第二章Cadence的原理图设计文档格式.docx
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如果希望改变默认的原理图文件名称,可以用鼠标的右键点击项目窗体中的“1”栏目,在弹出的菜单中选择“”一项,然后输入希望的名称。
二.进行的基本设置*
初次学习时,这部分内容可以跳过,直接学习后面的内容,等到掌握了绘制原理图的基本技能后,再回过头来学习如何进行的设置。
在启动了原理图设计软件后,通常要进行一些基本的设置工作。
这些设置主要是原理图图纸大小的设置、栅格点的设置、图纸上各种元素颜色的设置、标题栏的设置等等。
我们首先点击“→…”菜单项,这时弹出如下对话框:
图2-7参数选择对话框的颜色设置选项页
如图2-7所示,对话框由多个选项页构成,其中“”是设置图纸上的颜色和打印的颜色;
“”是设置栅格点;
“”是混杂选项。
1.颜色设置
首先我们进行颜色的设置,在此仅就几个常用的栏目讲解一下,而不进行逐一讲述。
:
网络名的颜色;
图纸底色;
总线颜色;
:
校验标志颜色;
栅格的颜色;
层次块的颜色;
连接点的颜色;
元件的颜色;
引脚的颜色;
电源符号的颜色;
导线的颜色。
如果我们要改变某一种图纸元素的颜色,可以点击对应的颜色框,这时会弹出如下的颜色对话框:
图2-8颜色对话框
在颜色对话框中可以选择对应的颜色,从而改变原来图纸上相应元素的颜色设置。
如果我们希望使用默认的颜色设置,可以点击“”按键,就可以把所有颜色设置该回到最初始状态。
2.栅格设置
下面我们选择“”选项页,进行栅格点的设置,如下图所示:
图2-9参数选择对话框的设置栅格选项页
如图所示,该选项页又分成两部分:
左半部用于原理图的栅格设置,右半部用于制作原理图元件的设置。
“”选项用于选择是否显示栅格。
“”选项用于选择点状栅格或线状栅格。
“”选项用于选择栅格点的密度(该数值表示两个最近的引脚之间的栅格数)。
“”:
选项用于选择对齐到栅格。
3.杂项设置
选择“”选项页,在这个选项页中可以设置有关原理图、制作原理图元件的多种选项,如下图所示:
图2-10参数选择对话框的杂项选项页
“”选项框用于原理图的设置;
“”选项框用于原理图元件的制作的设置等等选项框。
在原理图和原理图元件制作的选项中,都有“”和“”选项,它们分别用于图形填充块和线型的设置;
“”用于连接点的设置;
“”选项框的“”用于项目管理器和记录器字体的设置;
“”选项栏用于设置是否以加框的方式显示字体,以及是否填充;
“”选项框用于设置是否进行自动保存,以及自动保存的时间间隔;
“”选项框用于设置是否进行元件的自动编号,以及拷贝时是否把元件编号一并拷贝过去;
“”选项用于设置是否与其它软件进行交互操作(我们常常要与软件进行交互操作,该选项应该选中);
“”选项栏用于设置是否因接线改变而移动。
在对话框中,还有“”、“”、“”和“”选项页,一般可以按照默认的设置,在此就不介绍了。
4.图纸幅面设置
在的菜单栏中,点击“→…”菜单项,将弹出如下对话框:
图2-11原理图属性对话框的图纸幅面尺寸选项页
如图2-11所示,在图纸幅面尺寸选项页中,可以设置图纸幅面尺寸所用的长度计量单位,如果选用毫米为单位,则图纸的选项是A2、A3、A4等系列图纸;
如果选用英寸为单位,则图纸的选项是A、B、C等系列图纸。
我们在原理图中通常是采用毫米为单位,这样便于和打印机相匹配。
同时我们还可以选择“”选项,自己设定图纸的大小。
我们还可以进行图纸区块的设置,所谓区块类似某些城市地图,把城市划分成多个矩形区块,并给每个区块,按照一定的次序进行命名,如:
C3、D5等。
选择“”选项卡,如下图所示:
图2-12原理图属性对话框的区块设置选项页
如图2-12所示,在区块设置选项页中,可以进行水平方向和垂直方向的设置。
“”是某一个方向上区块的数目。
区块可以选择“”,按照字母进行排列,也可以选择“”,按照数字进行排列(通常在水平和垂直两个方向上,一个选择按字母排列、另一个选择按数字排列)。
