，形成 UART口信號(hào)，連接到單片機(jī)的 Rxd(P3.0) 和 Txd(P3.1) 兩個(gè)引腳上。這樣就解決了筆記本電腦沒(méi)有串行口的問(wèn)題， 也解決了下載電路的電源問(wèn)題。進(jìn)行 USB信號(hào)到 UART信號(hào)轉(zhuǎn)換的芯片有很多種，我們選用南京沁恒公司開發(fā) 的 CH341T 芯 片 ， 我 們 可 以 登 錄 南 京 沁 恒 公 司 的 網(wǎng) 站（ ），下載 CH341芯片的資料。從設(shè)計(jì) PCB板的角度，我們關(guān)心的是該芯片的管腳編號(hào)、 管腳的類型以及芯片的封裝形式， 它的引腳圖如下：圖 2-18

22、 CH341 芯片引腳圖如圖 2-18 所示， CH341芯片是一個(gè) 20 引腳的芯片，下面我們解釋一下各個(gè)引腳的功能：名稱引腳引腳類說(shuō)明號(hào)型VCC13、20電源5V 電源引腳GND11、12電源地線在 3.3V 電源電壓時(shí)連接 VCC 輸入外部電源，V36電源在 5V 電源電壓時(shí)外接容量為 0.01uF 退耦電容。XI9輸入晶體振蕩的輸入端，需要外接晶體及振蕩電容XO10輸出晶體振蕩的反相輸出端，需要外接晶體及振蕩電容UD+7雙向直接連到 USB 總線的 D+數(shù)據(jù)線UD-8雙向直接連到 USB 總線的 D-數(shù)據(jù)線ACT#1輸出USB 設(shè)備配置完成狀態(tài)輸出，低電平有效SCL16開漏輸芯片功能配

23、置輸出，內(nèi)置上拉電阻，可以接串出行 EEPROM配置芯片的 SCL引腳開漏輸芯片功能配置輸入，內(nèi)置上拉電阻，可以接串SDA15出及輸行 EEPROM配置芯片的 SDA引腳入TXD3輸出串行數(shù)據(jù)輸出RXD4輸入串行數(shù)據(jù)輸入，內(nèi)置上拉電阻TEN#19輸入串口發(fā)送使能，低電平有效，內(nèi)置上拉電阻RDY#17輸出串口接收就緒，低電平有效TNOW18輸出串口發(fā)送正在進(jìn)行的狀態(tài)指示，高電平有效ROV#2三態(tài)輸串口接收緩沖區(qū)溢出，低電平有效出INT#5輸入自定義中斷請(qǐng)求，上升沿有效，內(nèi)置上拉電阻SLP#14三態(tài)輸睡眠狀態(tài)輸出信號(hào)，低電平有效出表 2-1 CH341T 引腳功能利用 CH341T芯片，可以把 U

24、SB信號(hào)轉(zhuǎn)換成 UART信號(hào)或 I 2C信號(hào)，CH341T的具體功能由復(fù)位后的 SCL引腳和 SDA引腳配置芯片的功能：如果 SDA懸空、 SCL 也懸空，則完成 USB 轉(zhuǎn)異步串口，仿真計(jì)算機(jī)串口的功能。 CH341T芯片的 XI和 XO應(yīng)分別接晶振的兩端； UD+和 UD-分別接 USB接口的 D+和 D- 引腳； ACT#通常接發(fā)光管，來(lái)指示 CH341T芯片已完成配置工作； TXD引腳接單片機(jī)的 RXD引腳；RXD引腳接單片機(jī)的 TXD引腳；TEN#接低電平。其它功能引腳一般可以懸空。其典型電路如下：圖 2-19 利用 CH341T芯片進(jìn)行 USB轉(zhuǎn) UART口電路圖三電源電路分析前面

