一．课程设计的目的课程设计以电子线路CAD软件设计原理为基础，重点在硬件设计领域中实用的电子线路设计软件的应用。
掌握电子线路设计中使用CAD的方法。
为后继课程和设计打下基础。
通过电路设计，掌握硬件设计中原理图设计、功能仿真、器件布局、在线仿真、PCB设计等硬件设计的重要环节。
二．课程设计题目描述和要求2.1振荡电路的模拟和仿真。
由555定时器构成多谐波振荡电路，用模拟的示波器观察输出的信号，熟悉555定时器构成多谐波振荡电路的基本原理，熟悉proteus的基本操作，和各元器件的查找。
2.2 8051单片机用80c51单片机完成以下功能：（1）构成流水灯的控制电路，使八个流水灯轮流点亮。
（2）构成音乐播放的简单电路。
（3）构成串口通信电路，完成信息在单片机和串口之间的传播。
（4）构成8255键盘显示模块。
（5）构成A/D和D/A 转换模块。
首先用模拟器件构成基本电路，然后在单片机中加入驱动程序，运行仿真，最后对电路进行调整校正，完成相关功能。
熟悉单片机实现相关功能的基本原理，对单片机有个框架的了解。
学习用proteus仿真单片机电路中不同模块间的组合，扩展单片机电路的功能。
三．课程设计报告内容。
3.1设计原理3.1.1振荡电路仿真的原理振荡电路原理：555管脚功能介绍：1脚为地。
2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。
当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。
6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。
3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。
4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。
5脚是控制端。
7脚称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。
接通电源后，电源VDD通过R2’和R3’对电容C充电，当Uc<1/3VDD时，振荡器输出Vo=1，放电管截止。
当Uc充电到≥2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，使放电端(DIS)接地，电容C通过R2对地放电，使Uc 下降。
当Uc下降到≤1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端(DIS)不接地，电源VDD通过R1和R2又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD 上升到2/3VDD,触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。
脉冲宽度TL≈0.7R2C，由电容C放电时间决定；TH=0.7(R2’+R3’)C，由电容C充电时间决定，脉冲周期T≈TH+TL。
图3.1 555振荡器3.1.2 8051单片机的原理3.1.2.1 单片机简介：按照单片机的特点，单片机的应用分为单机应用与多机应用。
在一个应用系统中，只使用一片单片机称为单机应用。
单片机的单机应用的范围包括：(1) 测控系统。
用单片机可以构成各种不太复杂的工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等, 达到测量与控制的目的。
(2) 智能仪表。
用单片机改造原有的测量、控制仪表, 促进仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化方向发展。
(3) 机电一体化产品。
单片机与传统的机械产品相结合, 使传统机械产品结构简化, 控制智能化。
(4) 智能接口。
在计算机控制系统, 特别是在较大型的工业测、控系统中, 用单片机进行接口的控制与管理, 加之单片机与主机的并行工作, 大大提高了系统的运行速度。
(5) 智能民用产品。
如在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等许多产品中, 单片机控制器的引入, 不仅使产品的功能大大增强, 性能得到提高, 而且获得了良好的使用效果。
单片机按应用范围可分成通用型和专用型。
专用型是针对某种特定产品而设计的，例如用于体温计的单片机、用于洗衣机的单片机等等。
在通用型的单片机中，又可按字长分为4位、8位、16/32位，虽然计算机的微处理器在几乎是32/64位的天下，8位、16位的微处理器已趋于萎缩，但单片机情况却不同，8位单片机成本低，价格廉，便于开发，其性能能满足大部分的需要，只有在航天、汽车、机器人等高技术领域，需要高速处理大量数据时，才需要选用16/32位，而在一般工业领域，8位通用型单片机，仍然是目前应用最广的单片机。
3.1.3 proteus软件介绍Proteus是世界上著名的EDA工具仿真软件，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
