单片机最小系统的PCB设计报告完整规范样本

摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

本次课程设计包括STC89C51单片机最小系统（包括复位和时钟电路）还有蜂鸣器电路、LED电路和RS232串口电路以及用于扩展功能的四排与I/O端口相连的插孔。

利用Protel电路设计软件进行原理图设计，PCB布线，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件protel的使用。

关键词：最小系统，I/O端口，STC89C51, PCBAbstractRecent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, while driving traditional control detects the rapidly growing updated. In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller knowledge is not enough, should be based on the specific hardware architecture, as well as application-specific software features object combine to make perfect .The curriculum includes the SCM STC89C51 minimum system (including reset and clock circuit) and the buzzer circuit, eight digital tube display circuit, RS232 serial port circuitry, and used to extend the functionality of the four rows with the I / O ports are connected jack. Protel circuit design software for the use of schematic design, PCB layout, thereby consolidating microcontroller applications, analog circuits, digital circuits courses and learn to use engineering software Protel.Keyword：minimum system,I/O Port, STC89C51, PCB1．单片机系统的结构1.1 单片机的内部结构 一个基本的MCS-51单片机通常包括：中央处理器、ROM 、RAM 、定时/计数器和I/O 口等各功能部件，各个功能由内部的总线连接起来，从而实现数据通信。

湖南工程学院
课程设计
课程名称PCB设计
课题名称单片机最小系统
专业电子科学与技术
班级1102班
学号
姓名
指导教师李延平
1 月1日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称: PCB课程设计
题目: 单片机最小系统PCB设计
专业班级: 电科1102 班
学生姓名: 学号:
指导老师: 李延平
审批:
任务书下达日期12 月23日
设计完成日期年1月1 日
目录
一、设计总体思路 0
1.1 PCB制板设计流程 0
1.2 基本过程简述 0
二、原理图绘制 (2)
三、原件封装 (2)
四、ERC电气检查与网络表生成 (5)
4.1 ERC电气检查 (5)
4.2 生成网络表 (6)
五、PCB界面操作 (7)
5.1 PCB制板的工艺设计要求 (8)
5.2布线 (9)
5.3铺铜 (10)
5.4 DRC检查 (10)
六、报表的生成 (11)
6.1电路板信息报表 (12)
6.2元件清单 (13)
七、设计总结 (15)
八、参考文献 (17)
一、设计总体思路
1.1 PCB制板设计流程
1.2 基本过程简述
这次PCB课程设计的主要任务是利用protel99SE软件完成单片机最小系统的PCB设计。

按照要求, 有如下的总体思路。

福州大学物理与信息工程学院印制电路板设计实践报告专业：电子科学与技术班级：2班姓名：学号：指导老师：林培杰2017年 6 月目录一、设计分析 (1)二、本设计对应的毕业要求细化指标 (2)三、设计过程 (3)3.1 元器件库建立 (3)3.2规则设定 (6)3.3布局和布线分析 (8)四、心得体会 (14)一、设计分析图1 单片机系统原理图这是51单片机最小系统原理图，该系统采用RS232串口通信，图中还包含了LCD模块、LED模块、矩阵键盘模块、蜂鸣器模块、红外以及数码管模块，也引出了SPI的通信接口，此外又用排针将单片机大部分引脚独立引出，可以进行系统拓展，能更方便的进行各种实验。

二、本设计对应的毕业要求细化指标三、设计过程3.1 元器件库建立1. 建立原理图库：文件→NEW→Library→原理图库图2 新建原理图库2.建立PCB库:文件→NEW→Library→PCB元件库图3 新建PCB图库3．将原理图与PCB按手册资料绘制好之后，应将二者结合起来，以后才可以使用。

