單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CB板制作培訓(xùn).ppt

1、電子CADProtel DXP 電路設(shè)計(jì),任 富 民 編 著,中等職業(yè)學(xué)校教學(xué)用書(shū)（電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)）,電子教案,第10章,單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCB板制作,本章學(xué)習(xí)目標(biāo),本章以制作單片機(jī)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCB板為例，介紹雙面板的制作技巧和編輯修改方法，以達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo)： 了解手工繪制電路板邊框的方法。 掌握自制元件庫(kù)的添加和自制封裝元件的調(diào)用方法。 理解補(bǔ)淚滴的目的；掌握補(bǔ)淚滴操作方法。 掌握PCB板DRC操作方法和違規(guī)錯(cuò)誤的排除方法。,本章內(nèi)容介紹,本章將綜合前面各章所學(xué)知識(shí)和技能，以實(shí)例形式講解PCB雙面板制作的完整過(guò)程，包括從原理圖制作出發(fā)，一直到PCB板最終制作完成。要求在原理圖中調(diào)用自

2、己制作的原理圖元件，在PCB板中使用自己制作的元件引腳封裝，是對(duì)前面各章節(jié)知識(shí)和技能的一次綜合和演練。,10.1 確定和添加元件封裝,10.2 新建PCB文件并繪制電路板邊框,1. 新建PCB文件 2. 設(shè)置顯示層面 3. 選擇機(jī)械層,繪制電路板邊框,選擇放置工具中的直線工具 ，在機(jī)械層先畫(huà)一條水平導(dǎo)線，然后利用放置工具中的設(shè)置參考點(diǎn)工具 ，將十字光標(biāo)對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)線的左端點(diǎn)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)，設(shè)置導(dǎo)線的起點(diǎn)為坐標(biāo)零點(diǎn)，如圖所示。,設(shè)置邊框參數(shù),然后雙擊該導(dǎo)線，彈出導(dǎo)線屬性對(duì)話框，根據(jù)電路板的寬度80mm，在導(dǎo)線的屬性對(duì)話框中設(shè)置該導(dǎo)線的起點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0），終點(diǎn)坐標(biāo)（0，80），則導(dǎo)線起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，長(zhǎng)度變

3、為80mm，這有利于其余導(dǎo)線的定位和坐標(biāo)確定。,繼續(xù)按坐標(biāo)繪制其余三條導(dǎo)線,5. 標(biāo)注電路板邊框尺寸,選擇放置工具中的尺寸標(biāo)注工具 ，在電路板邊框的外圍放置尺寸標(biāo)注，放置時(shí)一定要對(duì)齊電路板邊框端點(diǎn)，如圖所示。,6. 重新定義電路板形狀,沿著電路板邊框重新繪制電路板,重新生成的電路板,6. 繪制布線區(qū),選擇【Keep Out Layer】禁止布線層,繪制好的電路板布線區(qū)域,10.3引用自制PCB元件引腳封裝,10.3.1單個(gè)元件引用自制PCB元件引腳封裝 1. 打開(kāi)原理圖元件屬性設(shè)置對(duì)話框。單擊【Add】添加按鈕,選擇添加新模型類(lèi)型,彈出如圖所示選擇新模型類(lèi)型對(duì)話框，在模型類(lèi)型【Model Ty

4、pe】下拉列表框中選擇【Footprint】，添加引腳封裝模型，點(diǎn)擊【OK】按鈕。,3. 瀏覽封裝庫(kù),封裝庫(kù)瀏覽,選擇數(shù)碼管封裝庫(kù)和需要的引腳封裝,4. 選定新封裝,數(shù)碼管已經(jīng)修改為自制的引腳封裝“ZZDIP10”,10.3.2 利用全局修改功能修改多個(gè)元件引腳封裝,如果要同時(shí)修改很多元件的引腳封裝，再采取以上方法逐個(gè)進(jìn)行修改，勢(shì)必速度很慢，效率不高。此時(shí)我們可以利用Protel DXP提供的全局修改功能，一次性修改同一類(lèi)元件的引腳封裝。 Protel DXP提供的全局修改功能可以先選取具有某些特征的同一類(lèi)元件，然后對(duì)選取的元件進(jìn)行某些參數(shù)的修改。此處我們利用全局修改功能同時(shí)修改三極管的引腳封

