基于 Altium Designer的 C8051F310最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電子科學(xué)與技術(shù)1101班指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: 基于 Altium Designer的 C8051F310最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)初始條件： 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境：Altium Designer Winter 09要求完成的主要任務(wù): （1）任務(wù)要求：畫(huà)出各個(gè)芯片的最小系統(tǒng)的原理圖和PCB布線(xiàn)圖，最小系統(tǒng)包括電源，晶振，復(fù)位（上電復(fù)位和按鍵復(fù)位），調(diào)試接口。 （2）時(shí)間安排：1、2013年12月16日集中，作課設(shè)具體實(shí)施計(jì)劃與課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式的要求說(shuō)明。 2、2013年12月21日至2013年12月22日，查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)電路的工作原理。 3、2

2、013年12月22日至2013年12月23日，電路調(diào)試4、2013年12月24日至2013年12月25日，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 5、2013年12月27日上交課程設(shè)計(jì)成果及報(bào)告，同時(shí)進(jìn)行答辯。 課設(shè)答疑地點(diǎn)：鑒主13樓嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系主任（或責(zé) 任教師）簽名： 年 月 日 目錄1 Altium designer簡(jiǎn)介- 1 -2 電路原理圖繪制- 2 -2.1 添加元器件- 2 -2.2 硬件設(shè)計(jì)原理- 4 -2.3 電路圖查錯(cuò)- 5 -3 PCB圖繪制- 6 -3.1 封裝添加- 6 -3.2 布線(xiàn)- 7 -4 電路板布線(xiàn)規(guī)則和限制- 9 -4.1連線(xiàn)參數(shù)- 9 -4.

3、2 布線(xiàn)規(guī)則- 10 -5 心得體會(huì)- 11 -6 參考文獻(xiàn)- 12 - 武漢理工大學(xué)Protel課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 Altium designer簡(jiǎn)介 Altium(前身為 Protel 國(guó)際有限公司)由 Nick Martin 于 1985 年始創(chuàng)于塔斯馬尼亞州霍巴特，致力于開(kāi)發(fā)基于 PC 的軟件，為印刷電路板提供輔助的設(shè)計(jì)。最初的 DOS 環(huán)境下的 PCB設(shè)計(jì)工具在澳大利亞得到了電子業(yè)界的廣泛接受，在 1986 年中期，Altium 通過(guò)經(jīng)銷(xiāo)商將設(shè)計(jì)軟件包出口到美國(guó)和歐洲。隨著 PCB 設(shè)計(jì)軟件包的成功，Altium 公司開(kāi)始擴(kuò)大其產(chǎn)品范圍，包括原理圖輸入、PCB 自動(dòng)布線(xiàn)和自動(dòng) PCB

4、器件布局軟件。 Altium Designer 基于一個(gè)軟件集成平臺(tái)，把為電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供完整環(huán)境所需的工具全部整合在一個(gè)應(yīng)用軟件中。Altium Designer 包含所有設(shè)計(jì)任務(wù)所需的工具：原理圖和 HDL 設(shè)計(jì)輸入、電路仿真、信號(hào)完整性分析、PCB 設(shè)計(jì)、基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。另外可對(duì) Altium Designer 工作環(huán)境加以定制，以滿(mǎn)足用戶(hù)的各種不同需求。 - 0 -2 電路原理圖繪制2.1 添加元器件 對(duì)于C8051F310的最小系統(tǒng)的元器件還是比較常見(jiàn)的，所以都可以在原理圖庫(kù)中找到，原理圖庫(kù)還可以進(jìn)行添加，非常方便靈活。若元器件非常生辟，也完全可以用該軟件繪制

5、元件，并可以自行組成一個(gè)個(gè)人的原理圖庫(kù)。 圖2-1 新建工程，文件 圖2-2 庫(kù)添加 圖2-3 芯片查找放置2.2 硬件設(shè)計(jì)原理 根據(jù)資料查詢(xún)，連線(xiàn)繪制芯片的最小系統(tǒng)的原理圖。2.2.1電源模塊 包括電源部分由芯片1117將5V輸入電壓調(diào)為3.3V（芯片C8051所需VCC），設(shè)計(jì)指示燈以指示電源接通與否。2.2.2 復(fù)位 部分的電容和一電阻組成上電復(fù)位，按鍵和一電阻組成按鍵復(fù)位，主要工作是通過(guò)對(duì)復(fù)位鍵的控制來(lái)使主芯片重新運(yùn)行載入驗(yàn)證程序。2.2.3串行通信接口與下載口 主要是串口通信電路，使用串口通信驅(qū)動(dòng)芯片MAX232進(jìn)行串口通信。JTAG下載端口和主芯片的對(duì)應(yīng)引腳相連接。2.2.4 晶振

6、 如圖所示，通過(guò)一個(gè)晶振元件為芯片提供脈沖源。 圖2-4 連線(xiàn)成圖2.3 電路圖查錯(cuò) 經(jīng)過(guò)直接對(duì)元器件原理圖的修改，已排除該原理圖中所有錯(cuò)誤。3 PCB圖繪制3.1 封裝添加 對(duì)于原理圖的封裝在，軟件庫(kù)中一般都有，實(shí)在沒(méi)有也可以像原理圖庫(kù)一樣添加，或者用該軟件在線(xiàn)繪制。封裝添加過(guò)程中必須將原理圖和PCB文件放在一個(gè)PCB工程中，才能直接對(duì)原理圖中的元件進(jìn)行添加。 對(duì)于自動(dòng)添加時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法添加的元件，這時(shí)需要修改該元件的封裝格式雙擊元件，再點(diǎn)擊圖中的footprint就可以直接修改了，如下圖所示。 圖3-1 檢查封裝 圖3-2 元器件封裝添加 圖3-3 元器件排列3.2 布線(xiàn) 在擺放好元器

