基于STC89C52单片机的电子密码锁
学生姓名： xx
学生学号： xxxxx
院（系）：电气信息工程学院
年级专业： 2010级电子信息工程2班
指导教师：陶文英
二〇一三年六月
摘要
随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事情屡见不鲜，电子密码锁具有安全性能高，成本低，功耗低，操作简单等优点使其作为防盗卫士的角色越来越重要。
从经济实用角度出发，采用51系列单片机，设计一款可更改密码，LCD1602显示,具有报警功能，该电子密码锁体积小，易于开发，成本较低，安全性高，能将其存储的现场历史数据及时上报给上位机系统，实现网络实时监控，方便管理人员及时分析和处理数据。其性能和安全性已大大超过了机械锁，特点有保密性好,编码量多,远远大于弹子锁，随机开锁成功率几乎为零；密码可变，用户可以经常更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因人员的更替而使锁的密级下降；误码输入保护。当输入密码多次错误时，报警系统自动启动；电子密码锁操作简单易行，受到广大用户的亲睐。
关键词单片机, 密码锁, 更改密码, LCD1602
目录
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1 绪论
1.1电子密码锁简介 (1)
1.2 电子密码锁的发展趋势 (1)
2 设计方案 (3)
3 主要元器件 (4)
3.1 主控芯片STC89C52 (4)
3.2 晶体振荡器 (8)
3.3 LCD显示密码模块的设计 (9)
3.3.1 LCD1602简介 (9)
3.3.2 LCD1602液晶显示模块与单片机连接电路 (11)
4 硬件系统设计 (12)
4.1 设计原理 (12)
4.2 电源输入电路 (12)
4.3 矩阵键盘 (13)
4.4 复位电路 (14)
4.5 晶振电路 (14)
4.6 报警电路 (15)
4.7 显示电路 (15)
4.8 开锁电路 (16)
4.9 电路总体构成 (16)
5 软件程序设计 (18)
5.1 主程序流程介绍 (18)
5.2 键盘模块流程图 (19)
5.3 显示模块流程图 (21)
5.4 修改密码流程图 (22)
5.5 开锁和报警模块流程图 (23)
6 电子密码锁的系统调试及仿真 (25)
6.1硬件电路调试及结果分析 (25)
6.2软件调试及功能分析 (25)
6.2.1调试过程 (25)
6.2.2 仿真结果分 (26)
7 结论 (29)
参考文献 (30)
附录： (31)
1 绪论
1.1电子密码锁简介
电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心，通过编程来实现的。其性能和安全性已大大超过了机械锁。其特点如下：
1) 保密性好，编码量多，远远大于弹子锁。随机开锁成功率几乎为零。
2) 密码可变，用户可以随时更改密码，防止密码被盗，同时也可以避免因
人员的更替而使锁的密级下降。
3) 误码输入保护，当输入密码多次错误时，报警系统自动启动。
4) 无活动零件，不会磨损，寿命长。
5) 使用灵活性好，不像机械锁必须佩带钥匙才能开锁。
6) 电子密码锁操作简单易行，一学即会。
1.2 电子密码锁的发展趋势
日常生活和工作中，住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。目前门锁主要用弹子锁，其钥匙容易丢失；保险箱主要用机械密码锁，其结构较为复杂，制造精度要求高，成本高，且易出现故障，人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。针对这些锁具给人们带来的不便若使用机械式钥匙开锁，为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。由于电子器件所限，以前开发的电子密码锁，其种类不多，保密性差，最基本的就是只依靠最简单的模拟电子开关来实现的，制作简单但很不安全，在后为多是基于EDA来实现的，其电路结构复杂，电子元件繁多，也有使用早先的20引角的2051系列单片机来实现的，但密码简单，易破解。随着电子元件的进一步发展，电子密码锁也出现了很多的种类，功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前的单密码输入发展到现在的，密码加感应元件，实现了真真的电子加密，
用户只有密码或电子钥匙中的一样，是打不开锁的，随着电子元件的发展及人们对保密性需求的提高出现了越来越多的电子密码锁。出于安全、方便等方面的需要许多电子密码锁已相继问世。但这类产品的特点是针对特定有效卡、指纹或声音有效，且不能实现远程控制，只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜、房间等。由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。可以看出组合使用电子信息是电子密码锁以后发展的趋势。
2 设计方案
采用以单片机为核心的控制方案
由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。一般来说在选取单片机时从下面几个方面考虑：性能、存储器、运行速度、I/O口、定时/计数器、串行接口、模拟电路功能、工作电压、功耗、封装形式、抗干扰性、保密性，除了以上的一些的还有一些最基本的比如：中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内有无时钟振荡器、有无上电复位功能等。在开发过程中单片机还受到：开发工具、编程器、开发成本、开发人员的适应性、技术支持和服务等等因素。基于以上因素本设计选用单片机STC89C52作为本设计的核心元件，利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接LCD1602液晶显示屏用于显示作用。当用户需要开锁时，先按键盘开锁键之后按键盘的数字键0－9输入密码。密码输完后按下确认键，如果密码输入正确则开锁，不正确则重新输入密码，当三次密码错误则发出报警；当用户需要修改密码时，先按下键盘设置键后输入原来的密码，只有当输入的原密码正确开锁后才能设置新密码。新密码输入无误后按确认键使新密码将得到存储，密码修改成功。
3 主要元器件
3.1 主控芯片STC89C52
1）STC89C52单片机的主要特性如下：
Stc89c52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，stc的stc89c52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，stc89c52芯片引脚图如图3-1所示。
图3-1 stc89c52芯片引脚图
主要特性：
·与MCS-51 兼容
·8K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·6个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2）STC89C52RC 引脚功能说明：
1、主电源引脚V
SS 和V
SS
STC89C52芯片引脚图
V
SS
——（40脚）接+5V电压；
V
SS
——（20脚）接地。
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对SHMOS单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。
3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/V
