1、第二章Cadence的原理圖設計2.1 Design Entry CIS軟件概述Cadence軟件系統(tǒng)有兩套電路原理圖的設計工具，一套是Design Entry HDL，另一套就是我們馬上要開始學習的Design Entry CIS。其中Design Entry HDL是Cadence公司原本的原理圖設計軟件，可以用于芯片電路和板級電路的設計，其長處在于可以把芯片的電路原理圖和板級電路原理圖結(jié)合在一起，進行綜合設計；而Design Entry CIS主要用于常規(guī)的板級電路設計，Design Entry CIS原本是OrCAD公司的產(chǎn)品，OrCAD公司后來被Cadence公司收購，于是Desig

2、n Entry CIS也就成了Cadence公司的另一套電路原理圖設計軟件。Design Entry CIS原理圖設計軟件的特點是直觀、易學、易用，在業(yè)界有很高的知名度，利用Design Entry CIS原理圖設計軟件可以進行簡單的（只有單張圖紙構成的）電路原理圖設計，也可以進行（由多張圖紙拼接而成的）平坦式電路原理圖設計，還可以進行（多張圖紙按一定層次關系構成的）層次式電路原理圖設計。在本章中，我們首先學習簡單的電路原理圖設計，然后再學習較為復雜的平坦式和層次式電路原理圖設計。我們將圍繞一塊非常簡單的STC系列單片機下載電路板，學習簡單電路原理圖的設計，同時在此過程中，還將學習到USB轉(zhuǎn)U

3、ART串行口、STC系列單片機下載電路等方面的知識。接著，我們將圍繞一塊ARM-7核心實驗板，進行平坦式和層次式電路原理圖的設計，而該核心板是配套于ARM-7實驗箱。在此過程中我們還將學習到嵌入式技術等方面的知識。2.2 初識Design Entry CIS一 啟動Design Entry CIS我們在電腦上點擊“開始所有程序Cadence SPB 16.2Design Entry CIS”，如下圖所示：圖2-1 啟動Design Entry CIS這時將彈出如下對話框：圖2-2 選擇工作內(nèi)容在這里我們選擇“OrCAD Capture CIS”一項，點擊“OK”按鈕后，就實際啟動了Design

4、 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軟件也是以項目方式管理我們的設計文件的。在OrCAD Capture CIS軟件中，一個項目可以包含若干個設計，每個設計對應一個PCB板，所以一個項目通常對應一個由多塊電路板構成的產(chǎn)品；而每個設計可以由若干張原理圖構成。對于我們要完成的“STC系列單片機下載器”而言，它是非常簡單的產(chǎn)品，該產(chǎn)品只包含一塊電路板，所以該項目中只有一個設計；又因為該電路板上的電路也非常簡單，使用一張圖紙就可以清楚地描述了，所以該設計只有一張原理圖。我們將首先要新建一個項目：在窗

5、體上點擊“FileNewProject”出現(xiàn)如下對話框：圖2-4 新建項目在“Name”中輸入項目名稱，“Location”中輸入項目文件的存放位置（最好給每一個項目建立一個文件夾，把項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”（因為我們要進行電路原理圖的設計）。完成上述工作后，點擊“OK”，則建立了一個工程，并默認創(chuàng)建了一個的原理圖，我們可以在這個原理圖上進行我們的電路設計。這時，窗體出現(xiàn)如下狀態(tài)：圖2-5 OrCAD Capture CIS原理圖設計界面在圖2-5的左側(cè)是項目窗體，點擊“.Interfaxe_

6、lv.dsn”(這是我們的設計名稱)后，在SCHEMATIC1文件夾下已經(jīng)建立了一個名為“PAGE1”的原理圖文件。如下圖所示：圖2-6 OrCAD Capture CIS的項目窗口如果希望改變默認的原理圖文件名稱，可以用鼠標的右鍵點擊項目窗體中的“PAGE1”欄目，在彈出的菜單中選擇“Rename”一項，然后輸入希望的名稱。二 進行Design Entry CIS的基本設置*初次學習Cadence時，這部分內(nèi)容可以跳過，直接學習后面的內(nèi)容，等到掌握了繪制原理圖的基本技能后，再回過頭來學習如何進行Design Entry CIS的設置。在啟動了OrCAD Capture CIS原理圖設計軟件后

7、，通常要進行一些基本的設置工作。這些設置主要是原理圖圖紙大小的設置、柵格點的設置、圖紙上各種元素顏色的設置、標題欄的設置等等。我們首先點擊“OptionsPreferences”菜單項，這時彈出如下對話框：圖2-7參數(shù)選擇對話框的顏色設置選項頁如圖2-7所示，Preferences對話框由多個選項頁構成，其中“Colors/Print”是設置圖紙上的顏色和打印的顏色；“Grid Display”是設置柵格點；“Miscellaneous”是混雜選項。1. 顏色設置首先我們進行顏色的設置，在此僅就幾個常用的欄目講解一下，而不進行逐一講述。Alias：網(wǎng)絡名的顏色；Background：圖紙底色；

