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1、第四章 绘制单片机数码显示原理图电子课件 中职 电子CAD-Protel DXP 2004 SP2电路设计（第2版）（高教版）第四章绘制单片机显示原理图教学目标本章主要以绘制单片机显示原理图为例，以达到以下学习目标：知识目标：u 理解总线、总线入口、网络标签的作用。技能目标：u 掌握总线、总线入口、网络标签的绘制方法。u 了解元件的阵列粘贴方法。u 掌握原理图元件的打印和报表生成。4.1 单片机显示整体电路图如下页图所示，分析该原理图可知，该电路主要由单片机U1（80C31）、驱动芯片U2（74LS245）以及数码管组成。由于驱动芯片和数码管之间的连线比较复杂，连线达到8条之多。如果还是采用前
2、面介绍的方法直接进行连线，势必导致连线交叉太多，距离过长，既不便于绘制，又不便于原理图的识图和分析，因此必须采用网络标签和总线的方法进行绘制。总线、总线入口、网络标签图4.1 单片机显示原理图总线：指原理图中数量较多，距离较长，且具有相同或相近功能的一组导线。如图中驱动芯片和数码管之间的连线，数量很多，达16条连线，距离也较长，如果一条一条直接连接，势必导致原理图导线纵横交错，绘制的原理图不美观而且容易连错。而看图时由于平行线较多，极易由一条导线看到另一条导线，导致识图不便。它们都是驱动数码管笔段的导线，电气特性相同。此时可以将该组导线组合为电缆形式（如网线一样），用一条粗线来表示一组导线，这
3、就是总线。如下页图中的R1R8和DLED1、DLED2之间的粗线就是总线。总线入口网络标签 总线 总线、总线入口和网络标签总线入口：从总线中引出的分支端口。和电缆一样，中间传输过程中是整条电缆架线，但到终端与具体的电器设备和控制元件引脚相连时却要分导线引出，分别相连。总线代表的是具有相同电气特性的一组导线，因此它不是单独的一根普通导线，它也必须以总线入口来引出各条分导线。网络标签：导线的电气标注。具有相同网络标签的导线表示电气上是连接在一起的相同导线，只是因为从总线入口引出，或由于距离过长、减少交叉等原因，没有直接连接在一起。网络标签一般由字母（或字母加数字）组成，用于表示图纸中相同的导线。电
4、路图中是否采用总线方式进行绘制，主要看需要相连的多条导线是否具有相同或相近的功能，如果具有就可以采用总线的方式绘制。如果连接的导线虽然距离较长，但彼此间功能不同，或者需连接的导线数量不多，此时不宜采用总线的方式，但可以采用添加网络标签的方法来表示需连通的导线，如图中的P26、P27。4.2 查找放置核心元件4.2.1 新建原理图文件1.创建项目。参考项目一任务三，执行菜单命令【文件】/【创建】/【项目】/【PCB 项目】，新建一个项目文件。2.用鼠标右键单击该项目，在弹出的菜单中选择【保存项目】命令，将新建项目文件保存为“单片机数码管显示电路.PRJPCB”。3.执行菜单命令【文件】/【创建】
5、/【原理图】，新建一个原理图文件。4.2.2 查找并放置核心元件1.项目中的核心元件为U1和U2，U1单片机型号为“80C31”，利用查找功能找到该元件。查找时使用通配符*，在【Name】栏输入“*80*31*”，可以在“Dallas Microcontroller 8-Bit.IntLib”库中找到元件“DS80C310-MCG”。2.U2型号为“74LS245”，利用查找功能找到该元件。查找时使用通配符*，在【Name】栏输入“*74*245*”，可以在“FSC Interface Line Transceiver.IntLib”库中找到元件“74AC245MTC”。对于一些并列相连的多条
6、导线，为了加快电路的绘制速度，可以利用元件的拖动功能自动产生导线，因为元件在拖动过程中相连的导线不会断裂。小技巧：利用元件的拖动自动产生导线。放置元件时将引脚相连1.在放置U2时，与U1要相连的引脚连接，如图所示。拖动元件自动产生导线2.执行菜单命令【编辑】/【移动】/【拖动】，出现十字光标，对准要拖动的元件U2，点击一次鼠标左键，即可拖动元件U2，如图所示，自动在原来连接的引脚间产生导线。4.3 粘贴队列4.3.1粘贴队列基本概念对于电路中数量较多且摆放有序的同类型元件，可以采用粘贴队列的方式快速放置元件。如本实例中的R1R8，都属于电阻，数量较多，排列整齐有序，就可以利用粘贴队列功能放置。