25、說(shuō)過(guò)，利用 USB接口可以為下載電路提供電源，不過(guò) USB接口只提供 5V 電源電壓，可是 USB單片機(jī)既有 5V 電源的，也有 3.3V 電源的。所以在我們的下載電路中，設(shè)計(jì)了一個(gè)用來(lái)降壓的穩(wěn)壓集成塊 1117 芯片，由它的輸出產(chǎn)生 3.3V 的電源電壓。 提供給單片機(jī)的電源信號(hào)， 或?yàn)?5V 或?yàn)?3.3V ，由一個(gè)三腳跳線進(jìn)行切換。另外，在給單片機(jī)開始下載之前， CH341T就必須供電，而此時(shí)還不能給單片機(jī)供電。這時(shí) PC機(jī)通過(guò) CH341T不斷給單片機(jī)發(fā)送下載數(shù)據(jù)流， 然后給單片機(jī)進(jìn)行上電復(fù)位（即給單片機(jī)加電） ，所以我們的下載電路還需要一個(gè)按鍵開關(guān)，按下開關(guān)后，才能讓電源信號(hào)傳遞給單

26、片機(jī)。電源電路如下圖所示：圖 2-20 STC 單片機(jī)下載電路中的電源電路如圖 2-20 所示，在下載電路的電源電路中， 1117 芯片用于產(chǎn)生 3.3V 電源電壓。通過(guò)三腳跳線選擇 5V或 3.3V 供給單片機(jī)， 在我們的電路中， 其實(shí)只需要一個(gè)單刀單擲的按鍵開關(guān)， 可是常見的按鍵開關(guān)都是雙刀雙擲的， 所以我們也選用雙刀雙擲的按鍵開關(guān)，只不過(guò)把不用的引腳懸空而已。另外為了保護(hù) PC機(jī)的USB接口，我們把 USB接口輸入的 5V 電源信號(hào)與下載電路上的 5V 電源信號(hào)通過(guò)2電阻進(jìn)行隔離，避免因下載電路發(fā)生短路而燒毀 PC機(jī)的 USB接口。我們考慮在下載電路板上安排一個(gè) 40 腳的鎖緊插座，用于

27、給 DIP-40 封裝的單片機(jī)芯片進(jìn)行下載編程， 于是還需使單片機(jī)工作的復(fù)位電路和晶振電路。 另外為了給其它 STC 系列單片機(jī)進(jìn)行在線下載編程，我們還在電路板上安置一個(gè) 3 腳插座，引出 TXD、 RXD和地線，即輸出 CH341T產(chǎn)生的 UART口信號(hào)。2.4原理圖設(shè)計(jì)的基本操作從這一節(jié)我們開始 STC系列單片機(jī)下載電路板的原理圖設(shè)計(jì)， 在這個(gè)電路板上主要的元器件包括： STC單片機(jī)（鎖緊插座）、CH341T芯片、 1117 芯片、按鍵開關(guān)、跳線裝置、 USB接口、 UART接口以及其它輔助元器件。在這里要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行說(shuō)明： 我們?cè)谥谱飨螺d電路板時(shí)， 在該板上并不放置單片機(jī)，實(shí)際放置的是一

28、個(gè) 40 腳鎖緊插座。當(dāng)我們使用該電路板給 DIP-40 封裝形式的 STC單片機(jī)進(jìn)行下載編程時(shí)， 就把它放入縮進(jìn)插座， 并與輔助電路一起構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)， 從而可以進(jìn)行下載。 由于 40 腳鎖緊插座的管腳與 DIP-40 封裝形式 STC單片機(jī)的管腳一一對(duì)應(yīng)， 而單片機(jī)的各個(gè)管腳都有對(duì)應(yīng)的名稱， 從而便于在原理圖上的連接與分辨， 于是在我們的電路圖中， 就用單片機(jī)元件替代鎖緊插座元件。一元件庫(kù)的加載下面我們首先放置 STC 單片機(jī)芯片及其附屬電路（包括晶振電路和復(fù)位電路）。OrCAD Capture CIS 軟件向我們提供了許多原理圖元件，所以一些常見的元件如：電阻、電容、單片機(jī)、石英晶體等，