步骤：在原理图库处找到鼠标单击，然后找到刚才画好的PCB 对应元件，单击即可添加，至此，一个元件的封装绘制已全部完成。

图4原理图元件外形图5 PCB元件外形为原理图添加封装图6 添加封装用同样的方法可绘制出各种所需元器件封装，而这些封装放在一个工程里，就形成了自制的封装库。

3.2规则设定电源线50mil 其他15mil 间距20mil。

设置间距20mil:间距设定通过点击设计→规则→Clearance图7设置间距设置线宽：点击设计→规则→Width图8设置线宽3.3布局和布线分析3.31布局如下图:图9布局图（2）首先，在能使功能全部完成的前提下应使布局尽量使布线能更简洁，使引线尽量短。

元器件摆放要尽量整齐，方便布线。

然后各个模块的相关的元件摆在一处，可以节省很多空间和引线。

例如数码管应和75HC245和几个三极管放在一处。

单片机最小系统的PCB板设计、学院信息与控制学院专业自动化班级 2013级1班姓名顾金华学号 20131336029日期：2015年6月20日单片机最小系统的PCB板设计一．摘要：1.设计目的（1）要求熟悉Protel 99 SE的基本操作（2）要求掌握用Protel 99 SE绘制原理图的基本方法（3）要求掌握用Protel 99 SE制作PCB板的方法（4）要求设计一个小型的单片机系统2.设计内容（1）设计一个单片机最小系统（2）具有两位数码管显示、8位按键输入（3）具有一个蜂鸣器、一个发光二极管3.实验环境（1）在Windows 7 系统下运行（2）在Protel 99 SE软件下编辑二．电路原理图及元器件库设计1.原理图的绘制（1）启动Protel 99 SE软件；（2）在File →New中新建一个数据库文件，保存在合适位置，经过后续操作，新建一个Sheet.Sch的原理图文件（3）添加合适元件，编辑需要的元件再导入元件库（由于WIN7系统不兼容的缘故，在导入元件库的时候需要先关闭Protel99se软件，然后修改C:\Windons下的AdvSch99SE.ini文件，在里面添加库地址）。

（4）连接线路，构成原理图2.元器件库设计（1）按键电路图1. 按键电路（2）AT89C51单片机的绘制在Documents文件夹中选择File →New菜单，弹出New Document对话框，双击其中的Schematic Library Document图标新建一个名为Schlib1 Lib的元件库文件，打开该文件，在其中编辑绘制AT89C51单片机芯片，使用DrawingTools芯片图：图2. A T899C51单片机芯片图（3）复位电路图复位电路由一个按键，一个电容，一个电阻组成，可以实现上电复位和自动复位。

图3. 复位电路图（4）晶振电路图晶振电路由一个晶振和两个小电容组成图4. 晶振电路图（5）蜂鸣器电路图图5. 蜂鸣器电路图3.总原理图图6. 总原理图三.PCB板图及封装库设计1.PCB版的绘制（1）对原理图中的元器件按封装号进行封装，对没有标准封装的元器件自行画其封装图； 1）新建一个PCB.lib的PCB元件文件；2）画出元件的封装图；3）将画的封装图导入封装图库（由于WIN7系统不兼容的缘故，在导入元件库的时候需要先关闭Protel99se软件，然后修改C:\Windons下的AdvPCB99SE.ini文件，在里面添加库地址）；（2）将原理图生成报表：选择Design—Create Netlist,检查是否有错误；（3）在Documents文件夹中New-Wizards-Printed Circuit Board Wizard,创建PCB文件；（4）在PCB1.PCB文件中选择Design-Load Nets，选择自己刚刚生成的原理图报表，检查是否有错，如没错，点击Execute将原理图生成PCB版；（5）按原理图排布好元器件的位置，选择Auto Route-All,即自动布线，再检查是否有漏掉的线路，即完成PCB板的制作。

《实用电子系统的设计与制作》设计报告目录1.原理分析 (1)2.方案选择 (3)2.1复位开关的选择 (3)3.电路原理图绘制 (4)3.1元件型号 (4)3.2电路原理图 (5)4.PCB图（protel）绘制 (5)4.1 PCB设计步骤 (6)4.2 设计原则 (6)4.3 PCB图 (8)5.综合调试 (8)5.1软件调试 (8)5.2硬件调试 (10)6.总结 (11)《实用电子系统的设计与制作》设计报告１.原理分析单片机最小系统主要由ＡＴＭＥGA16A芯片、电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。