5、裝，方法如下。,1. 選中某個(gè)元件,1.打開(kāi)原理圖文件，單擊其中的一個(gè)三極管（如Q1），使其處于點(diǎn)擊選中狀態(tài)，如圖所示。,執(zhí)行 【Find Similar Objects】菜單命令,單擊鼠標(biāo)右鍵，將彈出浮動(dòng)菜單，如圖所示，執(zhí)行 【Find Similar Objects】菜單命令,彈出查找相似對(duì)象設(shè)置對(duì)話框,在圖中設(shè)置欲查找對(duì)象的特征，如此處想查找所有的PNP三極管，所以我們將庫(kù)參考名稱(chēng)Library Reference項(xiàng)設(shè)置為【Same】相同的，表示將查找所有的PNP三極管,技巧：,在圖中，單擊鼠標(biāo)右鍵時(shí)請(qǐng)對(duì)準(zhǔn)三極管選中區(qū)域內(nèi)的空白處，不要對(duì)準(zhǔn)三極管的某部位（如管腳），否則可能查找對(duì)象類(lèi)型變

6、為管腳Pin，無(wú)法完成三極管的查找修改功能。,3. 進(jìn)行全局查找,點(diǎn)擊【OK】按鈕，進(jìn)行全局查找后，所有PNP型三極管處于選中狀態(tài)，被突出顯示，而其它元件被蒙板覆蓋，如圖所示，以便于后面的修改操作。,4. 單擊Inspect標(biāo)簽,5.修改三極管封裝,在當(dāng)前封裝【Current Footprint】欄中輸入自制的三極管封裝“ZZBCY1”，然后按回車(chē)鍵進(jìn)行修改操作。,封裝已經(jīng)全部修改,關(guān)閉Inspect對(duì)話框，雙擊圖中任一三極管（如Q2），彈出如圖屬性對(duì)話框，可以看到封裝已經(jīng)全部修改為自制的引腳封裝“ZZBCY1”。,6. 取消其它元件的蒙板覆蓋狀態(tài)。,單擊【Clear】清除按鈕，取消其它元件的

7、蒙板覆蓋狀態(tài)。 注意：利用全局修改功能修改元件的引腳封裝后，必須將元件引腳封裝所在的庫(kù)文件添加到當(dāng)前庫(kù)中，否則在后面更新PCB板時(shí)無(wú)法調(diào)入該元件的引腳封裝。,10.4 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表、載入PCB引腳封裝,10.4.1 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 雖然在Protel DXP中，不一定要通過(guò)載入網(wǎng)絡(luò)表才能調(diào)入PCB元件引腳封裝，但可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表查看各原理圖元件的編號(hào)、封裝、元件之間的網(wǎng)絡(luò)連接是否正確。 執(zhí)行【Design】/【Netlist】/【Protel】菜單命令，將建立“多路單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).NET”網(wǎng)絡(luò)表文件。 注意：網(wǎng)絡(luò)表產(chǎn)生后，必須自己打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)表文件，仔細(xì)檢查各元件的編號(hào)，封裝、元件之間的網(wǎng)絡(luò)連接是否正

8、確，如果有錯(cuò)，必須回到原理圖中進(jìn)行修改后，將原網(wǎng)絡(luò)表文件關(guān)閉并移出工程文件，再次產(chǎn)生后檢查，直到?jīng)]有錯(cuò)誤。,10.4.2 載入元件引腳封裝與網(wǎng)絡(luò),1. 打開(kāi)已經(jīng)繪制好電路板邊框的PCB文件，執(zhí)行菜單命令【Design】/【Improt Changes From】，彈出如圖所示的導(dǎo)入原理圖變化對(duì)話框。,導(dǎo)入原理圖變化對(duì)話框,執(zhí)行更新載入各封裝元件和網(wǎng)絡(luò)連接,載入電路板的PCB引腳封裝,10.5 元件布局,元件載入PCB板后，就可以根據(jù)元件的布局規(guī)律仔細(xì)調(diào)整元件的位置了，一般采取先自動(dòng)布局再手工調(diào)整的方法，但由于本項(xiàng)目元件較多，自動(dòng)布局的效果不理想，所以直接采取手工布局的方法分部分進(jìn)行，先對(duì)顯示部

