【正文】 紅色部分一般應(yīng)將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。需加粗 的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過孔，再次用 VIEW3D 功能察看實際效果。布局和布線過程中，若發(fā)現(xiàn)原理圖有錯則應(yīng)及時更新原理圖和網(wǎng)絡(luò)表，手工更改網(wǎng)絡(luò)表（同第一步），并重裝網(wǎng)絡(luò)表后再布。假如不能完全布通則可手工繼續(xù)完成或 UNDO 一次（千萬不要用撤消全部布線功能，它會刪除所有的預(yù)布線和自由焊盤、過孔）后調(diào)整一下布局或布線規(guī)則，再重新布線。自動布線開始前 PROTEL 會給你一個推薦值可不去理它或改為它的推 薦值，此值越小板越容易 100%布通，但布線難度和所花時間越大。 （ 7）自動布線和手工調(diào)整 ○ 1 點擊菜單命令 Auto Route/Setup 對自動布線功能進行設(shè)置。建議用 Relief 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 23 ~ Connect 方式導(dǎo)線寬度 Conductor Width 取 4 根導(dǎo)線 45 或 90 度。它規(guī)定了手工和自動布線時走線的寬度。它規(guī)定了手工和自動布線時自動產(chǎn)生的過孔的內(nèi)、外徑，均分為最小、最大和首選值，其中首選值是最重要的。此處可設(shè)置使用的走線層和每層的主要走線方向。它規(guī)定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線焊盤過孔等之間必須保持的距離。 （ 6）布線規(guī)則設(shè)置。先布置與機械尺寸有關(guān)的器件，并鎖定這些器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。 先自動布局，然后再根據(jù)需要手動調(diào)整元件位置。 （ 4）打開所有要用到的 PCB 庫文件后，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和自建零件封裝。如本次設(shè)計的按鍵。PCB 設(shè)計步驟為： （ 1）電路版設(shè)計的先期工作 利用已經(jīng)設(shè)計好的原理圖生成對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，并根據(jù)實際情況手工更改網(wǎng)絡(luò)表，將一些元件的固定用腳等原理圖上沒有的焊盤定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，將一些原理圖和 PCB封裝庫中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和 PCB 封裝庫中的一致，特別是二、三極管等。 在本次原理圖設(shè)計中，要適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合了本次電路設(shè)計的實際情況，盡可能的遵守了該原理圖設(shè)計規(guī)范，最終設(shè)計完 成的原理圖見圖 210。 ○ 3 生成的 BOM 文件中，元器件明細(xì)表中不允許出現(xiàn)無型號的元器件。 ○ 1 對 PCB 分布參數(shù)敏感的元器件 (如濾波電容、高頻濾波的磁珠 /電感等 )的標(biāo)稱值進行核對、優(yōu)化，若有變更應(yīng)及時更新原理圖和 BOM。 ○ 5 各芯片的電源都要加去耦電容，同一芯片中各模塊的電源分別加去耦電容，若為高頻則要在靠近電源端加磁珠 /電感 。 ○ 2 在高頻信號輸入端串聯(lián)電阻 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 21 ~ ○ 3 高頻區(qū)的去耦電容要選低 ESR(等效串聯(lián)電阻 )的電解電容或鉭電容 。 （ 2） 信號完整性及電磁兼容考慮 。 ○ 4 圖中狀態(tài)可變的元器件 (如繼電器 )的工作狀態(tài)，原則上的處于斷開、不加電的工作位置 。 ○ 2 根據(jù)該產(chǎn)品的工作原理，將各元器件 自左向右、自上而下排列整齊。 原理圖設(shè)計規(guī)范主要有以下三條： （ 1）一般規(guī)則和要求 。 （ 6） 保存文檔并打印輸出 。 為了保證原理圖的美觀和正確，就需要對元件位置進行重新調(diào)整。 將工作平面上的器件用有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一個完整的電路原理圖。 用戶根據(jù)實際電路的需要，從元器件庫里取出所需元器件放置到工作平面上，并對元器件的位置進行調(diào)整、修改。 根據(jù)實際要求 設(shè)置圖紙的尺寸、方向、網(wǎng)格大小以及標(biāo)題欄等。 單擊 Windows 任務(wù)欄的“開始”圖標(biāo)，在“程序”菜單中選擇 Protel 99SE 命令，便啟動了 Potel 99SE。