PP
①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，
与V
SS
引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。
V
SS
掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当
V
SS
主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±0.5V）内，
VPD就向内部RAM提供备用电源。
②ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出
用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期
性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的
时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过
一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。
对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲
（PROG）。
③PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程
序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，
每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以
驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。
④EA/V
引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PS（程PP（
序计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80S51）或1FFFH（对8052）时，将自动
转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存
储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，
所以EA脚须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。
对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加
）。
21V的编程电源（V
PP
4．控制或与其它电源复用引脚 RST/Vpd，ALE/PROG，PSEN 和EA/Vpp。
RST/Vpd 当振荡器运行时。在此引脚上出现两个机器同期的高电平（由低到
高跳变），将使单片机复位。
在 VSS掉电期间，此引脚可接上备用电源，由 Vpd向内部 RAM提供备用电
源，以保持内部RAM中的数据。
ALE/PROG 正常操作时为ALE功能（允许地址钱存），提供把地址的低字节锁
存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡周期的1/6）周期性地发出正脉
冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访
问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 ALE端可以驱动（吸收或输出电
流）八个 LSTTL电路。
对于 EPROM型单片机，在 EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（PROG功能）。
PSEN 外部程序存储器读选通信号输出端。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间；PSEN 在每个机器周期内两次有效。 PSEN 同样可以驱动八个LSTTL 输入。
EA／Vpp EA为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA为高电平时，访问内部程序存储器（PS值小于4K）。当EA为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。
5、输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）
①P0口（39脚至32脚）：是双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个LS型的TTL负载。
②P1口（1脚至8脚）：是准双向8位I/O口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。对8052、8032，P1.0引脚的第二功能为T2定时/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2外部控制端。对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。
③P2口（21脚至28脚）：是准双向8位I/O口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证期间，它接收高8位地址。P2可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。
④P3口（10脚至17脚）：是准双向8位I/O口，在MSS-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。P3能驱动（吸收或输出电流）4个LS型的TTL负载。
作为第一功能使用时，就作为普通I/O口用，功能和操作方法与P1口相同。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表所示。
值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。如表3-1。
表3-1 P3口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
3.2 晶体振荡器
晶体振荡器，简称晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例，要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样，频率发生器就必须提供一个44.1kHz 或48kHz的时钟频率。如果需要对这两种音频同时支持的话，声卡就需要有两颗晶振。但是现在的娱乐级声卡为了降低成本，通常都采用SCR将输出的采样频率固定在48kHz，但是SRC会对音质带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。现在应用最广泛的是石英晶体振荡器。
石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐振回路的晶体谐振元件。石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、单片机、数字仪器仪表等电子设备中。为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。在单片机中为其提供时钟频率。