区块还可以按照升序或降序进行排列。
“”栏目用于设置区块显示部分的宽度,如果该值为0,则等于不显示区块了。
在该选项页中,“”选项用于设置是否显示标题栏;
“”用于设置是否显示边框;
“”用于设置是否显示区块。
5.打印设置
进行打印设置可以点击“→…”菜单项,这时会弹出如下对话框:
图2-13打印对话框
如图2-13所示,在打印对话框中,“”选项框是指示打印比例的,“”选项将把电路图打印在一张图纸上;
“”选项可能会把电路图打印在多张图纸上;
“”选项用于设置打印比例。
“”选项框用于设置打印纸的偏移量。
“”选项用于设置每英寸打印的点数;
“”选项用于设置打印的份数;
“”选项用于把电路图打印到文件中;
“”选项用于强制用黑白方式打印。
6.设置设计模板
设置设计模板是在打开新图纸时,按照预定的设置产生新的图纸,点击“→…”菜单项,出现如下对话框:
图2-14对话框的字体选项页
如图2-11所示,首先我们可以在“”选项页中,进行图纸上各种元素的字体设置。
如果我们在对话框中选择“”选项页,可以进行标题栏的设置,如下图所示:
图2-15对话框的标题栏选项页
如图2-15所示,在标题栏选项页中,“”选项用于设置标题栏上的图纸名称;
“”用于设置标题栏上的公司名称;
“”用于设置公司地址;
“”用于设置标题栏上的文件编号;
“”用于设置标题栏上的文件版本号;
“”选项框中的两个栏目分别用于设置标题栏文件的存储位置和文件名。
如果我们在对话框中,选择“”选项页,可以进行层次原理图的设置,如下图所示:
图2-16对话框的层次图选项页
如图2-16所示,层次图选项页由两个选项框构成,分别设置层次图中电路方块和元件的属性。
“”选项表示为基本元件;
“”表示为非基本元件。
非基本元件是指内部还含有下层电路图的元件;
基本元件是指简单元件。
在对话框中还包括“”、“”两个选项页,它们分别以模板形式设置图纸幅面尺寸和区块,这与前面讲解的基本相同,这里就不多赘述了。
在对话框中还包括“”选项页用于与早期的版本相兼容的设置,在此就不介绍了。
2.3单片机下载器电路分析
前面说过,我们的第一个设计将围绕一个系列单片机下载器电路展开,为了让同学们不仅掌握软件的使用,而且在此过程中学会电路设计的基本技能,所以我们把该电路进行一番分析。
一.串行下载电路分析
系列单片机都是采用串行方式进行下载编程的,而不是像其它单片机那样,使用编程器进行程序的烧录。
在宏晶科技公司所给的单片机的技术资料中,给出了如下的单片机下载电路图:
图2-17系列单片机下载电路示意图
如图2-17所示,单片机下载电路是通过单片机的(P3.0)和(P3.1)两个引脚实现下载功能的。
在下载时,单片机应该处于工作状态,所以单片机的时钟电路和复位电路应该能够正常工作。
实际上,单片机每次上电复位时,都要检测引脚上是否有进行下载的数据流,如果有下载的数据流,就进行下载工作;
如果没检测到下载数据流,就运行单片机中原有的程序。
在上述电路中,单片机与机的连接是通过232(或与之兼容的)芯片进行连接的,该芯片完成232电平信号与电平信号的转换。
因为机串行接口上的信号是232电平信号,而单片机上的信号都是信号。
上述电路有两点不足:
一是利用机的串行口进行下载,目前多数笔记本电脑都没有串行口了,即使是台式电脑,该电路还另外需要直流电源,使用起来有些不便。
二是系列单片机的电源电压有5V和3.3V两种,而该电路不能灵活适应,给应用带来局限性。
二.转串口电路分析
由于目前接口是每台机(不管是台式机、还是笔记本)必有的标准配置,而且机的接口还可以为下载电路提供电源。
所以我们考虑将接口的信号经过转换,形成口信号,连接到单片机的(P3.0)和(P3.1)两个引脚上。
这样就解决了笔记本电脑没有串行口的问题,也解决了下载电路的电源问题。
进行信号到信号转换的芯片有很多种,我们选用南京沁恒公司开发的341T芯片,我们可以登录南京沁恒公司的网站(),下载341芯片的资料。
从设计板的角度,我们关心的是该芯片的管脚编号、管脚的类型以及芯片的封装形式,它的引脚图如下:
