单片机最小系统电路板设计

江西机电职业技术学院EDA课程设计报告班级：姓名：实训地点：指导教师：2013年 5月实训课题单片机最小系统电路设计一、实训目的1、熟悉Protel DXP的操作2、掌握用Protel DXP绘制原理图的方法3、掌握用Protel DXP制作PCB板的方法二、实训要求利用protel DXP软件完成单片机最小系统的PCB板的设计。

三、实训内容1、元件符号及封装编辑。

2、原理图绘制。

3、PCB板。

4、DRC报告。

四、报告内容、设计数据及附图1、电路原理基本分析2、电路模块功能的介绍。

（电源模块、单片机最小系统：复位电路、晶振电路（离X1，X2引脚近些，否则不易起振）、P1口LED电路）51单片机复位电路工作原理（网址：）1、复位电路的用途单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。

单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

2、复位电路的工作原理在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。

所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。

开机的时候为什么为复位在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。

所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。

也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。

这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。

所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。

在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。

所以在开机0.1S 内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。

小型单片机供电电路一．前言二．方案分析三．绘制原理图四．电路仿真五．封装六．设计PCB板七．电路调试及遇到的问题八．心得体会九．元器件清单十．致谢一、前言随着电子工业的快速发展，电路设计自动化（EDA）在设计中的比重越来越大，过去需要手工制作的线路图、线路板设计在EDA的帮助下变得十分简单。

随着电子工业的发展，大规模、超大规模集成电路的使用使得电路板走线越来越复杂，早期的EDA无法满足客户需求，因此电子线路CAD应运而生。

奥腾公司的AD系列CAD软件因其操作简单、易学易懂和功能强大等优势逐渐成为了主流CAD设计辅助软件。

二、方案分析1.整体思路该电路主要作用是为单片机提供+5V和+3.3V稳压电源。

电路的输入由4节1.5V干电池串联提供6V的电压，接到7805的输入端，7805输出5V稳压电压，将7805输出接到SPX1117的输入端，使其输出3.3V稳压电源。

2.电路分析输入电压大约为6V，由4节干电池提供。

为了防止电流回流烧坏电池，在电池正极输出端接一个正向导通二极管，以保护电池。

在二极管后接一个开关，控制电路的开启或关闭。

由于电池提供的电流不稳定，故在7805输入端前滤波网络。

滤波网络由两个电容并联而成，由仿真分析得到一个是100uF的电解电容，另一个是0.1uF的瓷片电容。

为了使电压进一步稳定，在7805输出端，接后置滤波网络，即并联一个0.1uF的瓷片电容。

为了显示电路的工作状态，在后置滤波网络后并联一个发光二极管，发光二极管接一个1KΩ电阻接地。

输出端p4,p5,p6接引线卡槽，输出端p8,p9,p10接排针，作为输出可外接单片机输入。

7805的输出端和地之间并接一个芯片SPX1117，为了保护该芯片，在其输入端前接一个二极管。

在芯片输出端和地之间接排针，输出电压为3.3V，可作为单片机供电电源。

三、绘制原理图原理图如下：1.创建一个新项目单击File按钮，New子面板中单击Blank Proect选项，创建一个新项目后，执行菜单命令File\Save Project As。

什么是单片机最小系统_单片机的最小系统简述单片机简介单片机是一种集成电路芯片。

它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能。

由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。

然而单片机又不同于单板机（一种将微处理器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型计算机），单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，但它与单板机或个人电脑（PC机）有着本质的区别。

单片机的应用属于芯片级应用，需要用户（单片机学习者与使用者）了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使该芯片具备特定的功能。