7、4.3.2 放置基准元件利用粘贴队列功能前，必须要先放置一个基准元件，后面粘贴队列时以此为原型。先在原理图中放置一个电阻R0，如下页（a）图所示，其元件属性栏如下页(b)图所示，将电阻标识符设为R0，主要是为后面粘贴队列时电阻标识符从1开始，并隐藏标识符、注释、参数，使其在图纸上不显示出来。因为电阻排列非常紧密，如果标识符、注释、参数全部显示出来，将使图纸非常拥挤，反而不便于识图。(a)电阻R0(b)电阻R0的属性设置放置基准电阻R0误区纠正：电阻R0的标识符、参数只是没有显示而已，并不是没有或可随便设置，不要将其设置为空，否则在制作PCB板时将出错。电阻R0放置好后，复制该电阻，以便后面粘贴
8、队列时以此为基准。4.3.3 粘贴队列操作方法1.设置粘贴队列参数放置好基准电阻后，执行菜单命令【编辑】/【粘贴队列】，弹出如图所示的阵列粘贴对话框。阵列粘贴对话框各参数含义如下：【项目数】：粘贴元件的个数，如本例为8个。【主增量】：元件标识符增加的步距，如本例中设为1，则粘贴的电阻标识符为R1逐步增加到R8，如果设为2，则电阻标识符由R2、R4、R6逐步增加。【次增量】：一般设置为0。【水平】：水平方向排列步距，即被粘贴元件在水平方向按此步距依次排列。本例电阻要求在水平方向对齐，所以该项设为0。【垂直】：垂直方向排列步距，即被粘贴元件在垂直方向按此步距依次排列。本例电阻要求在垂直方向相隔10
9、个单位，且向下排列，所以该项设为-10。2.点击放置设置好后，点击【确认】按钮，将光标对准放置位置点击一下鼠标左键，即可在指定位置垂直放置8个电阻，如图所示。粘贴队列产生的八个电阻3.检查放置结果。检查电阻R1R8的标识符和参数。双击电阻弹出属性对话框，检查电阻的标识符和参数是否符合要求。4.添加文字说明。由于电阻R1R8标识符和参数都隐藏了，为了方便工程人员读图，对电阻R1R8添加文字说明，选择实用工具中的文字工具 按【Tab】键弹出属性对话框,完成后的效果文字工具属性对话框 添加文字说明提示：粘贴队列可以快速放置较多相同的元件，但对于初学者而言，操作较麻烦，如果暂时不会，可以采用原来的方法
10、逐个放置。4.4 绘制并放置自制元件4.4.1 绘制数码管参考项目三任务二，自制图纸中的数码管原理图元件。提示：或者将原自制数码管原理图元件的库文件添加到本项目中。具体方法为：选中本项目“单片机数码管显示电路.PRJPCB”，右键弹出浮动菜单，选择【追加已有的文件到项目中】，在弹出的打开文件对话框中选中项目三中已经建立的“自制原理图库.Schlib”。4.4.2 放置自制元件 有二种方法可以将已经制作好的原理图元件放置到图纸上：1.通过库编辑面板放置如图所示，点击【放置】按钮，编辑器自动转到原理图图纸，并在光标处带出自制的数码管原理图元件，如下页图所示，点击鼠标即可放置到图纸上。通过库编辑面板
11、放置自制元件放置数码管元件2.通过元件库放置自制好数码管原理图元件并保存后，此时在元件库中就有了自己制作的元件库，如图所示，可以像使用DXP自带元件库一样，双击数码管元件可以将其从库中取出并放置到图纸中。元件库中自制的元件4.4.3 更新自制元件当自制元件已经放置到图纸中，但后来发现元件绘制错误，在对原来绘制的元件进行修改后，必须更新原理图中已经放置的元件。下面以将数码管的小数点由实心改为空心为例，讲解具体操作步骤。1.打开自制的原理图库文件，如图所示。打开自制的原理图库文件2.对数码管进行修改双击小数点圆心，由于该处有二个对象，一个是数码管矩形框（Rectangle），一个是小数点椭圆（El