29、它們被放在一些元件庫(kù)文件中，我們可以加載這些元件庫(kù)，然后再把相應(yīng)的元件放到原理圖上。第一步我們要加載單片機(jī)元件所在的元件庫(kù)文件， 點(diǎn)擊“Place Part ”，這是“ Place Part ”窗體會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，如下圖所示：圖 2-21 Place Part 窗口圖 2-21的左半部是Place Part 窗口剛剛顯示的狀態(tài)，我們看到在“ Libraries ”的欄目中只有“ Design Cache”一項(xiàng)，而這項(xiàng)中并沒(méi)有任何元件。因?yàn)槲覀兪浅醮谓佑| OrCADCapture CIS 軟件還不很清楚各種元器件位于什么元件庫(kù)中， 所以就從查找元件開始。 先查找單片機(jī)元件， 我們知道 STC單片機(jī)是

30、 51 系列單片機(jī)的后代，其 DIP-40 封裝的單片機(jī)芯片與早期的 8051 芯片是引腳兼容的，所以我們就應(yīng)該點(diǎn)擊“ Search for Part ”按鍵，這時(shí) Place Part 窗口變成圖 2-21 的右半部的樣子。在“ Search for ”欄目中鍵入“ 8051”，再按下回車鍵，就會(huì)開始查找工作，在找到該元件所在的庫(kù)文件后，選中該庫(kù)文件，再點(diǎn)擊“ ADD”按鍵，就可以加載 8051 芯片所在的“ MICROCONTROLLER”庫(kù)文件了。我們知道，單片機(jī)必須有時(shí)鐘振蕩信號(hào)才能工作， 因此還單片機(jī)還必須與石英晶體、電容相連；另外單片機(jī)芯片還需要復(fù)位電路才能工作，需要電阻、電容元件

31、，因此我們還需要把這些元件所在的庫(kù)文件加載進(jìn)來(lái)。 這次我們不進(jìn)行查找了，而直接加入庫(kù)文件：點(diǎn)擊“ Libraries ”欄目上的庫(kù)文件瀏覽圖標(biāo)，彈出如下對(duì)話框：圖 2-22 庫(kù)文件加載對(duì)話框電阻、電容、石英晶體等元器件都位于“ Discrete ”庫(kù)文件中，點(diǎn)擊該項(xiàng)，將“ Discrete ”元件庫(kù)文件加載進(jìn)來(lái)。二元件的放置下面要在原理圖上放置元件，放置 8051 芯片、石英晶體各一個(gè)，石英晶體旁邊放置兩個(gè)電容（準(zhǔn)備構(gòu)成單片機(jī)的晶振電路） ，在圖紙的另外一處放置一個(gè)電阻和電容（準(zhǔn)備構(gòu)成單片機(jī)的上電復(fù)位電路） 。其中電容選擇 CAPUP元件、石英晶體選擇 CRYSTAL元件、電阻選擇 R2元件。

32、放置時(shí)，首先在“ Part List ”列表中選擇元件，點(diǎn)擊Place Part 窗口上的圖標(biāo)（或鍵入回車鍵）后，在鼠標(biāo)上就會(huì)沾上一個(gè)元件，我們把鼠標(biāo)移到原理圖中相應(yīng)的位置，按下鼠標(biāo)左鍵，就把元件放在了原理圖上；如果放棄放置，按下“ Esc”鍵即可。在原理圖中， 圖紙的放大、 縮小可以用工具欄上對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)來(lái)進(jìn)行， 也可以用按鍵來(lái)進(jìn)行：按下“ i ”鍵，圖紙放大；按下“ o”鍵圖紙縮小。要?jiǎng)h除在原理圖中的元件， 可以首先點(diǎn)擊該元件， 選中它，然后按下“delete ” 鍵進(jìn)行刪除；要移動(dòng)某個(gè)元件，可以用鼠標(biāo)直接拖動(dòng)；要去除元件的拖動(dòng)狀態(tài)，用鼠標(biāo)在原理圖的空白處， 點(diǎn)擊一下就行了；要選中多個(gè)元件，