石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。只要在晶体振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振
器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。
时钟信号用来提供单片机片内的各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。外接晶体以及电容C2和C3构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值为30pF左右，晶振频率选11.0592MHz
3.3 LCD显示密码模块的设计
显示模块主要由LCD1602显示屏组成，他显示的是键盘输入的密码，以及密码正确与错误的提示。当输入密码时，出于安全性的考虑，显示的密码是有*号代替，为暗密。当输入六位密码后按下确认键，系统会与存于ROM的密码对比，若密码错误，显示屏会显示Error，若密码正确，显示屏会显示Right。
3.3.1 LCD1602简介
1） 1602功能介绍
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。2）1602LCD 采用标准的 14脚（无背光）或 16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下表3-2所示:
表3-2 引脚功能说明
编号符号引脚说明编号符号引脚说明
1 VSS 电源地9 D
2 数据
2 VDD 电源正极10 D
3 数据
3 VL 液晶显示偏压11 D
4 数据
4 RS 数据/命令选择12 D
5 数据
5 R/W 读/写选择13 D
6 数据
6 E 使能信号14 D
7 数据
7 D0 数据15 BLA 背光源正极
8 D1 数据16 BLK 背光源负极
其引脚图如下图3-2所示：
图3-2 LCD1602引脚图
3) LCD寄存器的选择
表3-3 LCD寄存器的选择
E R/W RS 功能说明
1 1 0 写入命令寄存器
1 1 1 写入数据寄存器
1 1 0 读取忙碌标志及RAM地址
1 1 1 读取RAM数据
0 X 1 不动作
3.3.2 LCD1602液晶显示模块与单片机连接电路
图3-3 LCD1602液晶显示模块与单片机连接电路
4 硬件系统设计
4.1 设计原理
本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。
本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，软件部分对应的由主程序、初始化程序、LCD 显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置程序、EEPROM 读写程序和延时程序等组成。
图4-1 组成原理
4.2 电源输入电路
三端集成稳压器LM7805和LM7905是作为固定输出电压的典型应用。正常
复位电路
振荡电路
键盘电路
开锁电路
STC 89C 52 单片机
显示电路
报警电路
工作时，输入、输出电压差为2--3V。电容C为输入稳定电容，其作用是减小纹波，消振、抑制高频和脉冲干扰，它一般为0.1--1uF。电容C为输出稳定电容，其作用是改善负载的瞬态响应，它一般为1uF。使用三端稳压器时要根据输出电流的大小选择加散热器，否则会由于过热而无法工作到额定电流。
图4-2 电源输入电路
4.3 矩阵键盘
由于本设计所用到的按键数量较多而不适合用独立按键式键盘。采用的是矩阵式按键键盘，它由行线和列线组成，也称行列式键盘，按键位于行列的交叉点上，密码锁的密码由键盘输入完成，与独立式按键键盘相比，要节省很多I/O 口。本设计中使用的这个4*4键盘不但能完成密码的输入还能作特别功能键使用，比如清空显示功能等。键盘的每个按键功能在程序设计中设置。其大体功能（看键盘按键上的标记）及与单片机引脚接法。
图4-3 矩阵键盘
4.4 复位电路
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，例如复位后PC＝0000H，使单片机从第—个单元取指令。无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。在复位期间（即RST为高电平期间），P0口为高组态，P1－P3口输出高电平；外部程序存储器读选通信号PSEN无效。地址锁存信号ALE也为高电平。根据实际情况选择如图2-8所示的复位电路。该电路在最简单的复位电路下增加了手动复位按键，在接通电源瞬间，电容C1上的电压很小，复位下拉电阻上的电压接近电源电压，即RST为高电平，在电容充电的过程中RST端电压逐渐下降，当RST端的电压小于某一数值后，CPU脱离复位状态，由于电容C1足够大，可以保证RST 高电平有效时间大于24个振荡周期，CPU能够可靠复位。增加手动复位按键是为了避免死机时无法可靠复位。当复位按键按下后电容C1通过R5放电。当电容C1放电结束后，RST端的电位由R11与R15分压比决定。由于R11< 图4-4 复位电路 4.5 晶振电路 STC89C52引脚XTAL1和XTAL2与晶体振荡器及电容C2、C1按下图所示方式连接。晶振、电容C2／C3及片内与非门（作为反馈、放大元件）构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容C1、C2的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在0～33MHz之间，电容C2、C3取值范围在30pF左右。根据实际情况，本设计中采用11.0592MHZ做系统的外部晶振。电容取值为33pF。 图4-5 晶振电路 4.6 报警电路 报警部分由陶瓷压电发声装置及外围电路组成，加电后不发声，当有键按下时，“叮”声，每按一下，发声一次，密码正确时，不发声直接开锁，当密码输入错误时，单片机的P3.3引脚为低电平，三极管T3导喇叭发出噪鸣声报警。 图4-6 报警电路 4.7 显示电路 LCD1602液晶显示屏显示。 图4-7 显示电路 4.8 开锁电路 通过单片机开锁执行机构，发光二极管D1 发光以替代达到开锁的目的。 图4-8 开锁电路 开锁原理： 图4-9 开锁原理 4.9 电路总体构成 在确定了选用什么型号的单片机后，就要确定在外围电路，其外围电路包括电源输入部分、键盘输入部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分组成，根据实际情况键盘输入部分选择4*4矩阵键盘，显示部分选择LCD1602液晶显示屏来完成。本次设计的各大模块在上述章节中已仔细介绍了，将各大模块融合在一起后组成电子密码锁硬件电路，键盘输入模块和LCD1602液 晶显示屏显示模块是最主要的两大模块，键盘主要是完成密码的输入、修改密码、 消除密码等等任务。而显示模块则是主要完成输入密码的显示以及密码输入正确或者错误的提示。而剩余的就是报警模块、开锁模块以及单片机的最小系统。开锁顾名思义就是密码输入正确后打开大门，而报警主要是为安全着想，当有人非法入侵时便于抓住犯人。单片机最小系统则是单片机正常运行的保障。总的硬件电路如图4-10。 