SP180S串行编程器1.doc

贵州航天职业技术学院

电路CAD
课
程
设
计

设 计 题 目： SP180S串行编程器
专 业： 07 电气自动化
姓 名： 李 波
学 号： A073GZ042020140

二OO九年十二月

目 录

第一章 SP180S串行编程器概况 1
1.1 SP180S简介 1
1.2 SP180S硬件特点 1
第二章 绘制SP180S串行编程器原理图过程 2
2.1绘制元件 2
2.1.1新建PCB工程项目 2
2.1.2绘制所需元器件 2
2.2 元件封装编辑器的简介 3
2.2.2 元件封装编辑器 4
2.3 创建新的元件封装 4
2.3.1 元件封装参数设置 4
2.3.2 手动创建元件封装 5
2.4绘制原理图 5
2.5绘制PCB图 6
2.6 SP180S串行编程器原理图和PCB图 7
2.6.1绘制SP180S串行编程器原理图 7
2.6.2绘制的PCB图 7
第三章 设计总结 8

I
第一章 SP180S串行编程器概况
1.1 SP180S简介
SP180S 是一款直接使用USB通讯和供电的微型编程器，相比网上流传的各种DIY版的编程器如老外的“PGM89”、德国Peter Dannegger设计的“51/AVR编程器”，国人Digiboy设计的“Easy 51Pro编程器”，SP180S无论在软件的功能和硬件的设计上，均具有这些编程器无可比拟的优势。SP180S拥有媲美专业通用编程器的控制软件，在硬件设计上，SP180S只需要一个锁紧插座，无需切换任何跳线和开关。另外，前面几款编程器均没有技术支持，技术缺陷无法获得解决，更无法得到升级服务。SP180S则可以避免你的这些后顾之忧。
SP180S目前可以支持Atmel公司常用AT89C和AT89S系列单片机，支持SST系列单片机和部分AVR系列单片机，并可支持 AT24Cxx, AT93Cxx系列串行Eeprom的烧写。免费版的SP180S相比伟纳早期的商业编程器SP100U，其硬件设计、软件功能更完善，支持器件更多，能够满足单片机初学者和爱好者学习51单片机的要求。
1.2 SP180S硬件特点
SP180S硬件具有以下特点：
（1）使用USB端口通讯和供电，即插即用；
（2）唯一的40pin万能锁紧插座，所有器件全部以第一脚对齐，无需切换任何跳线和开关，对于DIP封装芯片无需任何适配器；
（3）有电源和烧写状态指示灯，可直观了解编程器当前状态；
（4）编程过程中的芯片判别，擦除、烧写、校验各种操作完全由编程器上的监控芯片控制，不受PC配置及其主频的影响，性能稳定可靠，烧写速度快，经测试烧写一片8K的AT89S52仅需要4"，烧写加校验6"40.