33、可以在按著“ctrl ” 鍵時(shí)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊多個(gè)元件， 這樣就可以選中多個(gè)元件， 也可以用鼠標(biāo)拖出一個(gè)矩形，則矩形體內(nèi)的元件就都被選中了， 在這之后，可以對(duì)選中的多個(gè)元件進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制等工作。要旋轉(zhuǎn)某個(gè)元件時(shí)，可以先選中它，然后按下“ r ”鍵，這時(shí)所選中的元件，就會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90；有時(shí)還希望吧元件進(jìn)行左右（或上下）鏡像對(duì)調(diào)，這時(shí)可以先選擇某個(gè)元件，然后用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊該元件，在彈出的菜單項(xiàng)中選擇“ Mirror Horizontally ”（或“ Mirror Vertically ”）項(xiàng)，就可以完成元件的鏡像對(duì)調(diào)。上述元件放置好以后，我們把電容和石英晶體的標(biāo)稱值進(jìn)行修改。 原本電容、石英晶體

34、上的標(biāo)稱值與其元件的名稱是一致的，電容都是“ CAP UP”，石英晶體是“ CRYSTAL”，電阻是 R2。我們把石英晶體的標(biāo)稱值改成石英晶體的振蕩頻率值（單片機(jī)電路的石英晶體頻率值為 11.0592MHz）；石英晶體邊上的兩個(gè)電容值改成“ 47pF”；另一個(gè)電容值改為“ 1uF”，電阻值改成“ 10k”。 另外把單片機(jī)的標(biāo)稱值改成“ STC89C5x”。修改的方法是：用鼠標(biāo)雙擊元件的標(biāo)稱值，則彈出如下對(duì)話框：圖 2-23 修改標(biāo)稱值在“ Value ”中欄目進(jìn)行修改，點(diǎn)擊“OK”鍵后，就可以改變標(biāo)稱值。三元件間的簡(jiǎn)單連線接著我們要進(jìn)行連線了，首先我們要完成單片機(jī)的晶振電路。連接時(shí)，首先選擇圖

35、標(biāo)，再用鼠標(biāo)點(diǎn)擊要連接的一個(gè)引腳，接著移動(dòng)鼠標(biāo)，在要連接的另一個(gè)引腳處點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以實(shí)現(xiàn)連線了。 在上述過(guò)程中， 如果希望連線按照自己設(shè)定的路線進(jìn)行彎折， 可以在要轉(zhuǎn)彎處用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下， 在把鼠標(biāo)移動(dòng)到目的地即可。電源和地線的放置， 可以直接點(diǎn)擊或圖標(biāo)，點(diǎn)擊后，出現(xiàn)如下的對(duì)話框：圖 2-24 放置電源對(duì)話框我們選擇“ CAPSYM”元件庫(kù)中的“ VCC_BAR”元件作為電源，并把電源的名稱改成 VCC；把“ GND”元件作為地線。圖 2-25 單片機(jī)的石英晶體振蕩電路接著我們?cè)偻瓿蓡纹瑱C(jī)的上電復(fù)位電路，這次我們采用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的形式進(jìn)行。在單片機(jī)的 RST引腳上連接一條連線， 并在連線上放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)

36、號(hào)。 放置的方法是先點(diǎn)擊圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊要放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的連線，這時(shí)出現(xiàn)如下對(duì)話框：圖 2-26 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)對(duì)話框在“ Alias ”欄目中輸入網(wǎng)絡(luò)的名稱，并點(diǎn)擊“ OK”按鍵即可。在我們的圖紙中，把該連線命名為“ RST”，如下圖的左圖所示。圖 2-27 用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接元件之間的管腳在圖 2-27 的右圖中，電阻和電容構(gòu)成上電復(fù)位電路，它們的中間連接點(diǎn)也命名為“ RST”，就相當(dāng)于把單片機(jī)的 RST引腳與上電復(fù)位電路相連。到此為止，我們學(xué)習(xí)了原理圖設(shè)計(jì)的最基本操作， 當(dāng)然我們需要的電路圖還沒(méi)有完成，為了完成該電路圖，我們必須開始學(xué)習(xí)原理圖元件的制作。四繪制總線繪制總線并不復(fù)雜，它其實(shí)也是采用網(wǎng)