12、lipse），因此出现多对象选择对话框，如图所示，选择【Ellipse】多对象选择对话框 椭圆参数对话框弹出椭圆参数对话框，如图所示，为了将小数点由实心改为空心，将【画实心】前复选框不选中，同时将【边缘宽】栏改为【Medium】中等小数点修改为空心点击【确定】按钮后，数码管小数点变为空心，如图所示。3.保存修改结果 4.更新原理图执行菜单命令【工具】/【更新原理图】，出现如图所示的更新原理图对话框，提示图纸中将有2个元件被更新，点击【OK】按钮，即可将图纸中的数码管全部进行更新。更新原理图对话框4.5 添加网络标签和绘制总线4.5.1 添加网络标签网络标签用来表示图纸中本该相连的导线，相同网络
13、标签的不同导线表示电气上是连接在一起的，如下页图所示。下面以添加图中网络标签P26、P27为例，讲解具体的操作方法。由于网络标签表示导线连接在一起，因此其具有电气特性，必须使用配线工具中的网络标签工具 同时注意网络标签必须添加在其代表的导线上。红色细波浪线图4.18 相同网络标签表示导线连接在一起 提示：细心的读者可能会发现上页图中单片机80C31元件右边有红色的细波浪线，表示该元件属性设置有错误，如没有元件标识符或与其它元件标识符重复。1.绘制要添加网络标签的导线由于网络标签一定要添加在导线上，因此在添加前，必须先绘制一段导线，如下页图所示。不要将网络标签直接添加在元件引脚或导线附近的空白区
14、域，否则网络标签和导线之间没有建立起电气联系。2.设置网络标签选择配线工具中的网络标签工具，按下键盘上的【Tab】键，弹出网络标签属性对话框，如图4.20所示，在【网络】栏输入“P26”，可以点击【字体】栏的【变更】按钮。改变文字的字体和大小,点击【确认】按钮完成设置。3.放置网络标签此时光标变为十字型，并且带出网络标签“P26”，将光标移动到要添加网络标签的导线上，此时导线上出现黑色小十字型电气节点，如图所示，单击鼠标左键即可放置该网络标签。添加网络标签添加完网络标签“P26”后，其标识符自带更新为P27，可以继续放置。4.添加另一端导线的网络标签 依据相同的方法，添加另一端导线的网络标签，
15、完成后的效果如图所示。添加完成的“P26”网络标签误区纠正：有很多初学者经常误用文字工具来添加网络标签。导致原理图表面看上去和原图一致，但由于文字工具属于实用工具，不具有电气特性，使导线没有连接在一起，导致后面的PCB板制作错误。4.5.2 绘制总线单纯的网络标签虽然可以表示图纸中相连的导线，但是由于连接位置的随意性，给工程人员分析图纸，查找相同的网络标签带来一定困难。如果需连接的一组导线虽然距离较长，数量较多，但具有相同的电气特性，此时采用总线的方式可以增加识图的方便直观性，因为此时同一组的网络标签全部位于该总线上，缩小了查看的范围。总线代表的是具有相同电气特性的一组导线，因此它不是单独的一
16、根普通导线，它以总线入口引出各条分导线，而以网络标签来标识和区分各分导线，具有相同网络标签的分导线是同一根导线，如下页图所示，因此，总线和总线入口、网络标签密不可分，下面介绍总线的绘制方法。总线入口总线网络标号总线、总线入口和网络标签1.绘制分导线因为要添加网络标签标识各分导线，在添加各网络标签前，最好先绘制好各分导线，如图所示。绘制各分导线2.放置总线入口总线中各分导线的引出必须使用专用的总线入口工具绘制，不能将分导线直接连接于总线上。选择配线工具中的绘制总线入口工具 将弹出十字光标，并带出总线入口，如下页图所示，将光标靠近分导线，同时可以按键盘上的【空格】键调节总线入口的方向。当和分导线的
17、端点接触并出现十字型电气节点时，表示连接正常，单击鼠标左键即可放置一个总线入口。放置总线入口放置完一个总线入口后，仍处于总线入口的放置状态，可以继续放置，放置好后单击鼠标右键结束放置状态。3.添加网络标签选择配线工具中的 工具，为各分导线添加网络标签，如图所示。为各分导线添加网络标签4.绘制总线在完成了以上步骤后，接下来就可绘制总线了，选择配线工具中的绘制总线工具出现十字光标，靠近总线入口，出现电气节点，表示接触良好，单击鼠标左键即可绘制总线，总线的绘制方法和导线基本相同，如图所示。绘制总线提示：总线绘制过程中，在拐角处可以按【Shift】+【空格】键转换拐角类型。5.根据相同的方法，将总线的