8、Bus：總線顏色；DRC Marker：DRC校驗標志顏色；Grid：柵格的顏色；Hierarchical Block：層次塊的顏色；Junction：連接點的顏色；Part Body：元件的顏色；Pin：引腳的顏色；Power：電源符號的顏色；Wire：導線的顏色。如果我們要改變某一種圖紙元素的顏色，可以點擊對應的顏色框，這時會彈出如下的顏色對話框：圖2-8 顏色對話框在顏色對話框中可以選擇對應的顏色，從而改變原來圖紙上相應元素的顏色設置。如果我們希望使用默認的顏色設置，可以點擊“Use Defaults”按鍵，就可以把所有顏色設置該回到最初始狀態(tài)。2. 柵格設置下面我們選擇“Grid Di

9、splay”選項頁，進行柵格點的設置，如下圖所示：圖2-9參數(shù)選擇對話框的設置柵格選項頁如圖所示，該選項頁又分成兩部分：左半部用于原理圖的柵格設置，右半部用于制作原理圖元件的設置?！癡isible”選項用于選擇是否顯示柵格?！癎rid Style”選項用于選擇點狀柵格或線狀柵格?！癎rid spacing”選項用于選擇柵格點的密度（該數(shù)值表示兩個最近的引腳之間的柵格數(shù)）?！癙ointer snap to grid”：選項用于選擇對齊到柵格。3. 雜項設置選擇“Miscellaneous”選項頁，在這個選項頁中可以設置有關原理圖、制作原理圖元件的多種選項，如下圖所示：圖2-10參數(shù)選擇對話框的雜

10、項選項頁“Schematic Page Editor”選項框用于原理圖的設置；“Part and Symbol Editor”選項框用于原理圖元件的制作的設置等等選項框。在原理圖和原理圖元件制作的選項中，都有“Fill Style”和“Line Style and”選項，它們分別用于圖形填充塊和線型的設置；“Junction Dot”用于連接點的設置；“Session Log”選項框的“Font”用于項目管理器和記錄器字體的設置；“Text Rendering”選項欄用于設置是否以加框的方式顯示TrueType字體，以及是否填充；“Auto Recovery”選項框用于設置是否進行自動保存，以

11、及自動保存的時間間隔；“Auto Reference”選項框用于設置是否進行元件的自動編號，以及拷貝時是否把元件編號一并拷貝過去；“Intertool Communication”選項用于設置是否與其它Cadence軟件進行交互操作（我們常常要與PCB軟件進行交互操作，該選項應該選中）；“Wire Drag”選項欄用于設置是否因接線改變而移動。在Preferences對話框中，還有“Text Editor”、“Pan and zoom”、“Select”和“Board Simulation”選項頁，一般可以按照默認的設置，在此就不介紹了。4. 圖紙幅面設置在OrCAD Capture CIS的

12、菜單欄中，點擊“OptionsSchematic Page Properties”菜單項，將彈出如下對話框：圖2-11 原理圖屬性對話框的圖紙幅面尺寸選項頁如圖2-11所示，在圖紙幅面尺寸選項頁中，可以設置圖紙幅面尺寸所用的長度計量單位，如果選用毫米為單位，則圖紙的選項是A2、A3、A4等系列圖紙；如果選用英寸為單位，則圖紙的選項是A、B、C等系列圖紙。我們在原理圖中通常是采用毫米為單位，這樣便于和打印機相匹配。同時我們還可以選擇“Custom”選項，自己設定圖紙的大小。我們還可以進行圖紙區(qū)塊的設置，所謂區(qū)塊類似某些城市地圖，把城市劃分成多個矩形區(qū)塊，并給每個區(qū)塊，按照一定的次序進行命名，如：

13、C3、D5等。選擇“Grid Reference”選項卡，如下圖所示：圖2-12 原理圖屬性對話框的區(qū)塊設置選項頁如圖2-12所示，在區(qū)塊設置選項頁中，可以進行水平方向和垂直方向的設置?！癈ount”是某一個方向上區(qū)塊的數(shù)目。區(qū)塊可以選擇“Alphabetic”，按照字母進行排列，也可以選擇“Numeric”，按照數(shù)字進行排列（通常在水平和垂直兩個方向上，一個選擇按字母排列、另一個選擇按數(shù)字排列）。區(qū)塊還可以按照升序或降序進行排列。“Width”欄目用于設置區(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。在該選項頁中，“Title Block Vissible”選項用于設置是否顯示標題欄

14、；“Border Visible”用于設置是否顯示邊框；“Grid Reference Visible”用于設置是否顯示區(qū)塊。5. 打印設置進行打印設置可以點擊“FilePrint”菜單項，這時會彈出如下對話框：圖2-13 打印對話框如圖2-13所示，在打印對話框中，“Scale”選項框是指示打印比例的，“Scale to paper size”選項將把電路圖打印在一張圖紙上；“Scale to page size”選項可能會把電路圖打印在多張圖紙上；“Scaling”選項用于設置打印比例?！癙rint offsets”選項框用于設置打印紙的偏移量?！癙rint quality”選項用于設置每

15、英寸打印的點數(shù)；“Copies”選項用于設置打印的份數(shù)；“Print to file”選項用于把電路圖打印到文件中；“Print all colors in black”選項用于強制用黑白方式打印。6. 設置設計模板設置設計模板是在打開新圖紙時，按照預定的設置產(chǎn)生新的圖紙，點擊“OptionsDesign Template”菜單項，出現(xiàn)如下對話框：圖2-14 Design Template對話框的字體選項頁如圖2-11所示，首先我們可以在“Fonts”選項頁中，進行圖紙上各種元素的字體設置。如果我們在Design Template對話框中選擇“Title Block”選項頁，可以進行標題欄的設