8
第二章 绘制SP180S串行编程器原理图过程
2.1绘制元件
2.1.1新建PCB工程项目
打开DXP 2004软件，然后再执行菜单命令File/New/Project/PCB Project.得到一个（*.PrjPCB）文件，即可完成PCB工程项目的新建。
2.1.2绘制所需元器件
1、新建元器件库文件（*.SchLib）
执行菜单命令File/New/Library/Schematic Library. 即可完成元器件库文件的新建。进入原理图元件库编辑工作界面，创建原理图的元件库文件为（默认为Schlib1.SchLib，可改为自己所需的名字，如马伟强.SchLib）。
2、绘制所需元器件:如AT89S52、ZIF、MAX232等。
在执行新建元器件库文件命令后，再执行菜单命令View/Workspace Panels/SCH/SCH Library,打开元件库编辑管理器。然后根据需求单击实用工具栏（Utilities）中的图标，在其下拉菜单中选择相应的工具画出元件的轮廓；再根据需求放置相应的引脚，在放引脚的时按下Tab键，可打开“引脚属性”（ Pin Properties）对话框，然后可根据需求设置引脚的相应的属性（如：Display Name<引脚名>、Designator<引脚编号>、Electrical Type<引脚的电气性质>、Hide<选择是否隐藏引脚，勾选则隐藏>、Symbols<设置引脚的输入输出符号>、Length<设置引脚长度>、Orientation<选择引脚的旋转角度0°、90°、180°、270°>、Color<引脚颜色>）；
另外在设置引脚名时，若需要在输入字母上带一横时（如），可以使用“*\”来实现,输入则输入E\A\即可完成；若需要给元件加上文字标注，则用图标中的图标，或选择菜单命令Place/Text String，拖出Text字符的十字光标，移至相应位置，按下Tab键，打开“注释文字”对话框，可进行相应属性的修改；点击选择图标中的命令，还可设置网络表格的限制。
3、保存绘制好的元件
选择菜单命令Tools/Rename Component，打开“新元件名称”对话框，将元件名改为需要的名字（如AT89S52）即可。
4、添加元件的PCB封装
单击元件库编辑管理器Model区域的Add按钮，打开Add New Model（添加新模式）对话框，选择添加Footprint模式，打开“PCB Model”对话框，在该对话框中的Name编辑框输入封装名。单击Browse按钮可选择封装类型，在弹出的对话框中查询合适的封装。还可单击按钮重新装载一个元件封装库,比如此处设计装载的是DIP, Modified - Trimmed Leads.PcbLib封装库。
5、元件库编辑管理器Component区域的几个菜单应用
（1）新建元件的应用
在编辑完成后，保存好文件。单击元件库编辑管理器Component区域的Place按钮，可将元件直接放入原理图编辑区。
（2）新建另外的元件（如ZIF）
单击元件库编辑管理器Component区域的Add按钮，在弹出的New Component Name对话框中输入ZIF，然后确定即可进行新的元件的编辑。
（3）删除元件
先选中要删除的元件，然后单击元件库编辑管理器Component区域的Delete按钮并确认即可。
（4）元件的属性设置
先选中要修改属性的元件(如AA)，单击元件库编辑管理器Component区域的Edit按钮，在弹出的Library Component Properties对话框中，可进行Default Designator（默认元件编号，如U？）、Comment（注释，如AT89S52）、Library Ref（名字的修改,如AT89S52）等，在右边Parameters for AA栏中单击Add可添加元件在原理图中显示的属性，在models for AA中单击Add可PCB封装等进行设置，完成后点击OK即可，此时元件AA的名称已变成AT89S52.
（5）元件库的保存
在编辑完成后，单击File/Save As...，输入自己所需要保存的路径和名称（如MyDesign.SchLib）即可完成元件库的保存。
2.2 元件封装编辑器的简介
2.2.1启动元件封装编辑器
. 在制作元件封装之前，首先要启动元件封装编辑器
（1） 执行菜单命令File/New/PCB Library，启动元件封装编辑器。
（2）将元件封装库保存起来，后缀名为.PcbLib，系统默认的文件名为PcbLib1.PcbLib，保存时可以更改名字保存，然后就可以进行元件封装编辑了。
2.2.2 元件封装编辑器
a) 主菜单：给设计提供编辑、绘图等命令，以便制作一个新元件。
b) 元件编辑界面（Components Editor Panel）：主要用于创建一个新元件，将原件放置到PCB编辑器上，更新PCB元件库，添加或删除元件库中的元件等各项操作。
c) PCB Lib工具栏：提供各种图标操作方式，可以方便、快捷地执行命令和各项功能，如打印、存盘等。
d) PCB Lib放置工具栏（PCB Lib Placement）：作用类似于菜单命令Place，是在编辑界面上放置直线、圆弧、圆、坐标、焊盘、过孔等。
e) 元件封装管理器：用于对元件封装进行管理。单击项目管理器下的PCB Library标签，即可进入元件封装管理器。
f) 状态栏与命令栏：用于提示当前系统所处状态和正在执行的命令。
2.3 创建新的元件封装
2.3.1 元件封装参数设置
1.板面参数设置
操作步骤如下：
（1）首先执行菜单命令Tools/Library Options，系统将弹出“面板选项设置”对话框。
（2）在“面板选项设置”对话框中可以设置元件封装编辑的板面参数。
Ø Measurement Unit（度量单位）：有两种度量单位，即Imperial（英制）和Metric（公制），系统默认为英制模式。
Ø Snap Grid（移动栅格）：主要用于控制工作空间中的对象移动时的栅格间距。可用Ctrl+G快捷键打开设置Snap Grid的对话框。
Ø Component Grid：用来设置元件封装移动的间距。
X：用于设置水平方向栅格间距。
Y：用于设置垂直方向栅格间距。
Ø Electrical Grid（电气栅格）：用于设置电气栅格的属性。
Ø Visible Grid（可视栅格）：用于设置可视栅格的类型和栅距。
Ø Sheet Position（图纸位置）：用于设置图纸的大小和位置。
2．系统参数设置
首先执行菜单命令Tools/Preferences，系统将弹出“Preferences设置”对话框。
2.3.2 手动创建元件封装
手工创建的一般步骤如下：
1) 执行菜单命令Tools/New Component，建立一个新的元件封装，但是不使用向导操作，即在弹出的对话框中直接单击Cancel，就可建一个空白的元件封装。
2) 执行菜单命令Edit/Jump/New Location，系统将弹出Jump To Location（位置设置）对话框，在X/Y-Location编辑框中将当前坐标点移到原点，输入的坐标点为（0，0）。在元件封装编辑时，需将基准点设定在原点位置。
3) 执行菜单命令Place/Pad，或者单击绘图工具栏中的相应按钮。
4) 执行该命令后，光标变为十字，中简单有一个焊盘，随光标移动，焊盘跟着移动到适当位置后，单击鼠标将其定位。在放置焊盘时，可按Tab键进入“焊盘属性”对话框，设置焊盘的属性。
5) 按同样的方法，再根据元件引脚间的实际间距将设定其水平距离和垂直距离。
6) 根据实际的需要设置焊盘的实际参数。
7) 将工作层面切换到顶层丝印层（即TopOverlay层），需在TopOverlay标签上点击即可。
8) 执行菜单命令Place/Line，光标变为十字，将光标移到合适的位置后，单击鼠标确定元件封装外形轮廓线的起点，随之绘制元件的外形轮廓。
9）绘制完成后，执行菜单命令Tools/Component Properties，或者进入元件封装管理器，双击当前编辑的元件名，系统会弹出PCB Library Component对话框在该对话框中可以重新命名前面制作的元件封装，还可以添加一些元件封装的相关描述。
10）重命名以及保存文件后，该元件封装就创建成功，可以作为一个块供以后设计时调用。
2.4绘制原理图