图2-18341芯片引脚图
如图2-18所示,341芯片是一个20引脚的芯片,下面我们解释一下各个引脚的功能:
名称
引脚号
引脚类型
说明
13、20
电源
5V电源引脚
11、12
地线
V3
6
在3.3V电源电压时连接输入外部电源,在5V电源电压时外接容量为0.01退耦电容。
9
输入
晶体振荡的输入端,需要外接晶体及振荡电容
10
输出
晶体振荡的反相输出端,需要外接晶体及振荡电容
7
双向
直接连到总线的数据线
8
1
设备配置完成状态输出,低电平有效
16
开漏输出
芯片功能配置输出,内置上拉电阻,可以接串行配置芯片的引脚
15
开漏输出及输入
芯片功能配置输入,内置上拉电阻,可以接串行配置芯片的引脚
3
串行数据输出
4
串行数据输入,内置上拉电阻
19
串口发送使能,低电平有效,内置上拉电阻
17
串口接收就绪,低电平有效
18
串口发送正在进行的状态指示,高电平有效
2
三态输出
串口接收缓冲区溢出,低电平有效
5
自定义中断请求,上升沿有效,内置上拉电阻
14
睡眠状态输出信号,低电平有效
表2-1341T引脚功能
利用341T芯片,可以把信号转换成信号或I2C信号,341T的具体功能由复位后的引脚和引脚配置芯片的功能:
如果悬空、也悬空,则完成转异步串口,仿真计算机串口的功能。
341T芯片的和应分别接晶振的两端;
和分别接接口的和引脚;
通常接发光管,来指示341T芯片已完成配置工作;
引脚接单片机的引脚;
接低电平。
其它功能引脚一般可以悬空。
其典型电路如下:
图2-19利用341T芯片进行转口电路图
三.电源电路分析
前面说过,利用接口可以为下载电路提供电源,不过接口只提供5V电源电压,可是单片机既有5V电源的,也有3.3V电源的。
所以在我们的下载电路中,设计了一个用来降压的稳压集成块1117芯片,由它的输出产生3.3V的电源电压。
提供给单片机的电源信号,或为5V或为3.3V,由一个三脚跳线进行切换。
另外,在给单片机开始下载之前,341T就必须供电,而此时还不能给单片机供电。
这时机通过341T不断给单片机发送下载数据流,然后给单片机进行上电复位(即给单片机加电),所以我们的下载电路还需要一个按键开关,按下开关后,才能让电源信号传递给单片机。
电源电路如下图所示:
图2-20单片机下载电路中的电源电路
如图2-20所示,在下载电路的电源电路中,1117芯片用于产生3.3V电源电压。
通过三脚跳线选择5V或3.3V供给单片机,在我们的电路中,其实只需要一个单刀单掷的按键开关,可是常见的按键开关都是双刀双掷的,所以我们也选用双刀双掷的按键开关,只不过把不用的引脚悬空而已。
另外为了保护机的接口,我们把接口输入的5V电源信号与下载电路上的5V电源信号通过2Ω电阻进行隔离,避免因下载电路发生短路而烧毁机的接口。
我们考虑在下载电路板上安排一个40脚的锁紧插座,用于给40封装的单片机芯片进行下载编程,于是还需使单片机工作的复位电路和晶振电路。
另外为了给其它系列单片机进行在线下载编程,我们还在电路板上安置一个3脚插座,引出、和地线,即输出341T产生的口信号。
2.4原理图设计的基本操作
从这一节我们开始系列单片机下载电路板的原理图设计,在这个电路板上主要的元器件包括:
单片机(锁紧插座)、341T芯片、1117芯片、按键开关、跳线装置、接口、接口以及其它辅助元器件。
在这里要对单片机进行说明:
我们在制作下载电路板时,在该板上并不放置单片机,实际放置的是一个40脚锁紧插座。
当我们使用该电路板给40封装形式的单片机进行下载编程时,就把它放入缩进插座,并与辅助电路一起构成单片机系统,从而可以进行下载。
由于40脚锁紧插座的管脚与40封装形式单片机的管脚一一对应,而单片机的各个管脚都有对应的名称,从而便于在原理图上的连接与分辨,于是在我们的电路图中,就用单片机元件替代锁紧插座元件。
一.元件库的加载
下面我们首先放置单片机芯片及其附属电路(包括晶振电路和复位电路)。
软件向我们提供了许多原理图元件,所以一些常见的元件如:
