EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計

EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計目錄第一章概述1.1設(shè)計課題…………21.2設(shè)計目的…………21.3設(shè)計要求…………21.4設(shè)計內(nèi)容…………21.5設(shè)計步驟…………2第二章元件的制作與封裝2.1元件說明…………32.2元件制作及封裝制作……………3第三章原理圖的繪制與設(shè)計3.1五大模塊的繪制與設(shè)計……………83.2原理圖的繪制……………………103.3元件清單……………123.4網(wǎng)絡(luò)表………………13第四章印制電路板設(shè)計4.1PCB板的規(guī)劃及環(huán)境參數(shù)的設(shè)定…………………144.2PCB板布局布線的部分操作及設(shè)定………………174.3電路圖的檢測與導(dǎo)出……………174.4元件的布局…………184.5印制電路板布線……………………184.6DRC檢測報………………………19第五篇章設(shè)計心得與體會………20參考文獻………………21EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第1頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第1頁。第一章概述1.1.設(shè)計課題單片機電路的PCB板設(shè)計1.2.實訓(xùn)目的1、熟悉ProtelDXP的操作2、掌握用ProtelDXP繪制原理圖的方法3、掌握用ProtelDXP制作PCB板的方法1.3．實訓(xùn)要求利用protelDXP軟件完成單片機最小系統(tǒng)的PCB板的設(shè)計。1.4．實訓(xùn)內(nèi)容此系統(tǒng)包含了最簡單的電源及保護電路、振蕩電路、復(fù)位電路、發(fā)光二極管指示電路、ISP在線編程電路及一個40針插座。其中40針插座將單片機的各信號引出，可以擴展各種應(yīng)用電路。1、元件符號及封裝制作2、原理圖繪制3、PCB板要求:大小為3200mil×2800mil的雙面板，電源、地線的線寬為30mil，其它線寬為10mil。布局要合理、按鈕，連接器類元件注意放置在合理位置。4、DRC報告。1.5．實訓(xùn)步驟（1）打開ProtelDXP及建立項目（2）在項目下建立原理圖并進行參數(shù)的設(shè)定（3）進行封裝庫元件庫的建立（4）在原理圖中放置元件并繪制原理圖（5）PCB板的規(guī)劃及環(huán)境參數(shù)的設(shè)定及PCB板布局布線的設(shè)定（6）元件的導(dǎo)入印制電路板及布局（7）制作PCB板自動布線及手動調(diào)整走線（8）進行DRC檢測EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第2頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第2頁。第二章元件的制作及封裝2.1元件說明：在元件庫“MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnertors.IntLib”查找下圖各元件。元器件序號(Designator)庫元器件名（LibRef）注釋/參數(shù)值（Comment）元器件封裝（Footprint）元器件所在的庫（Library）C1CapPol110uF/10VRB.1/.2（自制）MiscellaneousDevices.IntLibC2Cap30pFRAD-0.2（自修）MiscellaneousDevices.IntLibC3Cap30pFRAD-0.2（自修）MiscellaneousDevices.IntLibC4Cap0.01uFRAD-0.2（自修）MiscellaneousDevices.IntLibC5CapPol1100uF/10VRB.2/.4（自制）MiscellaneousDevices.IntLibR1RES2300ΩAXIAL-0.3（自修）MiscellaneousDevices.IntLibR2RES210KΩAXIAL-0.3（自修）MiscellaneousDevices.IntLibVD1LED1LEDRB.1/.2(自制)MiscellaneousDevices.IntLibVD2DiodeIN4007DIODE-0.4（自修）MiscellaneousDevices.IntLibU1DS83C520-MCLDS83C520-MCLDIP-40自制元件和封裝S1SW-PBSW-PBSPST-2MiscellaneousDevices.IntLibY1XTALXTALBCY-W2/D3.1MiscellaneousDevices.IntLibJP1Header6Header6HDR1×6MiscellaneousConnertors.IntLibJP2Header2Header2HDR1×2MiscellaneousConnertors.IntLibJP3Connector40Connector40HDR2×20（自修）MiscellaneousConnertors.IntLib注意：DS83C520-MCL需要自己繪制元器件外形和對應(yīng)的封裝，注意屬性的編輯設(shè)置。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第3頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第3頁。2.2元件制作及封裝制作2.2.1元件的制作制作工具：根據(jù)所說要求制作下圖元件：各引腳電氣類型設(shè)置如下：P0.0~P0.7：IOP1.0~P1.7:IOP2.0~P2.7:IOP3.0~P3.7:IOX1:inputX2:outputRST:inputGND:powerVCC:power/PSEN:output/EA:inputALE:output元器件編輯器：原理圖元件庫編輯器用于制作、編輯修改和管理元器件的圖形符號。其編輯區(qū)是一個十字坐標軸，而不是網(wǎng)格。執(zhí)行菜單命令“File”/”New”/“SchematicLibrary”,可打開原理圖元件編輯器。元器件的引腳：元器件的引腳代表著實際元器件的電氣分布關(guān)系。引腳主要由具有電氣熱點的示意圖行、引腳名稱和引腳序號組成。引腳的名稱通常用來標注引腳的電氣功能，而引腳的序號與元件封裝的焊盤序號相對應(yīng)。