不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。

这里的技术特征包括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。

软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。

开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件（包含可支持开发应用程序的软件资源）及硬件资源。

要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。

单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电。

51单片机最小系统电路板的设计51单片机是常用的单片机之一，它具有速度快、功能强大、成本低廉等优点，被广泛应用于各种电子设备中。

为了使51单片机能够正常工作，我们需要设计一个最小系统电路板，下面就是其设计内容。

1.硬件设计1.1 电源部分51单片机的供电电压范围为2.7V~5.5V，一般使用稳压电源供电，以保证稳定、可靠的工作。

电源电路主要由稳压电路和滤波电路组成。

稳压电路通常选择7805稳压器，它能将输入的直流电压稳定在5V，并且输出电路中需要连接两个电容，一个是输入电容，一个是输出电容，以保证电路的稳定性。

1.2 时钟部分51单片机需要工作时钟才能正常运行，因此时钟电路是最小系统电路板中最关键的部分。

时钟电路的主要功能是为51单片机提供稳定、准确的时钟信号。

时钟电路通常包括晶体振荡器、电容、电阻和二极管等元器件。

晶体振荡器的选用要注意其磁耦合系数和负载能力等特性。

1.3 外围设备接口部分最小系统电路板除了提供基本的电源管理和时钟信号外，还需要提供一些需要控制的外围设备接口。

比如串口、I2C总线、SPI总线等接口，其需要连接外部被控设备才能起到作用。

2.软件设计51单片机的软件设计主要分为两部分，一部分是编写应用程序，一部分是编写系统初始化代码。

其中，应用程序主要根据用户需求编写。

而系统初始化代码则包括单片机时钟频率的初始化、外设中断的初始化等操作，以保证整个系统的功能正常运行。

3.最小系统电路板的布线设计最小系统电路板的布线设计应考虑以下因素：3.1 信号布线应保持短路，以保证电路的稳定性和抗干扰性；3.2 信号箱与高压箱应分离布置，以避免高压箱的辐射干扰影响到信号箱；3.3 信号箱内应将尽可能多的元器件与信号线层级分开，以便进行布线。

4.最小系统电路板制作在制作最小系统电路板时，应注意以下问题：4.1 电源和时钟部件应位于板的边缘部分，以方便使用者连接电源和时钟信号；4.2 布线过程中，应采用放大路线等技术来针对电路的高频特性进行优化布线，以保证系统的信号完整性。

课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作一、课程设计的任务和目的任务:设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。

要求：1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。

2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当；3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口；4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。

目的：1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺；2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能；3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。

二、设计内容、技术条件和要求1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统：可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器；2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。

3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。

4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。

5.撰写设计总结报告。

三、时间进度安排本课程设计共两周时间。

第一周：功能设计与理论学习周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。

讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。

周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。

周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。

期间安排两次答疑，指导学生设计。

周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。

第二周：电路板制作、撰写设计总结报告周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。

单片机最小系统电路板设计Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】《E D A技术项目教程》实训计划实训安排表：一、实训目的1、进一步熟悉Protel DXP的操作；2、绘制原理图，对PCB板布局布线二、实训内容任务一：单片机最小系统电路原理图的绘制此系统包含了最简单的电源及保护电路、振荡电路、复位电路、发光二极管指示电路、ISP在线编程电路及一个40针插座。

其中40针插座将单片机的各信号引出，可以扩展各种应用电路。

1、电路图要求：根据电路样稿，使用Protel DXP绘制原理图；找准元件，用导线将它们连接起来，并修改元件相关属性。

注意 ：U1元器件（DS83C520-MCL ）需要自己绘制元器件外形和对应的封装。

如图所示：元器件符元器件封装2、元件清单表一单片机最小系统电路元器件一览表任务二：原理图编译，生成PCB板要求制作大小为3200mil×2800mil的双面板。

电源、地线的线宽为40mil，其它线宽为20mil。

极可能手工布局布线。

在布线过程中，尽可能先使用底层走线。

注意：C1、C5、VD1的封装需要手工制作。

C2、C3、C4、R1、R2、JP3的封装与系统默认值不同，需要修改。

任务三：完成实训报告，格式如下江西机电职业技术学院电子CAD实训报告班级姓名实训地点：实验楼电气系专业机房指导教师：2015年 5月实训课题单片机最小系统PCB电路板设计一、实训目的1、熟悉Protel DXP的操作2、掌握用Protel DXP绘制原理图的方法3、掌握用Protel DXP制作PCB板的方法二、实训要求利用protel DXP软件完成单片机最小系统的PCB板的设计。

三、实训内容1、元件符号及封装编辑。

(1)建立“File”/“New”/“Schematic library”。

（2）建立“File”/“New”/“PCB libraies”。

工程应用软件上机实训报告学院: 机电工程学院专业: 测控技术与仪器班级:学号:姓名:时间:目录1 任务 (2)2 所用设备 (2)3 设计过程 (2)3.1原理图的绘制 (2)3.1.1 单片机89C51芯片的绘制 (2)3.1.2 按键电路 (3)3.1.3 复位电路 (3)3.1.4 晶振电路 (4)3.1.5 蜂鸣器电路 (4)3.1.6 数码管显示电路 (4)3.1.7总原理图 (5)3.2 PCB板的生成 (6)3.2.1数码管的封装 (6)3.2.2各元器件的封装号 (6)3.2.3 PCB图 (7)4 结论 (7)5参考文献 (7)实训报告1、任务1.熟悉PROTEL的基本操作。

2.掌握用PROTEL绘制原理图的基本方法3.掌握用PROTEL制作PCB板的方法4.设计一个89C51单片机最小系统系统, 其中包括晶振电路、按键复位电路、两位数码管、一个蜂鸣器、两个按键输入。