电阻、电容、单片机、石英晶体等,它们被放在一些元件库文件中,我们可以加载这些元件库,然后再把相应的元件放到原理图上。
第一步我们要加载单片机元件所在的元件库文件,点击“→”,这是“”窗体会显现出来,如下图所示:
图2-21窗口
图2-21的左半部是窗口刚刚显示的状态,我们看到在“”的栏目中只有“”一项,而这项中并没有任何元件。
因为我们是初次接触软件还不很清楚各种元器件位于什么元件库中,所以就从查找元件开始。
先查找单片机元件,我们知道单片机是51系列单片机的后代,其40封装的单片机芯片与早期的8051芯片是引脚兼容的,所以我们就应该点击“”按键,这时窗口变成图2-21的右半部的样子。
在“”栏目中键入“8051”,再按下回车键,就会开始查找工作,在找到该元件所在的库文件后,选中该库文件,再点击“”按键,就可以加载8051芯片所在的“”库文件了。
我们知道,单片机必须有时钟振荡信号才能工作,因此还单片机还必须与石英晶体、电容相连;
另外单片机芯片还需要复位电路才能工作,需要电阻、电容元件,因此我们还需要把这些元件所在的库文件加载进来。
这次我们不进行查找了,而直接加入库文件:
点击“”栏目上的库文件浏览图标,弹出如下对话框:
图2-22库文件加载对话框
电阻、电容、石英晶体等元器件都位于“”库文件中,点击该项,将“”元件库文件加载进来。
二.元件的放置
下面要在原理图上放置元件,放置8051芯片、石英晶体各一个,石英晶体旁边放置两个电容(准备构成单片机的晶振电路),在图纸的另外一处放置一个电阻和电容(准备构成单片机的上电复位电路)。
其中电容选择元件、石英晶体选择元件、电阻选择R2元件。
放置时,首先在“”列表中选择元件,点击窗口上的
图标(或键入回车键)后,在鼠标上就会沾上一个元件,我们把鼠标移到原理图中相应的位置,按下鼠标左键,就把元件放在了原理图上;
如果放弃放置,按下“”键即可。
在原理图中,图纸的放大、缩小可以用工具栏上对应的图标来进行,也可以用按键来进行:
按下“i”键,图纸放大;
按下“o”键图纸缩小。
要删除在原理图中的元件,可以首先点击该元件,选中它,然后按下“”键进行删除;
要移动某个元件,可以用鼠标直接拖动;
要去除元件的拖动状态,用鼠标在原理图的空白处,点击一下就行了;
要选中多个元件,可以在按着“”键时,用鼠标点击多个元件,这样就可以选中多个元件,也可以用鼠标拖出一个矩形,则矩形体内的元件就都被选中了,在这之后,可以对选中的多个元件进行移动、复制等工作。
要旋转某个元件时,可以先选中它,然后按下“r”键,这时所选中的元件,就会逆时针旋转90°
;
有时还希望吧元件进行左右(或上下)镜像对调,这时可以先选择某个元件,然后用鼠标右键点击该元件,在弹出的菜单项中选择“”(或“”)项,就可以完成元件的镜像对调。
上述元件放置好以后,我们把电容和石英晶体的标称值进行修改。
原本电容、石英晶体上的标称值与其元件的名称是一致的,电容都是“”,石英晶体是“”,电阻是R2。
我们把石英晶体的标称值改成石英晶体的振荡频率值(单片机电路的石英晶体频率值为11.0592);
石英晶体边上的两个电容值改成“47”;
另一个电容值改为“1”,电阻值改成“10k”。
另外把单片机的标称值改成“89C5x”。
修改的方法是:
用鼠标双击元件的标称值,则弹出如下对话框:
图2-23修改标称值
在“”中栏目进行修改,点击“”键后,就可以改变标称值。
三.元件间的简单连线
接着我们要进行连线了,首先我们要完成单片机的晶振电路。
连接时,首先选择
图标,再用鼠标点击要连接的一个引脚,接着移动鼠标,在要连接的另一个引脚处点击鼠标就可以实现连线了。
在上述过程中,如果希望连线按照自己设定的路线进行弯折,可以在要转弯处用鼠标点击一下,在把鼠标移动到目的地即可。
电源和地线的放置,可以直接点击
或
图标,点击后,出现如下的对话框:
图2-24放置电源对话框
我们选择“”元件库中的“”元件作为电源,并把电源的名称改成;
把“”元件作为地线。
图2-25单片机的石英晶体振荡电路
