課程設(shè)計實驗報告課題：8086最小模式系統(tǒng)的原理圖及PCB圖設(shè)計學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院實驗時間：09.12.28-10.01.10目錄ProtelDXP課程認(rèn)識TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"二、設(shè)計課題以及設(shè)計要求3\o"CurrentDocument"三、繪制原理圖4\o"CurrentDocument"四、繪制PCB圖與圭特^6五、生成印制板電路圖8\o"CurrentDocument"六、布線跟生成模擬圖9七、系統(tǒng)原理圖12\o"CurrentDocument"八、系統(tǒng)封裝圖16\o"CurrentDocument"九、元器件清單18\o"CurrentDocument"十、課程設(shè)計總結(jié)19\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)21ProtelDXP課程認(rèn)識ProtelDXP是一款為計算機(jī)電路輔助設(shè)計的多功能的應(yīng)用軟件，是一個繼承的電路開發(fā)環(huán)境，能為設(shè)計者提供統(tǒng)一的電路設(shè)計的界面、系統(tǒng)菜單和設(shè)計工具。從功能上，ProtelDXP可以分為五大部分：電路原理圖繪制部分、印制電力板設(shè)計部分、自動布線部分、可編程邏輯設(shè)計部分和電路仿真部分。使用上述所提供的各種功能，設(shè)計者便能從電路的原理圖設(shè)計開始，最終得到所需要的印制電路版圖（PCB。在正確安裝好了ProtelDXP軟件之后，必須要熟練掌握各種系統(tǒng)參數(shù)和基本設(shè)置，以及工具欄中的各種基本操作、各種符號所代表的意義。本次課程設(shè)計只要使用到該軟件的原理圖以及PCB圖的繪制和自動布線部分。二、設(shè)計課題以及設(shè)計要求本次課程設(shè)計主要考查對8086最小模式系統(tǒng)的原理圖和PCB圖的設(shè)計。實驗?zāi)康?）掌握8086最小模式系統(tǒng)的設(shè)計方法。2）熟練ProtelDXP的使用方法。實驗設(shè)備PC微機(jī)一臺、ProtelDXP軟件實驗內(nèi)容本實驗完成的是一個基于ProtelDX啾件的8086最小模式系統(tǒng)原理圖以及PCB圖設(shè)計。設(shè)計8086最小模式系統(tǒng)，包括8086CPU地址鎖存器、數(shù)據(jù)總線收發(fā)器、時鐘發(fā)生器等。利用8255芯片進(jìn)行接口擴(kuò)展，外接矩陣鍵盤電路和數(shù)碼管顯示電路等，也可以自行擴(kuò)展其他外設(shè)。學(xué)習(xí)掌握ProtelDXP軟件的使用方法，繪制上述系統(tǒng)的原理圖以及印制電路板圖（PCB。實驗說明以及步驟本實驗完成的是一個基于ProtelDXP軟件的原理圖及PCB圖設(shè)計，不需要設(shè)計實驗室的唐都儀器箱，只需要一臺PC機(jī)和一款Protel軟件即可。簡略實驗步驟如下：1）熟悉掌握8086最小模式系統(tǒng)的設(shè)計方法，設(shè)計該系統(tǒng)的原理框圖。2）建立新的元件庫，繪制系統(tǒng)所需要的元件的原理圖。3）繪制相關(guān)元件的原理圖的封裝圖并完成封裝。4）生成印制電路板圖，排版布線生成效果圖。三、繪制原理圖電路原理圖設(shè)計的主要目的就是將電路中的電器件使用特定的符號并將它們的電氣聯(lián)接關(guān)系在圖紙上正確地表達(dá)出來。一般，構(gòu)成電路原理圖的主要部分包括一下幾個部分：器件符號：電路原理圖中的器件在電路中都能用一個能表示該器件某些特征的符號表示。這些符號包括一個表示器件特征的實體以及與實際器件相對應(yīng)的引腳組成。連線：電路原理圖中的連線表述的是各個元器件引腳之間的電氣連通關(guān)系。在ProtelDXP中的電氣連線的名稱是Wire（導(dǎo)線）。符號：在電路設(shè)計時對一些特殊的地方都有一些通用的處理方式。例如，對電源和接地的處理、輸入和輸出的端口等等。在這些地方電路圖的繪制一般都由特定的符號表示。常用的電路符號如下所示：J_VCCJL~T///Ipe—>附加說明：在電路原理圖中除了表示電路的電氣連通關(guān)系之外，有時為了更清晰地說明電路的功能或其他技術(shù)要求，便于圖紙的閱讀，電路原理圖也可以包含一些必要的其他說明性的內(nèi)容。這些說明性內(nèi)容沒有任何電氣意義，僅是對于電路原理圖的注釋和說明，例如：文字、圖形、符號等等。如下圖所示：AD16?oasheetPowerLine一般來說，電路原理圖的設(shè)計工作包括：設(shè)置電路圖圖紙大小、規(guī)劃電路圖的總體布局、在圖紙上放置元件、進(jìn)行布局和布線、然后對各元件以及布線進(jìn)行調(diào)整、最后保存。對于軟件所帶的元件庫中已有的原理圖，我們可以直接打開系統(tǒng)的Libraries，選擇元件所在的庫，再查找到元件，就可以調(diào)用出所需要的原理圖。