各引腳電氣設(shè)置如下圖：EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第4頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第4頁。（1）設(shè)置合適的捕捉柵格參數(shù)（2)元件屬性設(shè)置封裝執(zhí)行菜單命令“File”/“New”/“PCBLibrary”,啟動元器件封裝編輯器。（2）編輯界面的網(wǎng)格設(shè)置（3）創(chuàng)建元件的封裝①焊盤屬性的設(shè)置②將1號焊盤放在（0,0）坐標上，形狀為方形。按要求布置其它焊盤的位置，設(shè)置焊盤直徑和過孔尺寸③繪制導(dǎo)線和外形輪廓④設(shè)置元件封裝的參考點，執(zhí)行菜單命令“Edit”/“SetReference”可以分別以“Pinl”（1號焊盤）、“Center”（元件封裝中心）或“Location”指定一個位置為參考點。⑤執(zhí)行菜單命令“Tools”/“ComponentProperties”對元件封裝重命名“DIP-X”,并保存。向?qū)?chuàng)建新的元件封裝EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第5頁。①單擊菜單命令“Tools”/“NewComponent”開啟向?qū)DA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第5頁。②元件封裝種類設(shè)置③焊盤尺寸設(shè)置：④焊盤間距設(shè)置⑤元件封裝輪廓線條粗細設(shè)置⑥焊盤數(shù)量設(shè)置EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第6頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第6頁。⑦元件封裝名稱設(shè)置⑧原件封裝設(shè)置完成U1元器件（DS83C520-MCL）需要自己繪制元器件對應(yīng)的封裝。U1DS83C520-MCLDS83C520-MCLDIP-40自制元件和封裝如圖所示：元件封裝是指實際元件焊接到印制電路板上的時候，所指示的外觀形狀尺寸和焊盤的位置。制作元器件封裝的方法主要有兩種：手工和向?qū)?。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第7頁。自修封裝EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第7頁。第三章原圖的繪制及設(shè)計3.1五大模塊的設(shè)計及繪制繪制工具1）電源供給模塊電源模塊的穩(wěn)定肯定是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提及基礎(chǔ)，電源供電模塊的電源可以通過計算USB口供給，也可使用外部穩(wěn)定的5V電壓2）發(fā)光二極管指示電路起指示的作用，電路中的VD1是發(fā)光二極管，R1是限流保護電阻。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第8頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第8頁。3）復(fù)位電路當(dāng)單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行，回到初始位狀態(tài)。1、復(fù)位電路的原理是單片機RST引腳接收到2US以上的電平信號，只要保證電容的充放電時間大于2US，即可實現(xiàn)復(fù)位，所以電路中的電容值是可以改變的。

2、按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的。晶振電路晶振電路時給單片機提供工作信號脈沖，即單片機工作速度，頻率越高則單片機運行速度越快,X1、X2為晶振電路輸入輸出端，經(jīng)二分頻形成單片機脈沖信號，時鐘信號。5）單片機常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個微型的計算機（最小系統(tǒng)），和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。工作方式通過程序的執(zhí)行一步一步往下執(zhí)行。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第9頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第9頁。3.2原理圖的繪制（1）、創(chuàng)建項目工程文件在ProtelDXP的設(shè)計環(huán)境下，執(zhí)行菜單命令“Feil”/“New”/“PCBProject”，就可創(chuàng)建一個新的PCB項目。（2）、創(chuàng)建原理圖設(shè)計文件在項目下，選擇“Feil”/“New”/“Schematic”命令，建立一張新的原理圖紙，默認的文件名“Sheet1.Sshoc”。（3）、設(shè)置環(huán)境參數(shù)設(shè)置（4）、設(shè)置圖紙大小EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第10頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第10頁。（5）、選擇放置電子元器件（6）、編輯各個原器件及改封裝（7）、EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第11頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第11頁。3.3元件清單EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第12頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第12頁。3.4網(wǎng)絡(luò)表EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第13頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第13頁。第四章印制電路板設(shè)計4.1PCB板的規(guī)劃及環(huán)境參數(shù)的設(shè)定新建一個PCB文件，有兩種方法：方法一：單擊菜單命令“Feil”/“New”/“PCB”，即可啟動PCB編輯器，同時在編輯區(qū)內(nèi)出現(xiàn)一個帶有柵格的空白圖紙，然后進行人工頂一板子的尺寸。方法二：使用PCB 向創(chuàng)建新的文檔。步驟如下：單擊“Feil”/面板底部“NewForTemplante”選項組的“PCBBoardWizard”的選項，創(chuàng)建新的PCB文檔。打開向?qū)Ы缑嫦乱徊?，顯示向?qū)У谝徊?，設(shè)置量度單位，Imperial為英制，Metric為公EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第14頁。制，默認為英制選EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第14頁。（4）下一步，設(shè)置電路板輪廓。在“Custom”下拉也表框中選擇所需類型（5）下一步，自定義設(shè)置電路板的形狀和尺寸板子的形狀有矩形（Rectangular）圓形（Circular）和自定義三種(6)下一步，設(shè)置電路板板層數(shù)主要設(shè)置信號層（SignalLayers）數(shù)和電源層（PowerPlanes）數(shù)EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第15頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第15頁。(7)下一步，設(shè)置過孔類型。一般有穿透式過孔、盲孔和隱藏過孔三種類型。（8）設(shè)置元器件/線技術(shù)（布線）。（9）下一步，設(shè)置導(dǎo)線/導(dǎo)孔尺寸，主要設(shè)置導(dǎo)線的最小寬度、導(dǎo)孔的尺寸和導(dǎo)線之間的安全距離參數(shù)。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第16頁。（10）再下一步，單擊“Finish”按鈕，完成PCB向?qū)гO(shè)置EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第16頁。4.2PCB板布局布線的部分操作及設(shè)定設(shè)計規(guī)則的設(shè)置A.設(shè)置工作布線層b.設(shè)置走線寬度4.3電路圖的檢測與導(dǎo)出檢測：EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第17頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第17頁。導(dǎo)出封裝：4.4元件的布局第一步自動布局執(zhí)行菜單“Feil”/“AutoPlacer…...”第二步手動布局手動布局主要是操作是通過移動或旋轉(zhuǎn)元件、元件標號的調(diào)整他們的位置，以達到合理的布局。調(diào)整過程中，元件上的飛線不會斷開，并將一起移動。4.5印制電路板布線布線就是放置導(dǎo)線和過孔，將印制電路板上的元件封裝的焊盤連接起來。布線的方法分為手工布線和自動布線兩種。他們都是在設(shè)置規(guī)則下進行。手動布線：使用飛線的引導(dǎo)將導(dǎo)線放置在電路板上。自動布線：執(zhí)行菜單“AutoRoute”/“All”即可執(zhí)行相關(guān)的命令?！癆ll”項：進行整個電路板的布線?！癗et”項：對指定的網(wǎng)絡(luò)進行布線。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第18頁?！癈onnection”項：對指定的焊盤進行焊點對焊點的布線。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第18頁。“Area”項：對指定區(qū)域布線?！癈omponent”項：對指定元件布線?！癛oom”項：對指定范圍布線。“Stop”項：對正在布線的電路板停止布線?！癙ause”項：使正在布線的電路板暫時停止布線。“Restart”項：使暫停布線的電路板恢4.6DRC檢測報EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第19頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第19頁。第五篇章設(shè)計心得與體會本次課程設(shè)計課題是《單片機電路的PCB板設(shè)計》，通過這次設(shè)計，我學(xué)會了一些DXP簡單的應(yīng)用，簡單的手動布局布線，繪制封裝，比如設(shè)計晶振電路的布局有一定的技巧加深了對做板的印象。元件引腳的位置、焊盤的大小必須與實際元件一致，否則會造成元件無法安插的板上的問題，而且焊盤的大小要適當(dāng)加大，在布線的過程中，應(yīng)盡量把線布粗，電源線和地線還要另外加粗。另外，為了能將板盡量地做小，我將原理圖中的四個模塊緊密排列，全部集成在一塊板上。由于所有的模塊都集成在一塊板上，所以做出的這塊板還是存在一定的問題，比如，一旦某個模塊出現(xiàn)問題，要做出修改就要相對麻煩一些，有時甚至?xí)婕暗狡渌K，在實際的電路調(diào)試中我就盡量少地把改動涉及到其他模塊找元器件不算很熟練，繪制封裝會出點問題。做一個設(shè)計前一定要建立一個項目，不然后面做起來會出現(xiàn)問題麻煩EDA的實習(xí)的不足之處：即畫板過程中碰到的問題：有些元件的封裝，例如DS83C520-MCL，在封裝庫內(nèi)并沒有給出；另外還有一些元件封裝在封裝庫內(nèi)沒有合適的，例如部分電解電容，所以這些元件的封裝都需要自己另外畫。這次收獲：對ProtelDXP軟件熟悉學(xué)會了ProtelDXP的原理圖繪制元件符號的制作和建立元件庫元件封裝制作和建立封裝庫PCB印制電路板的制作EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第20頁。EDA課程設(shè)計單片機電路的PCB板設(shè)計全文共22頁，當(dāng)前為第20頁。參考文獻[1]樊輝娜，程珊EDA技術(shù)及電子設(shè)計[M]北京：北京郵電大學(xué)出版社，2011[2]焦素敏.EDA實用技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社2005.[3]吳鎮(zhèn)山.電子線路設(shè)計與實踐[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高