2.所用设备1.WINDOWS XP环境2.PROTEL 99 SE软件3.设计过程3.1原理图的绘制1、首先启动PROTEL 99 SE软件；在File>New中新建一个名为YY.ddb的数据库文件, 并将其设置合适的保存位置；4、3.双击Documents文件夹, 再次选择File>New菜单, 弹出New Document对话框。

双击其中的Schematic Document图标, 新建一个名为Sheet1.Sch的原理图文件；5、双击原理图子文档, 启动原理图编辑器；6、添加元件库, 需要的有Miscellaneous Devices.ddb；添加元件, 手动编辑自己想要的元件并导入元件库, 本次设计编辑了一个单片机89C51元器件；7、连接线路, 形成原理图。

3.1.1 单片机89C51芯片的绘制在Documents文件夹中选择File>New菜单, 弹出New Document对话框。

51单片机最小系统原理图接触过单片机的朋友们都时常会听到别人提"最小系统"这个词.那到底什么是最小系统,有怎样设计称上"最小"呢?下面让依依电子来告诉大家:单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统.但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中,成为小系统。

应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求：1、具有上电复位和手动复位功能。

2、使用单片机片内程序存储器。

3、具有基本的人机交互接口。

按键输入、LED 显示功能。

4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。

51单片机学习想学单片机，有一段时间了，自己基础不好，在网上提了许多弱智的问题，有一些问题网友回答了，还有一些为题许多人不屑一顾。

学来学去，一年多过去了，可是还是没有入门，现在我就把我学习中遇到的一些问题和大家分享一下，希望在大虾的帮助下能快速的入门：）在学习之前我在网上打听了一下atmel公司的单片机用的人比较多，avr系列这几年在国内比较流行，但是考虑到avr还是没有51系列用的人多，51系列的许多技术在实践中都已经的到了前人的解决，遇到问题后，有许多高人可以帮助解决，所以这次学习，选用了atmel公司的at89s52，来进行学习。

学习单片机是需要花费时间实践的；学之前我们先准备好所需的东西一、所需硬件at89s52一片；8m晶振一个，30pf 的瓷片电容两个；10uf电解电容一个，10k的电阻一个；万用板（多孔板）一块；其他的器件如电烙铁一把30w的，松香，焊锡若干，如果是第一次学习，不知道这些东西，没关系，以下是它们的照片：Atmel公司生产的at89s52 8m晶振22pf瓷片电容电解电容图1/4 w 10k 的电阻普通的电木万用板好了，有了这些东西，我们就可以把它们组合到一起做成我们的最小系统了：）有了这些东西我们怎么焊接丫？不用着急，过一会我们把原理图给大家画出来大家就会了。

单片机最小系统单片机最小系统是指以单片机为核心，配以必要的外围电路，实现一定功能的电路系统。

它通常包含单片机、电源、时钟电路、复位电路和程序存储器等部分。

下面将详细介绍单片机最小系统的构成和特点。

单片机：单片机是整个系统的核心，它负责数据处理和控制信号输出。

常用的单片机型号有AT89CPIC16F877A等。

电源：为单片机提供电能，一般采用直流电源，如5V、3V等。

时钟电路：为单片机提供时钟信号，常用的时钟芯片有0592MHz和4MHz等。

复位电路：当单片机出现程序跑飞或异常情况时，可以通过复位电路使单片机重新启动。

常用的复位芯片有MAX811等。

程序存储器：用于存储单片机程序，常用的存储器有EPROM、EEPROM 和Flash等。

结构简单：单片机最小系统以单片机为核心，配以外围电路，结构简单，易于实现。

功能灵活：通过编程，单片机可以实现各种不同的功能，如数据采集、控制输出、通信等。

可靠性高：由于单片机最小系统结构简单，所以其可靠性较高，适用于各种工业控制和智能家居等领域。

成本低廉：单片机最小系统的硬件成本较低，适用于各种低成本应用场景。

单片机最小系统是一种简单、灵活、可靠且低成本的电路系统，广泛应用于各种嵌入式系统开发中。

随着物联网、智能家居等领域的快速发展，单片机最小系统的应用前景也将更加广阔。

在嵌入式系统和智能硬件领域，单片机最小系统作为一种基本的控制器单元，具有广泛的应用价值。

本文将介绍单片机最小系统的设计与应用，包括系统设计、系统应用和系统优化等方面的内容。

单片机最小系统通常由微处理器（MCU）、电源电路、时钟电路和复位电路等组成。

在设计单片机最小系统时，需要根据具体的应用需求选择合适的微处理器，并搭建相应的电源电路、时钟电路和复位电路。

单片机最小系统的架构设计应考虑应用需求和系统可靠性。

一般而言，系统架构应包括以下几个部分：（1）微处理器：作为系统的核心，微处理器负责数据计算、处理和传输等任务。