L E D 单片机 微控制器 P1.0低电平 返N Y 密码正 PCB板电路原理图分模块解析 前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件,它们的连线纵横交叉，形式变化多端,初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现,它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木,虽然只有十来种或二三十种块块,可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路,经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领,看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类,每一类又有好多种,全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点,因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从２20 伏市电变换成直流电，应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分,见图１。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 ( 1 )半波整流 半波整流电路只需一个二极管,见图 2 ( a )。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时ＶD 截止,负载 R 上得到的是脉动的直流电 STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 单片机总控制电路如下图4—1： 图4—1单片机总控制电路 1.时钟电路 STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引 脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图4—2(a) 所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图4—2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。 示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。 RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。 1.5 PCB 板的设计步骤 （1 ）方案分析 决定电路原理图如何设计，同时也影响到 PCB 板如何规划。根据设计要求进行方案比较、选择，元 器件的选择等，开发项目中最重要的环节。 （2 ）电路仿真 在设计电路原理图之前，有时会会对某一部分电路设计并不十分确定，因此需要通过电路方针来验 证。还可以用于确定电路中某些重要器件参数。 （3 ）设计原理图元件 PROTEL DXP 提供了丰富的原理图元件库，但不可能包括所有元件，必要时需动手设计原理图元件，建立 自己的元件库。 （4）绘制原理图 找到所有需要的原理元件后，开始原理图绘制。根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。完成原 理图后，用ERC （电气法则检查）工具查错。找到岀错原因并修改原理图电路，重新查错到没有原则性错误为 止。 5 ）设计元件圭寸装 和原理图元件一样， PROTEL DXF 也不可能提供所有元件的封装。需要时自行设计并建立新的元件封装库。 6）设计PCB 板 确认原理图没有错误之后，开始 PCB 板的绘制。首先绘岀 PCB 板的轮廓，确定工艺要求（如使用几层板 等）。然后将原理图传输到 PCB 板中，在网络表、设计规则和原理图的引导下布局和布线。利用设计规则查 错。是电路设计的另一个关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同 要求 （7 ）文档整理 对原理图、PCB 图及器件清单等文件予以保存，以便以后维护和修改 DXP 的元器件库有原理图元件库、 PCB 元件库和集成元件库，扩展名分别为 DXP 仍然可以打开并使用 Protel 以往版本的元件库文件。 在创建一个新的原理图文件后 ，DXP 默认为该文件装载两个集成元器件库: Miscellaneous Connectors.IntLib 。因为这两个集成元器件库中包含有最常用的元器件。 注意： Protel DXP 中，默认的工作组的文件名后缀为 .PrjGrp ，默认的项目文件名后缀为 .PrjPCB 。如 果新建的是 FPGA 设计项目建立的项目文件称后缀为 .PrjFpg 。 也可以将某个文件夹下的所有元件库一次性都添加进来， 方法是：采用类似于 Windows 的操作，先选中该文 件夹下的第一个元件库文件后，按住 Shift 键再选中元件库里的最后一个文件，这样就能选中该文件夹下的所 有文件，最后点打开按钮，即可完成添加元件库操作。 3.1原理图的设计方法和步骤 下面就以下图 所示的简单 555定时器电路图为例，介绍电路原理图的设计方法和步骤。 3.1.1创建一个新项目 电路设计主要包括原理图设计和 PCB 设计。首先创建一个新项目，然后在项目中添加原理图文件和 PCB 文件，创建一个新项目方法： ?单击设计管理窗口底部的 File 按钮，弹岀一个面板。 ? New 子面板中单击 Blank Project （ PCB ）选项，将弹岀 Projects 工作面板。 ?建立了一个新的项目后，执行菜单命令 File/Save Project As ，将新项目重命名为 "myProject1 . PrjPCB ”保存该项目到合适位置 3.1.2创建一张新的原理图图纸 ?执行菜单命令 New / Schematic 创建一张新的原理图文件。 ?可以看到 Sheetl.SchDoc 的原理图文件，同时原理图文件夹自动添加到项目中。 ?执行菜单命令 File/Save As ，将新原理 SchLib 、PcbLib 、IntLib 。但 Miscellaneous Devices 」ntLib 禾 单片机开发板的制作步骤 单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥控电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生单片机实验板普遍称为单片机开发板、也有单片机学习板的称呼。比较有名的例如电子人DZR-01A单片机开发板。 单片机开发板是用于学习51、STC、AVR型号的单片机实验设备。根据单片机使用的型号又有51单片机开发板、STC单片机开发板、AVR单片机开发板。常见配套有硬件、实验程序源码、电路原理图、电路PCB图等学习资料。例如电子人单片机开发板，针对部分学者需要特别配套有VB上位机软件开发,游戏开发等教程学习资料。开发此类单片机开发板的公司一般提供完善的售后服务与技术支持。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 常见配套资源如下： STC89C52RC单片机介绍 STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。 主要特性如下： 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051. 工作电压：～（5V单片机）/～（3V单片机） 工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz 用户应用程序空间为8K字节 片上集成512字节RAM 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O口用时，需加上拉电阻。 ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/,TxD/）直接下载用户程序，数秒 即可完成一片 具有EEPROM功能 具有看门狗功能 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART 工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级） PDIP封装 STC89C52RC单片机的工作模式 掉电模式：典型功耗<μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行 原程序 空闲模式：典型功耗2mA 正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 STC89C52RC引脚图 STC89C52RC引脚功能说明 VCC（40引脚）：电源电压 VSS（20引脚）：接地 P0端口（～，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。 PCB电路板原理图的设计步骤 PCB从单层发展到双面、多层和挠性，并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印刷板在未来设备的发展工程中，仍然保持着强大的生命力。那 么PCB是如何设计的呢？看完以下七大步骤就懂啦！ 1、前期准备 包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH 元件库和PCB元件封装库。PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。原则上先建立PC的元件封装库，再建立原理图SCH元件库PCB元件封装库要求较高，它直接影响PCB的安装；原理图SCH元件库要求相对宽松，但要注意定义好管脚属性和与PCB元件封装库的对应关系。 2、PCB结构设计 根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB 板框，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。 3、PCB布局设计 布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成网络表（Design→Create Netlist），之后在PCB软件中导入网络表（Design →Import Netlist）。网络表导入成功后会存在于软件后台，通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接，这时就可以对器件进行布局设计了。 PCB布局设计是PCB整个设计流程中的重要工序，越复杂的PCB板，布局的好坏越能直接影响到后期布线的实现难易程度。布局设计依靠电路板设计师的电路基础功底与设计经验丰富程度，对电路板设计师属于较高的要求。初级电路板设计师经验尚浅、适合小模块布局设计或整板难度较低的PCB布局设计任务。 4、PCB布线设计 STC89C52F单片机介绍 STC89C52F单片机是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。 主要特性如下： * 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051. * 工作电压：5.5V?3.3V （5V单片机）/3.8V?2.0V （3V单片机） * 工作频率范围：0?40MHz相当于普通8051的0?80MHz实际工作频率可达48MHz *用户应用程序空间为8K字节 * 片上集成512字节RAM * 通用I/O 口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口 /弱上拉，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口 用时，需加上拉电阻。 * ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1 ）直接下载用户程序，数秒 即可完成一片 * 具有 EEPROM能 *具有看门狗功能 * 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2 * 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 * 通用异步串行口（ UART，还可用定时器软件实现多个 UART * 工作温度范围：-40?+85C（工业级）/0?75C（商业级） * PDIP封装 STC89C52F单片机的工作模式 *掉电模式：典型功耗＜0.1吩,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 单片机的电路原理 单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥控电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生单片机实验板普遍称为单片机开发板、也有单片机学习板的称呼。比较有名的例如电子人DZR-01A单片机开发板。 单片机开发板是用于学习51、STC、AVR型号的单片机实验设备。根据单片机使用的型号又有51单片机开发板、STC单片机开发板、AVR单片机开发板。常见配套有硬件、实验程序源码、电路原理图、电路PCB图等学习资料。例如电子人单片机开发板，针对部分学者需要特别配套有VB上位机软件开发,游戏开发等教程学习资料。开发此类单片机开发板的公司一般提供完善的售后服务与技术支持。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 常见配套资源如下： 1、硬件实验板及其配件如：连接线、CPU芯片、流水灯、点阵显示、ds18b20温度检测、彩色TFT液晶屏，SD卡，游戏开发（推箱子游戏）、收音机、mp3解码等。 2、实验程序源码，包含汇编源程序、C语言源程序。 3、电路原理图、PCB电路图。 4、实验手册、使用手册。 5、针对单片机开发板的详细讲解视频。 6、附加PCB设计制作、VB软件开发等计算机学习资料 1、8个LED灯，可以练习基本单片机IO操作，在其他程序中可以做指示灯使用。 一.PCB设计规范 1、元器件封装设计 元件封装的选用应与元件实物外形轮廓，引脚间距，通孔直径等相符合。元件外框丝印统一标准。 插装元件管脚与通孔公差相配合（通孔直径大于元件管脚直径8-20mil），考虑公差可适当增加。建立元件封装时应将孔径单位换算为英制（mil），并使孔径满足序列化要求。插装元件的孔径形成序列化，40mil以上按5mil递加，即40mil,45mil,50mil……，40mil以下按4mil递减，即36mil,32mil,28mil……。 2、PCB外形要求 1）PCB板边角需设计成(R=1.0-2.0MM)的圆角。 2）金手指的设计要求，除了插入边按要求设计成倒角以外，插板两侧边也应设计成（1-1.5）X45度的倒角或(R1-1.5)的圆角，以利于插入。 1.布局 布局是PCB设计中很关键的环节，布局的好坏会直接影响到产品的布通率，性能的好坏，设计的时间以及产品的外观。在布局阶段，要求项目组相关人员要紧密配合，仔细斟酌，积极沟通协调，找到最佳方案。 器件转入PCB后一般都集中在原点处，为布局方便，按合适的间距先把 所有的元器件散开。 2）综合考虑PCB的性能和加工效率选择合适的贴装工艺。