18、其余部分绘制完成。4.6 生成元件报表清单对于比较复杂的设计项目而言，元件数量较多，种类繁杂，即使同类型的元件，封装可能也不相同，如果凭人工统计，很难将项目中用到的所有元件统计正确，为了更好的安装、购买元件，利用DXP提供的报表功能可以轻松地生成元件报表清单。下面以本项目原理图元件报表清单为例，讲解元件报表清单的生产方法。1.打开元器件列表对话框。打开原理图文件，执行菜单命令【报告】/【Bill of Materials】,弹出如下页图所示的元器件列表对话框。默认情况下，元件列表将项目中的所有元件的【Discription】元件描述、【Designator】元件标识符、【Footprint】封
19、装名称、【LibRef】原理图元件名称、【Quantity】元件数量几项按顺序列出，如图4.28所示。元器件列表对话框2.更改要显示的列信息在左边的【其它列】栏可以通过每项后面的复选框来更改报表中要显示的项目。如为了便于元件购买，可以添加【Comment】元件型号、【Value】元件参数项目。添加【Comment】和【Value】项3.生成元件报表清单单击元器件列表对话框中的【报告】按钮，可以生成如下页图所示的元件报表清单。元件报表清单在元件报表清单中点击【打印】按钮，就可以打印出元件报表清单。点击【输出】按钮可以弹出导出元件报表清单对话框，如图所示，可以在【保存类型】中选定保存文件的类型，常
20、用的如（*.xls）和（*.pdf）等。导出元件报表清单4.7 打印原理图文件1.打印预览当原理图文件设计完成后，DXP可以方便的将原理图打印出来。执行菜单命令【文件】/【打印预览】将弹出打印预览对话框，可以预览和设置原理图的打印效果，如下页图所示。原理图打印预览对话框2.设置纸张在图纸中心单击鼠标右键，将弹出如图4.33所示的浮动菜单，主要子菜单项的含义如下。【复制】：复制图纸。【输出图元文件】：即以图片形式导出原理图。【打印】：打印原理图。【打印设定】：设置打印机。设置纸张【页面设置】:执行该菜单命令，将弹出如图所示设置纸张对话框，可以在【尺寸】栏中设置纸张的大小，在其下方选择图纸的方向，
21、在【刻度模式】比例模式栏最好采用默认项【Fit Document On Page】，将自动调整原理图比例使其适合于纸张大小，否则，用户还需在其下方设置比例大小。还可在【彩色组】设置框中选择原理图的输出模式。3.设置打印机和打印点击【打印】按钮可以弹出如图所示的打印设置对话框，可以进一步设置打印参数，设置好后点击【确认】按钮开始打印。设置打印参数上机实训：绘制U盘原理图1.上机任务U盘的整体电路图如下页图所示，分析该原理图可知，该电路主要由U盘控制器U2（IC1114）和存储器U3（三星K9F0BDUDB）组成，而电压转换器U1完成将电脑提供的VUSB电压转换为VCC电压。U 盘原理图2.任务分
22、析原理图中的几个核心元件，电压转换器U1、控制器U2、存储器U3和写保护开关SW1，都必须自己创建。同时为了连线简单清晰，控制器和存储器之间采用了总线的方式连接。3.操作步骤和提示（1）新建工程文件，并保存为“UPAN.PRJPCB”。（2）新建原理图文件，并保存为“UPAN.SCHDOC”。（3）新建原理图库文件，并保存为“UPAN.SCHLIB”，并分别绘制U盘控制器U2（IC1114）、存储器U3（三星K9F0BDUDB）、电压转换器U1（AT2101）、写保护开关SW1的原理图符号。U盘控制器IC1114存储器三星K9F0BDUDB电压转换器AT2101 写保护开关（4）将自制的元件放置到原理图中。（5）绘制总线和其它导线。（6）添加电源、接地符号以及网络标签。（7）产生原理图元件报表清单，要求包含元件参数。（8）练习原理图的打印预览。本章小结：本章以绘制单片机显示电路原理图为例，重点讲解了网络标签、总线的作用以及绘制方法，同时还介绍了材料报表的生成，以及原理图的打印等知识和技能。