接着我们再完成单片机的上电复位电路,这次我们采用网络标号的形式进行。
在单片机的引脚上连接一条连线,并在连线上放置网络标号。
放置的方法是先点击
图标,然后点击要放置网络标号的连线,这时出现如下对话框:
图2-26放置网络标号对话框
在“”栏目中输入网络的名称,并点击“”按键即可。
在我们的图纸中,把该连线命名为“”,如下图的左图所示。
图2-27用网络标号连接元件之间的管脚
在图2-27的右图中,电阻和电容构成上电复位电路,它们的中间连接点也命名为“”,就相当于把单片机的引脚与上电复位电路相连。
到此为止,我们学习了原理图设计的最基本操作,当然我们需要的电路图还没有完成,为了完成该电路图,我们必须开始学习原理图元件的制作。
四.绘制总线
绘制总线并不复杂,它其实也是采用网络标号的方式进行各元件引脚之间的电气连接。
首先用鼠标选择
图标,在原理图上拖动鼠标绘出总线,然后再在总线上放置若干个“总线入口”标志,即先点击
图标,再按下“r”键调整总线入口的方向,然后用鼠标点击总线上的相应位置,就可以放置总线入口了。
接着就应该用连线连接总线入口和元件的引脚了,还要给每个连线填上一个网络标号,比如“P2_16”等,另外要给总线本身添加上网络标号,特别要注意总线的网络标号名称的命名方法,比如总线所连接导线分别是“P2_16”~“P2_31”,那么该总线应该命名为“P2_[31:
16]”、“P2_[31-16]”、或“P2_[31..16]”。
下图是总线连接的示意图:
图2-28总线连接示意图
请注意图2-28并不是单片机下载电路的组成部分,因为该电路并未采用总线方式进行连接。
2.5原理图元件的制作
在我们的电路中,有几个元件在现有的元件库中是找不到的,这几个芯片是341T、1117、3脚跳线等。
所以我们要进行元件的制作,我们以341T和3脚跳线为例进行讲解。
一.创建原理图元件
下面我们创建一个原理图元件库文件,点击“→→”,就创建了一个原理图元件库文件。
我们在项目窗口上就会看到在“”一栏中,创建了一个元件库文件。
用鼠标右键点击在项目窗口中的元件库文件,在弹出的对话框中选择“”一项,就会产生如下对话框:
图2-29新建元件对话框
在“”一栏中输入元件的名称,我们输入“341T”。
“”一栏是元件编号的前缀,集成电路通常以字母“U”为前缀。
在“”一栏中输入元件默认的封装形式,我们输入“20”。
其它栏目保持默认状态,点击“”按键。
这时会一个元件窗口,并在项目窗口中出现相应的一个标志,我们就应该在元件窗口中创建我们的元件。
由于默认的元件尺寸很小,无法放下多个引脚,所以首先应该拖动元件的边框(这个边框并不会在原理图中显示出来,而所有的引脚都在此框之外),使之足够大。
然后开始放置元件的引脚。
二.放置元件的引脚
放置元件的引脚,首先点击
图标,这时将弹出如下的对话框:
图2-30放置引脚对话框
在“”一栏中输入引脚的名称;
在“”一栏中输入引脚的编号;
“”一栏是引脚的显示形状,通常会保持默认的“”(即引脚显示为一条线),有时希望引脚上显示“触发标志”或“负信号标志”,那么可以从下拉的列表框中选取;
在“”一栏中选择引脚的电气类型,包括:
输入、输出、双向、开漏输出、开集电极输出、被动、电源等几种类型,我们应该根据表2-1对引脚的描述,选择相应的类型。
下图是在元件上放置了一个引脚后的状态:
图2-31在元件上放置引脚
在输入电源引脚时,我们可能希望该引脚在原理图上自动隐藏,这时就不要选中“”选项。
点击“”按键后,就可以把该引脚放到元件上了。
这时鼠标在元件附近移动时,就会有引脚出现在元件上,用鼠标点击后,引脚就放到了元件上。
放置了一个引脚后,再次放置引脚时,其引脚的编号会自动加1,如果引脚的名称也是以数字结尾,则引脚的名称也会自动加1。
我们也可以连续地把所有引脚都放在元件上,然后再逐个修改其属性:
双击元件的引脚,将弹出图2-30所示的对话框,进行相应的修改。
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