贴装工艺的优先顺序为： 元件面单面贴装→元件面贴→插混装（元件面插装，焊接面贴装一次波峰成形）； 元件面双面贴装→元件面插贴混装→焊接面贴装。 1.布局应遵循的基本原则 1.遵照“先固后移，先大后小，先难后易”的布局原则，即有固定位 置，重要的单元电路，核心元器件应当优先布局。 2.布局中应该参考原理图，根据重要（关键）信号流向安排主要元器 件的布局。 3.布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短， 过孔尽可能少；高电压，大电流信号与低电压，小电流弱信号完全分开； 模拟与数字信号分开。 4.在满足电器性能的前提下按照均匀分布，重心平衡，美观整齐的标 准优化布局。 5.如有特殊布局要求，应和相关部门沟通后确定。 2.布局应满足的生产工艺和装配要求 为满足生产工艺要求，提高生产效率和产品的可测试性，保持良好的可维护性，在布局时应尽量满足以下要求： 元器件安全间距（如果器件的焊盘超出器件外框，则间距指的是焊盘之 间的间距）。 1.小的分立器件之间的间距一般为0.5mm，最小为0.3mm，相邻器件 的高度相差较大时，应尽可能加大间距到0.5mm以上。如和IC （BGA），连接器，接插件，钽电容之间等。 2.IC、连接器、接插件和周围器件的间距最好保持在1.0mm以上， 最少为0.5mm，并注意限高区和禁止摆放区的器件布局。 3.安装孔的禁布区内无元器件。如下表所示 4.高压部分，金属壳体器件和金属件的布局应在空间上保证与其它 器件的距离满足安规要求。 PCB设计步骤 一、电路版设计的先期工作 1、利用原理图设计工具绘制原理图，并且生成对应的网络表。当然，有些特殊情况下，如电路版比较简单，已经有了网络表等情况下也可以不进行原理图的设计，直接进入PCB设计系统，在PCB设计系统中，可以直接取用零件封装，人工生成网络表。 2、手工更改网络表将一些元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相通的网络上，没任何物理连接的可定义到地或保护地等。将一些原理图和PCB封装库中引脚名称不一致的器件引脚名称改成和PCB封装库中的一致，特别是二、三极管等。 二、画出自己定义的非标准器件的封装库 建议将自己所画的器件都放入一个自己建立的PCB库专用设计文件。 三、设置PCB设计环境和绘制印刷电路的版框含中间的镂空等 1、进入PCB系统后的第一步就是设置PCB设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型，版层参数，布线参数等等。大多数参数都可以用系统默认值，而且这些参数经过设置之后，符合个人的习惯，以后无须再去修改。 2、规划电路版，主要是确定电路版的边框，包括电路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。对于3mm的螺丝可用6.5~8mm的外径和3.2~3.5mm内径的焊盘对于标准板可从其它板或PCB izard中调入。 注意：在绘制电路版地边框前，一定要将当前层设置成Keep Out层，即禁止布线层。 四、打开所有要用到的PCB库文件后，调入网络表文件和修改零件封装 这一步是非常重要的一个环节，网络表是PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与印象电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线。 在原理图设计的过程中，ERC检查不会涉及到零件的封装问题。因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。 当然，可以直接在PCB内人工生成网络表，并且指定零件封装。 五、布置零件封装的位置，也称零件布局 Protel99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局，运行"Tools"下面的"Auto Place",用这个命令，你需要有足够的耐心。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。Protel99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动 PCB板设计练习 要求： 一、三端稳压电源PCB板设计 1、创建工程文件和创建原理图文件， 工程文件名命名为：三端稳压电源PCB板设计.PrjPCB , 原理图文件名为：三端稳压电源电路.SchDOC。 2、创建一个PCB文件，命名为：三端稳压电源PCB板.PcbDOC，根据下图所示电路，设计相应的PCB板。 3、三端稳压电源PCB板设计参考： 二、跑马灯PCB板设计 1、创建工程文件和创建原理图文件， 工程文件名命名为：跑马灯PCB板设计.PrjPCB , 原理图文件名为：跑马灯电路.SchDOC。 2、创建一个PCB文件，命名为：跑马灯PCB板.PcbDOC，根据下图所示电路，设计相应的PCB板。 3、跑马灯PCB板设计参考： 三、打铃电路PCB板设计 1、创建工程文件和创建原理图文件， 工程文件名命名为：打铃电路PCB板设计.PrjPCB , 原理图文件名为：打铃电路.SchDOC。 2、创建一个PCB文件，命名为：打铃电路PCB板.PcbDOC，根据下图所示电路，设计相应的PCB板。 3、打铃电路PCB板设计参考： 四、转换电路PCB板设计（双面板） 1、创建工程文件和创建原理图文件， 工程文件名命名为：转换电路PCB板设计.PrjPCB , 原理图文件名为：转换电路.SchDOC。 2、创建一个PCB文件，命名为：转换电路PCB板.PcbDOC，根据下图所示电路，设计相应的PCB板。 3、转换电路PCB板设计参考： 五、显示电路PCB板设计（双面板） 1、创建工程文件和创建原理图文件， 工程文件名命名为：显示电路PCB板设计.PrjPCB , PCB电路板ADP原理图与PCB设计教程 第章 第4章原理图设计 在前面几章讲述了电路设计的基础知识后，现在可以学习具体的原理图设计。本章主要讲述电子元件的布置、调整、布线、绘图以及元件的编辑等，最后将以一个FPGA应用板原理图和一个译码器原理图设计为实例进行讲解。 4.1元件库管理 在向原理图中放置元件之前，必须先将该元件所在的元件库载入系统。如果一次载入过多的元件库，将会占用较多的系统资源，同时也会降低应用程序的执行效率。所以，最好的做法是只载入必要且常用的元件库，其他特殊的元件库在需要时再载入。一般在放置元件时，经常需要在元件库中查找需要放置的元件，所以需要进行元件库的相关操作。 4.1.1浏览元件库 浏览元件库可以执行Design→BrowseLibrary命令，系统将弹出如图4-1所示的元件库管理器。在元件库管理器中，用户可以装载新的元件库、查找元件、放置元件等。 图4-1元件库管理器 (1)查找元件 80 元件库管理器为用户提供了查找元件的工具。即在元件库管理器中，单击Search按钮，系统将弹出如图4-2所示的查找元件库对话框，如果执行T ools→Findponent命令也可弹出该对话框，在该对话框中，可以设定查找对象以及查找范围。可以查找的对象为包含在.Intlib文件中的元件。该对话框的操作及使用方法如下： 图4-2简单查找元件库对话框 1)简单查找。图4-2所示为简单查找对话框，如果要进行高级查找，则单击图4-2所示对话框中的“Advanced”按钮，然后会显示高级查找对话框。 ●Filters操作框。在该操作框中可以输入查找元件的域属性， 如Name等；然后选择操作算子(Operator)，如 Equals(等于)、Contains(包含)、StartsWith(起始)或者 EndsWith(结束)等；在Vlaue(值)编辑框中可以输入或选 择所要查找的属性值。 ●Scope操作框。该操作框用来设置查找的范围。当选中 AvailableLibraries单选按钮时，则在已经装载的元件库中 查找；当选中LibrariesonPath单选按钮时，则在指定的 STC89C52单片机用户手册 [键入作者姓名] [选取日期] STC89C52RC单片机介绍 STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。 主要特性如下： 1.增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统8051. 2.工作电压：5.5V～ 3.3V（5V单片机）/3.8V～2.0V（3V单片机） 3.工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作 频率可达48MHz 4.用户应用程序空间为8K字节 5.片上集成512字节RAM 6.通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉， P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O口用时，需加上拉电阻。 7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无 需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程 序，数秒即可完成一片 8.具有EEPROM功能 9.具有看门狗功能 10.共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2 11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒 12.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART 13.工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级） 14.PDIP封装 STC89C52RC单片机的工作模式 掉电模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 PCB从单层发展到双面、多层和挠性，并且仍旧保持着各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印刷板在未来设备的发展工程中，仍然保持着强大的生命力。那么PCB是如何设计的呢？看完以下七大步骤就懂啦！ 1、前期准备 包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH 元件库和PCB元件封装库。PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。原则上先建立PC的元件封装库，再建立原理图SCH元件库PCB元件封装库要求较高，它直接影响PCB的安装；原理图SCH元件库要求相对宽松，但要注意定义好管脚属性和与PCB元件封装库的对应关系。 2、PCB结构设计 根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB 板框，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。 3、PCB布局设计 布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成 网络表（Design→Create Netlist），之后在PCB软件中导入网络表（Design →Import Netlist）。网络表导入成功后会存在于软件后台，通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接，这时就可以对器件进行布局设计了。 PCB布局设计是PCB整个设计流程中的重要工序，越复杂的PCB板，布局的好坏越能直接影响到后期布线的实现难易程度。布局设计依靠电路板设计师的电路基础功底与设计经验丰富程度，对电路板设计师属于较高的要求。初级电路板设计师经验尚浅、适合小模块布局设计或整板难度较低的PCB布局设计任务。 4、PCB布线设计 PCB布线设计是整个PCB设计中工作量大的工序，直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有三种境界：首先是布通，这是PCB 设计的基本的入门要求；其次是电气性能的满足，这是衡量一块PCB板是否合格的标准，在线路布通之后，认真调整布线、使其能达到好的电气性能；再次是整齐美观，杂乱无章的布线、即使电气性能过关也会给后期改板优化及测试与维修带来极大不便，布线要求整齐划一，不能纵横交错毫无章法。 STC89C52RC 单片机介绍 STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可以任意选择。 主要特性如下： 1. 增强型8051 单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051. 2. 工作电压：5.5V? 3.3V （5V单片机）/3.8V?2.0V （3V单片机） 3. 工作频率范围：0?40MHz，相当于普通8051的0?80MHz，实际工作频率可达 48MHz 4. 用户应用程序空间为8K 字节 5. 片上集成512 字节RAM 6. 通用I/O 口（32 个）复位后为：，P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时，需加上拉电 阻。 7. ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿 真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1 ）直接下载用户程序，数秒即可完成一片 8. 具有EEPROM 功能 9. 具有看门狗功能 10. 共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2 11. 外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 12. 通用异步串行口（UART ），还可用定时器软件实现多个UART 13. 工作温度范围：-40?+85 C （工业级）/0?75 C（商业级） 14. PDIP 封装 STC89C52RC 单片机的工作模式 掉电模式：典型功耗＜0.1卩可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 空闲模式：典型功耗2mA 典型功耗正常工作模式：典型功耗4Ma?7mA 典型功耗掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 STC89C52RC 引脚功能说明 VCC （40 引脚）：电源电压 VS S（20 引脚）：接地 P0端口（P0.0?P0.7 P0.7, 39?32引脚）：P0 口是一个漏极开路的8位双向I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动8 个TTL 负载，对端口P0 写入每个引脚能驱动写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时在访问外部程序和数据 存储器时，P0 口也可以提供低8 位地址和8 位数据的复用总线位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在Flash ROM 编在程时，P0 端口接收指令字节端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 P1端口（P1.0?P1.7, 1?8引脚）：P1 口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O 口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为 有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（）。 