如右圖操作界面：如右圖操作界面：對于系統(tǒng)在庫中沒有的元件，則需要先事先建立一個新的原理圖元件庫,再在這個新的庫里面繪制所需要的元件原理圖。具體步驟如下：1）啟動ProtelDXP系統(tǒng)，執(zhí)行[File]/[Nevi/[SchematicLibrary）菜單命令，系統(tǒng)將建立一個“Schlibl.Schlib”的原理圖庫5LHLibrary5LHLibraryComponents：Description74LSOOoB264JaoeGCPUS255A<外<J8282（1ft...1JQ2Q4（時..DeleleAlias-es生成如上所示的界面之后，點擊Add生成如上所示的界面之后，點擊Add和Edit就可以添加和編輯元件原理圖RinsNameT^peAddDeleteEditPassivePassive?PassivesP月ywN—2）執(zhí)行[File]/[SaveAs】菜單命令，在彈出的保存文件對話框中可以修改文件的名稱和路徑。四、繪制PCB圖與封裝元件封裝是一個空間的概念，主要是指實際的電子元件的整個外形結(jié)構(gòu)尺寸。在理解元件封裝時，要注意一下幾點：1、不同的元件可以有相同的封裝，例如所有40個管腳的雙列直插式芯片都可以采用DIP40封裝，即只要元件的外觀結(jié)構(gòu)相同，就可以采用相同的封裝。2、同一功能的元件也可以有不同的封裝，具體選哪一種封裝形式，取決于電路的實際需要，如功率、電流等。3、PCB印制電路板設(shè)計軟件一般會提供封裝庫供選擇，但是也有可能需要對于特殊元件的封裝自行設(shè)計。4、對于自行設(shè)計的封裝，一定要使元件中使用的管腳號跟自制的封裝一致，否則會導(dǎo)致錯誤。類似從已有的庫里面調(diào)出原理圖一樣，只不過是選擇Libraries中的Footprints。進(jìn)行類似的操作就可以調(diào)出所需要的封裝圖。首先新建一個的封裝庫PcbLib1.PcbLib用來保存所需要自行設(shè)計的PCB圖。操作步驟如下：執(zhí)行【Tools]/[NewComponeni命令，系統(tǒng)自動激活元器件向?qū)?，然后就可以根?jù)已打開的對話框提供的向?qū)е敢M(jìn)行元器件封裝的創(chuàng)建。在創(chuàng)建過程中，可以自己設(shè)定封裝圖的類型，在本次實驗中，主要的封裝都是采用DIP（雙列直插模板）。還有焊盤尺寸，焊盤間距，封裝外型輪廓線尺寸以及焊盤個數(shù)等等的設(shè)置。⑶區(qū)25niPC6Libi加SelectedFootprint⑶區(qū)25niPC6Libi加SelectedFootprintComponentVizard-Dualm-1inePackage(DIP)Specifythepaddimensions50mil50而I50Hl["Rack]|>][Cancel)另外，對于元件的自行封裝則需要對元件添加已設(shè)計的PCES。雙擊元件原理圖，能得到該元件的ComponentProperties.在這個對話框中可以修改元件的各類屬性，也可以添加封裝圖。點擊Models中的Add,即可以選擇添加相對應(yīng)的封裝圖。如下圖所示：PCBlodel?XFootpriniModalName磔2附址鑲存黑]Browse...PjnMap...DesertionFoatpiiitnotfound如上所示，也可以從已有的庫里面選擇，選才?Libraryname或是Librarypath,就可以找到庫中所需要的封裝圖。