ATMＥGA16A芯片:ＡＴmeｇa16是基于增强的AVR ＲＩＳC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。

由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间,ATmega1６的数据吞吐率高达1 ＭIＰＳ/MＨｚ，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

ＡTｍｅga16 有如下特点:16Ｋ字节的系统内可编程Ｆlaｓh（具有同时读写的能力,即RＷW),512 字节EEPROM，1K 字节ＳＲAＭ，32 个通用I/O 口线，3２个通用工作寄存器，用于边界扫描的ＪTAG 接口，支持片内调试与编程,三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(Ｔ／Ｃ),片内/外中断，可编程串行UＳＡRＴ，有起始条件检测器的通用串行接口，８路１0位具有可选差分输入级可编程增益(TQＦP 封装) 的ADＣ ,具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。

图1.１ＡTMEGA16引脚定义电源模块：此最小系统中的电源供电模块的电源通过计算机的USB口供给。

通过开关来控制和通电与否。

电源电路中接入了电源指示ＬED,图中R１1为ＬED的限流电阻。

S1 为电源开关。

图1．2 电源模块原理图复位电路：单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RＳT上外接电阻和电容，实现上电复位。

当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。

《电子线路CAD》设计报告学生：vvvvvvvvvv学生学号：*******xxx专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导教师：xxxxxxxx二○一一年十二月二十七日目录1.课程设计的目的 (2)2.课程设计报告容 (2)3.设计过程中的一些问题 (3)4.设计结果 (7)5.设计感想 (8)6.附录 (9)1．课程设计目的（1）通过熟悉Altium Designer软件的界面，进行单片机最小系统板及扩展的原理图设计、创建原理图元件、电路板的设计规划和网络表的载入、PCB的编辑、创建元件封装、报表生成与电路板输出。

（2）了解Altium Designer软件的功能及其使用说明，对软件基本操作能够熟练掌握，熟悉原理图的设计步骤，掌握绘制原理图的方法，并学会网络表及元件清单的生成，双面印制电路板（PCB）的布线流程，创建原理图元件库及其PCB元件库。

（3）培养从事科学实验的技能、技巧，提高分析和解决问题的能力，以及创新能力。

2．课程设计报告容2.1绘制与编辑原理图库与原理图（1）新建PCB工程并保存在已建好文件夹中（2）打开上面的PCB project，在工程下新建原理图（3）设置图纸大小，设置环境，并添加已有元件库（4）新建原理图库绘制变压器（5）放置元件，注意添加已有的封装，原理图布线（6）编译原理图，检查并修改原理图（7）材料清单与网络表生成，为PCB做准备2.2绘制PCB图（1）新建PCB并保存在原来的工程文件夹下（2）新建PCB元件库绘制变压器的封装，并把该封装添加到原理图的变压器中（3）初步设置板的大小，并导入PCB文件（4）设置规则，线宽粗细，间距大小等等（5）对元件进行手动布局，尽量节省材料，去多余板（6）进行简单的预布线，然后自动布线，最后再手动调整，避免多次绕折2.3规则的设定(1)间距宽度的设置(2)线宽的设置3.设计过程中的一些问题和解决方法（1）原理图编译时出现错误，且元件都被划红线。

基于AT89C51单片机的最小系统设计报告摘要：单片机最小系统基本电路由电源、复位及振荡电路组成。

此系统采用单片机AT89C51作为控制器，兼容RS232标准的芯片MAX232单电源电平转换芯片、D9插口实现串行输入；复位电路采用手动复位方式，简单方便；振荡电路采用单片机引脚XTAL1、XTAL2跨接石英晶体振荡器和30pf的微调电容，12MH晶振构成一个稳定的自激振荡器，使得单片机能够以此作为时钟控制信号。

