B2011102144AltiumDesigner课程设计报告.doc

宁德师范学院

Altium Designer课程设计

题目名称： 万年历原理图绘制及PCB板设计
系 别： 物理与电气工程系
专 业： 电气工程及其自动化
学 号： B2011102144
姓 名： 陈伟
指导老师： 秦洁琼
日 期： 2014.6.6

电子技术设计性实训任务书

主要内容：

根据设计要求，运用所学的模拟电子技术及电路基础等知识，自行设计一种对电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有校准功能。该电路采用A89S51单片机做核心，功耗小，电子时钟具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势具有广阔的市场前景。

基本要求：
要求：（1）通过DS1302能够准确的记时，时间可调并在液晶上显示出来。
（2）通过DS18B20能够实时、准确的检测当前环境温度。
（3）利用单片机自身功能实现闹钟

主要参考资料：
[1] 陈有卿.实用电子制作精选[M].北京：机械工业出版社，1994.11
[2] 鹤壁市金属探测器厂撰文.金属探测器TC系列[J].北京电子报.1995年第22期
[3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，1995
[4] 电子电路百科全书编辑组. 电子电路百科全书[M].北京：科学出版社.1988
[5] 房旭民撰文.一种高灵敏度的金属探测器[J].电子技术应用.1991年第9期
[6] 彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997.
[7] 李哲英等．实用电子电路设计[M]．北京：电子工业出版社,1997.

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目 录
1方案选择 1
1.1单片机芯片的选择 1
1.2显示模块选择 1
1.3时钟芯片的选择 2
1.4电路设计方案 2
2电路设计 2
2.1电路设计框图（图3） 2
2.2概述 2
3主要单元电路设计 3
3.1主控制模块设计 3
3.2时钟电路模块设计 3
3.3显示模块设计 4
4.原理图的绘制 4
5．PCB绘制 5
6.系统实现 5
7.设计总结 5

任务和要求
(1)任务：设计一种对电子时钟采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有校准功能。
基本要求：
要求：（1）通过DS1302能够准确的记时，时间可调并在液晶上显示出来。
（2）通过DS18B20能够实时、准确的检测当前环境温度。
（3）利用单片机自身功能实现闹钟

1方案选择
1.1单片机芯片的选择
采用AT89S51芯片作为硬件核心。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。如图1.

图1
1.2显示模块选择
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。它能提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等诸多功能，有80字节显示数据存储器DDRAM，具有良好的性能。如图2.

图2

1.3时钟芯片的选择
采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302是一种高性能的时钟芯片，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，精度高，耗电小。DS1302的内部主要组成部分为：移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟以及 RAM。
1.4电路设计方案
采用AT89S51作为主控系统；DS1302提供时钟；LCD液晶显示屏作为显示。
2电路设计
2.1电路设计框图（图3）

图3电路设计框图
2.2概述
本电路采用AT89S51作为主控核心，具有在线编程功能，地功耗，能在3V超低压工作；DS1302提供时钟，是一种高性能，低功耗，带RAM的实时时钟电路，可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，精度高，耗电小；LCD液晶显示屏作为显示部分。

3主要单元电路设计
3.1主控制模块设计
AT89S51控制模块设计图如下图4所示,其中电阻R2,LSI 晶振都是从库元件中寻得,再利用页面上的网络标号进行标记将其中的电阻选取给出电路图中额定值,并且选取正确位置按照适宜路径排列清楚.如图4所示.

图4主控制模块
3.2时钟电路模块设计
下图显示出DS1302的引脚排列。从库中选取晶振XTAL和几个容量相同的电容,按照给出的电路图摆放好合适的位置组成时钟电路模块,并用页面上的网络标号进行标记,并且对其位置进行适当排列.电路图如图5时钟电路模块：

图5时钟电路模块
DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。 

3.3显示模块设计
采用液晶1602LCD显示器作为显示模块，如图6：

图6

4.原理图的绘制
利用ALTIUM DESIGER软件完成原理图。图7：
图7
5．PCB绘制
将化好的原理图转为PCB图，设置好贵族开始布线，可采用手动布线方式进行布线，PCB图如下图8所示。
图8
6.系统实现
实时时钟芯片可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，不需程序干预。计算机可通过中断或查询方式读取数据进行显示，因此计时功能无需占用CPU的时间，程序简单。
7.设计总结
这几天通过制作万年历，我学到了许多知识，此次的电子实习让我受益颇深。不仅学会了如何使用Altium Designe，并且画出电路的原理图和设计PCB板，在实习中碰到了一些比较难的问题，自己不畏困难，专心研究。另外学会了一些基本的操作。Altium Designer除了全面继承包括Protel 99SE，Protel DXP在内的先前的一系列版本功能和优点以外，还增加了许多改进和很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。 
在当前的信息高度发展的时代，Altium Designer对于我们专业的学生来说它是非常实用的也是必不可少的工具。 
本次课程设计使我学到了关于Altium Designer软件的安装、电子线路原理图的设计、电路原理图元件库文件的设计、电子线路PCB电路板设计、PCB元件封装库设计。这些内容对于我们今后的所用是远远不够的，为此，在以后的时间里要进一步的去学习和思考，对Altium Designer要有近一步的认识，更好能熟练地掌握各种操作此软件。但是在程序运行中感觉还是有些不是很流畅，应该在线路优化上更加简洁和高效。

参考文献

[1] 陈有卿.实用电子制作精选[M].北京：机械工业出版社，1994.11
[2] 鹤壁市金属探测器厂撰文.金属探测器TC系列[J].北京电子报.1995年第22期
[3] 张凤言.电子电路基础[M].北京：高等教育出版社，1995
[4] 电子电路百科全书编辑组. 电子电路百科全书[M].北京：科学出版社.1988
[5] 房旭民撰文.一种高灵敏度的金属探测器[J].电子技术应用.1991年第9期
[6] 彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997.
[7] 李哲英等．实用电子电路设计[M]．北京：电子工业出版社,1997

电子技术设计性实训成绩评价表
课程名称
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题目名称
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学生姓名
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学号
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指导教
师姓名
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职称
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序号
评价项目
指 标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20

2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
45

3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5

4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30

总分

评语：

指导教师： 年 月