五、生成效果圖繪制好相關(guān)原理圖和封裝圖之后，在生成印制電路板之前，還需要對PCB板進(jìn)行規(guī)劃，主要有結(jié)構(gòu)尺寸，元件選擇與布局（要根據(jù)實際情況，選擇印制板上的元件封裝形式以及尺寸，并合理布局。）以及環(huán)境參數(shù)的設(shè)置等等。因為本次設(shè)計的電路也算是比較復(fù)雜的，所以在生成之前要重新定義印制板的物理邊界。執(zhí)行[Design]/[BoardShape]/[RedefineBoardShape]菜單命令，鼠標(biāo)光標(biāo)變成十字形狀，工作窗口的背景變成黑色，而初始的印制板物理邊界變成綠色。單擊鼠標(biāo)左鍵就可以確定印制板物理邊界的一個頂點從而可以設(shè)置出所需要的印制板電路板。生成印制電路板之前，首先新建一個PC眼件并保存。之后再打開已經(jīng)完全設(shè)計好的原理圖，執(zhí)行【Design]/[UpdataPCBDocumentPCBI.Pcbdod菜單命令后，就會彈出如圖所示的【EngineeringChangeOrder]對話框。VjRemoveRemoveVjRemoveRemove@Remove&Remove"Remove引Remcrvsy_|RemoveVIRemove#RemoveQRemove*Remove間Remove，RemtweVJRemove*Remove"Remove&Remove**ReiTiDveRem&veRemoveClearanceConsUaini[CteaiancFromWPCB2PtbDocqComponentOeaianceConstraFrom量PCBiPcbDocFanoiiControl[Style-Auto[From魁PCB2,PcbDoc-L>FarioiJControl[Style-Auto[From-FCB2.PcbDoc*FanouiControl[Style「Auto匚From■PCBZ.PcbDoct>FariDiiControl-Aiito匚From■PCBZPcbDoeOFanoirfControl[Style-AntoLFromWPCA2iPtt)DocQHeightCtsnstiairl[PiefHeight=From■PCB2PcbDoc-i_>HoleSizeConstraint[Min=1nwFrom魁PCB2PcbDoc-l>LayerPah[LayerPairs-EnfonFrom"PCB2PcbDoc*PasteMaskExpansion|Ekp曰trFrom0PCBZPcbDoc□>Po^gcinCorn^clS?值[8WbFrom?PCBJ.PcbDoci_>P&wsPlaneClursnee[ClearsFromMPC02PthDae」PowaPlaneConnect5iyle[StFrom獻(xiàn)PCB2PtbDneoRoutingCornersIS^e-45DecFrom魁PCB之PcbDocQRoutingLayers[TopLa^r-HoFrom制PCBJ.PcbDoci>RoutingPrioriy[Pricnity-0|From—FCB2.PcbDflcl>RoutingTcpdoap[Tapologcp■￡Fran■PCEZ.FcbDoci.>RdutiftgViaStyle[FiefSizfe■fFromWPCB2.PcbDocQShort-Circuil:Constraint恰horttFromPCB2PtbDocEngineeringChangeOrder一7xjModifcalien?StatusAEnsbhActimAfFecbedObjectAFfededDocumntCheckDoneVaidateChangesEweouteChangesReportChanges...其中，【ValidateChanges]是使更改有效。如上所示，點擊該鍵之后,Status（狀態(tài)欄）中的Check會出現(xiàn)一個標(biāo)記。如果全部出現(xiàn)；,那就表示該動作可以執(zhí)行，否則就要返回到原理圖中查看相應(yīng)的元件進(jìn)行修改?！綞xecuteChanged表示執(zhí)行更改。當(dāng)全部動作都有效后，單擊該按鍵，則元件就能載入到PCB文件中。［ReportChanges］表示更改報表。執(zhí)行此命令后，將會彈出［ReportView】（報表預(yù)覽）對話框，在該對話框中含有本次更新的文件、網(wǎng)絡(luò)和元件類型等的詳細(xì)資料，同時還可以設(shè)定不同的顯示比例，以及驚醒打印輸出、存盤等操作。之后，若再對原理圖進(jìn)行了修改，也只需要進(jìn)行如上操作對PCB圖進(jìn)行更新就可以了。執(zhí)行完相關(guān)操作后，就能生成一個最初始的印制板電路圖。此時的各個元件的PCB圖都是排列成一條，所以我們還需要對其進(jìn)行排版。排版過程中要注意各個元器件之間的連線，一般CPU應(yīng)該放在中間位置，而其他元件的排版則根據(jù)它們與CPU：問的連線來做安排。比如大部分線都連接在CPU6左邊，則將該元件放在CPUS端。并且，各組連線最好不能有交點，可以選擇該元件，點空格鍵進(jìn)行翻轉(zhuǎn)使得各組連線盡可能平行相連。