同时，通过对I/O端口进行扩展，实现简单的蜂鸣器的驱动，跑马灯的驱动与显示、4×4矩阵式键盘功能。

AT89C51作为整个系统的控制部分，功能扩展电路的程序设计采用C语言在Keil的编辑器上编程实现。

经过反复调试和测试，系统基本达到设计目标，各项拓展功能均已实现。

关键词：单片机最小系统、系统功能扩展、ATC51、MAX2321.系统设计：1.1设计方案：在比较的基础上，选用ATC51单片机作为最小系统的控制器，设计电源电路、时钟电路、复位电路完成其基本功能。

串行通讯则采用为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片和D9端口,实现系统数据下载；设计LED电路和蜂鸣器电路，实现简单扩展功能；为了进一步丰富其扩展功能，对最小系统进行P2、P0、P1口的I/O口的扩展。

1.2结构框架图：2.单元硬件电路设计2.1时钟电路AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。

这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器，如电路原理图所示在引脚XTAL1和XTAL2跨接晶振Y1和微调电容C1和C6。

电容一般选择30pf ，电容的大小会影响振荡器频率的高低，稳定性和速度。

晶振的频率选择12MHz 。

时钟电路2.2复位电路复位电路一般有两种方式，最简单的为上电自动复位。

由于只要给复位引脚RST加上大于2个机器周期的的高电平就能使单片机复位，因此在RST 端加上一个电容和电阻用来充放电就可实现，如图所示。

一、设计过程当拿到课程设计任务书后，握手先看了看了一下设计目的、内容、要求以及时间安排，然后再到图书馆和电子阅览室查了一些先关资料，为以后的设计任务做好准备。

因为在设计内容中需要在的单片机的P0口接8个上拉电阻，所以我查了一下P0口与其他的I/O有什么不同，经过查阅我知道了P0口不能输出高电平。

同时还要求我们在P2口加一个驱动芯片74LS245，所以我又查了一下74LS245的功能以及使用方法，通过查阅我知道了此芯片具有以下功能74LS245是在电路设计中经常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备,他是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。

74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。

当单片机的I\O口总线负载达到或超过I\O最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。

当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由A 向B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。

通过这些功能和使用方法我知道了此芯片在电路中应该怎么接。

但是单片机在使用之前必须结晶振电路和复位电路，因为这些电路在平时上课经常练，所以就没什么疑问了。

通过以上了解的知识，就应该在大脑中有了一定的思路了，接下来的任务就是设计电路了。

1原理图的绘制（1）首先启动PROTEL 99 SE软件；（2）在File>New中新建一个名为课设的项目文件，并在项目文件中建立一个名为课设的原理图文件，然后再打开此文件，设置好图纸大小以及栅格尺寸；（3）在此界面下添加设计所需要的元器件，并且修改这些元器件的封装、大小以及类型。

（应为此软件中没有AT89C51单片机的元器件，所以需要自己制作）（4）然后把这些添加的元器件按照要求用导线连接起来，就完成了原理图的设计（如图所示）；（5）最后进行ERC电器规则检查，生成元器件清单、网络表等。

2、制作元器件的封装（1）首先在项目文件中建立一个元器件封装的库；（2）经过测量所使用的元器件以及所使用的试验设备制作合适的元器件封装，并保存在库中；3.、PCB图的绘制（1）首先在项目文件中建立一个名为课设的PCB图，并打开；（2）在禁止布线层圈出一个大小为65X65mm的框，并装在网络表，然后执行自动布局命令，将封装放在次框中；（3）运用自己所学的知识调整各元器件位置和距离，保证其走线和布局的最优；（4）位置调整完后设置布线规则，将其设置为单面板，普通线宽为20mil, 电源线宽30mil,地线宽40mil.,将线间距设置为20mil，并且设置了一些更为细节的东西。