9、分display塊進(jìn)行布局。PCB板元件位置的調(diào)整方法和原理圖中元件位置的調(diào)整方法基本相同。,10.5.1 顯示部分元件布局,整體移動(dòng)display塊,刪除display塊符號(hào),2. 核心元件的布局,對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行初步布局,元件對(duì)齊和均勻分布操作方法,（1） 初步調(diào)整元件的位置和排列順序。,彈出對(duì)齊元件對(duì)話框,全部選中要調(diào)整的元件，執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Interactive Placement】 (交互式布局)/ 【Align】 (排列)，將彈出如圖所示的對(duì)齊元件對(duì)話框，分別在水平和垂直方向設(shè)置操作命令。,數(shù)碼管排列效果,3. 鎖定元件,解除鎖定狀態(tài),注意：元件位置鎖定后，在工作區(qū)中對(duì)

10、該元件的操作就不起作用了。如果用戶(hù)要再次移動(dòng)該元件的位置，只有先執(zhí)行【Edit】/【Change】菜單命令,將十字光標(biāo)對(duì)準(zhǔn)該元件，單擊鼠標(biāo)左鍵才能再次打開(kāi)屬性對(duì)話框，將鎖定狀態(tài)解除后，才能重新調(diào)整該元件的位置。,顯示部分布局效果,元件編號(hào)調(diào)整后的效果,小技巧：自動(dòng)調(diào)整元件文字位置。,元件編號(hào)和參數(shù)可以手工逐個(gè)調(diào)整，為了加快調(diào)整的速度，可以利用編輯器的自動(dòng)調(diào)整元件文字位置功能進(jìn)行快速調(diào)整，下面以調(diào)整圖中數(shù)碼管的編號(hào)為例講解具體方法。,選擇編號(hào)要放置于元件的位置,先選中要調(diào)整編號(hào)的元件，如圖中的數(shù)碼管，執(zhí)行【Tools】/【Interactive Placement】/ 【Position Com

11、ponent Text】菜單命令，彈出如圖所示的調(diào)整元件文字位置對(duì)話框，選擇編號(hào)要放置于元件的位置,調(diào)整好的數(shù)碼管編號(hào),10.5.2 其它方塊電路元件布局,10.6 自動(dòng)布線,10.6.1 設(shè)置布線參數(shù) 執(zhí)行【Design】/【Rules】菜單命令，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。其中最關(guān)鍵的參數(shù)有【Routing Layers】布線層面和【W(wǎng)idth Constraint】導(dǎo)線寬度，其它參數(shù)采用默認(rèn)值即可。,設(shè)置雙面板的布線層,導(dǎo)線規(guī)則設(shè)置,10.6.2 自動(dòng)布線,執(zhí)行菜單命令【Auto Route】/【All】菜單命令，將彈出如圖所示的自動(dòng)布線策略選擇對(duì)話框，選用默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)擊【Route All】 布所有

12、導(dǎo)線按鈕，PCB板編輯器開(kāi)始自動(dòng)布線。,自動(dòng)布線結(jié)果,10.7 手工修改雙面板導(dǎo)線,由于自動(dòng)布線時(shí)，系統(tǒng)片面地追求布通率，不可能考慮實(shí)際電路板電氣特性方面的要求，因此對(duì)于一個(gè)電路較為復(fù)雜、元件較多的電路板而言，自動(dòng)布線后的結(jié)果總會(huì)存在一定的不足和缺陷，所以必須仔細(xì)的檢查和修改，從而使制作的電路板既美觀、又能滿(mǎn)足電氣特性的要求，同時(shí)便于安裝和調(diào)試。 如圖所示，電路板中雖然導(dǎo)線均已連接，但部分導(dǎo)線彎曲過(guò)多，繞行過(guò)遠(yuǎn)，同時(shí)地線和電源線一般要求靠近電路板邊緣，修改如下。,10.7.1 調(diào)整顯示模式，分析自動(dòng)布線結(jié)果,在默認(rèn)情況下，PCB編輯器采用復(fù)合顯示模式顯示所有用到的層面，但在分析自動(dòng)布線結(jié)果時(shí)，

