EDA课程设计单片机电路的PCB板设计.docx

资源描述

EDA课程设计单片机电路的PCB板设计.docx

《EDA课程设计单片机电路的PCB板设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《EDA课程设计单片机电路的PCB板设计.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

EDA课程设计单片机电路的PCB板设计.docx

EDA课程设计单片机电路的PCB板设计

第一章概述

1.1设计课题…………………………………………………………………………2

1.2设计目的…………………………………………………………………………2

1.3设计要求…………………………………………………………………………2

1.4设计内容…………………………………………………………………………2

1.5设计步骤…………………………………………………………………………2

第二章元件的制作与封装

2.1元件说明…………………………………………………………………………3

2.2元件制作及封装制作……………………………………………………………3

第三章原理图的绘制与设计

3.1五大模块的绘制与设计……………………………………………………………8

3.2原理图的绘制……………………………………………………………………10

3.3元件清单……………………………………………………………………………12

3.4网络表………………………………………………………………………………13

第四章印制电路板设计

4.1PCB板的规划及环境参数的设定…………………………………………………14

4.2PCB板布局布线的部分操作及设定………………………………………………17

4.3电路图的检测与导出……………………………………………………………17

4.4元件的布局…………………………………………………………………………18

4.5印制电路板布线……………………………………………………………………18

4.6DRC检测报………………………………………………………………………19

第五篇章设计心得与体会………………………………………………………20

参考文献………………………………………………………………………………21

第一章概述

1.1.设计课题

单片机电路的PCB板设计

1.2.实训目的

1、熟悉ProtelDXP的操作

2、掌握用ProtelDXP绘制原理图的方法

3、掌握用ProtelDXP制作PCB板的方法

1.3．实训要求

利用protelDXP软件完成单片机最小系统的PCB板的设计。

1.4．实训内容

此系统包含了最简单的电源及保护电路、振荡电路、复位电路、发光二极管指示电路、ISP在线编程电路及一个40针插座。

其中40针插座将单片机的各信号引出，可以扩展各种应用电路。

1、元件符号及封装制作

2、原理图绘制

3、PCB板

要求:

大小为3200mil×2800mil的双面板，电源、地线的线宽为30mil，其它线宽为10mil。

布局要合理、按钮，连接器类元件注意放置在合理位置。

4、DRC报告。

1.5．实训步骤

（1）打开ProtelDXP及建立项目

（2）在项目下建立原理图并进行参数的设定

（3）进行封装库元件库的建立

（4）在原理图中放置元件并绘制原理图

（5）PCB板的规划及环境参数的设定及PCB板布局布线的设定

（6）元件的导入印制电路板及布局

（7）制作PCB板自动布线及手动调整走线

（8）进行DRC检测

第二章元件的制作及封装

2.1元件说明：

在元件库“MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnertors.IntLib”查找下图各元件。

元器件序号

（Designator）

库元器件名

（LibRef）

注释/参数值

（Comment）

元器件封装

（Footprint）

元器件所在的库

（Library）

CapPol1

10uF/10V

RB.1/.2（自制）

MiscellaneousDevices.IntLib

Cap

30pF

RAD-0.2（自修）

MiscellaneousDevices.IntLib

Cap

30pF

RAD-0.2（自修）

MiscellaneousDevices.IntLib

Cap

0.01uF

RAD-0.2（自修）

MiscellaneousDevices.IntLib

CapPol1

100uF/10V

RB.2/.4（自制）

MiscellaneousDevices.IntLib

RES2

300Ω

AXIAL-0.3（自修）

MiscellaneousDevices.IntLib

RES2

10KΩ

AXIAL-0.3（自修）

MiscellaneousDevices.IntLib

VD1

LED1

LED

RB.1/.2（自制）

MiscellaneousDevices.IntLib

VD2

Diode

IN4007

DIODE-0.4（自修）

MiscellaneousDevices.IntLib

DS83C520-MCL

DIP-40

自制元件和封装

SW-PB

SPST-2

MiscellaneousDevices.IntLib

XTAL

BCY-W2/D3.1

MiscellaneousDevices.IntLib

JP1

Header6

HDR1×6

MiscellaneousConnertors.IntLib

JP2

Header2

HDR1×2

MiscellaneousConnertors.IntLib

JP3

Connector40

HDR2×20（自修）

MiscellaneousConnertors.IntLib

注意：

DS83C520-MCL需要自己绘制元器件外形和对应的封装，注意属性的编辑设置。

2.2元件制作及封装制作

2.2.1元件的制作

制作工具：

根据所说要求制作下图元件：

各引脚电气类型设置如下：

P0.0~P0.7：

P1.0~P1.7:

P2.0~P2.7:

P3.0~P3.7:

X1:

input

X2:

output

RST:

input

GND:

power

VCC:

power

/PSEN:

output

/EA:

input

ALE:

output

元器件编辑器：

原理图元件库编辑器用于制作、编辑修改和管理元器件的图形符号。

其编辑区是一个十字坐标轴，而不是网格。

执行菜单命令“File”/”New”/“SchematicLibrary”,可打开原理图元件编辑器。

元器件的引脚：

元器件的引脚代表着实际元器件的电气分布关系。

引脚主要由具有电气热点的示意图行、引脚名称和引脚序号组成。

引脚的名称通常用来标注引脚的电气功能，而引脚的序号与元件封装的焊盘序号相对应。

各引脚电气设置如下图：

（1）设置合适的捕捉栅格参数

（2）元件属性设置

2.2.2.1封装

（1）执行菜单命令“File”/“New”/“PCBLibrary”,启动元器件封装编辑器。

（2）编辑界面的网格设置

（3）创建元件的封装

①焊盘属性的设置

②将1号焊盘放在（0,0）坐标上，形状为方形。

按要求布置其它焊盘的位置，

设置焊盘直径和过孔尺寸

③绘制导线和外形轮廓

④设置元件封装的参考点，执行菜单命令“Edit”/“SetReference”可以

分别以“Pinl”（1号焊盘）、“Center”（元件封装中心）或“Location”

指定一个位置为参考点。

⑤执行菜单命令“Tools”/“ComponentProperties”对元件封装重命名

“DIP-X”,并保存。

（4）向导创建新的元件封装

①单击菜单命令“Tools”/“NewComponent”开启向导

②元件封装种类设置

③焊盘尺寸设置：

④焊盘间距设置

⑤元件封装轮廓线条粗细设置

⑥焊盘数量设置

⑦元件封装名称设置

⑧原件封装设置完成

U1元器件（DS83C520-MCL）需要自己绘制元器件对应的封装。

DS83C520-MCL

DIP-40

自制元件和封装

如图所示：

元件封装是指实际元件焊接到印制电路板上的时候，所指示的外观形状尺寸和焊盘的位置。

制作元器件封装的方法主要有两种：

手工和向导。

自修封装

第三章原图的绘制及设计

3.1五大模块的设计及绘制

绘制工具

1）电源供给模块

电源模块的稳定肯定是系统平稳运行的前提及基础，电源供电模块的电源可以通过计算USB口供给，也可使用外部稳定的5V电压

2）发光二极管指示电路起指示的作用，电路中的VD1是发光二极管，R1是限流保护电阻。

3）复位电路

当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行，回到初始位状态。

1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。

2、按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。

4）晶振电路

晶振电路时给单片机提供工作信号脉冲，即单片机工作速度，频率越高则单片机运行速度越快,X1、X2为晶振电路输入输出端，经二分频形成单片机脉冲信号，时钟信号。

5）单片机

常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个

逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。

工作方式通过程序的执行一步一步往下执行。

3.2原理图的绘制

（1）、创建项目工程文件

在ProtelDXP的设计环境下，执行菜单命令“Feil”/“New”/“PCBProject”，就可创建一个新的PCB项目。

（2）、创建原理图设计文件

在项目下，选择“Feil”/“New”/“Schematic”命令，建立一张新的原理图纸，默认的文件名“Sheet1.Sshoc”。

（3）、设置环境参数设置

（4）、设置图纸大小

（5）、选择放置电子元器件

（6）、编辑各个原器件及改封装

（7）、

3.3元件清单

3.4网络表

第四章印制电路板设计

4.1PCB板的规划及环境参数的设定

新建一个PCB文件，有两种方法：

方法一：

单击菜单命令“Feil”/“New”/“PCB”，即可启动PCB编辑器，同时在编辑区内出现一个带有栅格的空白图纸，然后进行人工顶一板子的尺寸。

方法二：

使用PCB向创建新的文档。

步骤如下：

（1）单击“Feil”/面板底部“NewForTemplante”选项组的“PCBBoardWizard”的选项，创建新的PCB文档。

（2）打开向导界面

（3）下一步，显示向导第一步，设置量度单位，Imperial为英制，Metric为公

制，默认为英制选

（4）下一步，设置电路板轮廓。

在“Custom”下拉也表框中选择所需类型

（5）下一步，自定义设置电路板的形状和尺寸板子的形状有矩形（Rectangular）

圆形（Circular）和自定义三种

（6）下一步，设置电路板板层数主要设置信号层（SignalLayers）数和电源层

（PowerPlanes）数

（7）下一步，设置过孔类型。

一般有穿透式过孔、盲孔和隐藏过孔三种类型。

（8）设置元器件/线技术（布线）。

（9）下一步，设置导线/导孔尺寸，主要设置导线的最小宽度、导孔的尺寸和导线之间

的安全距离参数。

（10）再下一步，单击“Finish”按钮，完成PCB向导设置

4.2PCB板布局布线的部分操作及设定

设计规则的设置

A.设置工作布线层

b.设置走线宽度

4.3电路图的检测与导出

检测：

导出封装：

4.4元件的布局

第一步自动布局

执行菜单“Feil”/“AutoPlacer…...”