16、置，如下圖所示：圖2-15 Design Template對話框的標題欄選項頁如圖2-15所示，在標題欄選項頁中，“Title”選項用于設置標題欄上的圖紙名稱；“Organization Name”用于設置標題欄上的公司名稱；“Organization”用于設置公司地址；“Document Number”用于設置標題欄上的文件編號；“Revision”用于設置標題欄上的文件版本號；“Symbol”選項框中的兩個欄目分別用于設置標題欄文件的存儲位置和文件名。如果我們在Design Template對話框中，選擇“Hierarchy”選項頁，可以進行層次原理圖的設置，如下圖所示：圖2-16 Des

17、ign Template對話框的層次圖選項頁如圖2-16所示，層次圖選項頁由兩個選項框構成，分別設置層次圖中電路方塊和元件的屬性?！癙rimitive”選項表示為基本元件；“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；基本元件是指簡單元件。在Design Template對話框中還包括“Page Size”、“Grid Reference”兩個選項頁，它們分別以模板形式設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對話框中還包括“SDT compatibility”選項頁用于與早期的版本相兼容的設置，

18、在此就不介紹了。2.3 STC單片機下載器電路分析前面說過，我們的第一個設計將圍繞一個STC系列單片機下載器電路展開，為了讓同學們不僅掌握Cadence軟件的使用，而且在此過程中學會電路設計的基本技能，所以我們把該電路進行一番分析。一 串行下載電路分析STC系列單片機都是采用串行方式進行下載編程的，而不是像其它單片機那樣，使用編程器進行程序的燒錄。在宏晶科技公司所給的STC單片機的技術資料中，給出了如下的單片機下載電路圖：圖2-17 STC系列單片機下載電路示意圖如圖2-17所示，STC單片機下載電路是通過單片機的Rxd(P3.0)和Txd(P3.1)兩個引腳實現(xiàn)下載功能的。在下載時，單片機應

19、該處于工作狀態(tài)，所以單片機的時鐘電路和復位電路應該能夠正常工作。實際上，STC單片機每次上電復位時，都要檢測Rxd引腳上是否有進行下載的數(shù)據(jù)流，如果有下載的數(shù)據(jù)流，就進行下載工作；如果沒檢測到下載數(shù)據(jù)流，就運行單片機中原有的程序。在上述電路中，單片機與PC機的連接是通過MAX232（或與之兼容的）芯片進行連接的，該芯片完成RS-232電平信號與TTL電平信號的轉(zhuǎn)換。因為PC機串行接口上的信號是RS-232電平信號，而單片機上的信號都是TTL信號。上述電路有兩點不足：一是利用PC機的串行口進行下載，目前多數(shù)筆記本電腦都沒有串行口了，即使是臺式電腦，該電路還另外需要直流電源，使用起來有些不便。二是

20、STC系列單片機的電源電壓有5V和3.3V兩種，而該電路不能靈活適應，給應用帶來局限性。二 USB轉(zhuǎn)串口電路分析由于目前USB接口是每臺PC機（不管是臺式機、還是筆記本）必有的標準配置，而且PC機的USB接口還可以為下載電路提供電源。所以我們考慮將USB接口的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換，形成UART口信號，連接到單片機的Rxd(P3.0)和Txd(P3.1)兩個引腳上。這樣就解決了筆記本電腦沒有串行口的問題，也解決了下載電路的電源問題。進行USB信號到UART信號轉(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。從設計PCB板的角度

21、，我們關心的是該芯片的管腳編號、管腳的類型以及芯片的封裝形式，它的引腳圖如下：圖2-18 CH341芯片引腳圖如圖2-18所示，CH341芯片是一個20引腳的芯片，下面我們解釋一下各個引腳的功能：名稱引腳號引腳類型說明VCC13、20電源5V電源引腳GND11、12電源地線V36電源在3.3V 電源電壓時連接VCC 輸入外部電源，在5V 電源電壓時外接容量為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

22、設備配置完成狀態(tài)輸出，低電平有效SCL16開漏輸出芯片功能配置輸出，內(nèi)置上拉電阻，可以接串行EEPROM 配置芯片的SCL引腳SDA15開漏輸出及輸入芯片功能配置輸入，內(nèi)置上拉電阻，可以接串行EEPROM 配置芯片的SDA引腳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)送正在進行的狀態(tài)指示，高電平有效ROV#2三態(tài)輸出串口接收緩沖區(qū)溢出，低電平有效INT#5輸入自定義中斷請求，上升沿有效，內(nèi)置上拉電阻SLP#14三態(tài)輸出睡眠狀態(tài)輸出信號，低電平有效表2-1 CH

23、341T引腳功能利用CH341T芯片，可以把USB信號轉(zhuǎn)換成UART信號或I2C信號，CH341T 的具體功能由復位后的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，仿真計算機串口的功能。CH341T芯片的XI和XO應分別接晶振的兩端；UD+和UD-分別接USB接口的D+和D-引腳；ACT#通常接發(fā)光管，來指示CH341T芯片已完成配置工作；TXD引腳接單片機的RXD引腳；RXD引腳接單片機的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芯片進行USB轉(zhuǎn)UART口電路圖三 電源電路分析前面說過

