课程设计任务书学生姓名：张亚男专业班级：通信1104班指导教师：艾青松工作单位：信息工程学院题目: Protel应用课程设计——基于单片机的自动售饮料机初始条件：（1）可选元件：51单片机、74LS47译码器、晶体管、电阻、电容、LED、按键开关若干；（2）可用仪器：示波器，万用表，毫伏表；（3）所用软件：Altium Designer和Proteus。
要求完成的主要任务:（1）使用Altium Designer制作自动售饮料机的电路原理图（2）使用Altium Designer制作自动售饮料机的PCB图（3）使用Proteus进行电路仿真时间安排：（1）第1-3周：选题及任务安排。
（2）第4-10周：方案选择及设计。
（3）第11-16周：仿真及PCB制作。
（4）第17-18周：撰写报告及答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 方案设计 (1)1.1 自动售饮料机电路设计要求 (1)1.2 设计思路及原理框图 (1)2 单元电路设计 (3)2.1 中央控制单元---单片机最小系统 (3)2.2 投币单元 (3)2.3 选择购买及找零单元 (4)2.4 显示单元 (5)2.4.1 可购买类型指示灯显示 (5)2.4.2 余额显示 (5)2.6 原理总图 (8)3 Protel原理图绘制 (9)3.1 Altium Designer软件简介 (9)3.2 原理图绘制步骤 (10)3.2.1建立工程并创建原理图文件 (10)3.2.2 定位元件和加载元件库 (11)3.2.3 原理图放置元件 (12)3.2.4 原理图绘制 (13)4 PCB印制板电路的制作 (14)4.1 建立PCB文件 (14)4.2 原理图导入 (15)4.3 PCB设计 (16)4.3.1 PCB布局规则 (16)4.3.2 PCB布线规则 (16)5 电路仿真 (19)5.1 Altium Designer仿真 (19)5.2 Proteus仿真及分析 (19)6 总结及体会 (23)7 参考文献 (24)附录：元件清单 (25)摘要随着计算机技术的发展,计算机软件在电路设计中的应用来越广泛。
本报告以Altium Designer为平台,叙述其在电路原理图和印刷电路图设计中的应用方法,并提出该软件在设计过程中常遇到的问题及其解决办法。
本文主要以基于51单片机的自动售饮料机的设计为例来学习Altium Designer的使用。
自动售饮料机在生活中随处可见，给人们的生活带来了便利。
本文简单介绍了自动售货机系统的工作原理、系统设计、软件编程的思路。
该系统以单片机STC89C51芯片为核心，采用集中控制方式实现了对自动售货饮料机全过程的自动控制。
本系统选择独立式键盘按键作为投币和货物选择端，用数码管实现了投币总数和余额的显示功能。
本次课程设计首先用Altium Designer软件绘制了电路原理图，并绘制了相应电路原理图的PCB图，最后用Proteus软件进行了电路仿真。
关键词:自动售饮料机单片机Altium Designer PCB Proteus仿真AbstractWith the development of computer technology, computer software application in the circuit design is used more widely. This report, regarding Altium Designer as a platform, describes the application methods in the circuit schematic and printed circuit design, and raises and addresses in the design process of the software frequently encountered problems and their solutions. This report mainly uses the design of the beverage vending machines based on 51 single-chip microcomputer as an example to learn how to use the Altium Designer.Beverage vending machines can be seen everywhere in our life, and has brought convenience to people’s life. This paper describes the focus of the work vending machine system theory, system design, software programming mentality. STC89C51 in the system as the core chip, realizes the automatic control of the vending machine’s entire process by using the centralized control