項目3流水彩燈單面PCB設計

項目3流水彩燈單面PCB設計2024/3/29項目3流水彩燈單面PCB設計【項目導讀】項目2體會了SCH和PCB的設計過程。本項目繼續(xù)鞏固已學技能，并學習繪圖常遇到的一些問題。知識目標了解SCH和PCB工作環(huán)境的設置。熟悉Protel軟件中各集成電路廠家的元器件庫。了解捕獲柵格、網絡標號、電氣規(guī)則檢查和網絡表等概念。項目3流水彩燈單面PCB設計會建立項目工程文件、SCH文件和PCB文件，并以工程方式打開。能添加/移除元器件庫；能查找元器件。能正確快速完成電路連線，會使用網絡標號建立電氣連接。能對電路圖進行編譯檢查，并會簡單排錯。會生成并閱讀網絡表，會輸出原理圖元件清單。會排除錯誤，梳理將原理圖元器件封裝和網絡關系裝入到PCB文件。能對PCB元器件進行手動布局。會設置布線寬度、間距、布線層；會手動連接PCB元器件。技能目標項目3流水彩燈單面PCB設計電路圖如圖3-1所示流水彩燈電路原理圖。圖中555時基振蕩電路產生脈沖，作為CD4017計數(shù)輸入信號，CD4017依次輸出高電平，使10盞彩燈按排列順序發(fā)光?！卷椖恳搿繄D3-1彩燈流水電路原理圖項目3流水彩燈單面PCB設計任務目標1.繪制圖3-1所示電路原理圖，保證電氣連線正確。圖3-1流水彩燈原理圖項目3流水彩燈單面PCB設計任務目標2.初步設計完成PCB單面板布線，如圖3-2所示。要求：一般導線寬30mil，安全間距15mil，手動布線PCB元器件，允許兩三條飛線，在電路板中用其他線標注出來，便于實際制板時用軟跳線連接。圖3-2流水彩燈PCB單面板項目3流水彩燈單面PCB設計【任務分析與具體實施過程】正確繪制完成原理圖，將原理圖裝入到PCB中，常會出現(xiàn)各種錯誤，常見錯誤的排除，請看技能鏈接。項目3流水彩燈單面PCB設計具體任務實施任務3.1創(chuàng)建項目文件，并在項目中創(chuàng)建原理圖文件任務3.2繪制原理圖文件任務3.3編譯檢查原理圖任務3.4生成元件清單報表任務3.5SCH網絡表的產生及閱讀任務3.6手動完成PCB單面布線項目3流水彩燈單面PCB設計這些任務就是實際的ＰＣＢ圖的設計過程。一個任務的完成，再做另一個任務。主要由教師帶領下一邊講解操作，學生一邊跟隨實踐操作，采用小步驟教學。任務的教學方式項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.1創(chuàng)建項目文件，并在項目中創(chuàng)建原理圖文件1.創(chuàng)建項目工程文件1）啟動ProtelDXP2004。2）執(zhí)行【文件】→【創(chuàng)建】→【項目】→【PCB項目】，可以完成PCB項目文件的創(chuàng)建。3)執(zhí)行【文件】→【保存項目】將項目文件保存為“流水彩燈.PrjPCB”.2.在項目中創(chuàng)建原理圖文件1)執(zhí)行【文件】→【創(chuàng)建】→【原理圖】，在“流水彩燈.PrjPCB”項目下完成原理圖文件的創(chuàng)建。2）在項目所在的目錄中保存文件為“流水彩燈.SCHDOC”項目3流水彩燈單面PCB設計

初涉電路原理圖的繪制，最棘手的事不知道元器件在哪里。本項目用到的元器件如表3-1所示。任務3.2繪制電路原理圖知識鏈接項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.1加載元器件庫圖3-12加載MiscellaneousDevices.Intlib和MiscellaneousConnectors.Intlib常用庫(1)元件庫的加載電路原理圖主要包括元器件與線路兩大元素。項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.1加載元器件庫圖2-12加載MiscellaneousDevices.Intlib和MiscellaneousConnectors.Intlib常用庫(續(xù))項目3流水彩燈單面PCB設計(2)刪除元件庫載入過多的元件庫，會占用一定的系統(tǒng)資源，降低軟件的運行速度，在繪制原理圖時還需要把一些不再使用的元件庫卸載。圖3-13卸載多余的元件庫任務3.2.1加載元器件庫項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.2Search法查找元器件對于不知道元器件所在的元器件庫名稱，可利用元器件的Search法進行查找。