13、用戶(hù)希望將精力集中在布線層面上，而對(duì)于元件布局、編號(hào)、參數(shù)、元件外形等信息暫時(shí)不必考慮，可以隱藏起來(lái)，以便于更好的分析走線情況。,修改為單層顯示模式,如果希望單層顯示各層的信息，如頂層的布線效果，可以執(zhí)行【Tools】/【Preference】菜單命令，彈出如圖所示的修改編輯器參數(shù)對(duì)話框，選擇顯示【Display】標(biāo)簽，選中【Single Layer Mode】復(fù)選框，將PCB編輯器顯示模式修改為單層模式。,分析頂層導(dǎo)線,繞行過(guò)遠(yuǎn),彎曲,不美觀,繞行過(guò)遠(yuǎn),分析底層導(dǎo)線,繞行過(guò)遠(yuǎn),繞行過(guò)遠(yuǎn),繞行過(guò)遠(yuǎn),尖角,彎曲,10.7.2調(diào)整顯示層面，規(guī)劃修改方案,雖然單層顯示模式下，可以單獨(dú)對(duì)各布線層進(jìn)行分

14、析，找出要修改的導(dǎo)線，但對(duì)于雙面板而言，導(dǎo)線修改時(shí)要同時(shí)兼顧頂層和底層的導(dǎo)線，才能確定修改方案，所以我們采取調(diào)整顯示層面的方法，同時(shí)顯示頂層和底層的走線，而將頂層絲印層隱藏起來(lái)。 1. 將顯示模式恢復(fù)為多層復(fù)合顯示模式，即取消【Single Layer Mode】復(fù)選框的選中狀態(tài)。,隱藏頂層絲印層,隱藏頂層絲印層后的顯示效果,10.7.3 修改導(dǎo)線,分析需修改的導(dǎo)線 在導(dǎo)線修改過(guò)程中，某些導(dǎo)線如果僅在同一層面上走線，可能因?yàn)橥瑢用嫫渌鼘?dǎo)線的阻擋而不便或無(wú)法布通導(dǎo)線，如圖中的導(dǎo)線1。因此在必要的地方還需添加過(guò)孔，改變導(dǎo)線的層面避開(kāi)同層導(dǎo)線，以便于彎曲導(dǎo)線的修改。,要修改的彎曲導(dǎo)線1,同一層阻擋其

15、走線的導(dǎo)線2,（1）撤銷(xiāo)原導(dǎo)線1,在該處放置過(guò)孔，但位置太窄,將導(dǎo)線3外移，并修改彎曲處,（1）撤銷(xiāo)原導(dǎo)線1。執(zhí)行【Tools】/【Un-Route】/【Connection】命令，出現(xiàn)十字光標(biāo)，將其對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)線1，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可撤銷(xiāo)該導(dǎo)線，如圖所示 (2)規(guī)劃導(dǎo)線修改方案,重新繪制導(dǎo)線3,修改好的導(dǎo)線3,放置過(guò)孔,新放置的過(guò)孔,設(shè)置過(guò)孔的網(wǎng)絡(luò)屬性,繪制底層導(dǎo)線,新繪制的底層導(dǎo)線,繪制頂層導(dǎo)線,新繪制的頂層導(dǎo)線,2. 走線過(guò)程中改變導(dǎo)線層面,導(dǎo)線1和導(dǎo)線2位于同一層面,同層導(dǎo)線2,導(dǎo)線1,導(dǎo)線1在走線過(guò)程中遇到同頂層導(dǎo)線2，為了繼續(xù)走線，必須改變層面，可以在繪制過(guò)程中需要改變導(dǎo)線層面的位置，按T

16、ap鍵，彈出如圖所示的【Interactive Routing】交互式走線對(duì)話框。,光標(biāo)中心出現(xiàn)過(guò)孔,導(dǎo)線1改變層面，穿過(guò)導(dǎo)線2,修改好的導(dǎo)線,10.8 補(bǔ)淚滴,在電路板中，為了提高布通率，許多導(dǎo)線的寬度較小，而焊盤(pán)的面積卻較大，如果以等寬度導(dǎo)線進(jìn)入焊盤(pán)或過(guò)孔，勢(shì)必造成電路板在元件焊接、裝配、維修過(guò)程中，應(yīng)力集中于焊盤(pán)和導(dǎo)線的連接處，極易形成裂紋和焊盤(pán)翹起，影響電路板的焊接質(zhì)量，形成虛焊。該現(xiàn)象在單面板中尤為突出，為了在加工和焊接時(shí)分散應(yīng)力，我們可以在窄導(dǎo)線進(jìn)入焊盤(pán)和過(guò)孔時(shí)，逐步加大導(dǎo)線寬度，形成淚滴狀，從而有效的分散應(yīng)力，防止焊盤(pán)脫落虛焊。制作淚滴狀導(dǎo)線的操作就稱(chēng)為補(bǔ)淚滴。具體方法如下：,1