37、絡(luò)標(biāo)號(hào)的方式進(jìn)行各元件引腳之間的電氣連接。首先用鼠標(biāo)選擇圖標(biāo)，在原理圖上拖動(dòng)鼠標(biāo)繪出總線，然后再在總線上放置若干個(gè)“總線入口”標(biāo)志，即先點(diǎn)擊圖標(biāo)，再按下“ r ”鍵調(diào)整總線入口的方向，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊總線上的相應(yīng)位置，就可以放置總線入口了。接著就應(yīng)該用連線連接總線入口和元件的引腳了， 還要給每個(gè)連線填上一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，比如“ P2_16”等，另外要給總線本身添加上網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)，特別要注意總線的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)名稱的命名方法， 比如總線所連接導(dǎo)線分別是 “ P2_16”“P2_31”，那么該總線應(yīng)該命名為“ P2_31:16 ”、“P2_31-16 ”、或“ P2_31.16 ”。下圖是總線連接的示意圖：圖 2

38、-28 總線連接示意圖請(qǐng)注意圖 2-28 并不是 STC單片機(jī)下載電路的組成部分，因?yàn)樵撾娐凡⑽床捎每偩€方式進(jìn)行連接。2.5原理圖元件的制作在我們的電路中， 有幾個(gè)元件在現(xiàn)有的元件庫(kù)中是找不到的，CH341T、 1117、 3 腳跳線等。所以我們要進(jìn)行元件的制作，我們以這幾個(gè)芯片是CH341T和 3腳跳線為例進(jìn)行講解。一創(chuàng)建原理圖元件下面我們創(chuàng)建一個(gè)原理圖元件庫(kù)文件，點(diǎn)擊“ File NewLibrary ”，就創(chuàng)建了一個(gè)原理圖元件庫(kù)文件。 我們?cè)陧?xiàng)目窗口上就會(huì)看到在 “Library ”一欄中，創(chuàng)建了一個(gè)元件庫(kù)文件。用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊在項(xiàng)目窗口中的元件庫(kù)文件，在彈出的對(duì)話框中選擇“ New Pa

39、rt ”一項(xiàng)，就會(huì)產(chǎn)生如下對(duì)話框：圖 2-29 新建元件對(duì)話框在“Name”一欄中輸入元件的名稱，我們輸入“CH341T”?！?Part ReferencePrefix ”一欄是元件編號(hào)的前綴，集成電路通常以字母“U”為前綴。在“ PCBFootprint”一欄中輸入元件默認(rèn)的封裝形式，我們輸入“SSOP-20”。其它欄目保持默認(rèn)狀態(tài)，點(diǎn)擊“ OK”按鍵。這時(shí)會(huì)一個(gè)元件窗口， 并在項(xiàng)目窗口中出現(xiàn)相應(yīng)的一個(gè)標(biāo)志， 我們就應(yīng)該在元件窗口中創(chuàng)建我們的元件。由于默認(rèn)的元件尺寸很小， 無(wú)法放下多個(gè)引腳， 所以首先應(yīng)該拖動(dòng)元件的邊框（這個(gè)邊框并不會(huì)在原理圖中顯示出來(lái)，而所有的引腳都在此框之外） ，使之足夠