学校名称《电子线路印刷版（PCB）设计CAD》实践报告题目：单片机最小系统PCB设计姓名：学号：系别：专业：年级：年月日单片机最小系统PCB设计1 实验目的1.1 熟悉PROTEL的基本操作1.2 掌握用PROTEL绘制原理图的基本方法1.3 掌握用PROTEL制作PCB板的方法1.4 设计一个小型的单片机系统2 实验环境2.1 WINDOWSXP环境2.2 PROTEL 99 SE软件3 实验内容与步骤3.1 原理图的绘制.3.1.1首先启动Protel软件；3.1.2 在File>New中新建一个名为a38.ddb的数据库文件，并将其设置合适的保存位置；3.1.3双击Documents文件夹，再次选择File>New菜单，打开New Document对话框。

双击其中的Schematic Document 图标，新建一个分别为Sheet1.Sch的原理图文件。

3.1.4 双击原理图子文档，启动原理图编辑器。

选择Design>Options菜单，打开Document Options对话框。

选择图纸的规格，然后单击OK；3.1.5 然后就可以按照原理图绘制了；3.1.5.1 电源模块，输出5V 电压，led 发光指示。

3.1.5.2 单片机最小系统：复位电路、晶振时钟电路、P1 口led 电路。

复位电路由一个按键，一个电容，两个电阻构成。

时钟电路由一个晶振和两个小电容构成，时钟电路必须离单片机时钟引脚很近，切忌用长导线连接，否则不易起振，可以直接将晶振的两个引脚直接弯折到单片机引脚上，不要用长导线和跳线。

3.1.5.3 串口电平转换模块，实现串口ISP 程序下载。

单片机输出P3.1（Txd）接7414 的输入，对应输出接串口DR9 输入，串口DR9 输出接7414 输入，对应输出接单片机串行输入P3.0（Rxd）。

3.1.5.4 按键模块：选择这4 个引脚作为输入，是有讲究的，P3.2，P3.3 是单片机两个外部中断输入引脚，P3.4，P3.5 是两个计数器外部时钟输入引脚。

《电子线路CAD》设计报告学生姓名：vvvvvvvvvv学生学号：0109007xxx专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导教师：xxxxxxxx二○一一年十二月二十七日目录1.课程设计的目的 (2)2.课程设计报告内容 (2)3.设计过程中的一些问题 (3)4.设计结果 (7)5.设计感想 (8)6.附录 (9)1．课程设计目的（1）通过熟悉Altium Designer软件的界面，进行单片机最小系统板及扩展的原理图设计、创建原理图元件、电路板的设计规划和网络表的载入、PCB的编辑、创建元件封装、报表生成与电路板输出。

（2）了解Altium Designer软件的功能及其使用说明，对软件基本操作能够熟练掌握，熟悉原理图的设计步骤，掌握绘制原理图的方法，并学会网络表及元件清单的生成，双面印制电路板（PCB）的布线流程，创建原理图元件库及其PCB元件库。

（3）培养从事科学实验的技能、技巧，提高分析和解决问题的能力，以及创新能力。

2．课程设计报告内容2.1绘制与编辑原理图库与原理图（1）新建PCB工程并保存在已建好文件夹中（2）打开上面的PCB project，在工程下新建原理图（3）设置图纸大小，设置环境，并添加已有元件库（4）新建原理图库绘制变压器（5）放置元件，注意添加已有的封装，原理图布线（6）编译原理图，检查并修改原理图（7）材料清单与网络表生成，为PCB做准备2.2绘制PCB图（1）新建PCB并保存在原来的工程文件夹下（2）新建PCB元件库绘制变压器的封装，并把该封装添加到原理图的变压器中（3）初步设置板的大小，并导入PCB文件（4）设置规则，线宽粗细，间距大小等等（5）对元件进行手动布局，尽量节省材料，去多余板（6）进行简单的预布线，然后自动布线，最后再手动调整，避免多次绕折2.3规则的设定(1)间距宽度的设置(2)线宽的设置3.设计过程中的一些问题和解决方法（1）原理图编译时出现错误，且元件都被划红线。