圖3-10查找法放置元器件的操作方法項目3流水彩燈單面PCB設計圖3-11查找法放置三端穩(wěn)壓電源MC78L05CP的操作方法(續(xù))任務3.2.2Search法查找元器件項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.3取消元器件引腳方向上的箭頭元器件的引腳方向，用以表明電信號的方向，器件555、CD4017放置好后，引腳標有方向箭頭，但不需要顯示的，執(zhí)行命令【工具】/【原理圖優(yōu)先設定】，在彈出的對話框【原理圖】選項中，去掉【引腳方向】前面的復選框。項目3流水彩燈單面PCB設計3.2.4多個同類元器件的放置與屬性修改在MiscellaneousDevices.Intlib庫中找到發(fā)光二極管，雙擊該元件，發(fā)光二極管的輪廓粘附在光標上，此時按“空格”鍵元件逆時針選擇90度。按“X”鍵元件水平翻轉。按“Y”鍵元件垂直翻轉。按“Tab”鍵打開“元件屬性”對話框，可根據原理圖的需要修改元器件的編號及其他屬性。如圖3-14,單擊鼠標左鍵放置元件LED1，之后連續(xù)放置的LED屬性不變，編號會自動加“1”.如圖3-15.以發(fā)光二極管LED為例講解多個同類元器件的放置：項目3流水彩燈單面PCB設計3.2.4多個同類元器件的放置與屬性修改圖3-14電容器的元件屬性對話框項目3流水彩燈單面PCB設計3.2.4多個同類元器件的放置與屬性修改按信號流向和電路功能布局元器件。圖3-15元器件整體放置及大致布局項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.5電氣連接流水彩燈電路原理圖完成電氣連接的流水彩燈電路原理圖如圖3-16所示，如何完成元器件間的電氣連接呢？圖3-16已完成電氣連接的流水燈電路原理圖項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.5電氣連接流水彩燈電路原理圖1.導線連接實體導線連接方法，同項目2任務2.3.4項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.2.5電氣連接流水彩燈電路原理圖2.電源、接地符號的放置與連接實體導線連接方法，同項目2任務2.3.3項目3流水彩燈單面PCB設計3.網絡標號的放置定義:網絡標號一般由字母或者數(shù)字組成，具有相同網絡標號的導線，其電氣上是相連的。作用：原理圖中，有時需要連接的元器件距離較遠，或被其他導線隔著，不便直接連接導線，此處可使用網絡標號（NetLabel）建立電氣連接，便于讀者閱讀電路圖。項目3流水彩燈單面PCB設計3.網絡標號的放置圖3-17放置網絡標號特別提示：1、網絡標號必須添加在導線或總線上，不能直接放在元件引腳上，因為網絡標號與引腳很難關聯(lián)，必須在引腳上先繪制一段導線再放置網絡標號。2、將網絡標號放置在導線上時，出現(xiàn)了紅色“×”號(如右上圖)，說明網絡標號與導線已經關聯(lián)，再單擊放置。3、當網絡標號名稱最后一位是數(shù)字，且連續(xù)放置時，則會自動遞增。項目3流水彩燈單面PCB設計1、設置電氣檢查規(guī)則在對原理圖進行編譯之前可以設置編譯參數(shù)，指定各種電氣錯誤的違規(guī)等級。圖3-18設置編譯參數(shù)的操作方法任務3.3編譯檢查原理圖項目3流水彩燈單面PCB設計2.編譯原理圖執(zhí)行【項目管理】→【CompileDocument】，可以編譯當前原理圖。3-19a錯誤信息報告面板【Messages】圖3-19b編譯錯誤面板【CompileErrors】任務3.3編譯檢查原理圖項目3流水彩燈單面PCB設計圖3-20查看編譯結果任務3.3編譯檢查原理圖項目3流水彩燈單面PCB設計圖3-21a生成元器件報表清單的操作方法圖3-21b穩(wěn)壓電源元器件清單表圖標3.4生成元器件清單報表對于比較復雜的原理圖，單憑人工統(tǒng)計元器件很容易出錯。為了方便購買元器件，可利用ProtelDXP2004提供的報表功能生成元件報表清單，操作如右圖所示。項目3流水彩燈單面PCB設計1.生成網絡表在Protel的前期版本中，網絡表是聯(lián)系電路原理圖和PCB之間的橋梁。圖3-22執(zhí)行【設計】→【文檔的網絡表】→【Protel】，生成網絡表生成的流水彩燈網絡表文件任務3.5SCH網絡表的產生及閱讀生成的流水彩燈網絡表文件項目3流水彩燈單面PCB設計2.網絡表的閱讀圖3-23雙擊流水彩燈網絡表名稱，打開、瀏覽流水網絡表任務3.5SCH網絡表的產生及閱讀1.雙擊流水彩燈網絡表名稱2.滾動滾輪上下瀏覽網絡表項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.5SCH網絡表的產生及閱讀2.網絡表的閱讀網絡表的內容由許多方括號[]和圓括號（）組成。方括號[]的內容表示元器件列表。圓括號（）的內容表示網絡列表，即元件引腳的連接關系。1）元件列表。以R1為例[R1AXIAL-0.3Res1]元件聲明開始元件編號元件封裝原理圖參考名稱，一般為庫中元件名元件聲明結束項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.5SCH網絡表的產生及閱讀2.網絡表的閱讀2）網絡列表。（VCCD1-1JP1-2U2-16)表示網絡聲明開始VCC作為網絡名稱，以下為與其相連的元件引腳D1的第1引腳JP1的第2引腳U2的第16引腳此網絡聲明結束項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.5SCH網絡表的產生及閱讀[C1POLAR0.8CapPol2][C2POLAR0.8CapPol2][C3RAD-0.3Cap][D1DIO7.1-3.9x1.9Diode1N4148][JP1HDR1X2Header2][LED1LED-0LED][LED2LED-0LED][LED3LED-0LED][LED4LED-0LED][LED5LED-0LED][LED6LED-0LED][LED7LED-0LED][LED8LED-0LED][LED9LED-0LED][LED10LED-0LED][R1AXIAL-0.3Res1][R2AXIAL-0.3Res1][R3VR3ResTap][R4AXIAL-0.3Res1][U1SO8NE555D][U2N16ECD4017BMN](VDDD1-1JP1-2U2-16)(NetC1_1C1-1R3-1)(NetC2_1C2-1R1-2R2-2U1-4U1-8)(NetC3_2C3-2U1-5)(NetD1_2D1-2R1-1)(NetLED1_1LED1-1U2-3)(NetLED1_2LED1-2LED2-2LED3-2LED4-2LED5-2LED6-2LED7-2LED8-2LED9-2LED10-2R4-2)(NetLED2_1LED2-1U2-2)(NetLED3_1LED3-1U2-4)(NetLED4_1LED4-1U2-7)(NetLED5_1LED5-1U2-10)(NetLED6_1LED6-1U2-1)(NetLED7_1LED7-1U2-5)(NetLED8_1LED8-1U2-6)(NetLED9_1LED9-1U2-9)(NetLED10_1LED10-1U2-11)(NetR2_1R2-1R3-2U1-7)(NetR3_3R3-3U1-2U1-6)(NetU1_3U1-3U2-14)(GNDC1-2C2-2C3-1JP1-1R4-1U1-1U2-8U2-13U2-15)流水彩燈網絡表項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6手動完成PCB單面板布線

任務3.6.1在項目中新建PCB文件并保存圖3-23創(chuàng)建的流水彩燈印制板文件項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.2將原理圖內容更新到PCB圖方法一：原理圖中執(zhí)行：設計/UpdatePCBDocument項目3流水彩燈.pcbdoc。方法二：PCB圖中執(zhí)行：設計/ImportChangesFrom項目3流水彩燈.PRJPCB。圖3-24執(zhí)行命令后的工程變化對話框用以上任一種方法，系統(tǒng)都會彈出圖3-24所示的對話框。1.單擊該按鈕，檢查元器件的封裝和網絡關系更改是否正確有效，若有錯則返回原理圖修改，沒錯則做第2步。2.單擊該按鈕，系統(tǒng)執(zhí)行所有更改操作，若“完成”出現(xiàn)錯誤，返回原理圖修改，否則點“關閉”按鈕檢查結果3.單擊“關閉”項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.2將原理圖內容更新到PCB圖單擊“關閉”按鈕，系統(tǒng)自動切換到PCB工作區(qū)，此時可看到載入的元器件封裝和飛線。如圖3-25。