24、，利用USB接口可以為下載電路提供電源，不過USB接口只提供5V電源電壓，可是USB單片機既有5V電源的，也有3.3V電源的。所以在我們的下載電路中，設計了一個用來降壓的穩(wěn)壓集成塊1117芯片，由它的輸出產(chǎn)生3.3V的電源電壓。提供給單片機的電源信號，或為5V或為3.3V，由一個三腳跳線進行切換。另外，在給單片機開始下載之前，CH341T就必須供電，而此時還不能給單片機供電。這時PC機通過CH341T不斷給單片機發(fā)送下載數(shù)據(jù)流，然后給單片機進行上電復位（即給單片機加電），所以我們的下載電路還需要一個按鍵開關，按下開關后，才能讓電源信號傳遞給單片機。電源電路如下圖所示：圖2-20 STC單片機下

25、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。通過三腳跳線選擇5V或3.3V供給單片機，在我們的電路中，其實只需要一個單刀單擲的按鍵開關，可是常見的按鍵開關都是雙刀雙擲的，所以我們也選用雙刀雙擲的按鍵開關，只不過把不用的引腳懸空而已。另外為了保護PC機的USB接口，我們把USB接口輸入的5V電源信號與下載電路上的5V電源信號通過2電阻進行隔離，避免因下載電路發(fā)生短路而燒毀PC機的USB接口。我們考慮在下載電路板上安排一個40腳的鎖緊插座，用于給DIP-40封裝的單片機芯片進行下載編程，于是還需使單片機工作的復位電路和晶振電路。另外為了給其它S

26、TC系列單片機進行在線下載編程，我們還在電路板上安置一個3腳插座，引出TXD、RXD和地線，即輸出CH341T產(chǎn)生的UART口信號。2.4 原理圖設計的基本操作從這一節(jié)我們開始STC系列單片機下載電路板的原理圖設計，在這個電路板上主要的元器件包括：STC單片機（鎖緊插座）、CH341T芯片、1117芯片、按鍵開關、跳線裝置、USB接口、UART接口以及其它輔助元器件。在這里要對單片機進行說明：我們在制作下載電路板時，在該板上并不放置單片機，實際放置的是一個40腳鎖緊插座。當我們使用該電路板給DIP-40封裝形式的STC單片機進行下載編程時，就把它放入縮進插座，并與輔助電路一起構成單片機系統(tǒng)，從

27、而可以進行下載。由于40腳鎖緊插座的管腳與DIP-40封裝形式STC單片機的管腳一一對應，而單片機的各個管腳都有對應的名稱，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，就用單片機元件替代鎖緊插座元件。一 元件庫的加載下面我們首先放置STC單片機芯片及其附屬電路（包括晶振電路和復位電路）。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、石英晶體等，它們被放在一些元件庫文件中，我們可以加載這些元件庫，然后再把相應的元件放到原理圖上。第一步我們要加載單片機元件所在的元件庫文件，點擊“PlacePart”，這是“Place Part

28、”窗體會顯現(xiàn)出來，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，而這項中并沒有任何元件。因為我們是初次接觸OrCAD Capture CIS軟件還不很清楚各種元器件位于什么元件庫中，所以就從查找元件開始。先查找單片機元件，我們知道STC單片機是51系列單片機的后代，其DIP-40封裝的單片機芯片與早期的8051芯片是引腳兼容的，所以我們就應該點擊“Search for Part”按鍵，這時Place Part窗口變成圖2-21的右半部的樣子。在“Sear

29、ch for”欄目中鍵入“8051”，再按下回車鍵，就會開始查找工作，在找到該元件所在的庫文件后，選中該庫文件，再點擊“ADD”按鍵，就可以加載8051芯片所在的“MICROCONTROLLER”庫文件了。我們知道，單片機必須有時鐘振蕩信號才能工作，因此還單片機還必須與石英晶體、電容相連；另外單片機芯片還需要復位電路才能工作，需要電阻、電容元件，因此我們還需要把這些元件所在的庫文件加載進來。這次我們不進行查找了，而直接加入庫文件：點擊“Libraries”欄目上的庫文件瀏覽圖標，彈出如下對話框：圖2-22 庫文件加載對話框電阻、電容、石英晶體等元器件都位于“Discrete”庫文件中，點擊該項

30、，將“Discrete”元件庫文件加載進來。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，石英晶體旁邊放置兩個電容（準備構成單片機的晶振電路），在圖紙的另外一處放置一個電阻和電容（準備構成單片機的上電復位電路）。其中電容選擇CAP UP元件、石英晶體選擇CRYSTAL元件、電阻選擇R2元件。放置時，首先在“Part List”列表中選擇元件，點擊Place Part窗口上的圖標（或鍵入回車鍵）后，在鼠標上就會沾上一個元件，我們把鼠標移到原理圖中相應的位置，按下鼠標左鍵，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