40、大。然后開始放置元件的引腳。二放置元件的引腳放置元件的引腳，首先點(diǎn)擊圖標(biāo)，這時(shí)將彈出如下的對(duì)話框：圖 2-30 放置引腳對(duì)話框在“ Name”一欄中輸入引腳的名稱；在“Number”一欄中輸入引腳的編號(hào)；“ Shape”一欄是引腳的顯示形狀，通常會(huì)保持默認(rèn)的“ Line ”（即引腳顯示為一條線），有時(shí)希望引腳上顯示“觸發(fā)標(biāo)志”或“負(fù)信號(hào)標(biāo)志” ，那么可以從下拉的列表框中選??；在“ Type”一欄中選擇引腳的電氣類型，包括：輸入、輸出、雙向、開漏輸出、開集電極輸出、被動(dòng)、電源等幾種類型，我們應(yīng)該根據(jù)表2-1對(duì)引腳的描述，選擇相應(yīng)的類型。下圖是在元件上放置了一個(gè)引腳后的狀態(tài)：圖 2-31 在元件上

41、放置引腳在輸入電源引腳時(shí)， 我們可能希望該引腳在原理圖上自動(dòng)隱藏， 這時(shí)就不要選中“ Pin Visible ”選項(xiàng)。點(diǎn)擊“ OK”按鍵后，就可以把該引腳放到元件上了。這時(shí)鼠標(biāo)在元件附近移動(dòng)時(shí)，就會(huì)有引腳出現(xiàn)在元件上，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊后，引腳就放到了元件上。放置了一個(gè)引腳后，再次放置引腳時(shí)，其引腳的編號(hào)會(huì)自動(dòng)加 1，如果引腳的名稱也是以數(shù)字結(jié)尾，則引腳的名稱也會(huì)自動(dòng)加 1。我們也可以連續(xù)地把所有引腳都放在元件上， 然后再逐個(gè)修改其屬性： 雙擊元件的引腳，將彈出圖 2-30 所示的對(duì)話框，進(jìn)行相應(yīng)的修改。元件的引腳放置完畢后， 要給它畫上邊框， 這個(gè)邊框是在原理圖中實(shí)際顯示的邊框。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 圖標(biāo)，然

42、后在元件上拖出這個(gè)矩形，這樣邊框就畫好了。存盤后就完成了整個(gè)元件的創(chuàng)建任務(wù)。 CH341T元件如下圖所示：圖 2-32 CH341T 芯片的原理圖元件我們還要制作 1117 芯片的原理圖元件，它是一個(gè)三端穩(wěn)壓集成塊芯片。雖然 OrCADCapture CIS 提供了幾種三端穩(wěn)壓集成塊芯片的原理圖元件，不過(guò)它們把芯片的輸出端引腳都設(shè)置為 “Output ”類型。這樣把它放入原理圖與其它芯片的電源端相連后， 在進(jìn)行 DRC校驗(yàn)時(shí)，負(fù)責(zé)校驗(yàn)的模塊認(rèn)為發(fā)生了 “電源端與輸出端相連”的差錯(cuò)（當(dāng)然實(shí)際上是沒(méi)有設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的） 。所以我們不使用系統(tǒng)提供的三端穩(wěn)壓集成塊芯片，而是自己進(jìn)行繪制，并把三個(gè)引腳的屬性都

43、設(shè)置為 “ Power”；如下圖所示：圖 2-33 三端穩(wěn)壓集成塊1117 的原理圖元件三繪制其它形式的元件對(duì)于制作原理圖元件而言， 制作集成電路元件是比較簡(jiǎn)單的， 一般只需要一個(gè)矩形框，外加一些引腳就可以了；而制作其它元件，如：運(yùn)放、發(fā)光管等，其難度稍微大一些。下面我們創(chuàng)建三腳跳線，在我們的電路中，它相當(dāng)于一個(gè)單刀雙擲的開關(guān)，為了形象起見，這個(gè)三腳跳線可以繪制成如下的樣子：圖 2-34 三腳跳線的原理圖元件放置元件的引腳和繪制矩形外邊框的工作， 在前面我們已經(jīng)介紹過(guò)， 這里主要介紹繪制小圓圈和小矩形框的過(guò)程。通常情況下， 元件上的各個(gè)線條、 圖形等對(duì)象都必須放置在格點(diǎn)上， 而在我們要繪制的小