在這一過程中，要充分利用 Protel 99SE 所提供的各種繪圖工具華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 20 ~ 和各種編輯功能。由于本次設(shè)計所需輸出電流不大，所以 7805 不用再外加散熱板。圖中 C7 為濾波電容， 理論上說電 源濾波用電容越大越好 ，但考慮到電容越大，體積也越大，本次選用 1000μ F/25V 大小適中的有極性電容。 本電源電路 可分成兩大部分： 穩(wěn)壓部分 和 濾波部分。如某一根 I/O 口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該 I/O 口線所對應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。 圖 27 LCD1602 液晶顯示模塊的電路 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 19 ~ 按鍵模塊 本次設(shè)計采用獨立式按鍵，所以按鍵電路相對比較簡單，如圖 28 所示： SET 鍵連接單片機 口； MODE 鍵連接單片機 口； UP 鍵連接單片機 口； DOWN鍵連接 口。 圖 26 DS1302 時鐘模塊電路 LCD1602 液晶顯示模塊 LCD1602 液晶顯示模塊的電路設(shè)計如圖 27 所示：背光陰極（ BLK）接地；背光陽極（ BLA）通過一個限流電阻 R3 連接 +5V電源； D0~D7 數(shù)據(jù)總線對應(yīng)連接單片機的 ~口，因為 P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ，所以 D0~D7 不用連接上拉電阻；使能信號端（ E）連接單片機 口；讀 /寫選擇端（ R/W）連接單片機的 口；數(shù)據(jù) /命令選擇端（ RS）連接單片機的 口；液晶顯示偏差信號端（ VL）串聯(lián)一個變阻器 R4 后接地，用于調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度； VDD 連接+5V 電源； VSS 連接電源地。 該模塊具體電路設(shè)計如圖 26 所示： 根據(jù) DS1302 用戶手冊要求，晶振 XTAL2 大小選擇 ，經(jīng)濟因素考慮選用插針式晶振 ； 主電源接 Vcc2 外接 +5V 電源； 備用電源 Vcc2，可以用電池或者超級電容器 (以上 )， 如果斷電時間較短 (幾小時或幾天 )時，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。 本電路為典型的手動復(fù)位電路，元件參數(shù) 參考 STC 公司用戶手冊， R1選擇 10KΩ插針式電阻， C6 選擇 10μ F 插針式極性電容，由于 STC89C52RC 的 RESET 引腳 內(nèi)部已有 45K~100K 的下拉電阻，所以 R2 不宜過大 ，本次選擇常見的 430Ω插針式電阻。 而且 由于電容 C6 的充電和反相 的作用，按下復(fù)位鍵 K 后松 開，也能使 RST 保持 一段時間的高電平，從而 更好的 實現(xiàn) 復(fù)位的操作。 復(fù)位條件為 當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位 。根據(jù) STC 公司芯片手冊要求晶振大小為 2~25MHz， C C2 不大于 47pF即可，所以本次設(shè)計中選擇常見的 12MHz 插針式晶振和 30pF 插針式電容。 （ 1）晶振電路 晶振電路的作用是 結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機 工作 所必須的時鐘頻率， 并以此為基礎(chǔ)執(zhí)行 單片機的一切指令，晶振提供的時鐘頻率越高， 單片機的運行速度也就越快。 此外，還應(yīng)注意， 7805 的 散熱片 應(yīng) 總是和接地腳相連。它的 主要特點 為： 輸出 最高 電流可達 ；具有過熱保護、短路保護及輸出晶體管 SOA（安全工作區(qū)）保護功能。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電 流。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。該 液晶顯示 屏 具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu) 點 ，而且不需要外加驅(qū)動電路 。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個 SCLK 脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位 0 位到高位 7。 （ 5） I/O：串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端。 （ 3） GND：芯片接地端。在主電源關(guān)閉的情況下， 后備電源 也能保持時鐘的連續(xù)運行。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時， Vcc2 給 DS1302 供電。 