7、件后開(kāi)始布線(xiàn)，可以用軟件的畫(huà)筆直接對(duì)元件進(jìn)行布線(xiàn)。也可以運(yùn)用軟件的Auto Route功能進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)，自動(dòng)布線(xiàn)可以單個(gè)網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)也可以全部自動(dòng)布線(xiàn)。 布線(xiàn)基本完成后也可以進(jìn)行文字添加，再覆銅就基本完成了一個(gè)PCB版的繪制了。3.3 查錯(cuò) 通過(guò)design功能中的查錯(cuò)選項(xiàng)，可以查出該P(yáng)CB圖中的違規(guī)部分?？梢栽诰€(xiàn)修改元件的封裝以修改。 布線(xiàn)基本完成后也可以進(jìn)行文字添加，再覆銅就基本完成了一個(gè)PCB版的繪制了。 圖3-4 開(kāi)始布線(xiàn) 圖3-5 布線(xiàn)完成4 電路板布線(xiàn)規(guī)則和限制4.1連線(xiàn)參數(shù)（1）線(xiàn)長(zhǎng)：銅膜線(xiàn)應(yīng)盡可能短，在高頻電路中更應(yīng)該如此。銅膜線(xiàn)之不拐彎處應(yīng)為圓角或斜角，而直角或尖角在高頻電路和布

8、線(xiàn)密度高之情況下會(huì)影響電氣性能。當(dāng)雙面板布線(xiàn)時(shí)，兩面之導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線(xiàn)，避免相互平行，以減少寄生電容。 （2）線(xiàn)寬：銅膜線(xiàn)之寬度應(yīng)以能滿(mǎn)足電氣特性要求而又便于生產(chǎn)為準(zhǔn)則，它之最小值取決于流過(guò)它之電流，但是一般不宜小于 0.2mm。只要板面積足夠大，銅膜線(xiàn)寬度和間距最好選擇 0.3mm。一般情況下，11.5mm 之線(xiàn)寬，允許流過(guò) 2A 之電流。例如地線(xiàn)和電源線(xiàn)最好選用大于 1mm 之線(xiàn)寬。在集成電路座焊盤(pán)之間走兩根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑為 50mil，線(xiàn)寬和線(xiàn)間距都是 10mil，當(dāng)焊盤(pán)之間走一根線(xiàn)時(shí)，焊盤(pán)直徑為 64mil，線(xiàn)寬和線(xiàn)間距都為 12mil。 我的設(shè)計(jì)線(xiàn)寬為1080mil，

9、最佳為10mil。（3）線(xiàn)間距：相鄰銅膜線(xiàn)之間之間距應(yīng)該滿(mǎn)足電氣安全要求，同時(shí)為了便于生產(chǎn)，間距應(yīng)該越寬越好。最小間距至少能夠承受所加電壓之峰值。在布線(xiàn)密度低之情況下，間距應(yīng)該盡可能之大。 我的設(shè)計(jì)的最小線(xiàn)距為9mil。 （4）屏蔽與接地：銅膜線(xiàn)之公共地線(xiàn)應(yīng)該盡可能放在電路板之邊緣部分。在電路板上應(yīng)該盡可能多地保留銅箔做地線(xiàn)，這樣可以使屏蔽能力增強(qiáng)。另外地線(xiàn)之形狀最好作成環(huán)路或網(wǎng)格狀。多層電路板由于采用內(nèi)層做電源和地線(xiàn)專(zhuān)用層，因而可以起到更好之屏蔽作用效果。 4.2 布線(xiàn)規(guī)則 自動(dòng)布線(xiàn)工具本身并不知道應(yīng)該做些什么。為完成布線(xiàn)任務(wù)，布線(xiàn)工具需要在正確之規(guī)則和限制條件下工作。 圖4-1 布線(xiàn)規(guī)則設(shè)

10、置界面5 心得體會(huì)在對(duì)altiumn designer winter 09的學(xué)習(xí)過(guò)程中，還是學(xué)到了很多東西的，感受到了這個(gè)軟件的極靈活性，以及它的庫(kù)文件的建立以及安裝都是極其方便的。對(duì)這門(mén)課程的最大收獲除了學(xué)習(xí)到了知識(shí)以外，更重要的是讓我明白了一個(gè)道理：只要全身心的投入到一件事中，并且要有持之以恒的決心，就一定會(huì)有收獲。有的人覺(jué)得自己做不出來(lái)，就網(wǎng)上搜一個(gè)了事，但是，放棄一次黑暗中摸索的經(jīng)歷，就放棄了一次成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)！如果你付出了，沒(méi)有收獲。那只能說(shuō)，是付出的還不夠多?？偟膩?lái)說(shuō)，我對(duì)于這個(gè)軟件的學(xué)習(xí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，只能算是一個(gè)入門(mén)，還需要未來(lái)學(xué)習(xí)生涯的不斷探索。6 參考文獻(xiàn)1孫九安，等.C8051F系列SOC單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006: 56-9 2鮑可進(jìn)，等. C8051F單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：中國(guó)電力出版社，2006:69-803先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例. 北京：清華大學(xué)出版社，2003: