电子线路CAD 课程设计.docx

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电子线路CAD课程设计

课程　论文

基于ＡRＭ的１0M以太网通信系统的PCＢ设计

　　　课程名称　　电子线路ＣＡD　　　　　　

　　姓名　　　　　罗　元　　　　　

　　　学号　　　　2　　　　　

专业　　　　电子信息工程　　

　　　　成　　　绩　　　　　　　

　　　　任课老师　　　蔡坤　　　　　

　上课学期　　2010-201１学年第二学期

ﻬ摘　要

电子电路设计是现代信息技术的支柱科学,是从事设计各种元器件、电路设计和电子系统设计与制造的技术性强的学科，也是我国正在大力发展并急需人才的专业技术领域。

从事该行业的工程人员具有电子应用于电路设计的基础理论、基本知识和基本技能,具有电子技术、电子信息系统建模、电子电路设计、电子设计自动化工具软件与硬件描述语言应用、微电子技术与半导体制造工艺、集成电路设计和电子设计自动化等方面的综合能力和工程实践能力。

对于ＰＣB的设计现在又很多软件,比如Prｏtｅl９9sｅ,Altium公司的２00４版本,ＰowerPＣB　5.0１,还有PowerＰCB5．01和Poｗer　Logiｅ的组合版（PADSPCB）,其中PAＤS版本是现在最新的软件，国内很少有这方面的工程人员。

PrｏtｅlDXP20０4　集成了世界领先的EDA特性和技术，其主要功能集成了原理图设计、PCB设计、Spiｃe　仿真、VＨDL仿真和综合、信号完整性分析和CAＭ文件的编辑与验证等功能。

在一定程度上,ＰｒotｅｌＤXP200４打破了传统的设计工具模式,提供了以项目为中心的设计环境,包括强大的导航能力、源代码控制、对象管理、设计变量和多通道设计等高级设计方法。

在本次的ＣAD大作业中，运用ＰｒotelDXP２00４，绘制基于ARM的10M以太网通信系统的PCB设计。

关键词:

ProtｅｌＤXP2004、封装、ＰCB图

目　录

1.Protel原理图的绘制和元件的制作1

1.1.ﻩARM控制芯片LPＣ2132的制作ﻩ1

1.2.ﻩ以太网接口芯片RTL80１9AS的制作ﻩ2

1.4.元件NFM39R02Ｃ470的制作5

1.5.元件LF1S02２的制作ﻩ5

１.6.ﻩ原理图的绘制过程ﻩ6

2．ﻩPCＢ图的绘制和元件封装的制作ﻩ8

2.1.ＡＲＭ控制芯片LＰC2１３2封装的制作8

2．2.ﻩ以太网接口芯片RＴL８019AＳ封装的制作9

２．5.PCＢ图的绘制过程1１

3.心得体会14

4.参考文献ﻩ1４

5．ﻩ附录16

1.Pｒoｔeｌ原理图的绘制和元件的制作

根据设计完成的基于ARM的１0M以太网通信系统的原理图，打开Protel　2004软件，打开Fiｌe,选择Nｅw,在选择Sｃｈemaｔic，讲它保存在同一个文件夹内,并命名。

现在可以开始在Schemａtｉc里面进行原理图的设计。

首先调出Librarieｓ,在这里面查找原理图所需要的元件，常用分立元件在MisceｌlanｅｏｕsDeviｃes.ＩnｔLib元件库中，一般连接器在MｉscellaｎeｏusCｏｎnｅctoｒs.ＩｎtLib元件库中，而其他的封装元件用Sｅarｃh在Ｌｉbraｒieｓ里搜索,找到后将其库文件添加到Ｌｉbraｒies中，当所有元件都放置到Schemａtic上的时候，下面就可以按照电路原理图的要求对其连线。

单线用Placｅ中的Wirｅ，总线用Plaｃe中的Bus,也可以适当使用Ｎｅt原理图设计要求简洁、美观、设计完成后保存。

由于电路原理图中有一些芯片是元件库中没有的,所以要利用Ｐｒoteｌ20０4创建所需要的元件,创建元件过程如下。

1.1.ARM控制芯片LＰC2１３２的制作

根据原理图的需要,绘制LPC２132芯片，首先要在用户界面的菜单栏Project中选择ＡｄdNeｗｔoProject,选择SchematiｃLibｒaｒy。

创建新的一个元件库,在里面绘制所需要的元件。

元件原理图如下图1所示。

图１LPC2132元件原理图

●创建过程:

1）在Sｃhｅmatic窗口下选择画图工具，选择矩形框，画出一个大小合适的矩形框。

2）选择画图工具中的PlaceＰin，放置引脚,注意有电气特性的引脚方向要向外。

3）双击引脚,设置引脚的Prｏｐertｉes,在里面可以按需要设置引脚名称,电气特性,如图2所示。

图2　LPC2132引脚设置

　其他的引脚按照上述三个步骤可以顺利完成,最后保存即可。

1.2.以太网接口芯片RTL8019AS的制作

根据原理图的需要,绘制RTL80１９AＳ芯片，首先要在用户界面的菜单栏Pｒoject中选择ＡddNewto　Ｐrｏｊecｔ，选择Ｓchｅmaｔic　Ｌibｒａｒy。

创建新的一个元件库,在里面绘制所需要的元件。

元件原理图对比如下图3所示

ＲTL801９AS是10０脚的芯片,制作过程如下;

1）在Sｃhematｉｃ窗口下选择画图工具,选择矩形框,画出一个大小合适的矩形框。

2）选择画图工具中的PｌaｃeＰin,放置引脚，注意有电气特性的引脚方向要向外。

3）放置元件是可以自由转动方向,单击元件，按住左键，按动空格键可以将元件旋转90度。

4）双击引脚，设置引脚的Prｏｐｅrtｉes,在里面可以按需要设置引脚名称,电气特性。

图3　ＲTL８019ＡS元件原理图

图4RTL8019AS引脚设置

1.3.芯片SP3232的制作

根据原理图的需要，绘制SPS323２芯片，首先要在用户界面的菜单栏Pｒojｅcｔ中选择AｄｄNewtｏPrｏjｅct,选择SｃheｍaticＬibrary。

创建新的一个元件库，在里面绘制所需要的元件。

元件原理图对比如下图５所示

图5SP32３２元件原理图

创建过程:

1）在Schｅmatic窗口下选择画图工具,选择矩形框，画出一个大小合适的矩形框。

2）选择画图工具中的PlaｃeＰin,放置引脚，注意有电气特性的引脚方向要向外。

3）双击引脚,设置引脚的Properｔies，在里面可以按需要设置引脚名称，电气特性。

4）元件原理图需要添加文本,可以选择画图工具中的Ａ,添加文档。

双击TEXT,可以修改文档名称，然后放置在需要的位置。

如图6所示。

图６添加文本

1.4.元件NFM３9Ｒ02C4７0的制作

根据原理图的需要,绘制ＮFM39R02C４70芯片，首先要在用户界面的菜单栏Ｐrojeｃt中选择Add　ＮewtｏＰroject,选择SchematicＬibｒａｒy。

创建新的一个元件库,在里面绘制所需要的元件。

元件原理图对比如下图7所示

图8NFM3９R0２C4７0元件原理图

创建过程：

1）由于该元件比较特殊,由两个电阻和一个电容组成，可以利用元件库中的电阻和电容。

2）在ＬibrarｉesSearch中各自找出电阻和电容元件库的路径，打开路径文件，把已有的元件原理图复制到新建的元件库中。

3）按照要求放置元件。

1.5.元件LF1Ｓ0２2的制作

根据原理图的需要，绘制LF1S0２2芯片，首先要在用户界面的菜单栏Project中选择AddNewｔoPｒojｅct,选择Sｃｈｅｍａｔic　Liｂrary。

创建新的一个元件库,在里面绘制所需要的元件。

元件原理图对比如下图9所示。

图９LF1S022元件原理图

创建过程：

1）由于元件是一个网线接头，按照原理图,选择画图工具中的PlaceLinｅ,在图上画图所需要的线段。

2）由于有网格存在，可能有些线段不能对齐,这时候可以选择删除网格，使用快捷键ｓhｉｆｔ+ctrl+G即可。

3）放置所需的引脚，设置引脚名称及电气特性,最后保存文件。

1.6.原理图的绘制过程

创建原理图所需的元件后,开始原理图的绘制，首先运行软件，在Ｐrojｅct文件单击右键，选择Ａdd　Neｗtｏ　Pｒojｅct中的Schematｉc。

新建一个原理图文件，在主画面上点击右键，选择Optionｓ中的DｏcｕｍenｔOptｉon,对原理图纸进行相关的参数设置，如下图10所示。

图10原理图参数设置

完成对图纸的参数设置后,需要将创建的原理图库添加到原有的原理图库中，选择Findｃoｍponｅnt中的Ｌｉbraries，在instaｌled一栏下，选择inｓtall，找出新创建的元件库，确认添加。

如图１１所示。

图１1　添加新建元件

至此，完成了元件库的添加。

接着可以在搜索栏中找到所有需要的元件。

放置所需的元件，选择ＰlａcｅWire按要求连接元件。

单击元件,出现虚线后，对着元件按住左键，按空格键可以改变元件的放置方向。

按照上述方法，依照原理图,可以完成原理图的绘制，最终完成绘制原理图如图12所示。

图12最终原理图

2.PCB图的绘制和元件封装的制作

完成原理图的绘制后,开始制作PCB图，新建一个ＰCB设计文档,保存和命名与原理图设计的相同,在打开原理图的界面下,执行Dｅsign/UｐdateCAD．PcbDｏc,在弹出的窗口中选择ＥxｅcuteChａngeｓ按钮，工作区自动切换到CＡD.pｃbDｏｃ的工作环境。

由于新创建的元件还没有添加封装,因此需要绘制元件封装。

元件的封装的需要根据元件的dａtasheｅt进行绘制，下面介绍元件封装的绘制。

2.1.ARM控制芯片LＰＣ2132封装的制作

根据LPC2132的datasheet可知，该元件的封装是LQFP64，该封装是标准封装,

因此可以在软件自带的封装库中可以找到相应的封装直接使用。

绘制过程如下:

1）新建一个ＰＣB　Libｒaｒｙ到Ｐroject中。

2）在liｂrariｅｓSｅaｒｃｈ中选择PｒｏｔelFｏotｐriｎｔ，搜索ＬＱFＰ６4,找出封装的路径。

3）打开ＬＱFP6４的封装文件,全选封装，选择复制,然后黏贴在新建的PCＢLｉbｒary文件中，如图1３所示，选择保存。

图１３　LＱFP64的封装

在这里有一个要注意的地方，封装画好后,需要对封装进行定位设置,选择菜单栏的Edit中的sｅtRefereｎcｅ，选择Pin　1作为定位。

这样做的目的是防止在PCB图中移动元件时会出错。

2.2.以太网接口芯片RTL80１9AS封装的制作

根据ＲTL80１9AＳ的datasｈｅeｔ可知,该元件的封装是LQFP100，该封装是标准封装，

因此可以在软件自带的封装库中可以找到相应的封装直接使用。

绘制过程如下：

1）新建一个ＰCBLibｒａry到Pｒoject中。

2）在ｌiｂｒaｒiｅｓSeaｒch中选择ＰrotelFooｔｐriｎt，搜索ＬQFP6４,找出封装的路径。

3）打开LＱFＰ100的封装文件,全选封装,选择复制,然后黏贴在新建的ＰCＢLibｒary文件中,选择保存。

2.3.元件LＦ1S０22封装的制作

元件LF1S022是一个网线接口，俗称水晶头,从网上可以查到到该元件的daｔasheeｔ，根据datａshｅｅt里面的尺寸在Pｒｏｔeｌ中画出封装。

过程如下：

1）新建一个ＰＣＢ　Library到ＣＡD　Pｒoｊect中,保存文件。

2）在主画面中选择PlacePad,放置一个圆盘。

双击该圆盘，根据dａｔashｅeｔ的尺寸对圆盘进行设置。

如图１４所示。

3）根据datａsｈｅet的要求,还需要设置圆盘间的距离,使用快捷键ctrl+M,可以测量它们之间的距离。

如图１9所示。

4）按照datａｓｈｅet的要求把元件封装完成并保存。

图14设置圆盘的尺寸

图15设置圆盘间的距离

2.4.芯片ＣAT10２5-30封装的制作

根据CAT1025-30的dataｓhｅet可知,该元件是直插双列型封装

绘制过程如下:

1）新建一个ＰＣB　Librａrｙ到Proｊｅct中,并保存文件。

2）在主画面中选择ＰｌacePad,放置一个矩形的铜片,双击,可以对其进行必要的参数修改,如图1６所示。

3）完成贴片的绘制会,在主画面下方选择TｏpＯverlａy一栏，选择PｌacｅLine,画出芯片的形状，如图１７所示。

4）完成封装绘制，并保存。

注意:

在移动单元元件时可以事先设置移动一格的距离，使用快捷键ctrｌ+Ｇ可以设置具体数值。

图16矩形铜片的参数设置

图1７　芯片的形状

至此,完成了所有元件的封装绘制，还需要将封装添加到相应的元件上。

具体做法如下。

1）在SｃheｍaｔicLibｒaｒy文件夹下，找到相应的元件原理图库,在ＳCHLibraｒy中双击该元件,在窗口的右下方点击AddFｏｏtｐrint，在ＰＣB　Model中选择Browse，找出该元件封装，最后确认。

如图１8所示。

2）在ScｈemａticLibrａry中对着元件名右键选择ＵpdaｔeＳchematicLibｒarｙ,保存文件。

图1８　将封装添加到元件

2.5.PＣB图的绘制过程

　　进入ＰＣB系统后的第一步就是设置PＣB设计环境,包括设置格点大小和类型，光标类型,版层参数,布线参数等等。

大多数参数都是可以用系统默认值,而且这些参数经过设置之后,符合个人的习惯，以后无须再去修改。

确定电路板的边框，即尺寸大小。

在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘。

注意在绘制电路板地边框前，一定要将当前层设置成kｅepout层,即禁止布线层。

在原理图主画面下，选择菜单栏中的Desｉｇn中的ＵpdａtePCBDocuｍｅntｔoPcb1．PcbDｏc中。

软件自动将原理图的封装关联到PCＢ上，如图1９所示。

这时可以发现原理图中的一些错误及时纠正。

图19　原理图的错误纠正

开始时的PCＢ在PCB板外面,这时需要对PＣB板进行重新规定大小，选择菜单栏中的Dｅsｉgn里面的Bｏarｄshaｐｅ，在选择reｄefiｎｅ　Boａｒｄ　Shapｅ。

移动光标，裁定合适的边界。

如图20所示。

图2０定义PＣB板的大小

完成对PCＢ板的规定后,开始布置零件封装的位置，用鼠标选中元件,按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。

零件布局,应当从机械结构散热、电磁干扰、将来布线的方便性等方面综合考虑。

先布置与机械尺寸有关的器件，并锁定这些器件,然后是大的占位置的器件和电路的核心元件，再是外围的小元件。

元件最终放置位置如图2１所示。

图21　在PCB板上放置元件

最后就是选择布线规则,布线规则是设置布线的各个规范,点击菜单命令AutoRｏutｅ/Ｓｅtup对自动布线功能进行设置。

接着进行手工初步调整：

需加粗的底线、电源线、功率输出线等加粗某几根绕得太多的线重布一下,消除不必要的过孔。

布线最终结果如图２２所示。

图２２最终的PCB板

3.心得体会

学习prｏtel已经是一年前的事了,那时和老师一起搞项目,就自学protel，自己看老师的原理图，根据原理图制作PCＢ，但是这次大作业的有所不同，需要跟多的专业知识。

　　制作PCB图虽然网上在这方面的资源很多,但是更多的我还是请假周围的同学。

一些常用元件都有自己的封装,而且有时候封装的形式不一样，有贴片式的和直插式的。

需要分别开来。

在绘制原理图的时候,因为元件比较多,很容易遗漏一些元件间的连接。

知道绘制PCB图的时候才发现这些问题。

导入PC版的制作，PCB的制作有很多规则,首先要满足可行性看,而且会出现很多很多错误,我就是在纠正错误这个环节用了很多时间，另外就是要节省空间,画出板的大小后，就可以将元件添加进去了，第一次手动布线，花了很长时间还是做不好,最后采用了自动布线，我想，一块好的PCB需要人的手动布线,好的手动布线需要人长时间的训练磨出来的,制作好ＰＣB后是铺地,然后是打印预览。

最后完成了这个大作业。

作为电路设计必须使用的软件，Protel2０04被现代电子设计者们广泛的使用，我们作为电子信息工程专业的学习者,理应熟练掌握这种实用性好、专业性强的软件。

4.参考文献

王玉凤：

电路设计与仿真——基于Ｍｕｌtｉｓim8与Protel20０4

刘刚：

ＰrｏtelDＸP20０4SＰ2原理图与PＣB设计

万华清：

《ＰroteｌＤXP2004电路设计》人民邮电出版社２011版；

Abstraｃt

Eｌeｃｔroniccircuitdeｓiｇnisｔheｂacｋbｏneofmodern　ｉｎformationteｃhnｏlogy,ｓｃience,is　engagedinｔｈe　desigｎofvａriouｓcomponｅnｔs,circｕit　deｓigｎａｎdelｅcｔrｏｎiｃsｙｓteｍdeｓigｎanｄmanufacｔure　oｆhｉghｌytecｈｎiｃａl　subｊeｃｔｓ,buｔalsｏ　ouｒ　humaｎresoｕrcesisurｇentlyneededto　deveｌｏp　anｄfiｅldofexperｔｉse.Eｎgiｎeers　ｉntｈｅinduｓtrywithelectrｏniccircuｉｔdesignapｐｌiedto　tｈebａsictheｏry,ｂａｓiｃｋnowｌeｄgｅandbaｓiｃsｋilｌｓ,ｗith　eleｃtronic　teｃhｎoｌogy,ｅlectrｏｎiciｎforｍａtion　syｓtemmodeliｎg，elｅctroniccircuitdesiｇn,ｅlｅcｔｒｏnｉｃ　design　autoｍａｔiｏn　tooｌｓａｎｄhardwaｒedescriｐtｉｏｎlａnguaｇｅappｌicatiｏns，micrｏeｌeｃtroniｃsaｎｄsemiｃｏnduｃtorｍanｕfacｔurinｇ　pｒocｅsseｓ,iｎtegｒatedcircuiｔｄesign　aｎｄelectronｉｃdesigｎ　ａutomatioｎ　ａndｏtｈer　aspectｓof　comprehensｉveabｉlｉtyａndengｉｎeｅｒiｎgｐｒａctｉce.

Ｆornｏw　aｌｏt　ofＰCB　deｓign　sｏftware,　sｕｃh　asProｔel９9se,Altｉum's　2０04　verｓｉoｎ,Poｗer　PCＢ5.０1,ｔhereiｓPoweｒPＣＢ5.01andPoｗer　Logiecombiｎationverｓｉoｎ（PAＤSPCB）,whｉchisｎowthｅlatest　veｒsionｏfPADSSoftwａｒe，domｅｓticverｙfｅweｎgiｎeersinｔｈisarea.

Protel　DＸP2004incｏrporａteｓthｅworlｄ'slｅadingEDＡ　feａturesaｎdteｃhｎolｏgｙ,　its　mainｆuncｔｉon　iｎtegｒaｔedsｃｈematicdeｓign,　PCBdesｉｇn,　Ｓpiｃｅsimulａtｉon,VHDLsimulａtionandsynthesｉs,sigｎal　ｉnｔegrityanalysｉｓ　andCAMandverｉｆication.Toａ　cｅrtainｅxｔent,Ｐrｏtel　DXＰ20０4ｄeｓiｇnｔoｏlstobｒeａk　ｔｈe　tｒａditｉonalpattｅrn，providesprｏject-centｒｉcdｅｓigｎenviroｎment,incluｄiｎg　tｈepoｗｅｒfｕlnａｖigatioｎｃaｐabiｌｉty,ｓourｃecodｅｃoｎtｒol,objｅct　ｍanａｇemｅnt,ｄesｉgｎvariａblesａndmulti-chａnneldeｓiｇn,ａdvancｅdｄeｓignmeｔhoｄs.Iｎthis　ｇｒｅatworｋintheＣAＤ,the　ｕseofProtelDXP２0０４，dｒawｉng10MEthernetcoｍmuｎｉcatｉonAＲＭ-basｅｄPCBdeｓｉｇnsysteｍ.

Keywords:

　Ｐroｔｅl　DXP２０04,　pａcｋagｅ,PCBplａns

5.附录

PCB原理图