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 14 ~ DS1302 的管腳分布如圖 22 所示： 圖 22 DS1302 管腳分布及封裝 （ 1） Vcc Vcc2： Vcc1 為后備電源， Vcc2 為主電源。 DS1302 是由 DS1202 改進而來 ，相對 DS1202 增加了以下 特性 ： 雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng) ， Vcc1 為可編程涓流 充電電源 ， 附加七個字節(jié)存儲器 。 時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達 31 個字節(jié)的字符組方式通信 。 實時時鐘 /日歷電路提供秒 、 分 、 時 、 日 、 日期 、 月 、 年的信息 ， 每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整 ， 時鐘操作可通過 AM/PM 指 示決定采用 24 或 12 小時格式 。 但 在訪問 片外 數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn) 。 表 21 P3 特殊功能口 P3 口管腳 備選功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0 記時器 0 外部輸入 T1 記時器 1 外部輸入 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 （ 12） PSEN ： 片外程序存儲器讀選通信號輸出端 ，或稱片外取指信號輸出端 。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 當(dāng)訪問外部存儲器時， 該信號每機器周期出現(xiàn)兩次，其 輸出電 平 下降沿 用于 控制 鎖存 P0 口輸出 的 低 8 位字節(jié)。 在實際應(yīng)用中， P3 口 主要 作為 STC89C52RC 的一些特殊功能口 使用 ， 功能分配 如 表21 所示 。 （ 10） ~： P3 口 的 8 個 管腳 。 圖 21 STC89C52RC 管腳分布及封裝 （ 9） ~： P2 口的 8 個管腳。 可用作準(zhǔn)雙向 I/O 口使用。在接有片外存儲器或擴展 I/O 接口時， P0 口分時復(fù)用為低 8 位地址總線和雙向數(shù)據(jù)線。 （ 7） ~： P0 口 的 8 個引腳。 （ 6） XTAL2： 片內(nèi)反相振蕩放大器輸出端 。當(dāng) EA端保持高電平時， 對 ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器 。 （ 4） EA ： 片外程序存儲器選用段。 （ 2） GND： 接電源 地 端。 相對于 ATMEL 公司的同類 51 單片機， 它 不僅 可以 完全兼容， 另外 它自身還有無法解密、低功耗、高速、高可靠 性 、強抗靜電、強抗干擾等很多特點。它的正常工作電壓范圍為 ~，正常工作溫度范圍為 0~75℃，理論工作頻率為 0~40MHz，實際可達到 48MHz，片上集成了 512 字節(jié)的 RAM， 8K 字節(jié)的用戶應(yīng)用程序存儲空間。LCD1602 液晶顯示屏作為顯示 模塊輸出時鐘信息；按鍵模塊采用獨立式按鍵； 9V 直流電池配合典型 7805 電路作為電源模塊為其它電路提供電能。 華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 —— 基于 STC89C52RC 的電子時鐘設(shè)計 ~ 10 ~ 系統(tǒng)各模塊的最終選擇方案 綜上各個模塊方案 選擇 所述 ,對此次畢業(yè)設(shè)計的系統(tǒng)方案最終選定 為 : 采用STC89C52RC 作為主控制系統(tǒng) 。同時 由于電池很容易買到，也使 得電子時鐘的攜帶 使用更加方便。 方案二： 采用 9V 直流高性能碳性電池通過典型的 7805 穩(wěn)壓 電路獲得穩(wěn)定 +5V 電源。這種方案雖然行得通，但在實際電路中變壓器笨重不便于攜帶，而且采用 220V 交流電就需要投入額外的資金采取一定的安全保護措施，還有就是一旦周圍沒有 220V 電源電子時鐘就不能繼續(xù)工作。 結(jié)合實際情況，對比兩種方案，我們采用獨立式按鍵。 這種方案是指把每個按鍵都單獨接到單片機的一個 I/O 口上，通過判斷按鍵端口的電位就可以識別按鍵操作。鑒于本次設(shè)計只需 5 個按鍵， 因此排除此方案 。 按鍵模塊方案 方案一： 選取陣列式按鍵。由于本次設(shè)計的電子時鐘不用顯示文字和圖案，所以可以選擇能顯示各種工業(yè)字符的 LCD1602 液晶顯示屏。 方案四： 采用 LCD 液晶顯示。 方案三 ： LED 數(shù)碼 管靜態(tài)顯示。 LED 數(shù)碼管價格適中 ,對于顯示數(shù)字最合適 ,而且采用動態(tài)掃描法與單片機連接時 ,占用的單片機口線少。 點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合 ,如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費 ,且價格也相對較高 ,所以不用此種作為顯示。 綜合比較兩種方案，我們選擇 DS1302 作為時鐘