另外，一般晶頻振蕩器要放置在CPU!近，否則會比較難感應(yīng)。而且，鍵盤電路則要放置在整個電路板的右下方，而數(shù)碼管顯示電路則安置在鍵盤電路附近以方便更好的操作和觀察?？傊?，要盡量將各個元件合理安排在一個盡可能適宜的矩陣范圍內(nèi)，并使得各元件能較均勻地分布在該范圍內(nèi)的各個部位。六、布線跟生成模擬圖布線之前需要選擇一個合適大小的區(qū)域，并修改區(qū)域線的屬性，作為印制電路板的邊界。布線方法分為手工布線和自動布線。一般情況下，比較復(fù)雜的電路圖選擇自動布線。在本次實驗中，我們選擇自動布線。但在之前也還是要對各種線進(jìn)行設(shè)置。主要是對布線規(guī)則（Routing）中的【W(wǎng)idth】的三類線的設(shè)置：地線、電源線和其他導(dǎo)線。【W(wǎng)idth】設(shè)計規(guī)則用于設(shè)定布線時的導(dǎo)線寬度，可以設(shè)置導(dǎo)線的三個寬度約束，即最大寬度（Maximum、參考寬度（Preferred）和最小寬度（Minimum，注意修改最小寬度值之前必須先設(shè)置好最大寬度。設(shè)置對話框如下所示：RulesandConstmint3Editor?ETDupgnRufes4審Ela，M-泰HmE刑“Wkkh?HW&h右Widbi/片Wid出」+MRotinaTdpdogy田片RouhiigPrioiily十>5RoMmgLaswis■+qRdJtHg匚qe白伯■+j^RfflAngViaStjie十二FanoutEahlrcil■*3MT*■?Ma$k.EJHane*「/1BSlXKlhtE7?Mam/aeljjiiftg+HighSpeedE-：JPlacemenl+|E-,qn&IntcgriiyNameWidth_2CciinmenlUnqueFDOQW<fflDFWhae(heFrst口匕白曰rnatahi&sOaiONetClassOLayerJ1NetandLa^srQAdvancedIQu&iylJufilyHFUIQuerj3InNee('GWO'jCanstiahtsQueryBuidw.PiralerredWidlh45miMinWiillhMmdMdiWidlh5WOCher?teriiliGIfnpedartteDsiveilWdlh叵Layers；inlayer就mek口匕卜A￡lribii?onL即耳L學(xué)曲SlackReleiereeLs^erMinWdlhRidaiedSize|MakWidlh"INsm|lit.NmeL40ml4Onl45而I期闌50miBottomLwsr50mVTopLapwBgltomLa^erTopLapisr生成的模擬印制板電路圖如下所示:E1-:二二■一二?__L生成的3D模擬圖如下所示:七、、系統(tǒng)各部分原理圖a）8086CPU系統(tǒng)原理圖b)8255A（外圍接口芯片）（2片）1GNDVcc(+5V)ADMAD15AD13A16/SJADJ2A17/S4AD11A18/S5AD10A19/S6AD9BHE/近AD8MN/KlXAD7RDAD6HOLD(RQ7GTQ)ADSHLDAO<Q/GT1)AIMWR(LOCK)AD3MTO(S2)AD2DT/R(S1)ADIDEN(S0)ADOALE(QSO)NNDRTEVQSl)INTRTESTCLKREADYGNDRESET2345678910111213141517181920生292827至2524空2221098743-3-35-433-3331631PA3PA4PA2PA5PAIPA6PAOPA7RCwrCSRESETGNDDOAlDIAOD2PC7D3PC6D4PC5D5PC4D6PCOD7PCIvccPC2PB7FC3PB6PBOPBSPB1PB4PB2PB3407i393331375366357刎S33932103111AO122913281427152616251724IS2319222021c）8286（數(shù)據(jù)總線收發(fā)器）（2片）d）8282（地址鎖存器）（3片）]234579-io-AOVcc(+5V)AlBOA2BlA3B2A4B3A5B4A6B5A7B6OEB7GNDT20Te詬nTe石UTTi