图2-1 原理图的设计流程
绘制原理图的设计流程如下图2-1所示：

在上面的导入新建元件时已形成一个默认原理图文档（Sheet1.SchDoc），在此原理图中导入其它元件，然后摆放到合理位置再布线即可。若需要修改已有元件的属性则双击元件即可弹出Component Properties对话框，在其对话框中可以进行相应属性的修改；若需要改变引脚，则先将对话框中的Graphical中的Lock Pins取消选中，然后点OK即可取消引脚锁定限制，再双击元件上要修改的引脚可对引脚属性进行修改，选中某一只引脚，然后按Delete键即可删除选中的引脚，修改完成后再双击元件将Component Properties对话框中的Graphical中的Lock Pins选中，然后再点OK即可重新锁定引脚。如原理图中的RS232部分的DB9K可通过D Connector 9元件修改而来。
在放置元件或导线是若需要旋转则先选中元件，然后按空格键进行旋转；翻转则在移动元件时按下X键（水平翻转）或Y键（垂直翻转）；自动标号：执行菜单命令Tools/Annotate完成；电气规则检查：执行菜单命令Project/Project Options，打开“Error Reporting（错误报告）”选项卡，可以看到错误选项。
生成网络表：选择菜单命令Design/Netlist For Project/Protel，系统将生成一个*.NET文件（此处为马伟强.NET）。
2.5绘制PCB图

PCB图设计流程如图2-2
PCB图设计流程如图2-2所示，PCB图设计流程就是印制板图的设计步骤：

1、新建PCB文档，执行菜单命令File/New/PCB.即可
2、在禁止布线层（Keep-Out Layer）先画出PCB的物理形状，用工具栏中的图标中的画线工具完成；然后导入有原理图生成的网络表，用菜单命令Design/Import Changes From RRF.PrjPCB完成。
3、元件布局:若元件较少可以用菜单命令Tools/Auto Placement/Auto Placer进行自动布局即可，若元件较多可以手动调整布局。
4、自动布线：在元件布局完成后，执行菜单命令Auto Route/All，再在弹出的对话框中单击Route All即可；若要撤销所有自动布线，则执行菜单命令Tools/Un-Route/All即可。
5、补泪滴：执行菜单命令Tools/Teardrops即可完成对焊点、接点的修复。
2.6 SP180S串行编程器原理图和PCB图
2.6.1绘制SP180S串行编程器原理图
绘制的原理图如下图2-3所示：

图2-3 SP180S串行编程器原理图
2.6.2绘制的PCB图
绘制的原理图如下图2-4所示

图2-4 SP180S串行编程器PCB图

第三章 设计总结
通过本次的课程设计，使我对Protel 2004软件的应用有了更加深刻的认识，以及对软件中各个功能的使用加深。加强了对Protel 2004软件的使用，能很快的设计各种电路的绘制以及制作PCB版。对《EDA技术--Protel 2004》这门课程也有了更深的掌握和认识。虽然本次设计中部分内容是参照伟纳电子网的资料，但是使我对EDA理论知识得到了实践与延伸。