31、欄上對應的圖標來進行，也可以用按鍵來進行：按下“i”鍵，圖紙放大；按下“o”鍵圖紙縮小。要刪除在原理圖中的元件，可以首先點擊該元件，選中它，然后按下“delete”鍵進行刪除；要移動某個元件，可以用鼠標直接拖動；要去除元件的拖動狀態(tài)，用鼠標在原理圖的空白處，點擊一下就行了；要選中多個元件，可以在按著“ctrl”鍵時，用鼠標點擊多個元件，這樣就可以選中多個元件，也可以用鼠標拖出一個矩形，則矩形體內(nèi)的元件就都被選中了，在這之后，可以對選中的多個元件進行移動、復制等工作。要旋轉(zhuǎn)某個元件時，可以先選中它，然后按下“r”鍵，這時所選中的元件，就會逆時針旋轉(zhuǎn)90；有時還希望吧元件進行左右（或上下）鏡像對調(diào)

32、，這時可以先選擇某個元件，然后用鼠標右鍵點擊該元件，在彈出的菜單項中選擇“Mirror Horizontally”（或“Mirror Vertically”）項，就可以完成元件的鏡像對調(diào)。上述元件放置好以后，我們把電容和石英晶體的標稱值進行修改。原本電容、石英晶體上的標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稱值改成石英晶體的振蕩頻率值（單片機電路的石英晶體頻率值為11.0592MHz）；石英晶體邊上的兩個電容值改成“47pF”；另一個電容值改為“1uF”，電阻值改成“10k”。 另外把單片機的標稱值改成“STC89C5

33、x”。修改的方法是：用鼠標雙擊元件的標稱值，則彈出如下對話框：圖2-23 修改標稱值在“Value”中欄目進行修改，點擊“OK”鍵后，就可以改變標稱值。三 元件間的簡單連線接著我們要進行連線了，首先我們要完成單片機的晶振電路。連接時，首先選擇圖標，再用鼠標點擊要連接的一個引腳，接著移動鼠標，在要連接的另一個引腳處點擊鼠標就可以實現(xiàn)連線了。在上述過程中，如果希望連線按照自己設定的路線進行彎折，可以在要轉(zhuǎn)彎處用鼠標點擊一下，在把鼠標移動到目的地即可。電源和地線的放置，可以直接點擊或圖標，點擊后，出現(xiàn)如下的對話框：圖2-24 放置電源對話框我們選擇“CAPSYM”元件庫中的“VCC_BAR”元件作為

34、電源，并把電源的名稱改成VCC；把“GND”元件作為地線。圖2-25 單片機的石英晶體振蕩電路接著我們再完成單片機的上電復位電路，這次我們采用網(wǎng)絡標號的形式進行。在單片機的RST引腳上連接一條連線，并在連線上放置網(wǎng)絡標號。放置的方法是先點擊圖標，然后點擊要放置網(wǎng)絡標號的連線，這時出現(xiàn)如下對話框：圖2-26 放置網(wǎng)絡標號對話框在“Alias”欄目中輸入網(wǎng)絡的名稱，并點擊“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)絡標號連接元件之間的管腳在圖2-27的右圖中，電阻和電容構成上電復位電路，它們的中間連接點也命名為“RST”，就相當于把單片機的RST引

35、腳與上電復位電路相連。到此為止，我們學習了原理圖設計的最基本操作，當然我們需要的電路圖還沒有完成，為了完成該電路圖，我們必須開始學習原理圖元件的制作。四 繪制總線繪制總線并不復雜，它其實也是采用網(wǎng)絡標號的方式進行各元件引腳之間的電氣連接。首先用鼠標選擇圖標，在原理圖上拖動鼠標繪出總線，然后再在總線上放置若干個“總線入口”標志，即先點擊圖標，再按下“r”鍵調(diào)整總線入口的方向，然后用鼠標點擊總線上的相應位置，就可以放置總線入口了。接著就應該用連線連接總線入口和元件的引腳了，還要給每個連線填上一個網(wǎng)絡標號，比如“P2_16”等，另外要給總線本身添加上網(wǎng)絡標號，特別要注意總線的網(wǎng)絡標號名稱的命名方法，

36、比如總線所連接導線分別是“P2_16”“P2_31”，那么該總線應該命名為“P2_31:16”、“P2_31-16”、或“P2_31.16”。下圖是總線連接的示意圖：圖2-28 總線連接示意圖請注意圖2-28并不是STC單片機下載電路的組成部分，因為該電路并未采用總線方式進行連接。2.5 原理圖元件的制作在我們的電路中，有幾個元件在現(xiàn)有的元件庫中是找不到的，這幾個芯片是CH341T、1117、3腳跳線等。所以我們要進行元件的制作，我們以CH341T和3腳跳線為例進行講解。一 創(chuàng)建原理圖元件下面我們創(chuàng)建一個原理圖元件庫文件，點擊“FileNewLibrary”，就創(chuàng)建了一個原理圖元件庫文件。我們

37、在項目窗口上就會看到在“Library”一欄中，創(chuàng)建了一個元件庫文件。用鼠標右鍵點擊在項目窗口中的元件庫文件，在彈出的對話框中選擇“New Part”一項，就會產(chǎn)生如下對話框：圖2-29 新建元件對話框在“Name”一欄中輸入元件的名稱，我們輸入“CH341T”。“Part Reference Prefix”一欄是元件編號的前綴，集成電路通常以字母“U”為前綴。在“PCB Footprint”一欄中輸入元件默認的封裝形式，我們輸入“SSOP-20”。其它欄目保持默認狀態(tài)，點擊“OK”按鍵。這時會一個元件窗口，并在項目窗口中出現(xiàn)相應的一個標志，我們就應該在元件窗口中創(chuàng)建我們的元件。由于默認的元件