Proteus基本操作：1、选择要使用的元件在Pick Device窗口双击相应元件名称，即可将元件添加到主界面左侧的列表中2、放置元件到绘图区单击列表中的元件，然后在右侧的绘图区单击，即可将元件放置到绘图区。
（每单击一次鼠标就绘制一个元件，在绘图区空白处单击右键结束这种状态）3、删除元件右击元件一次表示选中（被选中的元件呈红色），选中后再一次右击则是删除。
4、移动元件右击选中，然后用左键拖动。
5、旋转元件左下角旋转工具栏6、元件连线在引脚上鼠标指针变成X状，单击，移动到目的引脚，再次单击。
7、删除连线同删除元件8、绘制电源和地单击工具栏上的左起第8个工具（Inter-Sheet Terminal），左侧工具栏显示TERMINALS，可在其中选择POWER或GROUND，像放置元件一样放置到绘图区。
Proteus还提供了丰富的资源：1．Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。
2．Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。
理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
3．除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。
这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。
这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。
4．Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
3.2 proteus电路原理图设计3.2.1多谐波震荡电路原理图3.2.2 8051单片机的仿真原理图3.3仿真方法和结果分析3.3.1振荡电路仿真方法和结果分析图3.3.1振荡电路操作步骤:1.搜索—键入battery，找到直流电源，修改属性，为12v。
2.键入ne555，为555定时器。
3.键入POT，找到滑动变阻器，修改属性为1k。
键入相应阻值，找到一般电阻，键入1u，找到电容。
4.按照原理图连接电路。
5.在左侧虚拟仪表模式中找到示波器。
接入信号。
运行结果：图3.3.1示波器3.3.2 80c51开发板仿真3.3.2.1 CPU模块的仿真图3.3.2.1 CPU模块操作步骤：1.新建文档文件—新建设计—LANDSCAPE A3—命名---点击确定2.点击搜索—键入关键字80c51—双击3.在左边工具栏中选择“终端”—GROUND，接地。
4.终端—POWER，电源VCC。
5.搜索---button,按钮开关。
键入CAP，找到一般的电容，修改电容的属性，改为22pF.键入10uF,找到相应电容。
键入crystal，找到晶振电容。
6.键入电阻阻值，找到相应电阻。
7.在“终端”中选择default，是输出输入的端口。
8.在左侧选择总线模式，绘制总线。
在连接总线和芯片管脚是，总线端点击ctrl 键，画成斜线。
9.对于和一系列连续接线的命名，可以借助“属性分配工具”。
在字符串中键入net=LED#(LED为接线的名称，#代表序号)，增量默认为1，动作为“赋予”，应用到为“点击”，确定后，逐次点击需要标注的的接线即可。
3.3.2.1 集体标号3.3.2.2 键盘显示模块的仿真3.3.2.2 键盘显示模块操作步骤：1.搜索8255a，找到相应芯片。
2.键入DISPLAY，找到四位显示七段数码管。
键入DIPSW-8，找到8位开关。
3.按图连接电路。
3.3.2.3 蜂鸣器模块的仿真图3.3.2.3蜂鸣器模块3.3.2.4二极管显示模块的仿真操作步骤：1.键入LED，选择合适的led灯。
2.键入330R，找到电阻。
3.画总线，用属性分配工具命名接线。
4.点击左侧的“二D图形文本模式”，调节字体大小，添加相应文本。
图3.3.2.4流水灯3.3.2.5 A/D和D/A模块的仿真图3.3.2.5 A/D转换模块操作步骤：1.键入74ls373，adc0808找到相应模块，键入NOR-3，找到三接入的与门。
键入not，找到非门。
图3.3.2.5 D/A转换模块操作步骤：1.键入74s00，找到与非门。
键入74ls273，dac0808构成D/A转换模块。
3.3.2.5 串口通信模块的仿真图3.3.2.5串口通信模块操作步骤：1.键入compim，找到串口。
在虚拟仪表模式中，找到虚拟终端VIRTUAL TERMINAL。
2.键入SWITCH，找到单刀双掷开关。
○1创建串口○2设定波特率为2400，进行串口信息的发送，输入1234567890，虚拟窗口输出相同数据。
○3由单片机发送信息ABCDEFG。
接受区出现相同结果。
3.4设计和仿真过程中出现的问题及解决方法1.首先是元器件的查找，不熟悉器件的分类，从网上下载了元器件英汉对照表。
有助于效率的提高。
2.总线的绘制及与总线相连的接线的命名。
绘制总显示应先选择总线模式，与总线相连的接线处要画成斜线。
查阅相关资料，得知需借助ctrl键。
接线的命名较为繁琐，可借助属性分配工具，预设接线名，设定步距，逐个点击接线，自动命名。