圖3-25原理圖元器件封裝和網絡關系裝入到PCB文件項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.2將原理圖內容更新到PCB圖執(zhí)行【查看】/【整個PCB板】，當當前對象移人PCB圖紙中心，如圖3-26所示。圖3-26原理圖元器件封裝和網絡關系移到PCB圖紙中心項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.3手工布局元件，規(guī)劃印制電路板1.元件手動布局用鼠標將PCB移到適當?shù)奈恢?，并適當調整元器件的方向。如圖3-27所示。圖3－27手工調整元件的PCB布局項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.3手工布局元件，規(guī)劃印制電路板2.規(guī)劃定義印制電路板1）重定義PCB板的形狀

執(zhí)行：設計/PCB板形狀/重定義PCB板形狀，光標變?yōu)槭中?，PCB板變?yōu)槟G色，在起點及轉彎處單擊鼠標會，繪制矩形方框，完成后單擊右鍵。2）繪制電氣邊界選擇KeepOutLayer選項卡，執(zhí)行：放置/直線，繪制電氣邊界（紫色），如圖3-27所示。項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線1.設置單面布線、導線粗細、安全間距要求：單面布線，導線寬30mil，安全間距15mil操作：執(zhí)行菜單【設計】/【規(guī)則】，打開“PCB規(guī)則和約束編輯器”對話框。1)設置RoutingLayers(布線層)規(guī)則。圖3-28設置布線層項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線2)設置Width(布線寬度)規(guī)則。如圖3-29.1.單擊width2.設定導線最大寬度3.設定最優(yōu)布線寬度4.最后設定最小寬度項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線3)設置Clearance(安全間距)規(guī)則。圖3-30設置安全間距項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線2.手動連線1）手動布線（1)切換BottomLayer為當前工作層。（2）調用命令：方法一、單擊工具欄中的按鈕方法二、執(zhí)行右圖所示的菜單命令（3）移動十字光標到手動布線的焊盤上，單擊鼠標左鍵（4）單擊鼠標右鍵或“ESC”鍵，結束本次手動布線。完成后的PCB板效果如圖3-32項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線圖3-32手動連接PCB單面板項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線2.手動連線2）跳線U2第6引腳和LED8第1引腳間的飛線如圖3-32所示，由于同層面導線不能交叉，采用跳線連接。連接方法：放置焊盤（pad），并設置所在層別為Multi-layer，且焊盤網絡為NetLED8_1，連續(xù)放置兩個，完成后的如圖3-33所示。項目3流水彩燈單面PCB設計任務3.6.4按指定要求單面手動布線2.手動連線2）跳線圖3-33單面板飛線處理項目3流水彩燈單面PCB設計PCB參數(shù)設置在“PCB板選擇項”對話框完成，主要包括測量單位設置、網格設置和圖紙位置設置等。執(zhí)行菜單命令：設計/PCB板選擇項。彈出如圖3-34所示的對話框。（和原理圖環(huán)境參數(shù)設置相似）知識鏈接PCB編輯環(huán)境圖3-34“PCB板選擇項”對話框項目3流水彩燈單面PCB設計將SCH載入PCB時常見錯誤及其修改技能鏈接1.找不到元器件封裝圖3-35“工程變化訂單(ECO)”出錯警告解決的方法：切換到原理圖編輯環(huán)境，雙擊元件U1，在屬性對話框中，按【追加】按鈕，添加封裝為“DIP-8”，重新裝載網絡表，執(zhí)行“工程變化訂單(ECO)”時就不會再出現(xiàn)錯誤警告標志。將SCH載入PCB時常見錯誤及其修改技能鏈接項目3流水彩燈單面PCB設計2.元器件封裝少引腳圖3-36“工程變化訂單(ECO)”出錯警告解決的方法：切換到原理圖編輯環(huán)境，雙擊元件U1，在屬性對話框中，編輯封裝為“DIP-8”，重新裝載網絡表，執(zhí)行“工程變化訂單(ECO)”。將SCH載入PCB時常見錯誤及其修改技能鏈接項目3流水彩