此外，P1.0 和P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入（P1.0/T2 ）和定时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX ），具体参见下表： 在对Flash ROM 编程和程序校验时，P1 接收低8 位地址。 PCB印制电路板的设计是以电路原理图为根据 名目 PCB设计简介 具体方法 PCB设计差不多概念 PCB设计要紧的流程 PCB设计简介 具体方法 PCB设计差不多概念 PCB设计要紧的流程 展开 编辑本段PCB设计简介 在高速设计中，可控阻抗板和线路的特性阻抗是最重要和最普遍的问题之一。第一了解一下传输线的定义：传输线由两个具有一定长度的导体组成，一个导体用来发送信号，另一个用来接收信号（切记“回路”取代“地”的概念）。在一个多层板中，每一条线路差不多上传输线的组成部分，邻近的参考平面可作为第二条线路或回路。一条线路成为“性能良好”传输线的关键是使它的特性阻抗在整个线路中保持恒定。 线路板成为“可控阻抗板”的关键是使所有线路的特性阻抗满足一个规定值，通常在25欧姆和70欧姆之间。在多层线路板中，传输线性能良好的关键是使它的特性阻抗在整条线路中保持恒定。 然而，怎么说什么是特性阻抗？明白得特性阻抗最简单的方法是看信号在传输中碰到了什么。当沿着一条具有同样横截面传输线移动时，这类似图1所示的微波传输。假定把1伏特的电压阶梯波加到这条传输线中，如把1伏特的电池连接到传输线的前端（它位于发送线路和回路之间），一旦连接，那个电压波信号沿着该线以光速传播，它的速度通常约为6英寸/纳秒。因此，那个信号确实是发送线路和回路之间的电压差，它能够从发送线路的任何一点和回路的相临点来衡量。图2是该电压信号的传输示意图。 Zen的方法是先“产生信号”，然后沿着这条传输线以6英寸/纳秒的速度传播。第一个0.01纳秒前进了0.06英寸，这时发送线路有余外的正电荷，而回路有余外的负电荷，正是这两种电荷差坚持着这两个导体之间的1伏电压差，而这两个导体又组成了一个电容器。 印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。好的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。 PCB电路图就是在制版时直接印在覆铜板上的，然后再在印好的班上焊接元件。那我们接下来就来说下PCB电路图怎么看？ 首先我们需要熟悉并且能够记住简单的常见的元器件的代表符号，这能够更快速的理解电路的功能；同时我们要能够知道各个元器件的功能和他们之间互相组合能够完成的功能，以及一些常见的基础电路图。 比如电容是一种容纳电荷的器件，二极管是一种具有单向传导电流的电子器件，三极管的主要作用是电流放大，在电路中常用Q表示，在一些电子元件较多和电路较为复杂的电路图中，我们一定要有方式方法去读，才能又快又准确的理解电路图的意思。整体的思路是在拿到大电路图时，首先要把它逐级分散开，然后一步一步分析弄懂它的原理，然后再综合。 一、电路板线路图怎么看？比如以放大电路图为例子来说明 1、在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件。放大器中使用的辅助元器件很多，如偏置电路中的温度补偿元件，稳压稳流元器件，防止自激振荡的防振元件、去耦元件，保护电路中的保护元件等。 2、在分析中主要和困难的是反馈的分析，要能找出反馈通路，判断反馈的极性和类型，特别是多级放大器，往往以后级将负反馈加到前级，因此更要细致分析。 3、一般低频放大器常用RC 耦合方式；高频放大器则常常是和LC 调谐电路有关的，或是用单调谐或是用双调谐电路，而且电路里使用的电容器容量一般也比较小。 4、注意晶体管和电源的极性，放大器中常常使用双电源，这是放大电路的特殊性。 二、电子线路图基础知识----几个常用的电路名词 1、支路 电路中流过同一电流的几个元件串联的分支; 2、结点 原理图和PCB多通道设计方法介绍 设计原理图和PCB的过程中，你是否遇到过多幅一模一样的电路，但是不得不重复设计？原理图显得繁复，可读性差。而特别是在设计PCB，不得不重复布局，重复布线，不仅枯燥乏味而且也容易出错、或者电路不美观等等。下面介绍一种专门针对这类电路的设计方法，大大提高工作效率，以上问题都可以得到很好的解决。这里有点类似我们写程序的时候，把一段经常用的代码，封装为一个函数，减少重复劳动增加可读性。 首选给大家介绍，何谓多通道设计。简单的说，多通道设计就是把重复电路的原理图当成一个原件，在另一张原理图里面重复使用。下面介绍一个例子，在范例里面理解这个概念。一个有16路mos管输出电路。如下图是一路mos管电路： 如果按照常规设计，在原理图里这个相同的电路不得不copy 16次，这样电路图必然巨大无比，而且十分难读。下面用多通道设计试试。把单路《mos管》电路设计好以后，咱们保存，然后在同一个工程下面新建一个空原理图。打开新原理图，在里面做文章。首先选择place-》sheet syombl。激活该命令以后，在新原理图下拖动，将出现以绿色块。如下图 这个绿色块就是《mos管》电路的替代品了（也可以把他当中一个原件，或者一个函数入口）。这个元件究竟是代表那张原理图呢？咱们先双击设置一下，双击出现如下界面： 选择左下角filename 的…。马上弹出choose document to reference界面，在多个电路图（这里只有一个，但很多情况有多个）里面选择你需要那个电路图，点ok。顺便介绍下filename上面那个栏的designator：repeat(Mos,1,16)。这个是干嘛的？聪明的你也许能猜到了。Repeat就是重复mos这个原理图。重复几次？就是从1-16，就是16次啦。记住这里一点只能从1开始，不能从0开始。在我们经常画总线的时候习惯性把总线设置为：0-7或者0-15。这里就不允许这样，只能是1-8或者1-16。 STC89C52 单片机介绍： 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上pcb板电路原理图分模块解析
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PCB板设计步骤
单片机开发板的制作步骤
STC89C52单片机用户手册
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STC89C52单片机用户手册
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原理图和PCB的设计规范
PCB电路板设计的一般规范步骤
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PCB电路板ADP原理图与PCB设计教程第章
(完整版)STC89C52RC单片机手册
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