38、尺寸很小，無法放下多個引腳，所以首先應該拖動元件的邊框（這個邊框并不會在原理圖中顯示出來，而所有的引腳都在此框之外），使之足夠大。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，首先點擊圖標，這時將彈出如下的對話框：圖2-30 放置引腳對話框在“Name”一欄中輸入引腳的名稱；在“Number”一欄中輸入引腳的編號；“Shape”一欄是引腳的顯示形狀，通常會保持默認的“Line”（即引腳顯示為一條線），有時希望引腳上顯示“觸發(fā)標志”或“負信號標志”，那么可以從下拉的列表框中選?。辉凇癟ype”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、電源等幾種類

39、型，我們應該根據(jù)表2-1對引腳的描述，選擇相應的類型。下圖是在元件上放置了一個引腳后的狀態(tài)：圖2-31 在元件上放置引腳在輸入電源引腳時，我們可能希望該引腳在原理圖上自動隱藏，這時就不要選中“Pin Visible”選項。點擊“OK”按鍵后，就可以把該引腳放到元件上了。這時鼠標在元件附近移動時，就會有引腳出現(xiàn)在元件上，用鼠標點擊后，引腳就放到了元件上。放置了一個引腳后，再次放置引腳時，其引腳的編號會自動加1，如果引腳的名稱也是以數(shù)字結(jié)尾，則引腳的名稱也會自動加1。我們也可以連續(xù)地把所有引腳都放在元件上，然后再逐個修改其屬性：雙擊元件的引腳，將彈出圖2-30所示的對話框，進行相應的修改。元件的引

40、腳放置完畢后，要給它畫上邊框，這個邊框是在原理圖中實際顯示的邊框。用鼠標點擊圖標，然后在元件上拖出這個矩形，這樣邊框就畫好了。存盤后就完成了整個元件的創(chuàng)建任務。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，它是一個三端穩(wěn)壓集成塊芯片。雖然OrCAD Capture CIS提供了幾種三端穩(wěn)壓集成塊芯片的原理圖元件，不過它們把芯片的輸出端引腳都設置為“Output”類型。這樣把它放入原理圖與其它芯片的電源端相連后，在進行DRC校驗時，負責校驗的模塊認為發(fā)生了“電源端與輸出端相連”的差錯（當然實際上是沒有設計錯誤的）。所以我們不使用系統(tǒng)提供

41、的三端穩(wěn)壓集成塊芯片，而是自己進行繪制，并把三個引腳的屬性都設置為“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于制作原理圖元件而言，制作集成電路元件是比較簡單的，一般只需要一個矩形框，外加一些引腳就可以了；而制作其它元件，如：運放、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，它相當于一個單刀雙擲的開關，為了形象起見，這個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，這里主要介紹繪制小圓圈和小矩形框的過程。通常情況下，元件上的各個線條、圖形等對象

42、都必須放置在格點上，而在我們要繪制的小圓圈、小矩形框并不一定剛好位于格點上，所以我們要先修改相應的選項：點擊“OptionsPreferences”菜單，在出現(xiàn)的對話框中選擇“Grid Display”頁，如下圖所示：圖2-35 有關柵格點的選項頁我們要去掉“Pointer snap to grid”的選中標記，這樣所繪制的圖形就可以脫離格點的了，還應該記得在圖形繪制完成后、放置引腳之前，重新選中該選項。要繪制小圓圈，應該先用鼠標點擊圖標，然后用鼠標在元件上拖出一個圓形或橢圓形。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的對話框，重新選中“P

43、ointer snap to grid”標記。跳線、開關等接插件的引腳都應設置為“Passive”類型。2.6 完成STC單片機下載板的原理圖設計一 完成圖紙的繪制我們學習了STC單片機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，就可以把整個電路的原理圖的原理圖繪制出來。同學們應盡可能獨立地進行電路設計，在設計完成之后，再與下面的電路圖進行核對：圖2-36 STC系列單片機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是給其它STC單片機進行在線下載的接口；C9和C10分別

44、是CH341芯片和單片機的去耦電容。另外，不用的芯片管腳應該打上懸空的標記，即點擊圖標，然后再點擊那些不用的管腳。二 原理圖的編輯原理圖畫完之后，經(jīng)常需要進行瀏覽、查找、修改、替換等工作，下面將對此予以介紹。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”。不過在此要介紹的瀏覽是把一個元件、一個個連線列成表格式的瀏覽。我們在項目窗口選中項目文件（.dsn文件），然后點擊“EditBrowsePart”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，它把本項目中的各個元件都列出來了，我們可以清楚地看到元件的編號、標稱值、型號、等信息。當我們雙擊表格上的某個元件時