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57飛ToDIOVcc(+5V)12345677/J■--一一■■■.■,■,.■■a一一DDDDDDDOGO11343-di5-ZDoooo^ooonDDDDDDDDS2019IB171?ITe）74LS00（集成與非門）f）74LS138（譯碼電路）1AVCC1B4B1Y4A2A4Y2B3B2Y3AGND3Y1277AVCCBYOCY1G2AY2G2BY3G1Y4Y7Y5GNDY616141512五Tog）6264（存儲器）h）8284（時鐘發(fā)生器）1234567890-1-2-3-4D4CL436仃出glOL1112DOD1D2INNAAAANAAAAKIaTOGVccXIX2TANKEFlF/COSCRE^RESETIS1716BIIn12ITTo鍵盤接口電路顯示電路Lj^<R10VCCp*數(shù)碼首、8086最小系統(tǒng)模式原理圖二二三三三三-=i.三LLJL1.------H三三E_a二空二二三三三三-=i.三LLJL1.------H三三E_a二空一二一三二-.&,■K!!w-J4—?urLS>IJIkIJC51.enR?J三二二二三二.1二一一hIA2,無法打印原圖，所以只能在此附上A2,無法打印原圖，所以只能在此附上注釋：因為在Protel中的圖紙設(shè)置為一張較模糊的小圖，敬請理解。a)8086CPU八、系統(tǒng)封裝圖b)8255Ac）8286（數(shù)據(jù)總線收發(fā)器）地址鎖存器）d)8282(

九、元器件清單打開原理圖，執(zhí)行【Reports]/[BillofMaterials]，可以生成該系統(tǒng)原理圖中所用到的元器件。得到本次設(shè)計的部分元器件清單如下：十、課程設(shè)計總結(jié)本次實驗是初次接觸ProtelDX啾件，雖然說這次的系統(tǒng)設(shè)計并不是很復(fù)雜，但是在操作實驗過程中也還是遇到了一些問題，不過經(jīng)過老師的指導(dǎo)和通過查閱課外資料，都一一得到了解決。首先是原理圖元件庫的建立，整個系統(tǒng)原理圖所要用到的芯片都要先在原理圖元件庫中存在。因為這次設(shè)計所需要的不能在軟件所配套的元件庫里找到，主要需要我們自己自行設(shè)計，根據(jù)芯片的管腳圖即可容易畫出原理圖。但是，在實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)，本來按照管腳圖，每個管腳都會標(biāo)明輸入、輸出管腳或是兩者皆可。而在原理圖中，如果使用這種具有標(biāo)明輸入輸出性質(zhì)的管腳，就會導(dǎo)致即使在管腳已經(jīng)連線后，系統(tǒng)還是會以一條紅色波浪線提示該管腳的連線存在錯誤或是警告。所以，我們修改了芯片引腳的ElectricalType,除了VCCffiGND?腳是Power之外，其余的全部是Passive0另外，在元件庫中繪制原理圖時，一定要從該區(qū)域的第四象限開始畫圖，否則會導(dǎo)致在從庫中調(diào)用該原理圖時無法將其放到指定的圖紙區(qū)域內(nèi)。創(chuàng)建好元件庫之后，繪制系統(tǒng)原理圖時也要注意一下整個系統(tǒng)的布局。選擇合適的圖紙大小，使得各芯片之間的連線和分布都比較清晰。系統(tǒng)原理圖中用到總線可以使得芯片間的連線簡單明了，但是必須要使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號標(biāo)清楚每一根輸出線或輸入線。比如CPLW地址鎖存器8282之間的地址總線的連接，一定要標(biāo)注清楚CPU勺地址線AD-AD19分別連接到8282的DI0-DI7中的哪一根，而且輸出時所用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號要跟輸入時的名稱一致。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號的放置也需要注意，不能放到管腳上或是其他地方，而要放置使其與管腳的相交處，即移動網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號至產(chǎn)生紅色小叉叉的時候。否則在生成印制電路板時系統(tǒng)會提示錯誤或是自動布線時會丟失一些相關(guān)的接線。設(shè)計中有用到74LS0Q作為與非門的作用。一般情況下，原理圖的設(shè)計中常采用芯片處理，而不是獨(dú)立的與非門電路，特別是要用到多處。因為一塊74LS00芯片中有四個與非門，可以將多個與非電路集成到一塊芯片中，有利于節(jié)省資源，也有利于封裝。74LS138的輸入端和使能控制端的連接也值得考慮。剛開始，我把CPU的M/I-O輸出連接在了74LS138的輸入端中的一個，后來經(jīng)過老師指點，才知道這樣的連接是有瑕疵的。M/I-O的輸出就是要能判斷CP久要連接到存儲器（M還是接口電路（IO）,因為6264的片選信號是低電平有效，所以應(yīng)該直接將M/I-O經(jīng)反