mode. The stand-alone keyboard keys are chose to insert coins and choose the goods side, the Nixie tube is used to realize the function of showing the total number of inserted coins and remaining sum.In this curriculum design, I draw the circuit diagram using Altium Designer firstly, and then draw the corresponding PCB map of the circuit principle diagram, and finally the circuit is simulated with Proteus software.Keywords:The Vending Machine Single-chip Microcomputer Altium Designer PCB Proteus Simulation1 方案设计根据设计要求，自动售货饮料机主要由四个模块构成，即投币模块、选择购买模块、找零模块和显示模块（余额显示和可购买类型指示灯显示）。
1.1 自动售饮料机电路设计要求自动售货饮料机主要由四个模块构成，即投币模块、选择购买模块、找零模块和显示模块（余额显示和可购买类型指示灯显示）。
（1）售货机只接受5角和1元的硬币，可以用按钮代替硬币的投入。
投入硬币的总金额用两位数码管显示，最大投入金额为9.5元。
（2）售货机可以自动出售3种饮料，售价分别是0.5元，1元和1.5元。
当顾客完成投币后，根据投入金额，各饮料对应的LED 将亮起（如投入1元硬币，0.5元和1元饮料的LED 亮起，表示可以购买0.5元或1元饮料）。
（3）顾客根据自身需要按下各饮料对应的按钮，每按一次掉出一瓶饮料，两位数码管显示剩余金额，LED 继续指示可购饮料的种类；（4）顾客按下“找零”按钮将使机器发出找零信号，两位数码管清零。
1.2 设计思路及原理框图用单片机实现自动售饮料功能，通过编写程序来控制数码管上金额的显示和各种价格的饮料对应的LED 灯显示，通过按键的操作来实现投币，买饮料和找零。
原理框图如图1-1所示。
图1-1 方案二原理框图单片机AT89C51 找零按键 数码管显示余额 可购买指示灯购买按键 投币总体设计思路：采用单片机系列中的STC89C51所组成的单片机最小系统作为中央控制元件。
投币模块：用端口P1.0和P1.1作为投币输入端，分别表示投入0.5元和1.0元。
选择购买模块：用端口P1.2、P1.3和P1.4作为选择购买输入端，分别表示购买0.5元、1.0元和1.5元的饮料。
找零模块：用端口P1.7作为找零输入端。
显示模块：用端口P0.5、P0.6和P0.7作为可购买指示输出端，分别表示可购买0.5元、1.0元和1.5元的饮料；用端口P2.0-P2.7作为显示输出端，连接数码管显示余额。
2 单元电路设计2.1 中央控制单元---单片机最小系统单片机最小系统是能补足单片机工作的最简单电路，它由单片机、电源、晶体振荡器、复位电路等构成。
它是本系统的处理单元也是控制单元，负责处理信号、外设的接口与控制，同时它也是所有软件的载体。
对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等。
在本次设计中，单片机最小系统作为中央控制单元，控制自动售饮料机的所有功能。
中央控制单元的原理电路图如图2-1所示。
图2-1中央控制单元原理电路图2.2 投币单元用端口P1.0和P1.1作为投币输入端，分别表示投入0.5元和1.0元。
原理电路图如图2-2所示。
图2-2投币单元原理电路如图所示，KEY_5为投入0.5元的按键开关，与端口P1.0相接。
KEY_10为投入1.0元的按键开关，与端口P1.1相接。
P1.0和P1.1初始置为高电平1，按下开关瞬间，接地置为低电平0，表示投入对应的硬币。
2.3 选择购买及找零单元用端口P1.2-P1.4作为选择购买输入端，分别表示购买0.5元、1.0元和1.5元的饮料。
用端口P1.7作为找零输入端。
原理电路图如图2-3所示。
图2-3选择购买及找零单元原理电路如图所示，KEY_buy5、KEY_buy10和KEY_buy15分别为购买0.5元、1.0元和1.5元饮料的按键，分别与端口P1.2-P1.4相连。
初始置为高电平1，按下按键瞬间，接地置为低电平0，表示购买对应金额的饮料。
KEY_getchange表示找零，与端口P1.7相接。
P1.7初始置为高电平1，按下按键瞬间，接地置为低电平0，表示找零信号。
2.4 显示单元2.4.1 可购买类型指示灯显示用端口P0.5-P0.7作为指示灯显示输出端，分别连接LED灯指示0.5元、1.0元和1.5元的饮料可以购买。
原理电路图如图2-4所示。
图2-4可购买类型指示灯显示单元原理电路如图所示，LED_A、LED_B、LED_C分别用来指示0.5元、1.0元和1.5元的饮料可以购买，分别与端口P0.5-P0.7相接，每个LED灯加一个100欧姆的限流电阻，然后接VCC。