45、，就可以切換到原理圖，并且定位到這個元件上。當然我們還可以瀏覽各個連線、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。比如在前面設計中，我們的單片機是8051引腳的單片機，而我們希望把它替換為AT89C52引腳的單片機。可以在項目窗口選擇項目文件下的“Design Cache”文件夾，這里面包含所有在此項目中的各種元件，找到我們要替換的元件，用鼠標右鍵點擊后，在彈出的菜單中，選擇“Replace Cache”菜單項，則彈出如下對話框：圖2-38 替換元件對話框在“New Part Name”欄目中選擇新的元件名稱（我們把它選擇為AT89C52），點擊“OK”按鍵后，

46、原理圖上的單片機元件就改變了，替換元件后，原來的連線關系仍然保持不變，只是需要處理空引腳就可以了。有時我們還要修改已經(jīng)放在原理圖上的元件，比如原來的單片機上的電源引腳和地線引腳都是隱藏的，而且還是“零長度”的，為了便于接線，我們要臨時修改元件的設計。在原理圖上，首先選中要修改的元件，再用鼠標右鍵點擊它，在其彈出的菜單上選擇“Edit Part”，則可以打開該元件的編輯狀態(tài)。修改之后，在關閉時該窗口時，會彈出如下對話框：圖2-39 元件更新的選擇對話框如圖2-39所示，在該對話框中，可以選擇把修改的結(jié)果去更新當前選中的元件、把修改的結(jié)果去更新所以同型號元件、或修改作廢。三 添加封裝屬性我們繪制原

47、理圖的目的之一就是生成網(wǎng)絡表，而生成網(wǎng)絡表之前必須給每個元件都加上相應的封裝屬性。在前面我們的繪制的電路圖中，多數(shù)元件的封裝屬性是空的，比如我們用鼠標雙擊一個石英晶體元件，就會彈出該元件的屬性對話框，如下圖所示：圖2-40 元件的屬性對話框從圖2-40上可以看到，對話框的“PCB Footprint”一欄是空的，我們可以直接進行添加，我們把它添加為“XTAL1”。對于少量元件進行封裝屬性的添加，可以采用這種在屬性對話框中直接修改“PCB Footprint”欄目的方式進行，修改完后，要點擊“Apply”按鍵，實現(xiàn)給元件添加封裝屬性。如果要用上述方法，給數(shù)量眾多的元件添加封裝，就太累了。這時，我

48、們可以打開整個工程中所有元件的屬性窗口，在該窗口中給多個元件的添加封裝屬性。我們在項目窗口中，用鼠標的右鍵點擊項目文件，在彈出的菜單中選擇“Edit Object Properties”菜單項，這時會彈出如下對話框：圖2-41 多個元件的屬性對話框在圖2-41中可以看到，諸如按鍵一類元件，其封裝屬性都是空的，我們可以用鼠標在這些位置上進行拖動，把它們都選中，然后用鼠標右鍵點擊選中的位置，在彈出的菜單上選擇“Edit.”菜單項，輸入所需要的封裝形式，這樣就可以一次性給多個元件添加上封裝屬性。在我們的電路板上，兩個石英晶體的封裝都是XATA1；單片機插座的封裝是L-DIP-40； CH341的封裝

49、是SSOP-20；穩(wěn)壓集成塊的封裝是TO-223；電阻的封裝都是RES-0805；10uF、47uF電容C1、C4的封裝是CAP-1210；其它電容的都是CAP-0805；發(fā)光二極管的封裝是LED-0805；J1、J3的封裝是MOLEX_4030-3A；J2插座的封裝是USB-BS；按鍵的封裝是DPDT-6。我們按照上述封裝，給每個元件進行設置，然后進行保存。四 更新元件編號在設計過程中，某些元件可能被刪除，又有一些元件被添加，所以元件的編號可能有些混亂，所以通常要進行重新編號。我們在項目窗口中，選擇工程文件，然后點擊“ToolsAnnotate”菜單，這時彈出如下對話框：圖2-42 元件編號

50、對話框為了更新元件編號，通常要把現(xiàn)有的元件編號統(tǒng)統(tǒng)刪除，我們在圖2-42的對話框的“Action”欄目中，選擇“Reset part reference to “?”選項，點擊“確定”按鍵后，就可以把所有的元件編號都刪除。接著我們再次打開圖2-42的對話框，在“Action”欄目中，選擇“Unconditional reference update”選項，點擊“確定”按鍵后，就可以重新進行元件的編號。五 進行DRC檢驗接下來我們應該進行DRC檢驗（即Design Rules Check），檢查在我們的設計中，有哪些錯誤，對可能出現(xiàn)的問題，也會提出警告。雖然這一步不是必需的，但是如果設計上有種種

51、邏輯錯誤，就直接生成了網(wǎng)絡表，制作了PCB板，到頭來在金錢和時間方面都會有很大的損失。因此我們應該在每次生成網(wǎng)絡表之前，首先進行DRC檢驗，解決出現(xiàn)的錯誤，認真分析出現(xiàn)的警告，在確保設計完全正確之后，再進入下一步。下面我們就進行DRC檢查，在項目窗口中，選擇工程文件，然后點擊“ToolsDesign Rules Check”菜單，這時彈出如下對話框：圖2-43 DRC檢驗對話框如果要進行DRC檢驗，在“Action”欄目中應該選擇“Check design rules”選項，如果要去掉圖紙上的DRC檢驗標記，應該選擇“Delete existing DRC marker”。在“Report”欄