第二步手动布局

手动布局主要是操作是通过移动或旋转元件、元件标号的调整他们的位置，以达到合理的布局。

调整过程中，元件上的飞线不会断开，并将一起移动。

4.5印制电路板布线

布线就是放置导线和过孔，将印制电路板上的元件封装的焊盘连接起来。

布线的方

法分为手工布线和自动布线两种。

他们都是在设置规则下进行。

手动布线：

使用飞线的引导将导线放置在电路板上。

自动布线：

执行菜单“AutoRoute”/“All”即可执行相关的命令。

“All”项：

进行整个电路板的布线。

“Net”项：

对指定的网络进行布线。

“Connection”项：

对指定的焊盘进行焊点对焊点的布线。

“Area”项：

对指定区域布线。

“Component”项：

对指定元件布线。

“Room”项：

对指定范围布线。

“Stop”项：

对正在布线的电路板停止布线。

“Pause”项：

使正在布线的电路板暂时停止布线。

“Restart”项：

使暂停布线的电路板恢

4.6DRC检测报

第五篇章设计心得与体会

本次课程设计课题是《单片机电路的PCB板设计》，通过这次设计，我学会了一些DXP简单的应用，简单的手动布局布线，绘制封装，比如设计晶振电路的布局有一定的技巧加深了对做板的印象。

元件引脚的位置、焊盘的大小必须与实际元件一致，否则会造成元件无法安插的板上的问题，而且焊盘的大小要适当加大，在布线的过程中，应尽量把线布粗，电源线和地线还要另外加粗。

另外，为了能将板尽量地做小，我将原理图中的四个模块紧密排列，全部集成在一块板上。

由于所有的模块都集成在一块板上，所以做出的这块板还是存在一定的问题，比如，一旦某个模块出现问题，要做出修改就要相对麻烦一些，有时甚至会涉及到其他模块，在实际的电路调试中我就尽量少地把改动涉及到其他模块找元器件不算很熟练，绘制封装会出点问题。

做一个设计前一定要建立一个项目，不然后面做起来会出现问题麻烦

EDA的实习的不足之处：

即画板过程中碰到的问题：

有些元件的封装，例如DS83C520-MCL，在封装库内并没有给出；另外还有一些元件封装在封装库内没有合适的，例如部分电解电容，所以这些元件的封装都需要自己另外画。

这次收获：

1、对ProtelDXP软件熟悉

2、学会了ProtelDXP的原理图绘制

3、元件符号的制作和建立元件库

4、元件封装制作和建立封装库

5、PCB印制电路板的制作

参考文献

[1]樊辉娜，程珊EDA技术及电子设计[M]北京：

北京邮电大学出版社，2011

[2]焦素敏.EDA实用技术[M].北京：

清华大学出版社2005.

[3]吴镇山.电子线路设计与实践[M].北京：

电子工业出版社，2005.

[4]康华光.电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社,2000.

[5]高明远.ProtelDXP基础与应用[M].北京：

科学出版社,2007.

[6]高卫斌.电子线路[M].北京：

电子工业出版社，2005.

[7]侯继红,李向东.EDA实用技术教程[M].北京：

中国电力出版社,2004.

[8]王连英，Multisim7仿真设计[M].南昌：

江西高校出版社，2007

EDA课程设计教师评阅表

课程名称EDA课程设计

题目名称单片机电路的PCB板设计

班级学号12机电7班20121090720

姓名徐智斌

评阅老师

评阅标准

得分

教师

评阅

学习态度（学习态度能否认真，设计（论文）有无抄袭情况）

（0～20分）

工作量（能否很好地完成任务书规定的工作量，设计内容是否全面）

（0～20分）

规范要求（图纸的绘制，图形、表格、公式的表达是否清晰、正确，论文的书写是否符合规范化要求）（0～10分）

实际能力（能否认真阅读相关的参考资料、文献，是否能阅读与课程设计有关的自选资料；基础理论和专业知识是否扎实，能否正确运用基本理论和基本技能；能否独立分析、解决设计问题，设计方案是否正确，有无重大原则性错误；文字表达能力如何，能否准确地表达自己的设计思想或论文意图）（0～40分）

学识水平（报告是否有独到见解，对课题是否有较深刻的分析。

（0～10分）

总计

展开阅读全文