44、圓圈、 小矩形框并不一定剛好位于格點(diǎn)上， 所以我們要先修改相應(yīng)的選項(xiàng)：點(diǎn)擊“ Options Preferences ”菜單，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇“ Grid Display ”頁(yè)，如下圖所示：圖 2-35 有關(guān)柵格點(diǎn)的選項(xiàng)頁(yè)我們要去掉“ Pointer snap to grid ”的選中標(biāo)記，這樣所繪制的圖形就可以脫離格點(diǎn)的了， 還應(yīng)該記得在圖形繪制完成后、 放置引腳之前， 重新選中該選項(xiàng)。要繪制小圓圈， 應(yīng)該先用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 圖標(biāo)，然后用鼠標(biāo)在元件上拖出一個(gè)圓形或橢圓形。繪制在矩形外框之內(nèi)的小矩形框，是比較容易的，在此就不介紹了。記住：放置引腳之前要回到圖 2-35 的對(duì)話框，重新選中“ Po

45、inter snap to grid ”標(biāo)記。跳線、開關(guān)等接插件的引腳都應(yīng)設(shè)置為“Passive ”類型。2.6完成 STC單片機(jī)下載板的原理圖設(shè)計(jì)一完成圖紙的繪制我們學(xué)習(xí)了 STC單片機(jī)下載板各部分的原理， 并初步掌握了原理圖繪制、 原理圖元件制作的基本方法后， 就可以把整個(gè)電路的原理圖的原理圖繪制出來(lái)。 同學(xué)們應(yīng)盡可能獨(dú)立地進(jìn)行電路設(shè)計(jì)， 在設(shè)計(jì)完成之后， 再與下面的電路圖進(jìn)行核對(duì)：圖 2-36 STC 系列單片機(jī)下載板電路原理圖在圖 2-36 所示的電路中， J2 是 USB接口，它的 1 腳上提供 5V電源， 4 腳是地線， 2 腳、 3 腳分別是 USB數(shù)據(jù)線 D+和 D-；J3 是

46、給其它 STC單片機(jī)進(jìn)行在線下載的接口； C9 和 C10 分別是 CH341芯片和單片機(jī)的去耦電容。另外，不用的芯片管腳應(yīng)該打上懸空的標(biāo)記，即點(diǎn)擊圖標(biāo)，然后再點(diǎn)擊那些不用的管腳。二原理圖的編輯原理圖畫完之后，經(jīng)常需要進(jìn)行瀏覽、查找、修改、替換等工作，下面將對(duì)此予以介紹。1. 瀏覽與查找原理圖畫好之后，我們重新觀看它，固然是一種“瀏覽” 。不過(guò)在此要介紹的瀏覽是把一個(gè)元件、一個(gè)個(gè)連線列成表格式的瀏覽。我們?cè)陧?xiàng)目窗口選中項(xiàng)目文件（.dsn文件），然后點(diǎn)擊“ Edit BrowsePart ”菜單，就可以出現(xiàn)如下窗口：圖 2-37 瀏覽元件如圖 1-37 所示，它把本項(xiàng)目中的各個(gè)元件都列出來(lái)了，我們可以清楚地看到元件的編號(hào)、標(biāo)稱值、型號(hào)、等信息。當(dāng)我們雙擊表格上的某個(gè)元件時(shí)，就可以切換到原理圖，并且定位到這個(gè)元件上。當(dāng)然我們還可以瀏覽各個(gè)連線、接口連線等。2. 替換與更新如果希望在原理圖上把某種元件替換成另一種元件。 比如在前面設(shè)計(jì)中， 我們的單片機(jī)是 8051 引腳的單片機(jī)，而我們希望把它替換為 AT89C52引腳的單片機(jī)?？梢栽陧?xiàng)目窗口選擇項(xiàng)目文件下的“ Design Cache”文件夾，這里面包含所有在此項(xiàng)目中的各種元件， 找到我們要替換的元件， 用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊后， 在彈