17、. 選擇對(duì)象,選擇要補(bǔ)淚滴的導(dǎo)線或網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)導(dǎo)線的粗細(xì)，選擇需要補(bǔ)淚滴的導(dǎo)線。執(zhí)行【Edit】/【Select】選擇菜單下的各子菜單命令，進(jìn)行各種不同的選擇操作，如果是對(duì)所有焊盤(pán)和過(guò)孔都進(jìn)行補(bǔ)淚滴操作，則可以不用選擇對(duì)象。,2.補(bǔ)淚滴,執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Teardrops】，彈出如圖所示的補(bǔ)淚滴選擇對(duì)話框，左邊選擇操作的對(duì)象，右邊選擇操作動(dòng)作和淚滴類(lèi)型。,補(bǔ)淚滴效果,10.9 包地和覆銅,10.9.1 包地 在講解包地概念前，先理解外圍線的含義，所謂“外圍線”就是指用來(lái)包圍某些小信號(hào)導(dǎo)線的外圍導(dǎo)線。默認(rèn)的外圍線沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)，因此它不屬于電路板中的任何網(wǎng)絡(luò)，也起不到什么屏蔽作用，

18、但如果將其與地線網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，然后連接到地線上，那么將大大加強(qiáng)電路板中被包圍導(dǎo)線的抗干擾能力，由于外圍導(dǎo)線連接到地線網(wǎng)絡(luò)，因此稱(chēng)為“包地”。“包地”一般用于需要提高抗干擾能力的小信號(hào)導(dǎo)線中，如放大器電路中的輸入導(dǎo)線，或有干擾源的電路中，如本例的振蕩電路。下面介紹包地的添加方法。,選擇晶體振蕩部分導(dǎo)線,選擇該導(dǎo)線網(wǎng)絡(luò),2. 添加外圍線,執(zhí)行菜單命令【Tools】/【Outline Objects】，為選中的導(dǎo)線添加外圍線，由于此時(shí)外圍線并未連接到地，所以還不叫包地,如圖所示，同樣地操作方法，將另一條導(dǎo)線也添加外圍線。,添加的外圍線,3.修改外圍線網(wǎng)絡(luò)屬性,選中所有外圍線 利用全局查找功能選中全部

19、外圍線 將所有外圍線的網(wǎng)絡(luò)屬性修改為GND,4. 連接地線,新連接的地線,10.9.2 添加電源、接地端、安裝孔并覆銅,安裝孔,接地端,GND覆銅,VCC覆銅,10.10 DRC檢查和違規(guī)錯(cuò)誤排除,10.10.1運(yùn)行DRC檢查 進(jìn)行完布線、覆銅等操作完成后，接下來(lái)最好做一次DRC檢查。DRC為Design Rules Check的簡(jiǎn)稱(chēng)，即設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，DRC用于檢查電路板中的對(duì)象（如導(dǎo)線、焊盤(pán)、過(guò)孔等）是否違反了前面通過(guò)【Design】/【Rules】菜單設(shè)置的各種規(guī)則要求，如安全間距，導(dǎo)線寬度等。,設(shè)計(jì)規(guī)則檢查設(shè)置對(duì)話框,10.10.2 修改違規(guī)錯(cuò)誤,當(dāng)有違規(guī)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，必須認(rèn)真分析報(bào)告文件中的錯(cuò)誤信息，同時(shí)還可利用導(dǎo)航欄【Navigator】找到違規(guī)對(duì)象并進(jìn)行修改，下面介紹具體方法。,1. 打開(kāi)導(dǎo)航欄【Navigator】，查找違規(guī)對(duì)象,2. 修改違規(guī)對(duì)象,當(dāng)找到違規(guī)對(duì)象后，就可根據(jù)提示的違規(guī)類(lèi)型，靈活運(yùn)用前面章節(jié)所講的拆線、刪除、移動(dòng)、手工布線等編輯方法修改違規(guī)對(duì)象，然后再運(yùn)行DRC檢查，直到違規(guī)消除