52、目上，通常按照圖2-43，選擇要進行的項目。點擊“確定”按鈕后，就開始了DRC檢驗，在我們原理圖設計圖紙上，將出現(xiàn)如下警告信息：圖2-44圖紙上出現(xiàn)的DRC檢驗警告標記雙擊該警示標記，會彈出對話框，指示警示的原因，如下圖所示：圖2-45 DRC檢驗的警告信息我們分析一下出現(xiàn)警告的原因：這是因為CH341的TXD引腳是一個輸出引腳，而我們把它連接到了單片機的RXD引腳上了，而單片機的RXD引腳是一個雙向引腳。這提醒我們：在工作期間應該保證單片機的TXD引腳處于輸入的狀態(tài)，而不能處于輸出的狀態(tài)，當然我們的設計是沒有問題的。由于目前在原理圖圖紙上有DRC檢驗的警告標志，需要把它去掉，所以要重新打開D

53、RC檢驗對話框，在“Action”欄目中選擇“Delete existing DRC marker”選項，執(zhí)行后，原理圖圖紙上的DRC檢驗警告標志，就全去掉了。六 生成網(wǎng)絡表這下我們要實際生成網(wǎng)絡表了，在項目窗口中，選擇工程文件，然后點擊“ToolsCreate Netlist”菜單，這時會彈出如下對話框：圖2-46 網(wǎng)絡表創(chuàng)建對話框我們在圖2-46顯示的對話框中選擇“PCB Editor”頁面，按照默認的選項，點擊“確定”按鍵就可以生成網(wǎng)路表。七 創(chuàng)建元件清單要創(chuàng)建元件清單，在項目窗口中，選擇工程文件，然后點擊“ReportCIS Bill of MaterialsStandard”菜單，這

54、時會彈出如下對話框：圖2-47 生成元件清單對話框在圖2-47的對話框中，有兩個列表框：在左邊的列表框中列出可以作為元件清單的欄目項；右邊的列表框中是目前選中作為元件清單的欄目項，應根據(jù)自己的需要調(diào)整該列表框中的欄目項，最后點擊“OK”，從而生成元件清單。下圖就是我們前面所完成項目的元件清單：圖2-48 元件清單2.7 原理圖設計進階從前面的學習中，我們已經(jīng)初步掌握了最基本的電路原理圖設計方法，下面我們要圍繞著稍微復雜一點的電路ARM-7核心板，來進一步學習原理圖設計的內(nèi)容。一 ARM-7核心板的電路分析1. 核心板電路的基本功能在周立功的Magic ARM2200-S實驗箱上，實驗箱的主體部

55、分是用戶板，由一些直接用于實驗的單元電路構成的，比如數(shù)碼管、按鍵、蜂鳴器等；而實驗箱的核心部分卻在另一塊小的電路板上，這就是我們現(xiàn)在要開發(fā)的ARM-7核心板，它是主要由ARM-7芯片、存儲器芯片、接插件和一些輔助電路構成。ARM-7芯片也像其他單片機一樣，內(nèi)部包含一些存儲器，不過只是芯片內(nèi)部存儲器還不夠的，還需要在芯片的外圍擴充一些。所以我們的核心板主要就是ARM-7芯片和存儲器芯片構成的。ARM-7芯片所用的型號是LPC2200FET144，存儲器NOR FLASH芯片的型號為SST39VF160，存儲器PSRAM芯片的型號為MT45W4MW16，存儲器NAND FLASH芯片的型號為K9F

56、2808U0C。2. ARM芯片ARM-7芯片LPC2200FET144的P2口（P2.0P2.31），同時也是與存儲器連接時的數(shù)據(jù)口（D0D31）；P3口的低24位（P3.0P3.23），同時也是與存儲器連接時的地址線（A0A23）；P3.27還作為“寫”存儲器的控制信號（WE、低電平有效）；P1.1還作為“讀”存儲器的控制信號（OE、低電平有效）；P3.31P3.28還作為指示32位數(shù)據(jù)線上哪些字節(jié)有效的BLS0BLS3（低電平有效）信號線；LPC2200FET144芯片把外部存儲器劃分成4個區(qū)塊Bank0Bank3，在訪問某一個區(qū)塊的存儲單元時，有對應的CSn（低電平有效）引腳輸出低電平

57、，而P1.0還作為CS0，P3.26P3.24還作為CS1CS3。為了進行調(diào)試和下載，LPC2200FET144芯片安排以下幾個引腳連接JTAG接口：RTCK（P1.26）、TDO（P1.27）、TDI（P1.28）、TCK（P1.29）、TMS（P1.30）、TRST（P3.1）。3. NOR FLASH和RAM芯片NOR FLASH芯片SST39VF160內(nèi)部有1M個存儲單元，每個單元有16位（共2M字節(jié)），所以它有16條數(shù)據(jù)線和20條地址線，該芯片上還有片選信號（CE#）、讀控制信號（OE#）、寫控制信號（WE#）。顯然應該把它的地址線、數(shù)據(jù)線與ARM-7芯片的地址線、數(shù)據(jù)線相連，把讀、寫控制信號線與ARM-7芯片發(fā)出的讀、寫控制線相連。我們把它的片選信號線接到PLD芯片（ATF16LV8C）相連，通過PLD芯片的譯碼，控制SST39VF160的讀寫。PSRAM芯片MT45W4MW1